時間：2023-10-12 16:12:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路的設計原理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 萬用表 安裝 調試 實習 原理分析
Abstract: In order to explore the multicenter installation practice and theory analysis for the higher institutions in the electrical and electronic practice teaching, as the multicenter design principle books reference, I analyze the design concepts and circuit features of the MF47-6 multicenter as the Ohm's law basic principle in the practice teaching. I analyze one by one the first circuit, DC current, voltage, AC voltage, resistance circuits, in order to facilitate students to better understand and master the multicenter installation practice and debug design principle. This article focuses on the analysis of the circuit and DC current meter.
Key words: multicenter; installation; commissioning; practice; principle analysis
中圖分類號：TN108.7 文獻標識碼： A文章編號：2095-2104（2012）
如圖1是MF47-6萬用表的電路圖，它是由六個部分組成：表頭顯示部分、直流電壓部分、直流電流部分、交流電壓部分、電阻部分和晶體管測試部分。現將各部分剖析如下：
首先我們看圖2、指針式萬用表的基本測量原理圖。
指針式萬用表的基本原理，如圖所示，它有表頭、電阻測量檔、直流電壓測量檔、直流電流測量檔、交流電壓測量檔幾個部分組成。圖中SA為量程轉換開關“一”為黑表棒，“+”為紅標棒。測量直流電流時，外部電流從“+”表棒流進，“一”表棒流出，當測量直流電壓時線路中用R2限流降壓，當測量交流電壓時線路中用VD二極管半波整流，經過電阻R3限流降壓，再由表頭顯示出來。當測量電阻時在“+” “一”兩表棒短路連接時校零，有內部小電池提供電流，使表頭指針偏轉到校零點。
具體電路分析如下：
一、表頭演示部分
如圖3所示表頭為I表=46.2uA,(約2.3KΩ的表頭動圈導線電阻)和WH2（500Ω）的可調電阻組成R表=2.5KΩ的表頭內阻 (該表在調試時就是把表頭的2.5KΩ調準確) 。二極管D3、D4和C1（10uF）并聯在2.5KΩ表頭的兩端。電容C1（10uF）起到平穩電流吸收脈沖的作用，二極管起到電壓過高電流過大時的正反雙向保護作用。R21和WH1組成表頭的分流電路。
根據并聯電路電壓相等的原理由計算得出R21和WH1上的分流電流I分為：46.2 uA乘2.5K= 30K乘I分，由此可以得出I分的電流為3.85 uA。此時表頭電流的總電流為I表并=46.2+3.85=50.05 uA，取50. uA。 同時可以算出此時的并聯電阻為R表并=（2.5K乘3 0K）÷（30K+2.5K）=2.31K。故等效表頭并聯電阻為R表并=2.31K，表頭等效并聯電流I表并=50.uA，如圖3所示。
我們再看圖3正常滿度電流時，表頭兩端的電壓U表是多少？U表=U并=I表乘R表=I并表乘電阻R并表= 50 uA乘2.31K =115.5mV=0.1155V。此電壓降遠遠小于硅二極管的正向導通電壓0.6—0.7 V的值，所以D3、D4不導通 ，如圖4所示；圖4是二極管導通特性曲線。當萬一電路接錯使表頭電壓大于等于二極管的正向導通電壓0.6—0.7V時，二極管D3、D4導通泄流，因此起到雙向保護表頭的作用。
二、直流電流檔電路的分析
如圖5所示，此時表頭為50 uA，內阻為2.31K再和R22=2.69K串聯，組成剛好為5K的電阻，我們把它叫做R表串=5KΩ，這時表頭電流還是I表并=I表串=50 uA，這時表頭電壓降取名為U表串；U表串=R表串乘I表串=5K乘5 0 uA=250mV=0.25V。 所以當：
2.1三層電刷的量程開關轉到直流電流DCmA0.05 mA（50 uA）檔時，（電流全部流進表頭50 uA）既能測量直流電流0.05mA（50 uA），又能測0.25V的電壓降。
2.2電流表是根據并聯電阻擴大分流電流達到擴大電流表的量程的原理設計的（下同），當量程開關轉到DCmA0.5檔時：電阻R4與表頭R表串=5KΩ并聯分流。同時我們知道此時
流過表頭的電流剛好設計為50 uA，內阻為5kΩ，分流電流應該為：500 uA—50 uA=450 uA，根據并聯分流電壓相等的原理（下同）；則450 uA乘R4=50 uA乘5K。由此可以計算得出R4=555Ω。我們的分析和電路圖上電阻一致。
2.3同理：當量程開關轉到DCmA5 mA檔時：R3與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：5000uA—50uA=4950uA，則4950uA乘R3=50uA乘5K，所以R3=50.5Ω。分析也和實際一樣。
2.4當量程開關轉到DCmA50 mA檔時：R2與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：50000uA—50uA=49950uA，則49950uA乘R2=50uA乘5K，所以R2=5Ω，功率取1/2瓦。
2.5當量程開關轉到DCmA500mA檔時：用R1+ R29二個電阻串聯起來看做是一個電阻與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：500000uA—50uA=499950uA，則499950uA乘（R1+ R29）=50uA乘5K，因此500 mA檔的分流電阻理論計算為0.5005Ω，實際R1+R29=0.44Ω+0.05Ω=0.49Ω。其中缺少了0.0105Ω；（要是把R1做成0.45Ω的話R1+R29=0.45Ω+0.05Ω=0.50Ω比理論計算0.5005Ω只有少了0.0005Ω 這樣誤差為很小；但是電阻阻值是國家有標稱值的規定，不是生產廠家、使用單位、設計者自己可以任意決定的，為了優先保證后面5A檔時用0.05Ω的電阻，所以這里只能選擇用R1=0.44Ω的電阻、可能就是這個原因吧？）少去的0.0105Ω我們估且把它看作是接觸電阻存在的緣故吧。
該表的設計誤差精確度直流電流0.05mA—500mA檔為2.5，5A檔時為5。我們知道分流電阻減小分流電流增加電流測量值偏小、為負誤差，我們可以來看一下誤差為：0.0105Ω/0.5005Ω= 0.020979=0.021，小于百分之二點一即誤差為2.1；符合設計要求小于2.5。
2.6 5A檔時（5000000—50）乘R29=50 uA乘（5K+0.44Ω），所以R29=0.05Ω ，這里電阻剛剛好。設計者的高明之處在于把5 00 mA檔的分流電阻0.5005分為的R1+R2=0.44+0.05=0.49Ω。其R29=0.05Ω正好為測量5A檔分流所用；而5A檔測量時要把檔位放在500mA檔，負表棒不變，正表棒從R29右邊5A插空直接，用R29直接分流大電流，避免了量程開關的接觸電阻對大電流測量的影響。
三、調試說明
該表在沒有校試設備的情況下，可用數字萬用表校準，方法如下：
焊好表頭引線正端，數字萬用表撥至20K檔，紅表棒接A點，（把表頭引線負端從線路板上斷開），黑表棒接表頭引線負端，調可調電阻WH2，使電阻顯示值剛好為理論設計值2.5KΩ，（溫度為20℃），調好后焊好表頭引線負端。調試就完成了。只要裝配沒有錯誤，通過上述方法，本表基本能校準，但是有條件者最好用數字校驗臺校試。
參考文獻：萬用表檢測應用實例/韓廣興等編著。—北京：電子工業出版社，2007.5 ISBN 978-7-121-03993-5
看圖識用萬用表/門宏編著。—北京：電子工業出版社，2011.1（看圖識電子系列叢書） ISBN 978-7-121-12195-1
關鍵詞： Protel99SE；電路原理圖；PCB；布局布線；構建網絡
中圖分類號：TN41 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2011）1210060－01
1 從原理圖到PCB
可以分為三大步驟，第一是繪制電路原理圖，第二是根據電路原理圖產生網絡表，第三是印制電路板設計。詳細操作過程如下：
1）創建一個設計數據庫文件。建立一個空的設計數據庫并為該數據庫文件命名和選擇存儲位置。
2）新建電路原理圖。新建電路原理圖文件，并直接修改電路原理圖文件名，進入Sch99SE后，設置圖紙參數。
3）加載元器件庫、放置元器件并布局原理圖布線。將放置好的元器件各管腳用電氣導線、網絡標號、I/O端口標號等連接起來。使各電路模塊之間建立滿足設計要求的電氣連接關系。Protel99SE提供直接連線、網絡連線和I/O端口標號連線3種方式。簡單的電路模塊宜采用直接連線方式，連線一次畫完。而對于復雜的電路模塊多采用網絡連線和I/O端口標號連線方式（兩種連線方式其實都是用英文字母標識電氣上連接在一起的各導線），其網絡標號最好放在管腳端點引出的端線上。
4）ERC和生成網絡表。使用Protel提供的智能化電氣規則檢查（ERC）功能對該電路系統進行電氣規則檢查，主要包括兩方面的內容：① 檢查原理圖的電氣規則沖突，如一個元器件的輸出引腳與另一個元器件的輸出引腳連在一起；② 檢查未連接或重復使用的網絡標號。網絡表（netlist）是電路原理圖文件和PCB設計之間的紐帶。
5）新建一個PCB文件，規劃印制電路板。規劃電路板主要是確定電路板的物理邊界、電氣邊界、板層結構和布局要求任務。
首先，定義電路板的形狀和尺寸（物理邊界），用戶在4個機械層中的一個確定電路板物理邊界，而在其它的機械層上放置尺寸、角標、參考孔位置。然后，定義電路板的電氣邊界。電氣邊界是用來限定布線和元件放置的范圍，通常用戶應將電氣邊界的范圍與物理邊界的范圍規劃成相同大小。所有信號層的目標對象（如焊盤、過孔和走線）都限定在電氣邊界內。
6）設置參數制。參數設置包括工作層的參數、PCB編輯器的工作參數、自動布局和布線數的設置等。在進行印制電路板設計時，確定其工作層，包括信號層（Signallayers）電源/接地層（IntemalPlanes）、（Mechanicallayers）等。印制電路單層板、雙層板和多層板。在實際應用中，雙層板因其布線相對比較簡單、價格適中而成為現在最常使用的一種印制電路板。雙層板包括頂層（TopLaye底層（BottomLayer）兩層，雙面敷銅，中間為絕緣層。雙層板兩面都可以布線，一般需要由過孔（Via）或焊盤（Pad）連通。
7）加載網絡表。網絡表是自動布線的關鍵，是連接電路原理圖和PCB圖的橋梁。只有正確加載網絡表，才能對電路板進行自動布局和自動布線操作。
8）元器件的放置與布局。元器件的放置要符合元器件布局的一般規則。布局是指將元件的封裝整齊、合理地放置在電路板所限定的范圍內。布局有兩種方式：手工布局和自動布局。手工布局是指以手工的方式將元件的封裝及焊盤、過孔、字符串等重新排列。對于較為復雜的電路，絕大多數采用自動布局，然后再進行手工調整進行布局。
9）布線（Routing）規則。元器件的封裝在印制電路板上布局完成后，就可以布線了。布線同布局一樣，可分為手工布線和自動布線，復雜的電路一般都是采用自動布線，然后手工進行調整，以達到最佳效果。在進行自動布線之前，首要工作就是設置“自動線規則”。
10）自動布線和手工調整。一般來說，PCB自動布線后會存在一些不合理的地方，例如布線拐彎過多、布線重復連接以及布線直接穿過元件引腳等。另外，某些情況下設計者需要放置一些焊盤、過孔、尺寸標注和字符串等，以滿足實際設計的需要。對于以上情況。需要設計者采用手工布線的方法來完成。
11）生成各種PCB報表及輸出PCB報表是為方便用戶查詢和管理電路板而建，印制電路板詳細信息可以記錄在各種不同報表中。PCB可生成“已選管腳報表”（Selected Pins）“電路板信報表”（Board Information）、
“（Bill Of Materials）、“設計文檔報表”“網絡狀態報表”（Netlist Status）、“鉆孔文檔”等等文檔。電路板布線完畢后，就可以輸出電路板圖，并將輸出結果送到廠家進行制作。
12）文件的保存和輸出完成PCB設計后，應將文件保存，然后利用各種圖形輸出設備，輸出PCB圖。
2 手工設計PCB
和從原理圖到PCB的一些步驟是相同的，在此就不再詳細描述了。
1）新建PCB文件。在設計數據庫文件中，新建一個PCB文件。選擇File/New菜單，在彈出的對話框中選擇PCB Document選項在創建的數據庫中新建一個PCB文件。
2）規劃電路板。在繪制PCB圖前，用戶對電路板應有一個初步的規劃，主要包括3個方面的設置，分別是工作層面的設置、環境參數的設置和電路板的規劃設置。其中最重要的是電路板的規劃設置，包括采用幾層電路板、電路板的結構、尺寸、各元件的封裝形式及其安裝位置、接口形式、元件的布置參數、板層參數和布線參數等。
3）放置封裝，修改封裝屬性，放置電源連接件的封裝。
4）布局，構建網絡。按照網絡關系表，建立所有的網絡。這是最為關鍵的一步，創建所有器件的連接關系。
5）設置布線規則，布線。Protel提供兩種布線方式：自動布線和手工布線。Protel99SE用先進的無網格和基于形狀的對角線自動布線技術，使用Auto Boute/All菜單，進行布線參數和布線規則設置后。Protel99SE開始為用戶的電路板自動布線。手工布線是指設計者按照PCB中預拉線的引導手工在PCB上進行布線操作。對于設計者來說，一般的布線原則是先自動布線，然后再進行手工布線。一般來說，PCB自動布線后會存在一些不合理的地方，例如布線拐彎過多、布線重復連接以及布線直接穿過元件引腳等。另外，某些情況下設計者需要放置一些焊盤、過孔、尺寸標注和字符串等，以滿足實際設計的需要。對于以上情況。需要設計者采用手工布線的方法來完成。
6）規則檢查，保存設計。
3 結束語
對于硬件電路設計者來說．Protel99SE是必須掌握的一項基本技能。要想設計一款高質量的電路板必須對電路的原理、元器件的選擇、空間電磁波的干擾等諸多問題都要考慮，所以設計繪制印制電路板的工作是項復雜的系統工程，需要有很多PCB設計的經驗和技巧。
參考文獻：
[1]曾峰、鞏海洪、曾波，印刷電路板（PCB）設計與制作（第2版）[M].北京：電子工業出版社，2005．
[2]余宏生、吳建設，電子CAD技能實訓[M].北京：人民郵電出版社，2006.
[2]江雪松、陳綺、許靈軍等，印刷電路板設計[M].北京：機械出版社，2006.
[關鍵詞] EDA； Altium Designer； 電路仿真
一 前言
電路設計自動化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設計中各種工作交由計算機來協助完成。如電路原理圖（Schematic）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執行電路仿真（Simulation）等設計工作。隨著電子科技的蓬勃發展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來越復雜，電路的設計工作已經無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設計已經成為必然趨勢，越來越多的設計人員使用快捷、高效的CAD設計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設計，打印各種報表。
Altium Designer是原Protel軟件開發商Altium公司于推出的一體化的電子產品開發系統，主要運行在Windows XP操作系統。這套軟件通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一軟件必將使電路設計的質量和效率大大提高。
電子產品的開發過程中，從電路原理的繪制到印刷電路板的制成，一般還要經過一個重要過程，即電路仿真。在制作印刷電路板之前，如果可以對電路原理圖進行必要的仿真，就能明確系統的性能，并根據仿真的結果進行適當的調整，將會盡可能地減少設計的差錯，節省大量的時間和財力。
二 基于Altium Designer電路仿真的設計步驟及流程
三 仿真參數的設置
1、Altium Designer 的仿真元件庫
Altium Designer 為用戶提供了大部分常用的仿真元件，這些仿真元件庫在Altium Designer 安裝目錄下＼Library＼Simulation目錄中，如圖3所示。其中，仿真信號源的元件庫為Simulation Sources.IntLib；仿真專用函數元件庫為Simulation Special Function.IntLib；仿真數學函數元件庫為Simulation Math Function.IntLib；信號仿真傳輸線元件庫為Simulation Transmission Line.IntLib。
2、初始狀態的設置
設置初始狀態是為計算偏置點電壓（或電流）而設定的一個或多個電壓值（或電流值）。在分析模擬非線性電路、振蕩電路及觸發器電路的交流或瞬態特性時，常出現解的不收斂現象，當然涉及電路是有解的，其原因是發散或收斂的偏置點不能適應多種情況。設置初始值最通常的原因就是在兩個或更多的穩態工作點中選擇一個，使仿真能夠順利進行。
在庫文件Simulation Sources.IntLib中，包含了兩個特別的初始狀態定義符，如圖4所示。
（1）.NS，即NODE SET（節點電壓設置）。
（2）.IC，即Initial Condition（初始條件設置）。
這兩個特別的符號可以用來設置電路仿真的節點電壓和初始條件。只要向當前的仿真原理圖添加這兩個元件符號，然后進行設置，即可實現整個仿真電路的節點電壓和初始條件設置。
3、仿真器的設置
在進行仿真前，設計者必須選擇對電路進行哪種分析，需要收集哪個變量數據，以及仿真完成后自動顯示哪個變量的波形等。
當完成了對電路的編輯后，設計者此時可對電路進行仿真分析對象的選擇和設置。
執行菜單命令Design＼Simulate＼Mixed Sim，出現如圖5所示電路仿真分析設置對話框。
選擇General Setup選項，在對話框中顯示的是仿真分析的一般設置，如圖6-18所示。設計者可以選擇分析對象，在Available Signals列表中顯示的是可以進行仿真分析的信號；Active Signals列表框中顯示的是激活的信號，即將要進行仿真分析的信號；單擊 或 按鈕可以添加或移去激活的信號。具體參數包括：工作點分析、瞬態特性分析與傅立葉分析、直流傳輸特性分析、交流小信號分析、噪聲分析、零―極點分析、傳遞函數分析、溫度掃描、參數掃描、蒙特卡羅分析。
4、執行仿真命令
完成了上述各項設置以后，執行Design/Simulate/Mixed Sim命令，系統即可開始電路仿真。并把仿真結果存放在后綴名為“.sdf”的文件中。隨后即可在該文件中查看仿真的波形及數據，并對電路的性能進行分析。
Altium Designer系統把混合信號電路仿真完全集成到原理圖的編輯環境中，用戶可以直接從電路原理圖進行大量的仿真分析，如零―極點分析、噪聲分析、溫度和參數掃描等。其仿真引擎不但支持SPICE 3f5/Xspice標準，而且還支持目前很多使用制造商所采用的Pspice模型，為用戶提供了更廣泛的器件仿真選擇。此外，仿真結果還可以在強大的波形瀏覽器中顯示，用戶可對生成的仿真數據進行充分的分析、處理，以獲得更詳細、更準確的電路性能。
四 電路仿真實例
下面以模擬電路中常見的共射極放大電路為例，詳細介紹在Altium Designer 的仿真環境下進行電路仿真的方法和步驟。
1、生成原理圖文件
這是進行仿真的基礎和前提。在此實例中，采用如圖6所示的共射極放大電路。這是一個簡單的共射極放大電路。直流電源12V，輸入幅值為10mV，頻率為1000Hz的正弦信號源。選擇測試點為Q1的基極電位VB和集電極電位VC，輸入信號Vi和輸出信號Vo。
2、仿真器的設置
執行Design＼Simulate＼Mixed Sim命令，得到電路仿真分析設置對話框。在本次仿真中，采用如圖7所示的仿真設置，即分別設置靜態工作點分析和瞬態特性分析參數，對這兩種模擬信號特性進行分析，并對Vi、VB、VC、Vo網絡的信號進行仿真分析。
設置完以后，單擊【OK】按鈕開始仿真。
3、仿真器將輸出仿真結果
4、設計者通過仿真完善原理圖的設計
仿真器輸出了一系列的波形，設計者借助這些波形，可以很方便地發現設計中的不足和問題，從而不必經過實際的制板就可以完全了解所設計原理圖的電氣特性。
五 小結
仿真（Simulation）是通過對系統模型的實驗來研究存在的或設計中的系統，又稱模擬。在電路仿真軟件問世之前，當完成某個具體電路的構思卻又沒有足夠的把握時，通常只能在萬能實驗板上用實際元器件和一些導線去構建實驗電路，然后根據預先設定好的方案去檢測在一定的初始條件和給定輸入下，該電路實際的輸出信號是否和預期的輸出信號相吻合。這種方法不僅工作量大，開發周期長，而且一旦出現問題時，針對錯誤的排查對每個硬件工程師來說都是一種折磨。
[參考文獻]
【關鍵詞】鋰電池；89C2051單片機；充電控制；電池保護
一、鋰電池的性能特點
鋰電池是目前常用的二次電池，可以反復充電和放電，其對充電器的要求是：在電池電壓較低時，應采用不大的電流進行充電，當電池電壓在正常范圍時，采用標準容量電流進行充電，當充電快結束時，充電電流限制在較小的電流上。一般情況下，當電池電壓小于3V時，充電電流應小于0.5C；當電池電壓在3V-4.1V之間時，充電電流大約1C（此處C指電池容量）；當電池電壓接近4.2V時，充電電流為0.1C，進入涓流充電一段時間，就應停止充電。當電池溫度超出規定時，應停止充電以保護電池。
二、充電器的系統設計
1.系統組成的設計
作為技能大賽課題，電路系統設計時除了要考慮能良好實現上述鋰電池充電的功能要求外，還要充分考慮技能大賽相關的知識和技能要求。根據國家電子技能大賽的有關文件，其知識內容應涵蓋：模擬電路、數字電路、單片機原理與接口電路、通信原理、傳感器原理、電子測量技術、電子產品整機制造與裝接工藝、Protel99 SE軟件、C語言編程、電子裝接工、調試工等應知內容；其技能內容應涵蓋：元器件識讀與檢測、手工焊接、各種儀器儀表的使用與檢測方法、單元電路裝接與檢測調試、電子電路讀圖方法、單片機電路裝接與調試、檢測等。結合鋰電池充電器的實際要求，本電路系統組成如圖1所示。
（1）CPU控制采用89C2051單片機，考核單片機原理與接口電路相關知識；
（2）穩壓電源采用7805，考核穩壓電源相關知識；
（3）開關電源采用LM2576，體現新材料和和新知識；
（4）電流控制與電壓判別采用LM358，考核集成運放的基本應用。LM358選用貼片元件，體現了電子產品制造新技術的應用；
（5）溫度檢測電路由LM324和熱敏電阻構成，體現傳感器于接口電路知識；
（6）模擬電池由LM358和分立元件構成，體現模擬電路知識；
（7）倒計時定時控制電路設計成單獨的電路，需學生在萬能板上裝接布線，考核學生的電路裝接能力。
2.系統參數設計
1.CPU
2.開關電源充電電路
3.電流控制電路
4.電壓判別電路
5.溫度檢測電路
6.鍵盤控制
五、充電器制作
1.PCB板設計
PCB板的設計與制作直接影響硬件設計的成敗，設計PCB板時，首先確保原理圖正確，原理圖見附圖，然后進行元件布局與電路布線，努力將系統中各元件之間、電路之間可能產生的不良影響降到最低。
原理圖繪制完成后，先檢查每個元件的封裝由于Protel2004采用了原理圖符號和PCB封裝集成在一起的集成庫，故可在原理圖中直接修改每個元件的封裝，再使用設計項中的Update命令將封裝傳遞到同一項目中的PCB中。
在將原理圖成功傳遞到PCB后，先進行元件布局，再通過布線將其一一連接，在所有器件的連線和網絡都傳遞到PCB后，仔細檢查PCB圖上的封裝會連接飛線，根據實際情況進行調整元件位置。
考慮到技能大賽的實際需要，元件封裝既有通孔元件，也有貼片元件，以考核學生兩種不同性質元件的手工焊接技能；電路板也設計成印刷電路板和萬能板兩部分，全面考核學生的裝接技能。電路板見圖10。
2.裝配焊接與要求
（1）印制板插件位置正確，元器件極性正確，元器件、導線安裝及字標方向均應符合工藝要求；接插件、緊固件安裝可靠牢固，印制板安裝對位；無燙傷和劃傷處，整機清潔無污物。
（2）要求電子產品的焊點大小適中，無漏、假、虛、連焊，焊點光滑、圓潤、干凈，無毛刺；引腳加工尺寸及成形符合工藝要求；導線長度、剝頭長度符合工藝要求，芯線完好，捻頭鍍錫。
3.電路調試
（1）不接模擬電池，調W3使充電電壓為4.2V（3分）。
（2）按鍵選擇進入在充電狀態，調節模擬電池電壓為3.5V，調節W4使限流電流為0.6A。
（3）完成上述調節以后，按鍵選擇進入低壓充電狀態，測量此時充電電流為為0.2A，如果偏離很大，則要修改軟件參數。
（4）按鍵選擇進入涓流充電狀態，測量此時的充電電流為60mA，如果偏離很大，則要修改軟件參數。
（5）調節W1，使UC4的2腳未4.1V實現涓流判斷，調節W2使UC4的6腳為3V時實現低壓判斷。
（6）按鍵選擇進入自動狀態，調節電池電壓（調W5），使電路進入低壓充電狀態，檢測電池電壓是否≤3V，調節電池電壓使電路進入涓流充電狀態，檢測電池電壓是否≥4.1V。
關鍵詞： 仿真；原理圖；仿真器
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0220175－01
1 電路仿真過程
采用SIM99進行混合信號仿真的設計流程如圖1所示。
下面將通過對一個簡單模擬電路的仿真，具體說明Protel99se中仿真器的使用。
2 繪制仿真原理圖
用戶在進行電路圖仿真之前，首先第一步應是繪制仿真原理圖的繪制，即參考電路原理圖將其仿真原理圖繪制出來。具體地說，就是要用仿真元件將電路原理圖重新連接一遍，成為一張仿真原理圖，電路原理圖與仿真原理圖的區別之一就是所用的元件，電路原理圖中所用的元器件只是表明該元件的電氣特性和封裝形式，而仿真原理圖要用專門的仿真元器件。所以用戶在繪制電路原理圖時，要用仿真庫有的元件。
在此實例中，采用如圖2所示的模擬電路，這是一個簡單的整流穩壓電路。在該電路中定義了一個正弦波電壓源，同時，在需要顯示波形處添加了網絡標號，如Vin和OUT，用于顯示輸入波形、輸出波形以及一些中間波形。
3 初始狀態的設置
設置初始狀態是為計算偏置點而設定一個或多個電壓（或電流值）。在模擬非線性電路、震蕩電路及觸發器電路的直流或瞬態特性時，常出現解的不收斂現象，當然實際電路是有解的。其原因是偏置點發散或收斂的偏置點不能適應多種情況。設置初始值最通常的原因就是在兩個或更多的穩定工作點中選擇一個，使模擬順利進行。
4 仿真器的設置
在原理圖編輯器窗口中，執行菜單命令[Simulate][Setup]，即可進入仿真器的設置對話框，如圖3所示，在該對話框中提供了十種仿真分析類別給用戶選擇，設計者必須選擇對電路進行哪種分析，所要收集哪個變量數據，以及仿真完成后自動顯示哪個變量的波形等。仿真的設置視具體的電路而定，在這次仿真中，將采用對電路進行瞬態分析和交流小信號分析。
設置完以后，單擊Run Analyses按鈕開始仿真，或單擊Close按鈕結束該設置。仿真完成后，生成一些文件。
在仿真設置后，將生成“.cfg”文件，前綴即為當前的SCH文件名。該文件以文本的方式記錄下了仿真器的設置環境。配置文件是相當于圖3選擇項的一些配置。至于其他的配置，配置文件中關于該設置的等式右邊都為空，或為0或False。
5 仿真結果的輸出
仿真器的輸出文件為“.nsx”和“.sdf”文件。其中，“.nsx”文件為原理圖的SPICE模式表示，設計者可借助該文件更好地了解源文件。“.sdf”為輸出波形的顯示。
【關鍵詞】 電子實習 新模式 Altium Designer
1 引言
隨著計算機技術的飛速發展，計算機輔助設計在現代電子技術的發展和應用中扮演了非常重要的角色。大學生是未來科技文明發展的主力，因此在理工科大學生的電子實習課程中引入計算機輔助設計教學是時展的必然。電路設計與仿真方面的計算機輔助設計軟件種類很多，其中Protel設計軟件在我國擁有眾多的用戶，其升級版本為Altium Designer，功能更加強大，所以我校選擇該軟件作為電子實習課程的計算機輔助設計教學軟件。該軟件簡單易學，具有常用的電路圖設計功能、電路仿真功能和電路板設計功能，還集成了FPGA設計開發功能，并且兼容以前各個版本。
2 在電子實習中引入Altium Designer教學的具體實現方法
2.1 電子實習的流程
我校電子實習采用學生自主選題的方式，即由老師提供多個電路，如表1所示。學生根據自己的專業和興趣進行選擇，對于基礎好的學生，允許其自立課題。學生對所選擇的電路進行電路仿真、PCB設計與制作、電路焊接和調試，并最終制作成功一個產品。電路分為模擬部分和數字部分，學生主要學習模擬部分的仿真與設計。本文將以“紅外線心律計”產品的模擬電路部分為例介紹Altium Designer軟件的具體應用。
2.2 用Altium Designer軟件進行電路原理圖設計與仿真
使用Altium Designer軟件可以方便地進行模擬電路的設計與仿真。采用計算機模擬仿真可以隨時修改元器件的參數，隨時觀察仿真結果，縮短產品的開發周期。
（1）電路原理圖的設計。紅外線心律計的模擬電路部分由傳感器電路、放大電路、濾波電路、整形電路組成。作用是由紅外線傳感器采集心跳信號，經過信號調理電路輸出幅度足夠大的方波信號，供后續的數字電路進行處理。
原理圖的設計是電路仿真和設計電路板的基礎，也是初學該軟件的難點。主要有以下幾個步驟，如表2。
在實踐教學中，重點是針對學生經常會犯錯誤的操作進行講解，有如下幾個方面：
一是準確找到所需的元器件。教學中把常用元件所在的元件庫和元件名稱做在PPT的表格中，方便學生查找元器件。二是正確連接元器件之間的導線。要求學生必須把導線連接到元器件引腳的頂端，或者元器件之間的連接采用管腳對管腳的連接方式，防止電路開路。三是正確標注元器件的參數。在元器件的“Value”選項，正確標注該元器件的參數值，單位為國際標準單位。四是排除電氣檢查的錯誤。“ERC”檢查會發現原理圖中隱藏著的“BUG”，其中的“Error”必須排除，部分“Warning”可以忽略。
（2）原理圖仿真。原理圖繪制完成后，通過反復修改參數并仿真來達到設計的要求。傳感器上得到的信號一般為10mV左右，放大器的設計要求的放大倍數在1000倍左右。濾波器的設計要求截至頻率為10Hz左右。比較器的設計要求為能夠輸出占空比為50%左右的方波信號。仿真時，在電路的輸入端加入10mV、1Hz的正弦波激勵源，整個電路的工作電壓為±12V。通過仿真觀察各個輸出點的波形，經過不斷的調整，下圖的參數能夠滿足設計的要求，如圖1。
圖2為各個主要點的瞬態仿真波形。第一個為激勵信號的波形，第二個為放大后的波形，第三個是低通濾波后的波形，第四個是整型后的方波，該方波接到后續的數字電路。
2.3 用Altium Designer軟件進行電路板設計
經過仿真驗證的原理圖經過設計成為能夠焊接元器件的電路板文件，實現了虛擬電路到真實電路板的轉變。一般有以下幾個步驟，如表3。
電路板的設計工作比較復雜，因此在課程中選擇了較為簡單的模擬部分進行設計，而且電路板是在實驗室通過手工制作，所以在教學中，有針對性地對以下幾個知識點做重點介紹：
一是導入元器件時的錯誤。原因是原理圖繪制有誤，返回原理圖修改對應的錯誤。二是元器件的排版和布線規則的設定。按照信號的流程從左往右排版，元器件排列均勻緊湊、美觀。為了方便制板和焊接，電器間距值大于0.5mm，信號線粗0.5mm，電源線和接地線加粗到0.6mm―1mm，焊盤直徑加大到1.6―2mm，電路板規劃成大小合適的長方形，采用頂層布線、自動布線和手工布線相結合的方式。三是設計規則檢查。“DRC”檢查中的錯誤要認真排除，比如網絡名稱不同的導線不能交叉；沒有導線連接的焊盤要仔細檢查是否有誤。
圖3是設計完成的電路板圖紙：
2.4 電路板的制作與調試
（1）電路板的制作。在實驗室里采用手工制作電路板的方式，具有快速、便宜、方便的特點，滿足簡單電路設計調試的要求。一般經過如下幾個步驟：
下圖為焊接完畢的電路板，如圖4。
（2）電路板的調試。電路板完成焊接后，進入調試環節。通入±12V的電壓，在輸入端接信號發生器產生的信號（或者接傳感器），通過測試仿真時各個點的波形，驗證了仿真結果與實際電路的測試結果相吻合。
3 結語
在電子實習中引入Altium Designer軟件教學，不光使學生掌握了一種EDA軟件的使用，更重要的是學習到了電路圖的設計方法和電路板的設計方法，并與電子產品的設計緊密結合，為學生在以后的課程學習和工作上都有所幫助。
參考文獻：
《模擬電子技術基礎》理論課教學基本要求
序號
教學內容
要求程度
熟練掌握
正確理解
一般了解
1
普通二極管，穩壓管
外特性，主要參數
PN結
2
雙極型、單極型三極管
外特性，主要參數
工作原理
3
基本放大電路
共射（共源）、共集（共漏）和共基組態放大電路工作原理；靜態工作點；用微變等效電路法分析增益、輸入和輸出電阻
圖解分析法
4
電流源
工作原理
5
放大電路的頻率特性
含有一個時間常數的單級放大電路的fH和fL
Bode圖
頻率失真和增益帶寬積
6
差動放大電路
工作原理，輸入和輸出方式，差模增益，差模輸入和輸出電阻
共模抑制
7
多級放大電路
直接耦合式多級放大電路的工作原理，增益的計算
零點漂移
其它耦合方式
8
運算放大器
理想運放，實際運放的主要參數
不同類型運放的的特點
一種典型運放電路的工作原理
9
放大電路中的反饋
用集成運放組成的反饋放大電路類型和極性判斷，負反饋對放大電路性能的影響，深度負反饋下的閉環增益
虛短和虛斷，公式的含義，根據要求引入反饋
10
反饋放大電路的自激
自激的條件
消振原理
11
正弦波發生電路
產生正弦振蕩的條件，RC正弦波發生電路
LC正弦波產生電路
石英晶體振蕩電路
12
集成運放組成的基本運算電路
比例、求和、積分運算電路
其它運算電路
13
有源濾波電路
二價低通濾波電路
14
比較電路和非正弦波發生電路
比較電路基本特性
非正弦波發生電路
15
單相整流濾波電路
電容濾波整流電路的工作原理和整流電壓的估算
電感濾波電路的特點
16
穩壓電路
線性穩壓電路
開關穩壓電路
17
功率放大電路
工作原理、輸出功率和和效率的估算
非線性失真
18
噪聲與干擾
來源與抑制
19
20
《數字電子技術基礎》理論課教學基本要求
序號
教學內容
要求程度
熟練掌握
正確理解
一般了解
1
數制、碼制
二、十六進制及其與十進制的相互轉換，8421碼
其它常用編碼
2
邏輯代數
邏輯代數基本定律與定理，邏輯問題的描述方法，邏輯函數的化簡與變換
3
邏輯門電路
TTL和CMOS門的邏輯功能、特性、參數和使用方法
TTL和CMOS門電路結構及工作原理（推拉、三態、OC）
其它邏輯門電路
4
組合邏輯電路
分析與設計的基本方法
競爭冒險
5
常用集成組合邏輯器件
邏輯功能及使用方法
工作原理
6
觸發器
邏輯功能、觸發方式、特性和參數
工作原理
電路結構
7
時序邏輯電路
基本分析方法
同步時序邏輯電路的基本設計方法
8
常用集成時序邏輯器件
邏輯功能及使用方法
工作原理
動態MOS移位寄存器
9
半導體存儲器（RAM、ROM）
功能和使用方法
工作原理
10
可編程邏輯器件
GAL的工作原理和使用方法，其它PLD器件
11
脈沖的產生與整形
555定時器的工作原理及其應用
集成單穩、石英晶體多諧振蕩器
壓控振蕩器
12
A/D、D/A轉換器和采樣保持電路
典型的A/D、D/A轉換器的主要性能指標及使用方法
A/D、D/A轉換器的工作原理
常用集成采樣/保持器件
13
硬件描述語言
《電子技術基礎實驗》基本教學要求
1．實驗內容
應覆蓋基本要求中的主要內容
2．能力要求
⑴
正確使用常用電子儀器，如示波器、信號發生器、數字繁用表、交流毫伏表和穩壓電源等。
⑵
掌握電子電路的基本測試技術，如電壓放大倍數，輸入、輸出電阻，頻率特性，脈沖波形參數的測量以及邏輯功能的測試等等。
⑶
具有正確處理實驗數據，分析誤差的能力。
⑷
具有查閱電子器件手冊的能力。
⑸
根據技術要求能選用合適的元器件，初步具有設計電子小系統并進行組裝和調試的能力。
⑹
初步具有分析、尋找和排除電子電路中常見故障的能力。
⑺
能獨立寫出嚴謹的、有理論分析的、實事求是的、文理通順的、字跡端正的實驗報告。
關鍵詞：高職 電子設計 電子線路CAD技術 應用
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0186-01
對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業知識，動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。
1、電子線路CAD技術與電子設計的關系
隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。
2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用
電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：
2.1 繪制電路圖
在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。
2.2 計算機仿真
電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。
2.3 PCB板的設計
PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。
2.4 三維視圖
在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。
3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術
如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。
解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：
(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。
(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。
(3)先規范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。
(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。
最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養的角度看，這樣的投入是值得的。
4、結語
在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。
參考文獻
[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業畢業設計中的應用[J].中國現代教育裝備,2010,(15):55～57.
1方案
我們的方案是：利用Proteus構建虛擬實驗室，教師給出設計任務書，學生在PC機上根據任務書在Proteus上設計電路，并利用系統提供的功能完成電氣檢查及仿真調試，當仿真結果滿足任務書要求后，再在面包板上進行實物的安裝調試。下面以數字鐘的設計為例加以說明。
1.1進行Proteus軟件的講授
Proteus軟件與學生之前學過的Protel99se具有相似之處，其電路原理圖的設計流程是一致的，都包含新建設計文檔、設置編輯環境、放置元器件、原理圖布線、建立網絡表、電氣檢查、仿真、存盤輸出的基本過程。在教學中應充分利用知識的遷移作用，把Proteus與Protell99聯系起來，使新舊知識建立聯系，從而降低學習的難度。在這里主要要求學生掌握Proteus的界面組成、菜單、工具欄的使用方法以及電路原理圖的設計流程。
1.2布置任務書
數字鐘的設計可以用多種元件來實現，但為了便于組織教學，在任務書中可對元件進行統一規定。任務書如下：設計要求：1）用Proteus畫出原理圖并進行仿真調試2）在面包板上用6只LED數碼管輸出顯示時、分、秒3）寫出詳細的設計報告所用元器件：1）集成電路：74LS1606片，CD45116片，與非門74LS005片，CC7555定時器1片，2）電阻：10K電阻2個3）電容：47μF1個，0.01μF1個4）其他：共陰極顯示器6片
1.3原理圖的設計與仿真
1）教師給出電路框圖，并分析各單元電路的功能。電路框圖是整個課程設計的總體框架，教師直接給出電路框圖，可以避免學生設計的盲目性，提高針對性，數字鐘的電路框圖如圖1所示2）電路原理圖的設計這項工作是整個課程設計的核心工作。第一步，教師可對學生學過的555定時器構成的多諧振蕩器、計數器、譯碼器及數碼管的知識進行針對性的復習，指導學生查閱74LS160、CD4511、74LS00及CC7555定時器的功能及引腳圖。第二步，學生根據教師給定的元件在Proteus平臺上行各單元電路原理圖的設計。可采用設計與仿真調試交叉進行的方法。按照由易到難的原則，可采用如下的設計順序：①振蕩器的設計與仿真調試；②顯示器、譯碼器的設計與仿真調試；③計數器的設計與仿真調試。設計的基本操作步驟是：①選擇、放置元件；②設置元件的屬性；③連線。仿真調試的基本操作步驟是：①單擊仿真工具欄中的“開始”按鈕，即可進行仿真；②系統自動檢測電路，如有錯誤，會有出錯提示。或者運行結果不符合任務書要求時，可單擊仿真工具欄上的停止按鈕；③修改電路；④再仿真，直至運行結果符合要求為止。3）總電路的設計把上述已設計好的各單元電路按照電路框圖連接起來，即可得到總電路原理圖。4）總電路的仿真單擊仿真工具欄中的“開始”按鈕，即可進行仿真，如有錯誤，則對電路進行修改，再進行仿真，直至6只數碼管均能正常顯示時間為止。
1.4在面包板上完成搭建并調試
經過前期在Proteus上的設計及仿真成功，已經證明電路圖的正確性。在面包板上的搭建及調試，主要是鍛煉學生的實踐動手能力，培養認真細致的工作態度，熟練掌握常用儀器的使用方法。
2注意事項
【關鍵詞】軟件仿真 電子設計 虛擬儀器 測試分析 電子測量
隨著時代的進步，信息技術的高速發展，單純的原理性解讀已不能滿足廣大電子產品設計者對信息攝取的要求。對于電路各部分原理的分析，人們希望能簡化操作，直觀展現現象和結果。Multisim軟件正是一款電子線路仿真軟件，能有效地實現原理圖捕獲、交互式仿真、電路板設計和集成測試等功能的電路仿真與分析軟件。它將虛擬儀器技術靈活地應用于電子設計平臺，彌補測試與設計之間的缺口。
1 Multisim仿真軟件簡述
目前，電子產品的純手工設計已基本上不復存在，現代化的電子產品設計過程，從產品功能的確立，到電路原理、PCB版圖、程序設計、FPGA的構建及仿真、外觀界面、元器件清單等設計生產所需資料全部都可以在計算機上完成。電路設計的計算機應用程度非常之高。multisim仿真軟件在電子線路的設計與分析過程中，起到了很至關重要的作用。它是美國NI公司推出的一款電子線路仿真軟件，是一款專門用于電子線路仿真與設計的電子設計自動化工具。它將專業理論知識用計算機仿真展現出來，很好地解決理論設計與實際測試脫節的問題。Multisim仿真軟件在電子設計中的廣泛應用，將打破傳統電路設計模式難以入門的僵局，能極大地提高電子產品設計愛好者對電路設計與測試的積極性。
2 Multisim仿真軟件的應用性探索
本文以Multisim9版本為例，對電路設計仿真軟件在電子線路設計與分析過程中起到的積極作用進行探索。Multisim9為設計者提供了大量的元件庫及儀器儀表，可進行元器件的編輯、選取、放置和電路圖編輯繪制等操作。可實現電路工作狀態測試和電路特性分析。最后，還可以實現電路圖報表的輸出、打印等功能。所以說，又可將其稱為虛擬電子實驗平臺。
對于剛入門電子技術行業的初學者來講，電路的原理及各元器件的性能分析，無疑是晦澀難懂的。如果用傳統的講解或領悟方式，會使初學者對于電路的設計摸不到頭腦、找不著方向、甚至喪失信心。然而，引入Multisim9仿真軟件以后，電路中各工作點的特性將可透過儀表顯示的數據和波形，會變得清晰明了。
我們以電子技術初學者必須掌握的電路--單管放大電路為例，分析電路仿真軟件在虛擬電子線路設計與測試過程中起到的積極作用。圖1給出利用Multisim9來仿真單管放大電路的分壓式偏置電路，引入虛擬儀器進行測試，進而深入分析整個電路的工作狀態。如圖1所示。
首先我們來分析三極管處于放大工作狀態的條件：集電結反向偏置、發射結正向偏置。圖一中XMM1，XMM2兩塊虛擬萬用表所測電壓確實滿足此條件。那么，輸出電壓應該與輸入電壓成電壓幅值放大、相位反向的狀態。我們在信號的輸入端和輸出端引出兩個測試點分別接到示波器的A、B端。得出圖二示波器顯示的波形。圖2可以非常直觀地讀出輸入、輸出信號之間的關系。整個電路的分析過程，理論與實踐相結合，簡單易懂。理論知識不再晦澀難懂，電路分析不再深不可測，都能透過虛擬儀器儀表上顯示的數據，得出實際結果。
而且，就電子技術初學者來講，三極管的幾種常見失真也是非常不容易理解，也很容易混淆，主要還是因為電路的原理沒有分析清楚。基本原理沒有分析清楚，如何拿來應用于難度較大的電路？所以說，基本電路的原理分析，對于每一個電子產品設計者來講，都必須牢牢掌握。在Multisim9仿真軟件界面下，各種失真的現象及此刻電路各元件的工作狀態能利用虛擬儀表直接地顯示出來，這樣，電路分析不再是紙上談兵，理論計算。在圖1單管放大電路的基礎上，以快捷鍵shift+a來減小電阻R6的阻值，使其降低至20kΩ。可得出三極管處于飽和工作狀態的失真，如圖3所示。理論上此種失真是由于三極管處于發射結正偏、集電結正偏造成的。而從XMM1和XMM2兩個萬用表上也證實了，確實如此。當三極管處于飽和狀態時，射極電流和集電極電流都比較大，導致三極管C、E兩端分壓很小，從萬用表XMM3的讀數中可以明確這一論斷。三極管飽和狀態的工作原理即刻分析清楚。
同理，改變滑動變阻器R6的值，使得三極管發射結無法達到正向偏置電壓，可得出三極管截止失真狀態的電路分析。詳見圖4。
3 Multisim仿真軟件“實物化”展示
不僅僅是在晦澀難懂的模擬電路設計過程中，Multisim9仿真軟件能分析原理、簡化過程、得出結論。在其他電路中也是一樣，實際應用相當廣泛。這里僅以同步二進制計數器的邏輯分析和十進制計數器的安捷倫數字示波器顯示來說明其具體應用。如圖4、圖5所示。
在圖5中，從邏輯分析儀顯示的波形可以明確看出，4520BD芯片確實在對CP1接入的信號進行二進制加法計數，并以指示燈的亮滅來形象化時鐘頻率。
不僅如此，Multisim9仿真軟件還提供了更為貼近實物的器件--3D器件，使得電路圖更貼近實際電路，管腳位置一致[4]。采用的測試儀器界面更是跟實物幾乎完全一樣，使得設計者能感受到如同實物般的真實感。這里選用安捷倫示波器來加以說明，可以更加直觀地以虛擬儀器來替代實物儀器儀表。如圖6所示。
4 關于multisim仿真的幾點思考
通過對multisim仿真軟件在電路設計和分析過程中的具體操作，我們不難發現，multisim仿真在電子技術理論研究與實踐探索過程中能發揮其強大優勢。
4.1 檢查驗證電路原理
在實踐工程中，隨時測量出重點部位的電壓電流值，有效地避免因為實物連接而造成的短路斷路現象。能準確地判斷電路中各器件的工作特性，對于不符合要求的參數，可迅速地進行更改。
4.2 加強對電路功能的理解
對于電子技術應用方面的初學者來講，理論知識的學習往往晦澀難懂，單純用理論化的知識加以理解，會感到“力不從心”。這是我們都不愿意看到的。利用仿真軟件，有效地將理論知識拉到現象中，簡單直接，難點更易化解。
4.3 虛擬儀器的使用大幅提升對實際儀器的熟練度
以示波器為例，在使用過程中，經常會出現波形幅值過大，超過顯示屏幕的情況，這時，常常會有設計者不加思索地放大或縮小一下每格表示的電壓大小，來找到一個適合的波形。然而，虛擬儀器在這方面更直觀，波形過大，說明每一格表示的幅值過小，所以應該放大每格表示的大小來使整個波形縮小。這種方式，能糾正很多人在使用儀器時不嚴謹的工作狀態。
4.4 Mlutisim仿真軟件能有效地提高電子技術愛好者的興趣
儀表顯示簡單直觀，理論知識實踐化。能及時糾正錯誤，修正電路，能對似懂非懂的電路進行深入分析，明確電路的結構，能更快更好地理解原理，才會對電路設計有更大的興趣。
總而言之，multisim仿真軟件在電子技術應用過程中，起到了不可小覷的作用，現代化的電子設計，更是全計算機化的設計方式，這種自帶元件庫和虛擬儀器的仿真軟件，對于完全虛擬化的電路設計，起到了有效的補充和積極的測試驗證等作用。所以，須將此應用大力推廣，使更多的電子技術愛好者熟知并使用這類仿真軟件，提高設計電路效率、提升個人專業素質。
參考文獻
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作者簡介
桂丹（1982-），女，湖北省武漢市人。碩士研究生學歷。現為武漢軟件工程職業學院講師。研究方向為PCB制圖與仿真、電子產品CAD與制造、FPGA設計與電路仿真。
作者單位
關鍵詞：電子技術基礎 理實一體化 課程設計
理實一體化課程通常是指“理論與實踐有機融合”的課程，即充分利用現代教育技術，將理論、實驗、實訓等教學內容一體化設置；講授、聽課、實驗、操作等教學形式一體化實施；教室、實驗室、實訓場等教學條件一體化配置；知識、技能、素質等職業要求一體化訓練，從而形成融知識傳授、能力培養、素質教育于一體的課程模式。因此，如何設計理實一體化課程，成為探索中等職業教育課程改革的重點課題之一。電子技術基礎理實一體化課程設計主要應包括以下幾方面內容。
一、設計思路確定
在充分分析企業崗位需求的基礎上，我們確定如下設計思路：以崗位能力培養為主線，以工作任務為引領，采用模塊化內容設計，突出技能訓練，對于理論知識的講解以實用、夠用為原則，從而提高學生的就業能力與崗位適應能力。
二、課程目標設計
我們通過本課程的學習，使學生充分了解電子技術的基本知識，理解電子元件及電子電路的基本結構及原理，學會檢測元件、制作電路、調試電路，掌握電子產品的制作流程、工藝及調試方法，同時，鍛煉學生的分析問題、解決問題的能力，提高學生的專業素質。
三、課程內容設計
設計課程內容時，我們應充分考慮理實一體的特點，以工作任務為出發點，采用項目教學的方式，具體內容見下表。
表 電子技術基礎理實一體化課程內容一覽表
項目 工作任務 知識要求 能力要求
項目一認識電子元件 任務一：晶體二極管的檢測 1.了解晶體二極管的結構、型號、簡單工作原理
2.掌握晶體二極管的選用原則
3.掌握晶體二極管的檢測方法 能用萬用表檢測晶體二極管
任務二：晶體三極管的檢測 1.了解晶體三極管的結構、型號、簡單工作原理
2.掌握晶體三極管的選用原則
3.掌握晶體三極管的檢測方法 能用萬用表檢測晶體三極管
任務三：晶閘管的檢測 1.了解晶閘管的結構、型號、簡單工作原理
2.掌握晶閘管的選用原則
3.掌握晶閘管的檢測方法 能用萬用表檢測晶閘管
項目二模擬電路的制作 任務一：直流穩壓電路的制作與測試 1.掌握橋式整流電路的基本結構，了解其工作原理
2.掌握電感、電容濾波電路的基本結構，了解濾波的原理
3.掌握穩壓管的特點，了解其工作原理 能夠按照電路圖連接電路，并用萬用表測量輸出電壓
項目二模擬電路的制作 任務二：臺燈調光電路的制作 了解晶閘管可控整流的基本原理及在實際中的簡單應用 能夠制作臺燈調光電路，并進行測試
任務三：放大電路的制作 1.掌握共射極放大電路的構成及工作原理
2.了解其他形式放大電路的基本特性 1.能夠熟練使用常用的電子儀器
2.能夠安裝共射極放大電路，并檢測其性能
項目三綜合訓練 任務一：收音機的安裝與調試 掌握收音機生產工藝流程，學會分析整機電路 識讀電路圖，獨立組裝、調試、檢修收音機
項目四數字電路的制作 任務一：多人表決器的制作 1.掌握組合邏輯電路的基本特點
2.掌握常用的邏輯門集成電路
3.能夠正確認識、理解、分析組合邏輯電路 能夠根據電路邏輯圖選用元件并進行實物焊接，檢查電路是否能夠正常工作
任務二：搶答器的制作 1.熟悉常用鐘控觸發器的基本特點、符號及邏輯功能
2.理解搶答器的工作原理，能夠正確分析搶答器電路 能夠根據電路圖正確選用元件，進行實物焊接，并對電路進行必要的檢測
任務三：計數器的制作 1.掌握計數器的作用，了解其工作原理
2.了解555集成電路的結構和使用方法
3.熟悉二―十進制的轉換方法 能夠獨立完成計數器電路的制作，并能進行調試使之達到設計要求
四、考核評價設計
對于理實一體化課程，考核內容應是理論與實踐有機結合，即理論考核內容與實踐操作考核內容具有關聯性。同時，我們應注重過程考核，每完成一個任務或一個模塊就要對學生進行考核。
例如：在完成電子元件的教學內容后，教師可以讓學生在一定的時間內挑出規定的元件，并對元件進行檢查，寫出考核報告，并在報告中，對所選的電子元件的結構、特性及必要的參數進行描述。
五、教學環境設計
電子技術基礎課程教學應在理實一體化教室完成，教室應設置三個功能區。
一是教學區。完成理論教學功能，采用分組式學習的布局，配有多媒體教學設備。
二是實訓區。完成實踐技能訓練功能，配有電子電路實訓臺、各種電子儀器儀表、電工工具、電子焊接設備、電子元件及電路板加工設備。
三是資料查詢區。完成學生自主學習、查詢資料的功能，配有可上網的電腦，以便學生在學習過程中，可以通過上網查資料，解決學習中的困難。
參考文獻：
[1]李雄杰.職業教育理實一體化課程研究[M].北京：北京師范大學出版社，2011.
關鍵詞:教學觀念 教學準備 實踐教學
一、樹立Protel99 se軟件教學正確觀念
Protel99 se是一款電路設計軟件,其強大的功能性使其廣泛的應用在電路設計領域。在學習這款軟件的過程中對于初學者往往會遇到很多的問題,包括理論、操作、設計等方面。可想而知,在教學中學生也會出現相同的問題,因此在教學過程中應當從軟件的實用角度出發,將軟件看成是一個輔助我們學習和實現設計思路的工具,這樣才能讓學生更好的學習該軟件。要將Protel99 se的全部功能教授給學生就應當首先幫助學生樹立明確的學習觀念:
1、不要以軟件是從
Protel99se作為一個電路設計軟其功能當然是無可厚非的,但是強大的系統功能卻往往束縛了學生的主觀能動性。這是因為,在學習的過程中,軟件的功能往往可以保證設計的“準確”性,這往往造成了學生在學習中出現套用模式,為了設計而設計的情況,這樣反而不利于學生的學習,尤其是在教學中,要學生掌握軟件的時候也能夠掌握相關的基礎知識,如果學生只是學會了“畫圖”,當然不是我們教學的目標。因此,在教學中首先要將軟件的基本原理告訴學生,并使之對軟件形成一個正確的認識,即軟件的功能是輔助電路設計,而不是利用軟件來找錯并保證設計的準確。這樣才能在實際的應用中讓學生能夠從分發揮能動性,真正的學會、用好Protel99軟件。
2、對學生灌輸專業的思維模式
在教學的過程中要改善學生的學習態度,才能實現對學生學習效果的提高。Protel99 se軟件是一個輔助設計的軟件,其專業性較強,針對的學生的專業性也比較明顯。所以在教學中實踐教學的方法是最適合對這一類課程和學生的教學。因此,在教授軟件的應用和實習中應當樹立學生的專業思維模式,教育學生,現在學習的設計軟件僅僅是實現你們設計思路的工具,真正體現價值的你們自身的專業知識和設計思路。讓學生明白,自己從事的是專業的設計工作。為了達到這個目標,教師應當指導學生切實的實踐設計流程,即讓學生按照正確的方法、正確的步驟進行整改設計直至完成。例如:在教學中讓學生設計一個原理圖,首先從紙質風格開始,確定電路布局,然后規劃電氣元件,調整元件,進行元件連接,然后附加說明。還有在設計印制電路板的時候:從設計繪制原理圖,到生成網絡表,到PCB系統設置,到引入網絡表,到封裝,到修改,到自動布線,到最后調整,通過這些步驟讓學生明白在設計的過程中,無處不在的是專業的思維模式。
在軟件的教學中,教師還應當針對不同專業的學生設計不同的設計實踐課,讓他們有針對性的掌握Protel99的專業“思維”從而讓軟件在學生們的心中成為輔助工具而不是主導他們思維的“依靠”。
二、Protel99 se課堂中的實踐教學
1、采用實踐教學法的準備工作
在進行Protel99 se教學之前,應當明確其教學的目標,即讓學生學會使用軟件,并且利用軟件設計電路,最后還有保證設計的電路可以應用。按照這樣的思路來進行實踐法教學的準備才是有的放矢的。教師在教學前應當調整課時,盡量保證學生能夠得到充分的實際上機操作的時間,并且保證學生能夠進入實驗室進行實踐制作,以此才能實現實踐法教學的效果。
2、思想準備
教學中學習的Protel99se是一款英語軟件,在學生的學習中最大的難度也是這一點。所以在進行實踐教學之前應當讓學生從思想上做好準備,不要對軟件當中的英語環境有所恐懼,導致厭煩情緒。教師可以從這樣幾點開始做好思想工作中:1)對學生表達該課程的重要性,因為面對的學生大多是電子專業的學生,其就業后也將面對軟件應用的問題,現在學會對未來的工作是十分重要的。2)讓學生明白軟件的操作和功能的實現并不是一件十分困難的事,可以通過幾個簡單的操作讓學生對軟件有一個初步的了解,明白其功能的優越性,對其產生興趣。3)另外,實踐教學開始前,可以讓學生進行分組,這樣在遇到問題的時候也可以讓他們共同商討增加學習的樂趣。
三、Protel99se的實踐教學
1、原理講解與軟件結合
在教授中從電路的原理開始進行Portel99se軟件的基礎知識講解。這是因為電路設計就是軟件的功能。要實現電路設計的準確就應當掌握其設計和工作的原理。實踐法教學中我們可以利用Protel99se來進行原理圖的繪制,這樣可以讓學生從操作中明白電路的基本原理。具體的做法,將電子線路設計和制作的課程與Protel99se軟件繪制電路原理圖的操作方法結合起來,并開展講解。在課堂上通過實際的例子對電路的設計原理等進行深入闡述,并進行實際的Protel99se的操作演示,這樣就可以形成一個軟件和理論向呼應的講解過程,讓學生不但明白了組成電子電路元件的組成和電路的原理,也學會了利用Protel99se軟件進行原理圖的繪制,一舉兩得。
2、對Protel99se的仿真測試的講解
在學習軟件的過程中,要抓住主要的功能進行實踐性的講解。Protel99se的仿真測試功能就是一個很好的教學突破口。承接上一個電原理圖的繪制或者印制板線路的設計之后,我們應當及時的對軟件的仿真測試功能進行引出和講解。這樣做就好比是趁熱打鐵,因為設計完成后,學生們的慣性思維就是想知道設計的電路是否準確和功能如何。所以此時對軟件的仿真測試進行講解是最好的時機。一旦測試出錯,也可以讓學生針對自身的問題進行反省和思考,有利于提高學生的興趣和教學質量。
3、完成實際制作
在設計和講解完成后,不能夠忽略的是實踐當中的動手過程。也就是教師應當創造條件讓學生能夠動手制作一塊自己設計的印制板線路。在這里教師可以幫助學生完成繪制同銅板、輔食、打孔、檢測元件、焊接和安裝元件直至最終完成。這樣的過程雖然看上去和軟件教學沒有關系。但是要知道動手時最好的記憶過程,在對電路板實際制作的過程中學生就是在將設計的思路從新理順和回放了一次,著是一個最好的學習過程。也提高了學生的綜合動手能力。
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