時(shí)間：2023-10-13 16:13:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇組合電路的設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：組合邏輯電路分析 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)： TP331.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1 組合邏輯電路的分析
組合邏輯電路的分析過程如下：
(1)由給定的邏輯電路圖，寫出輸出端的邏輯表達(dá)式；
(2)列出真值表；
(3)從真值炭概括出邏輯功能；
(4)對(duì)原電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，尋找最佳方案。
舉例說(shuō)明分析過程如下：
已知邏輯電路如圖1所示，分析其功能。
解：第一步：寫出邏輯表達(dá)式。由前級(jí)到后級(jí)寫出各個(gè)門的輸出函數(shù)
第二步：如出真值表，如表2所示。
第三步；邏輯功能描述。真值表已經(jīng)全面地反映了該電路的邏輯功能。下面用文字描
述其功能。達(dá)一步對(duì)初學(xué)者有一定的困難，但通過多練習(xí)，多接觸邏輯學(xué)問題，也不難
掌握。
由真值表可以看出，在輸入三變量中，只要有兩個(gè)以上變量為1，則輸出為1，故該電路可概括為：三變量多數(shù)表決器。
第四步；檢驗(yàn)該電路設(shè)計(jì)是否最簡(jiǎn)，并改進(jìn)。
畫出卡諾圖，化簡(jiǎn)結(jié)果與原電路一致，說(shuō)明原設(shè)計(jì)合理，無(wú)改進(jìn)的必要。
（圖1） （圖2）
2組合邏輯電路的設(shè)計(jì)
電路設(shè)計(jì)的任務(wù)就是根據(jù)功能設(shè)計(jì)電路。一般按如下步驟進(jìn)行：
(1)將文字描述的邏輯命題變換為真值表，這是十分重要的一步。作出真值表前要仔
細(xì)分析解決邏輯問題的條件，作出輸入、輸出變量的邏輯規(guī)定，然后列出真值表。
(2)進(jìn)行函數(shù)化簡(jiǎn)，化簡(jiǎn)形式應(yīng)依據(jù)選擇什么門而定。
(3)根據(jù)化簡(jiǎn)結(jié)果和選定的門電路，畫出邏輯電路。
（例2）設(shè)計(jì)三變量表決器，其中A具有否決權(quán)。
解第一步：列出真值表。
設(shè)A、B、C分別代表參加表決的邏輯變量，F(xiàn)為表決結(jié)果。對(duì)于變量我們作如下規(guī)
定：A、B、C為1表示贊成，為0表示反對(duì)。F＝1表示通過，F(xiàn)＝0表示被否決。真值表如
圖3所示。
第二步：函數(shù)化簡(jiǎn)。
我們選用與非門來(lái)實(shí)現(xiàn)。畫出卡諾圖，其化簡(jiǎn)過程如圖4所示，邏輯電路如圖5所示。
（圖3）
（圖4）（圖5）
參考文獻(xiàn)：
1、羅朝杰．?dāng)?shù)字邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．北京：人民郵電出版社，1982．
2、(美)納爾遜(Neslon，V．P．)，等．?dāng)?shù)字邏輯電路分析與設(shè)計(jì)．英文影印本．
華大學(xué)出版社，1997．
3、王毓銀．脈沖與數(shù)字電路．3版．北京：高等教育出版社，1999．
1明確教學(xué)目標(biāo)
不管是哪一門學(xué)科的教學(xué)，明確教學(xué)目標(biāo)都是非常重要的。只有明確了教學(xué)的目標(biāo)，課堂教學(xué)才能夠有序的進(jìn)行。例如，某個(gè)高職機(jī)電院校的教師，其所教育的學(xué)生有一些基本的電子產(chǎn)品裝配的經(jīng)驗(yàn)，他們對(duì)新鮮的事物有較強(qiáng)的接受能力，并且十分喜歡親自動(dòng)手進(jìn)行試驗(yàn)操作。由此，這名教師就通過對(duì)教材的分析和研究，為學(xué)生確立了“了解組合邏輯電路設(shè)計(jì)的步驟及其設(shè)計(jì)思維”的教學(xué)目標(biāo)。這一教學(xué)目標(biāo)需要學(xué)生積極的參與課堂內(nèi)容，并且對(duì)課堂的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的動(dòng)手操作，制作出簡(jiǎn)單的電子產(chǎn)品。在教學(xué)進(jìn)行的過程中，教師采用分組進(jìn)行的教學(xué)方式，將學(xué)生固有的實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在課堂之中，從而提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和學(xué)生對(duì)課堂的興趣。
2改進(jìn)教學(xué)方法
教學(xué)方法是應(yīng)該不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新的，固有的教學(xué)方法會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展和特定情況的出現(xiàn)而受到影響，出現(xiàn)弊端。只有不斷更新教學(xué)方法，才能避免舊方式弊端的出現(xiàn)。而且教學(xué)方法的巧妙運(yùn)用能夠明確學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容還能夠提高課堂的積極性和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，某校教師在課堂教學(xué)中采用情景教學(xué)的方式，在教學(xué)的過程中為學(xué)生設(shè)立各種問題，通過各種方式啟發(fā)學(xué)生自主尋找答案。這種方法大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。除此之外，采用分組合作的方法或者任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法也對(duì)課堂教學(xué)的效率提高有所幫助。
3教學(xué)的組織和實(shí)施
3.1情景設(shè)置，任務(wù)導(dǎo)入
對(duì)于情景的設(shè)置可以通過播放視頻和圖片的方式來(lái)進(jìn)行。例如，為學(xué)生播放中國(guó)達(dá)人秀的視頻，讓同學(xué)們對(duì)節(jié)目海選中評(píng)委所使用的表決器進(jìn)行觀察，其后通過圖片的方式對(duì)這種表決器的優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)用性進(jìn)行分析和說(shuō)明：這種表決器在各類綜藝選拔類節(jié)目中普遍應(yīng)用，不僅如此，在體育競(jìng)賽或者人大表決的時(shí)候也時(shí)常會(huì)應(yīng)用到這種表決器。在視頻和圖片的幫助和引導(dǎo)之下，學(xué)生會(huì)逐漸的對(duì)課堂產(chǎn)生興趣，從而開始對(duì)表決器的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行思考和分析。這種方式就大大的提高了學(xué)生的課堂效率和對(duì)課堂的集中程度。此外，還要做好課堂任務(wù)的布置。視頻和圖片的說(shuō)明再具體詳盡也不如學(xué)生親自動(dòng)手操作來(lái)的直觀具體。所以，除了觀看視頻和圖片之外，教師還可以鼓勵(lì)同學(xué)進(jìn)行簡(jiǎn)單的動(dòng)手操作。以表決器為例，教師可以為學(xué)生播放表決器制作的的基本流程和理論，通過教師的講解和學(xué)生自主的觀察，在教師的引導(dǎo)下使學(xué)生運(yùn)用組合邏輯電路設(shè)計(jì)的知識(shí)理論進(jìn)行表決器的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的探索精神。
3.2實(shí)施任務(wù)
組合邏輯電路設(shè)計(jì)大約分為四個(gè)步驟：通過對(duì)邏輯問題的分析和理解列出真值表、通過真值表來(lái)進(jìn)行邏輯表達(dá)方式的書寫、再將邏輯表達(dá)方式進(jìn)行簡(jiǎn)化和變換的輸出、最后畫出電路邏輯圖。在教學(xué)過程中，為了使學(xué)生順利的完成教學(xué)任務(wù)，一定要讓學(xué)生合理有序的進(jìn)行組合邏輯電路的設(shè)計(jì)，并且在教學(xué)的過程中對(duì)學(xué)生加以啟發(fā)，使學(xué)生能夠自主的思考問題并且提出問題。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行積極的思考，活躍自己的思維。也可以采用分組的形式對(duì)教學(xué)任務(wù)進(jìn)行實(shí)行。將學(xué)生分成固定人數(shù)的小組，對(duì)小組內(nèi)的各個(gè)成員進(jìn)行合理具體的分工，這些分工可以包括采供部、銷售部、產(chǎn)品研發(fā)部等等。其中采購(gòu)部主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作中所需要零件和工具的采集購(gòu)買，以及對(duì)零件、儀器和制作出來(lái)的成品進(jìn)行效果檢測(cè)。
銷售部的成員可以負(fù)責(zé)小組制作的產(chǎn)品在目前市場(chǎng)中的市場(chǎng)調(diào)研和信息采集。產(chǎn)品研發(fā)部可以負(fù)責(zé)查閱各項(xiàng)資料和相關(guān)的文獻(xiàn)，對(duì)所要制作的產(chǎn)品進(jìn)行深入的研究，并且及時(shí)對(duì)其所具有的新功能、這個(gè)物品在市場(chǎng)上的反饋以及其上一次進(jìn)行的改良時(shí)間進(jìn)行了解和分析，使小組將要制作的物品能夠適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)的需求，有合理的實(shí)用性。通過合理的分工合作和職能分配，可以將學(xué)生全部帶入到動(dòng)手操作的過程之中，并且使學(xué)生在各項(xiàng)調(diào)查和分析的過程中了解到更多關(guān)于組合邏輯電路設(shè)計(jì)的知識(shí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)的時(shí)候有更加清晰的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和思考能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。除此之外，在任務(wù)計(jì)劃推行的過程中，教師也要對(duì)學(xué)生的操作能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)充分的了解和考慮，在課堂上教師主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)學(xué)生，而學(xué)生作為課堂的主體來(lái)展開教學(xué)內(nèi)容。教師可以通過多媒體講解等方式來(lái)對(duì)學(xué)生作出示范，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的實(shí)踐流程。
此外，教師還要對(duì)學(xué)生無(wú)法掌握的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行歸納和總結(jié)，將這些重點(diǎn)、難點(diǎn)詳細(xì)的為學(xué)生進(jìn)行講解，還要對(duì)學(xué)生容易出現(xiàn)操作錯(cuò)誤的部分進(jìn)行及時(shí)的糾正和正確的操作演示。在學(xué)生遇到操作瓶頸的時(shí)候給予學(xué)生適當(dāng)?shù)膯⑹竞蛶椭苊鈱W(xué)生產(chǎn)生消極情緒。將自己的經(jīng)驗(yàn)以及一些操作技巧傳授給學(xué)生。例如，在進(jìn)行操作的時(shí)候發(fā)現(xiàn)某一個(gè)小組的成員只懂得理論邏輯，并沒有具體的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這就需要教師幫助學(xué)生對(duì)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行構(gòu)建以及變量的輸出處理等等問題。在教師的協(xié)助之下學(xué)生通過自己的思考得出答案。在任務(wù)完成之后，小組成員之間要進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的交流和總結(jié)，歸納出本組所出現(xiàn)過的問題和情況。并且將小組作品進(jìn)行班級(jí)內(nèi)的展示，選派一位同學(xué)對(duì)本組產(chǎn)品的構(gòu)造原理、設(shè)計(jì)思路等內(nèi)容進(jìn)行闡述和分析。最后教師對(duì)各組的產(chǎn)品進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，及時(shí)向?qū)W生反饋學(xué)生操作中所出現(xiàn)的各類常見問題。對(duì)優(yōu)秀的小組進(jìn)行鼓勵(lì)和贊賞，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。
4結(jié)束語(yǔ)
使用小規(guī)模集成門電路實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)邏輯表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式，即邏輯表達(dá)式中相加的乘積項(xiàng)最少、每個(gè)乘積項(xiàng)的因子最少;然后，將最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式變換為與給定門電路相對(duì)應(yīng)的形式。用邏輯代數(shù)或卡諾圖化簡(jiǎn)得到三人表決最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式為。三種實(shí)現(xiàn)方法中，前兩種門電路的個(gè)數(shù)都是4個(gè)，成本差不多，第三種用了8個(gè)門電路，成本要高一些。
2中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)三人表決
2.1用譯碼器實(shí)現(xiàn)譯碼器是一類多輸入、多輸出組合邏輯器件，n變量二進(jìn)制譯碼器具有2n個(gè)輸出變量，恰為n變量的最小項(xiàng)。任何組合邏輯電路都可用最小項(xiàng)之和的標(biāo)準(zhǔn)形式表示，因此，可用n變量二進(jìn)制譯碼器和必要的門電路實(shí)現(xiàn)n輸入變量邏輯電路。3～8線譯碼器74HC138輸出低電平有效［8］，用譯碼器74HC138和“與非”門可以實(shí)現(xiàn)三人表決電路。74HC138譯碼器輸出的邏輯表達(dá)式為.
2.2用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇器的輸出端具有標(biāo)準(zhǔn)“與或”的形式。n選1數(shù)據(jù)選擇器在選擇輸入控制下，從n個(gè)數(shù)據(jù)中選擇某個(gè)數(shù)據(jù)送到輸出端。采用n選1數(shù)據(jù)選擇器可以實(shí)現(xiàn)任何輸入變量數(shù)不大于n+1的組合邏輯電路。三人表決電路可選用4選1或者8選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。
2.3用加法器實(shí)現(xiàn)加法器是產(chǎn)生數(shù)和的裝置，分為半加器和全加器。若加數(shù)、被加數(shù)與低位的進(jìn)位為輸入，和數(shù)與進(jìn)位為輸出則為全加器。74LS283是超前進(jìn)位四位二進(jìn)制全加器［8］，即所有各位的進(jìn)位直接從最低位進(jìn)位CIN產(chǎn)生。
3ROM和PLA實(shí)現(xiàn)三人表決
只讀存儲(chǔ)器ROM和可編程邏輯陣列PLA都屬于組合邏輯電路，都有一個(gè)與陣列和一個(gè)或陣列，但PLA的與陣列和或陣列都是可編程的，而ROM中與陣列是固定連接，只有或陣列可編程。ROM中的與陣列是一個(gè)產(chǎn)生2n個(gè)輸出的譯碼器，即產(chǎn)生2n個(gè)最小項(xiàng)(與陣列的輸出mi)。用ROM實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路時(shí)，首先，將邏輯表達(dá)式表示成最小項(xiàng)之和的形式;然后，把邏輯表達(dá)式的輸入作為ROM的輸入;最后，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的邏輯表達(dá)式對(duì)ROM的或陣列進(jìn)行編程，畫出相應(yīng)的陣列圖。用ROM實(shí)現(xiàn)三人表決的陣列圖如圖5(a)所示。用PLA實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的方法與用ROM實(shí)現(xiàn)非常相似。兩者的區(qū)別在于，用ROM實(shí)現(xiàn)是基于最小項(xiàng)表達(dá)式，而用PLA實(shí)現(xiàn)是基于最簡(jiǎn)與或表達(dá)式，所以用PLA實(shí)現(xiàn)組合邏輯比用ROM實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、靈活、經(jīng)濟(jì)。首先，將邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)為最簡(jiǎn)與或表達(dá)式;然后，根據(jù)最簡(jiǎn)表達(dá)式中的不同與項(xiàng)以及各與項(xiàng)之和分別對(duì)PLA的與陣列和或陣列進(jìn)行編程，畫出陣列圖。用PLA實(shí)現(xiàn)三人表決如圖5(b)所示。
4結(jié)束語(yǔ)
組合邏輯電路設(shè)計(jì)中，首先，根據(jù)給出的實(shí)際問題建立輸入、輸出變量，列出所有可能的輸入、輸出狀態(tài)，即真值表;然后，根據(jù)真值表寫出輸入、輸出的標(biāo)準(zhǔn)邏輯表達(dá)式，用邏輯代數(shù)或卡諾圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求化簡(jiǎn)、變換邏輯表達(dá)式;最后，根據(jù)化簡(jiǎn)、變換的邏輯表達(dá)式采用標(biāo)準(zhǔn)器件實(shí)現(xiàn)邏輯電路，力求所用器件數(shù)、器件的種類、器件之間的連線均最少。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路;故障;特點(diǎn);原因;診斷
一、數(shù)字電路特點(diǎn)
數(shù)字電路就是運(yùn)用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路。因?yàn)樗邆溥壿嬤\(yùn)算和邏輯處理的功能，因此又被稱作數(shù)字邏輯電路。數(shù)字電路按照功能來(lái)分可以分為兩類，即組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路，組合邏輯電路是由最基本的邏輯門電路組合而成的，電路沒有記憶功能，它的輸出值僅與輸入值有關(guān)，所以出輸出值總隨著輸入值的變化而變化;時(shí)序邏輯電路是由最基本的邏輯門電路和反饋邏輯回來(lái)或器件組合而成的，不同于組合電路，時(shí)序電路擁有記憶功能，因此它的輸出值不僅與輸入值有關(guān)，與電路之前的狀態(tài)也有關(guān)。首先數(shù)字運(yùn)算使用的是二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，同時(shí)具備算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的功能，非常適用于運(yùn)算、比較、存儲(chǔ)和決策等多方面的應(yīng)用;以二進(jìn)制為基礎(chǔ)，操作實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，受電源電壓的波動(dòng)較小，對(duì)溫差和工藝偏差的包容性較大，可靠性非常好;數(shù)字電路的突出優(yōu)點(diǎn)還體現(xiàn)在它集成度高、體積小、功耗低等多方面上，電路在設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)上比較靈活，隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字電路將會(huì)取得更大的進(jìn)步。
隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電路將會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)、調(diào)試、安裝、維修的時(shí)候?qū)?huì)遇到很多無(wú)法避免的故障。當(dāng)電路在運(yùn)行中，由于不可測(cè)的故障影響，電路可能不能正常工作，器械工作也會(huì)受到影響。電路故障是指一個(gè)或者多個(gè)電子元器件因?yàn)閾p壞或接觸不良而引起導(dǎo)線短路、虛焊造成電路邏輯功能出現(xiàn)錯(cuò)誤不能正常運(yùn)行的現(xiàn)象。對(duì)于組合電路來(lái)說(shuō)，電路如果沒有按照真值表要求運(yùn)行，就被認(rèn)為出現(xiàn)故障;對(duì)于時(shí)序電路來(lái)說(shuō)，如果不能按照規(guī)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來(lái)運(yùn)行，就被認(rèn)為存在故障。當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，就必須及時(shí)對(duì)電路進(jìn)行檢修，只有這樣才能保證其他工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電路檢修是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，因?yàn)榇龣z測(cè)的數(shù)字電路，輸入值輸出值高達(dá)上百個(gè);電路包含了組合邏輯和時(shí)序邏輯兩種結(jié)構(gòu)，并非是簡(jiǎn)單的組合;有的電路門和記憶元件是封裝于一個(gè)芯片之內(nèi)的，本身存在的物理缺陷就很多，難以去直接測(cè)量，為此必須找準(zhǔn)電路故障原因，對(duì)癥下藥，才能選擇合適的檢測(cè)方法，有效地解決故障問題。
二、電路產(chǎn)生故障的原因分析
1.電路在設(shè)計(jì)工作中沒有充分考慮到電路的參數(shù)及其工作條件
（1）數(shù)字電路集成度高，負(fù)載能力有限
隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字邏輯電路的集成度越來(lái)越高，從小規(guī)模集成電路集成、中規(guī)模電路集成、大規(guī)模電路集成發(fā)展至超大規(guī)模電路集成，雖然集成規(guī)模越來(lái)越大，但是針對(duì)于具體某一個(gè)電路來(lái)說(shuō)，負(fù)載能力還十分有限。比如說(shuō)一個(gè)普通的與非門的輸出低電壓最多可以帶10個(gè)同類門電路，這就是它的極限值，如果超過了極限值就會(huì)出現(xiàn)問題，就會(huì)使得電路輸出的低電壓急速升高破壞電路的原有功能，致使系統(tǒng)不能正常的工作。為此我們必須選擇那些負(fù)載能力強(qiáng)的集成電路。
（2）集成電路的工作速度較慢
因?yàn)閿?shù)字化集成電路的工作原理，只有當(dāng)?shù)谝唤M集成電路穩(wěn)定輸出之后才能輸入第二組信號(hào)，當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部延時(shí)的狀況，進(jìn)而影響了電路的工作狀態(tài)。如果電路信號(hào)輸出擋在輸入脈沖較高的時(shí)候，就會(huì)在輸出端產(chǎn)生不穩(wěn)定故障現(xiàn)象。這些故障還不是很容易檢測(cè)的，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要考慮到這個(gè)因此，選用一些工作速度高的集成電路。
2.線路安裝不當(dāng)，導(dǎo)致接觸不良
在線路安裝的時(shí)候就特別要注意，如果布線和電路芯片安裝不當(dāng)，就會(huì)影響電路工作的正常運(yùn)行。特別是在安裝中如果出現(xiàn)斷線、橋接、漏線、插錯(cuò)電子元器件、閑置輸入端等情況，就都會(huì)使得電路運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障。
3.電路工作環(huán)境較為惡劣，影響了電路的正常工作
因?yàn)楝F(xiàn)代數(shù)字化設(shè)備對(duì)自身的工作環(huán)境都是有一定的要求的，像溫度偏高或者是偏低，濕度過大等都會(huì)影響電路設(shè)備的正常工作，另外對(duì)于電器產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，環(huán)境中過多的電磁干擾也會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
三、數(shù)字電路的故障診斷
早在上世紀(jì)60年代，數(shù)字系統(tǒng)的故障診斷就引起了科技界、工業(yè)界的重視，也取得了重大的成果。在數(shù)字電路故障診斷中，關(guān)鍵的一步是測(cè)試向量的生成，確定施加什么樣的激勵(lì)、在什么地方施加激勵(lì)可以使故障激活以及確定在什么地方作測(cè)量。目前獲得數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試主要有兩種方法，那就是確定性測(cè)試生成和非測(cè)試生成兩大類，確定性測(cè)試生成是指采用測(cè)試生成算法自動(dòng)推導(dǎo)數(shù)字電路的測(cè)試矢量;非確定性測(cè)試生成算法是指人工測(cè)試生成，即由測(cè)試人員根據(jù)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)功能的了解，并結(jié)合實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，用人工的方法產(chǎn)生檢測(cè)被測(cè)系統(tǒng)故障。
不同種類的數(shù)字化系統(tǒng)電路有著不同的功能和故障特點(diǎn)。主要有故障字典法、特征分析法和邊界掃描測(cè)試法。故障字典法就是根據(jù)故障特征編制編制成一部故障與特征對(duì)應(yīng)的字典，將其存入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立故障查尋表;特征分析法就是在窗口內(nèi)觀測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)的波形，進(jìn)而提取有效特征;邊界掃描測(cè)試法是指是一種擴(kuò)展的自測(cè)試技術(shù)，在測(cè)試時(shí)不需要其它的測(cè)試設(shè)備，只適用于具有邊界掃描特性器件的電路板。
現(xiàn)代信息化社會(huì)，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用面非常廣泛。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電路將會(huì)越來(lái)越復(fù)雜。為了提升數(shù)字電路工作運(yùn)行的效率，提高電器使用和產(chǎn)品的制造質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)數(shù)字電路故障的診斷研究，。只有這樣才能有效地提升數(shù)字電路的應(yīng)用水平，提升數(shù)字電路的應(yīng)用質(zhì)量，拓展其應(yīng)用范圍。
四、總結(jié)
作為一名合格的工程技術(shù)人員首先必須要充分了解數(shù)字電路及其發(fā)生故障的特點(diǎn)、原因，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行故障診斷工作。只有這樣才能保證電路工作的正常運(yùn)行，促進(jìn)數(shù)字化電路系統(tǒng)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]江國(guó)棟.數(shù)字AV產(chǎn)品的抗干擾設(shè)計(jì)[J].電聲技術(shù)，1999.
關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教材改革；工程應(yīng)用
1.引言
《數(shù)字電子技術(shù)》是高等學(xué)校通信工程、電子信息工程、自動(dòng)化、電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程［1］。隨著數(shù)字電子技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)的高速發(fā)展，以FPGA(FieldPro-grammableGateArray）和CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice)為代表的大規(guī)模可編程邏輯器件(ProgrammableLogicDevice，PLD)的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)“板上數(shù)字系統(tǒng)”被“片上數(shù)字系統(tǒng)”替代［2］。為適應(yīng)數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)《數(shù)字電子技術(shù)》教材內(nèi)容進(jìn)行了改革，在教材內(nèi)容的安排和例題選用上，立足于應(yīng)用型人才培養(yǎng)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，注重理論聯(lián)系實(shí)際，取得較好的應(yīng)用效果。
2.教材改革的基本思路
隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，如何處理數(shù)字電子技術(shù)的經(jīng)典內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容、傳統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代分析設(shè)計(jì)方法之間的關(guān)系，是教材內(nèi)容改革的重點(diǎn)。教材以“基礎(chǔ)知識(shí)器件原理器件應(yīng)用器件仿真系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)仿真”為主線，構(gòu)建數(shù)字系統(tǒng)的知識(shí)框架。在教材內(nèi)容組織上，將數(shù)字電子技術(shù)和數(shù)字系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)融為一體，系統(tǒng)介紹數(shù)字電子技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法；在教材內(nèi)容編寫上，以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力為目的，采用案例式或項(xiàng)目式編寫思路，將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，把突出知識(shí)的應(yīng)用性和實(shí)踐性作為主要方向，做到理論和實(shí)踐并重，既強(qiáng)調(diào)理論基礎(chǔ)，又突出應(yīng)用性。對(duì)于集成電路注重邏輯功能和使用方法介紹，增加EDA(ElectronicDesignAutomation)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)［3］，利用Multisim軟件對(duì)部分電路進(jìn)行功能仿真，并介紹VHDL語(yǔ)言、QuartusⅡ軟件的基本使用方法，利用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)部分?jǐn)?shù)字電路，利用QuartusⅡ軟件進(jìn)行仿真分析，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用的需要。
3.教材的主要特點(diǎn)
3.1教材內(nèi)容組織
按照教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與電氣信息類基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的基本要求，對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》教材內(nèi)容進(jìn)行重新組織，將教材內(nèi)容分為十章［4］。第一章介紹邏輯代數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括各種數(shù)制、常用的編碼規(guī)則、邏輯代數(shù)的基本定理、邏輯函數(shù)的表示方法和化簡(jiǎn)方法等。第二章介紹EDA技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括Multisim、VHDL語(yǔ)言、QuartusⅡ的基礎(chǔ)知識(shí)。第三章介紹分立門電路、集成門電路和可編程邏輯器件的特點(diǎn)，并介紹利用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)門電路的方法。第四章首先介紹組合邏輯電路的基礎(chǔ)知識(shí)，然后講解組合邏輯電路的應(yīng)用，最后利用Multi-sim對(duì)組合邏輯電路進(jìn)行功能仿真和設(shè)計(jì)分析，并介紹組合邏輯電路的VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法。第五章介紹各種觸發(fā)器的功能和應(yīng)用，并利用Multisim對(duì)觸發(fā)器進(jìn)行功能仿真，介紹觸發(fā)器的VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法。第六章介紹時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法，介紹常用時(shí)序邏輯電路的功能和應(yīng)用，并分別利用VHDL語(yǔ)言和Multisim進(jìn)行功能描述和仿真。第七章介紹脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路，重點(diǎn)介紹集成電路的應(yīng)用。第八章介紹半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的特點(diǎn)和應(yīng)用。第九章介紹A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)集成DAC和ADC的基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并利用Multisim對(duì)基本轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行功能仿真。第十章介紹數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程，通過3個(gè)實(shí)例介紹數(shù)字系統(tǒng)的不同設(shè)計(jì)方法。
3.2強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論
隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為高校電類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生走向數(shù)字化時(shí)代的第一門課程，也是某些高校相關(guān)專業(yè)的考研課程，其重要性不言而喻。教材編寫強(qiáng)調(diào)《數(shù)字電子技術(shù)》基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性，將邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)作為教材核心內(nèi)容，并結(jié)合部分高校相關(guān)專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》研究生考試大綱的要求，增加部分教學(xué)內(nèi)容。例如，在第六章“時(shí)序邏輯電路”中增加利用觀察法和隱含表法進(jìn)行狀態(tài)化簡(jiǎn)的內(nèi)容，使學(xué)生能夠更容易掌握時(shí)序邏輯電路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。在教材內(nèi)容編排上，反復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)理論知識(shí)，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)并掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，第四章“組合邏輯電路”首先介紹組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法，然后介紹常用集成組合邏輯電路的原理和應(yīng)用，其中譯碼器、數(shù)值比較器按照組合邏輯電路的分析方法進(jìn)行闡述，編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器按照組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法闡述，使教材內(nèi)容循序漸進(jìn)、深入淺出，適用于學(xué)生自學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。
3.3突出實(shí)踐應(yīng)用
在教材編寫過程中，注重學(xué)生對(duì)知識(shí)應(yīng)用能力培養(yǎng)的需要，強(qiáng)調(diào)具體操作過程中學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，將知識(shí)應(yīng)用能力培養(yǎng)貫穿整本教材，突出教材知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用性。在介紹集成電路時(shí)，刪除集成電路內(nèi)部電路的分析，強(qiáng)調(diào)集成電路的邏輯功能和使用方法［5］，例如，介紹555定時(shí)器時(shí)，在簡(jiǎn)單介紹555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，以“觸摸式定時(shí)控制開關(guān)電路”、“雙音門鈴電路”等應(yīng)用電路介紹555定時(shí)器的使用方法。在第九章“數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器”中，以DAC0808、DAC0832、AD7543為例介紹常用集成數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理和使用方法，并分別給出DAC0832、AD7543與單片機(jī)AT89C51的接口電路，既加強(qiáng)與后續(xù)課程單片機(jī)、微機(jī)原理等的聯(lián)系［6］，又突出教材內(nèi)容的應(yīng)用性。
3.4增加EDA技術(shù)知識(shí)
EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation)的縮寫，是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來(lái)的。教材第二章EDA技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)介紹了Multisim和QuartusⅡ兩種EDA工具的操作界面和使用方法，并介紹了VHDL語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作符和基本語(yǔ)句結(jié)構(gòu)，使學(xué)生借助EDA工具進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)。教材給出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成電路的Multisim仿真電路和VHDL描述方法，并在第十章“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)”中，以“計(jì)數(shù)報(bào)警器”、“簡(jiǎn)易交通燈控制器”、“函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”為例，結(jié)合Multisim和QuartusⅡ軟件，詳細(xì)介紹簡(jiǎn)單數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，豐富教材內(nèi)容。
4.結(jié)語(yǔ)
《數(shù)字電子技術(shù)》教材改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，必將對(duì)教材內(nèi)容產(chǎn)生深刻影響。本教材于2012年10月由北京大學(xué)出版社作為“21世紀(jì)全國(guó)本科院校電氣信息類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材”出版，2013年12月被評(píng)為河南省“十二五”普通高等教育規(guī)劃教材。教材經(jīng)過3年多的使用，得到了廣大師生的關(guān)注，收集了各方面建議和意見。為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，需要對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步改革。
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論文關(guān)鍵詞：課程改革；工作任務(wù)；課程項(xiàng)目；技術(shù)情境；教學(xué)導(dǎo)航
隨著我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的需求正在發(fā)生著深刻的變化，教育行業(yè)受到各方面的重視。在教育部和財(cái)政部實(shí)施的國(guó)家示范性院校建設(shè)政策鼓舞下，高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型、技藝型人才為目標(biāo)。這類人才主要是在不同行業(yè)、企業(yè)的工作和生產(chǎn)過程中負(fù)責(zé)管理、監(jiān)督、檢測(cè)、分析、技術(shù)服務(wù)等幾項(xiàng)工作。因此，高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院正進(jìn)行較大規(guī)模的專業(yè)建設(shè)和課程改革，要求高職專業(yè)的學(xué)生除了具備必要的基礎(chǔ)理論、專業(yè)技術(shù)知識(shí)外，還必須具有解決工作生產(chǎn)中實(shí)際問題的能力，以適應(yīng)今后的工作。
“電子技術(shù)”分為模擬電子和數(shù)字電子兩大部分，在教學(xué)中從職業(yè)崗位工作任務(wù)分析著手以掌握知識(shí)和技能為根本、以工作方向?yàn)榕囵B(yǎng)目標(biāo)、以工作過程為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)把完整的工作過程及其操作要求作為課程內(nèi)容。當(dāng)工作過程導(dǎo)向課程運(yùn)用項(xiàng)目載體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境時(shí)，這一工作過程實(shí)際上就成了完成具體項(xiàng)目的自始至終的步驟。通過課程分析和知識(shí)、能力、素質(zhì)分析，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，構(gòu)建了“以工作任務(wù)為中心、以課程項(xiàng)目為主體的教學(xué)方法”。在教學(xué)中掌握課程技術(shù)原理及應(yīng)用方面知識(shí)體系的完整性是非常重要的，使學(xué)生在完整的工作過程中培養(yǎng)應(yīng)對(duì)復(fù)雜技術(shù)情境的能力。在教學(xué)中以典型電子電路制作的工作任務(wù)為中心，以多模塊應(yīng)用為切入點(diǎn)，引入對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生在具體應(yīng)用電路的制作過程中開發(fā)創(chuàng)新思維，完成相應(yīng)工作任務(wù)，并構(gòu)建相關(guān)的理論知識(shí)，發(fā)展職業(yè)能力。
一、模擬電子技術(shù)教學(xué)導(dǎo)航
模擬電子技術(shù)是研究對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行處理的模擬電路的學(xué)科。它以半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管為關(guān)鍵電子器件，包括功率放大電路、運(yùn)算放大電路、反饋放大電路、信號(hào)運(yùn)算與處理電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向。
理論知識(shí)：基本半導(dǎo)體知識(shí)、放大電路、集成運(yùn)算放大電路、直流穩(wěn)壓電源。
技能訓(xùn)練：常用元件的識(shí)別與測(cè)量、放大電路性能分析、集成運(yùn)算放大電路基本應(yīng)用。
1.模塊1：半導(dǎo)體器件
（1）知識(shí)重點(diǎn)：半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)；半導(dǎo)體二極管外部特性；晶體三極管外部特性。（2）知識(shí)難點(diǎn)：半導(dǎo)體PN結(jié)。（3）教學(xué)方式：從半導(dǎo)體PN結(jié)入手，簡(jiǎn)單介紹半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，重點(diǎn)掌握半導(dǎo)體的外部特性。（4）技能要求：二極管與三極管的簡(jiǎn)易測(cè)試。
2.模塊2：放大電路
（1）知識(shí)重點(diǎn)：放大電路的基本組成；放大電路的分析；多級(jí)放大電路的極間耦合；負(fù)反饋對(duì)放大電路的性能的影響。（2）知識(shí)難點(diǎn)：放大電路的分析；放大電路的負(fù)反饋。（3）教學(xué)方式：從基本放大電路入手，介紹放大電路的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析、多級(jí)放大、電路反饋；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，重點(diǎn)掌握放大器的外部特性。（4）技能要求：放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試。
3.模塊3：集成運(yùn)算放大器
（1）知識(shí)重點(diǎn)：集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；基本運(yùn)算電路；集成運(yùn)放的線性應(yīng)用電路。（2）知識(shí)難點(diǎn)：集成運(yùn)放的線性應(yīng)用電路。（3）教學(xué)方式：從理論集成運(yùn)放條件入手，掌握各基本運(yùn)算電路和電壓比較器的功能；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，重點(diǎn)掌握集成運(yùn)放的外部特性。（4）技能要求：電路的調(diào)整與測(cè)試。
4.模塊4：直流穩(wěn)壓電源
（1）知識(shí)重點(diǎn)：整流與濾波電路；穩(wěn)壓電路；開關(guān)電源。（2）知識(shí)難點(diǎn)：開關(guān)電源。（3）教學(xué)方式：從二極管整流特性、電容器充放電入手，講解整流、濾波電路；穩(wěn)壓電源重點(diǎn)講授集成穩(wěn)壓電路和開關(guān)電源。（4）技能要求：電路的調(diào)整與測(cè)試。
二、數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)導(dǎo)航
數(shù)字電子技術(shù)主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應(yīng)用，邏輯門電路組合和時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)、集成芯片各腳功能。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展，用數(shù)字電路進(jìn)行信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)也更加突出。為了充分發(fā)揮和利用數(shù)字電路在信號(hào)處理上的強(qiáng)大功能，可以先將模擬信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送到數(shù)字電路進(jìn)行處理，最后再將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)輸出。
理論知識(shí)：集成門電路與組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、波形產(chǎn)生與整形電路、中規(guī)模集成電路應(yīng)用。
技能訓(xùn)練：組合邏輯電路應(yīng)用、時(shí)序邏輯電路應(yīng)用、邏輯電路限定符號(hào)識(shí)圖。
1.模塊1：數(shù)字電路基礎(chǔ)
（1）知識(shí)重點(diǎn)：數(shù)字脈沖信號(hào)；二進(jìn)制與8421BCD碼；基本函數(shù)與邏輯運(yùn)算；邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)和變換。（2）知識(shí)難點(diǎn)：邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)和變換。（3）教學(xué)方式：從二進(jìn)制與邏輯函數(shù)基本規(guī)則入手，學(xué)習(xí)邏輯運(yùn)算規(guī)則、邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)與變換。（4）技能要求：邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)和變換。
2.模塊2：組合邏輯電路
（1）知識(shí)重點(diǎn)：基本邏輯符號(hào)及意義；門電路的邏輯功能和基本特性；組合邏輯電路的分析常用組合邏輯電路的邏輯功能。（2）知識(shí)難點(diǎn)：基本邏輯符號(hào)及意義；組合邏輯電路。（3）教學(xué)方式：從基本原理與邏輯符號(hào)讀解入手，重點(diǎn)介紹電路的邏輯功能與外部特性。（4）技能要求：基本邏輯符號(hào)讀圖；門電路和組合邏輯電路。
3.模塊3：觸發(fā)器
（1）知識(shí)重點(diǎn)：各類觸發(fā)器的邏輯功能；觸發(fā)器限定符號(hào)及其意義。（2）知識(shí)難點(diǎn)：觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。（3）教學(xué)方式：借助限定符號(hào)意義讀解，幫助理解各種觸發(fā)器的邏輯功能與控制方式；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，重點(diǎn)掌握電路的外特性。（4）技能要求：觸發(fā)器的邏輯功能測(cè)試。
4.模塊4：時(shí)序邏輯電路
（1）知識(shí)重點(diǎn)：時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)；時(shí)序邏輯電路的限定符號(hào)及其意義；寄存器；集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用。（2）知識(shí)難點(diǎn)：集成計(jì)數(shù)器應(yīng)用；限定符號(hào)及其意義。（3）教學(xué)方式：從觸發(fā)器入手，由D觸發(fā)器構(gòu)成寄存器；由T和Tˊ觸發(fā)器分別構(gòu)成同步和異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。借助限定符號(hào)的意義來(lái)理解時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，重點(diǎn)掌握電路的外特性。（4）技能要求：常用的相關(guān)集成電路的應(yīng)用。
5.模塊5：波形產(chǎn)生與整形電路
（1）知識(shí)重點(diǎn)：555定時(shí)器；多諧振蕩器與單穩(wěn)態(tài)電路；施密特觸發(fā)器；石英晶體振蕩器。（2）知識(shí)難點(diǎn)：555定時(shí)器；多諧振蕩器。（3）教學(xué)方式：以555定時(shí)器為重點(diǎn)，介紹多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路和施密特觸發(fā)器的功能。重點(diǎn)掌握電路的外特性。石英晶體振蕩器從阻抗頻率特性入手。（4）技能要求：常用的相關(guān)電路的應(yīng)用入手。
三、電路組裝、測(cè)量與調(diào)試教學(xué)導(dǎo)航
電子電路組裝、測(cè)量與調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有重要的地位，任何一個(gè)電子產(chǎn)品都是由設(shè)計(jì)焊接組裝調(diào)試形成的，焊接是保證電子產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性最基本環(huán)節(jié)，調(diào)試是保證電子產(chǎn)品正常工作的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
理論知識(shí)：常用電子儀表、電路的裝配、調(diào)試與測(cè)量知識(shí)。
技能訓(xùn)練：常用電子測(cè)量?jī)x表的使用、常用電路元件與數(shù)字集成電路測(cè)量、電路的裝配與調(diào)試。
1.模塊1：常用電子儀器知識(shí)重點(diǎn)
（1）知識(shí)重點(diǎn)：雙蹤示波器；半導(dǎo)體管特性圖示儀；毫伏表；信號(hào)發(fā)生器；集成電路測(cè)試儀。（2）知識(shí)難點(diǎn)：雙蹤示波器；半導(dǎo)體管特性圖示儀。（3）教學(xué)方式：重點(diǎn)講授電子儀器的操作和使用方法。（4）技能要求：儀器的基本操作方法；半導(dǎo)體特性測(cè)量。
2.模塊2：電子元器件的識(shí)別與簡(jiǎn)易測(cè)量
（1）知識(shí)重點(diǎn)：電子無(wú)源元器件；電子有源元器件；表面安裝元器件。（2）知識(shí)難點(diǎn)：表面安裝元器件。（3）教學(xué)方式：重點(diǎn)講授各種電子元器件的識(shí)別與選用方法。（4）技能要求：元器件的識(shí)別與選用方法、常用數(shù)字集成電路測(cè)試。
3.模塊3：電路的裝配、調(diào)試與測(cè)量
（1）知識(shí)重點(diǎn)：裝配、焊接工藝；電路測(cè)試與測(cè)量。（2）知識(shí)難點(diǎn)：電路測(cè)試。（3）教學(xué)方式：介紹電路裝配工藝，分析電路測(cè)試與測(cè)量基本方法，結(jié)合實(shí)訓(xùn)進(jìn)行教學(xué)。（4）技能要求：電路裝配、測(cè)試與測(cè)量。
四、電子電路仿真教學(xué)導(dǎo)航
電路仿真技術(shù)是近十年來(lái)在電子技術(shù)研究領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)及其軟件的強(qiáng)大功能，在電路模型上進(jìn)行電路的性能分析和模擬實(shí)驗(yàn)，從而得到準(zhǔn)確的結(jié)果，然后再付諸生產(chǎn)，極大地減少了實(shí)驗(yàn)周期和試制成本，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，受到了電子生產(chǎn)廠家的一致歡迎。現(xiàn)在，電子仿真技術(shù)已成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的先進(jìn)技術(shù)，因此為了確保電路設(shè)計(jì)的成功，消除代價(jià)昂貴并且存在潛在危險(xiǎn)的設(shè)計(jì)缺陷，就必須在設(shè)計(jì)流程的每個(gè)階段進(jìn)行周密地計(jì)劃與評(píng)價(jià)。電路仿真給出了一個(gè)成本低、效率高的方法，能夠在進(jìn)入更為昂貴費(fèi)時(shí)的原型開發(fā)階段之前，找出問題所在。
理論知識(shí)：EWB與Multisim平臺(tái)基本知識(shí)，Multisim在電子仿真實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
技能訓(xùn)練：模擬電路電子仿真和數(shù)字電路電子仿真。
模塊：電子電路仿真。
（1）知識(shí)重點(diǎn)：Multisim平臺(tái)的使用；Multisim在電子仿真實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。（2）知識(shí)難點(diǎn)：Multisim軟件的使用。（3）教學(xué)方式：從電子實(shí)驗(yàn)實(shí)例入手，學(xué)習(xí)Multisim軟件的使用，在學(xué)會(huì)使用的基礎(chǔ)上，結(jié)合電子知識(shí)，完成電子實(shí)驗(yàn)的仿真。（4）技能要求：用Multisim進(jìn)行電子仿真的方法。
五、綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目——有源多媒體音箱的設(shè)計(jì)與制作
1.知識(shí)要求
掌握模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的綜合應(yīng)用思路；掌握電子產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)的基本思路。
2.技能要求
能進(jìn)行電子電路的綜合制作調(diào)試；能有條理地撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；能對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)展示。
3.教學(xué)任務(wù)
通過有源多媒體音箱的設(shè)計(jì)、制作及測(cè)試，掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程及注意事項(xiàng)，學(xué)會(huì)元器件的特性測(cè)試和電路組裝、測(cè)試，熟悉電子產(chǎn)品組裝的工藝要求及生產(chǎn)過程。
4.教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）通過讓學(xué)生利用圖書館、上網(wǎng)等手段查閱相關(guān)資料，在教師指導(dǎo)下對(duì)有源多媒體音箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程及注意事項(xiàng)。
（2）在校內(nèi)生產(chǎn)線的工作崗位上，根據(jù)所設(shè)計(jì)電路選擇元器件，進(jìn)行元器件的性能、參數(shù)測(cè)試。規(guī)劃電路板，進(jìn)行元器件的布局和印制電路板的制作。完成各部分電路的焊接、組裝，對(duì)已經(jīng)組裝的電子產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)測(cè)試及調(diào)試，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
（3）要求學(xué)生撰寫實(shí)踐報(bào)告及產(chǎn)品說(shuō)明書。
5.相關(guān)知識(shí)
（1）理論知識(shí)。元器件的識(shí)別、測(cè)試方法；印制電路板的制作，元器件的布局；焊接工藝、電路調(diào)試方法；產(chǎn)品說(shuō)明書的撰寫。
關(guān)鍵詞：小井眼；應(yīng)變片；張力
當(dāng)儀器在井內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到不同的力量作用，通過傳感器把它變換成與此力量成正比的電阻值，然后通過測(cè)量此電阻的阻值來(lái)測(cè)量?jī)x器受力的大小，繼而為儀器在測(cè)井過程中的安全運(yùn)行提供參考。
1、張力探頭
在鋼制的彈性體上，成對(duì)的在縱向和橫向上貼有R1，R2，R3，R4共4個(gè)電阻應(yīng)變片，它們組成一個(gè)全橋式測(cè)量電路。如圖1所示，圖中C、D兩點(diǎn)接入直流激勵(lì)電壓Uo，A、B兩點(diǎn)為輸出端，工作時(shí)將輸出電壓信號(hào)USC。這種橋式測(cè)量電路，可以靈敏地測(cè)量極微小的電阻變化。當(dāng)彈性體受物體的作用時(shí)，彈性體便產(chǎn)生彈性形變，粘在其表面的電阻應(yīng)變片隨其同步地變形，因而改變了它們的電阻值。電阻應(yīng)變片的長(zhǎng)度L，截面積S，電阻率P均隨之發(fā)生變化。由于電阻應(yīng)變片組成的橋式電路是平衡的，電阻應(yīng)變片的電阻變化會(huì)引起電橋的不平衡，從而輸出電壓信號(hào)，該信號(hào)與所受的載荷成正比。
2、張力電路
張力傳感器位于SZL-701張力短節(jié)內(nèi)，由SZL-702張力電路短節(jié)向張力傳
感器提供12V恒壓源。張力傳感器利用電橋原理，把貼在應(yīng)變梁上的四個(gè)應(yīng)變片結(jié)成橋路，當(dāng)應(yīng)變梁受力時(shí)，貼在應(yīng)變梁上的應(yīng)變片阻值將發(fā)生變化，電橋失去平衡，從而輸出一個(gè)與載荷力成正比的電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)接入到SZL-702張力電路短節(jié)進(jìn)行放大、濾波處理。當(dāng)載荷力從-ST-+5T變化時(shí)，張力傳感器輸出的電信號(hào)大約從-10mV-+10mV變化，經(jīng)過放大濾波后大約從-5V-+5V變化，然后經(jīng)過電源變壓器的中心抽頭和10#纜芯上傳到數(shù)控進(jìn)行采集處理。
3、電路設(shè)計(jì)
SZL-702張力電路短節(jié)不帶保溫瓶，且需要達(dá)到175℃一個(gè)小時(shí)的目標(biāo)，經(jīng)過細(xì)致篩選后選用了西安秦原公司的QY0628模塊和TL081集成電路。
電源電路選用成熟的LH20-12電源模塊，輸出比較穩(wěn)定且能夠達(dá)到所需的溫度指標(biāo)。
測(cè)量電路做了兩級(jí)放大、兩級(jí)濾波。放大電路是由QY0628和TL081及其的電阻電容組成；QY0628進(jìn)行的約400倍的放大，且倍數(shù)是固定的，后面的TL081主要是調(diào)整整個(gè)電路具體的放大倍數(shù)，且使整個(gè)電路達(dá)到精確的500倍放大；后面用電阻電容搭建了一個(gè)Rc濾波器，把輸出中的交流干擾濾除；最后用了兩個(gè)穩(wěn)壓二極管和一個(gè)電阻的組合來(lái)防止變密度換擋時(shí)的高壓信號(hào)對(duì)電路的沖擊。原理圖如圖2所示：
QY0628模塊內(nèi)部是一個(gè)高性能的差動(dòng)放大器，放大倍數(shù)內(nèi)部固定為約400倍差動(dòng)放大，通過調(diào)節(jié)跟隨器N4的輸入信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)電路的零點(diǎn)輸出信號(hào)，在電路輸入為零且輸出不為零時(shí)調(diào)節(jié)此調(diào)零信號(hào)，以達(dá)到吊零的目的。
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
SZL-702張力電路短節(jié)用來(lái)配合SZL-701張力短節(jié)完成張力測(cè)量，要求的接口形式為SIT-701。
張力電路短節(jié)主要由上下蓋帽、電路鋼筒、電路骨架組成。儀器總長(zhǎng)852mm，有效長(zhǎng)度500mm。
電路骨架組裝分別有29芯插座、骨架組件、29芯插頭等組成，骨架組件上依次固定了變壓器和電路板，張力電源電路板和張力測(cè)量電路板背對(duì)背放置。
關(guān)鍵詞：數(shù)字系統(tǒng) CPLD/FPGA 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TP332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-00-01
1 CPLD/FPGA技術(shù)
CPLD/FPGA是復(fù)雜的可編程邏輯器件，屬于規(guī)模化的集成電路的范疇。目前，該技術(shù)的集成度已經(jīng)達(dá)到200萬(wàn)門/片，融合了ASIC高集成度的特點(diǎn)以及可編程邏輯器便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)的特點(diǎn)，比較適用于開發(fā)小批量產(chǎn)品和樣品的研究制造，縮短了產(chǎn)品上市的時(shí)間。
CPLD內(nèi)利用長(zhǎng)度固定的金屬線把各邏輯塊連接起來(lái)，設(shè)計(jì)出的各種邏輯電路都可以很好的預(yù)測(cè)時(shí)間，有效地彌補(bǔ)了分段式互連結(jié)構(gòu)在時(shí)序不完全預(yù)測(cè)中的缺點(diǎn)。CPLD的特點(diǎn)有編程靈活、設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、集成度高、適用范圍寬、工具先進(jìn)、成本較低、不用測(cè)試、價(jià)格大眾化等。CPLD在眾多的電路設(shè)計(jì)規(guī)模比較大，所以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用，可以說(shuō)CPLD適用于所有可以使用中小型數(shù)字系統(tǒng)的集成電路的場(chǎng)合。目前，CPLD技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)器件已經(jīng)成為電子產(chǎn)品必要的組成部分，關(guān)于CPLD的設(shè)計(jì)和使用是電子工程師一種必備的技能。
FPGA也是由PAL和GAL等發(fā)展而來(lái)，它以半定制電路的形式在ASIC中出現(xiàn)，既彌補(bǔ)了定制電路的缺陷，又消除了可編程器件的缺點(diǎn)。
FPGA主要由輸出輸入模塊、可配置邏輯模塊和內(nèi)部連線構(gòu)成，在編程方面不限次數(shù)。FPGA作為復(fù)雜的可編程邏輯器件，在結(jié)構(gòu)上和傳統(tǒng)邏輯電路以及PAL和GAL器件有著很大的不同。FPGA采用小型查找表進(jìn)行組合邏輯，每一個(gè)查找表都通過輸入端連接一個(gè)觸發(fā)器，再由觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)另外的邏輯電路，構(gòu)成的這種基本的邏輯單元模塊有組合邏輯功能和時(shí)序邏輯功能，不同的邏輯模塊之間是由金屬線連接在一起的。FPGA的邏輯由靜態(tài)的存儲(chǔ)單元通過加載邏輯編程的數(shù)據(jù)來(lái)完成，儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)值對(duì)它的邏輯功能和不同模塊間的連接方式有決定作用，同時(shí)對(duì)FPGA可實(shí)現(xiàn)的功能也有決定作用。
CPLD和FPGA都屬于可編程ASIC器件，但又有著較大的不同。CPLD比較適合于在各種算法以及組合邏輯上使用，它布線結(jié)構(gòu)的連續(xù)性對(duì)延時(shí)起著決定的作用，保密性比較好；FPGA比較適于在時(shí)序邏輯方面使用，它采用分段式的布線結(jié)構(gòu)，比CPLD的布線結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，邏輯實(shí)現(xiàn)也更困難，造成了延時(shí)不便于很準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，保密性比較差。
2 CPLD/FPGA技術(shù)的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
2.1 基于面積的優(yōu)化設(shè)計(jì)
在CPLD/FPGA技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)它的器件資源進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即使是較小的CPLD/FPGA器件也可以達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)字系統(tǒng)功能，優(yōu)化后的系統(tǒng)器件資源越少，消耗的費(fèi)用就越少，有效的節(jié)約了系統(tǒng)器件的成本。基于面積的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要有資源共享設(shè)計(jì)和串行化設(shè)計(jì)兩種方式。
利用CPLD/FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，常常會(huì)碰到同一個(gè)模塊需要多次調(diào)用的狀況。這種電路結(jié)構(gòu)通常占用的器件資源很多，一般為算術(shù)模塊，例如多位加法器、乘法器等，大部分的數(shù)字系統(tǒng)資源都由他們占據(jù)。利用資源共享為這種電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以大大提高電路器件資源的使用率。
預(yù)進(jìn)位加法器主要用來(lái)提升加法器中信號(hào)的傳輸，加法器的進(jìn)位是xn，系統(tǒng)的速度主要由信號(hào)中每個(gè)分組的位數(shù)n所決定。
資源共享設(shè)計(jì)通常有先加后選的方式和先選后加的方式，綜合考慮兩種方式，加法器這種方式比選擇器耗費(fèi)的資源多，一般采用先選后加這種方式會(huì)更好。
串行化設(shè)計(jì)主要是通過分割耗費(fèi)資源大以及單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成的電路功能的方式，提取電路功能相同的模塊，并用這些模塊在多個(gè)時(shí)鐘周期做同樣的數(shù)字系統(tǒng)功能。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)串行化后，會(huì)使電路邏輯變得復(fù)雜了，不過資源消耗卻少了，有著明顯的使用效果。
2.2 基于速度的優(yōu)化設(shè)計(jì)
在CPLD/FPGA技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)行速度通常是最重要的。影響CPLD/FPGA技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)行速度的因素很多，主要有CPLD/FPGA的組成結(jié)構(gòu)特征、數(shù)字系統(tǒng)的電路構(gòu)成、綜合器的性能等。
流水線設(shè)計(jì)技術(shù)可以顯著的提高數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行速度，目前，微處理器、高速數(shù)字和數(shù)字信號(hào)處理器等系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一般都是用流水線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般速度是設(shè)計(jì)中首先要考慮的問題，采用CPLD/FPGA技術(shù)，高速運(yùn)行往往是首要的需求。如果設(shè)計(jì)好一個(gè)系統(tǒng)電路，速度方面沒有達(dá)到期望的要求，往往需要更換運(yùn)行更快的器件并重新設(shè)計(jì)，很顯然會(huì)增加很多不必要的成本。
基于CPLD/FPGA技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除了流水線設(shè)計(jì)之外，還有其他一些方式。寄存器配平法，這種方式主要是利用配平寄存器之間的各種組合來(lái)延時(shí)數(shù)字系統(tǒng)邏輯塊。寄存器配平是在流水線設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上深化而成的方式，流水線設(shè)計(jì)是把組合邏輯延時(shí)塊分為數(shù)個(gè)較小的延時(shí)塊，寄存器配平則是把延時(shí)不同的兩個(gè)組合邏輯塊的延時(shí)平均分配。關(guān)鍵路徑法，這種方式是在數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中延時(shí)最長(zhǎng)的邏輯路徑，可以有效的提高器件運(yùn)行速度。一般來(lái)說(shuō)延時(shí)的長(zhǎng)短與信號(hào)是否經(jīng)過最大路徑有關(guān)，與延時(shí)所經(jīng)過的較小路徑?jīng)]有關(guān)系。
3 結(jié)語(yǔ)
在CPLD/FPGA技術(shù)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，是選擇對(duì)面積進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)還是選擇對(duì)速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行考慮。因?yàn)楹芏嗲闆r下兩種選擇是有矛盾的，一般不能同時(shí)滿足要求。假如考慮面積設(shè)計(jì)的需要，會(huì)使運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)，降低了該數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行速度；假如考慮速度設(shè)計(jì)的需要，往往要增加很多邏輯器件，速度相應(yīng)的提高了，但是占用的空間也大了，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)具體的環(huán)境綜合考慮各種參數(shù)。
參考文獻(xiàn)
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在很多細(xì)分市場(chǎng)上，電池充電的實(shí)際操作涉及多種電池化學(xué)組成、電壓和電流水平。例如，隨著現(xiàn)有及全新電池化學(xué)組成之新型應(yīng)用的不斷涌現(xiàn) (太陽(yáng)能應(yīng)用中密封鉛酸電池使用量的急劇增加便是一個(gè)例子)，工業(yè)、醫(yī)療和汽車電池充電器都持續(xù)需要更高的電壓和電流。輸入電壓、充電電壓和充電電流的組合很多，基于單個(gè)集成電路(IC)的現(xiàn)有解決方案僅能滿足其中一部分組合的要求。人們一般用IC和分立式組件的笨重組合來(lái)滿足大多數(shù)電壓電流組合及拓?fù)涞囊蟆?/p>
目前的市場(chǎng)趨勢(shì)表明，人們對(duì)大容量SL A電池重新產(chǎn)生了興趣，大容量SL A電池不再僅用于汽車了，這勉強(qiáng)算是一種復(fù)興吧。從價(jià)格/功率輸出的角度來(lái)看，汽車或“為啟動(dòng)供電的”SL A電池并不算貴，可以提供短持續(xù)時(shí)間的大脈沖電流，從而非常適用于汽車和其他車輛啟動(dòng)器應(yīng)用。深周期鉛酸電池是另一種在工業(yè)應(yīng)用中非常流行的技術(shù)。這類電池的極板比汽車電池厚，設(shè)計(jì)為放電至其滿充電量的20%。這通常用于要求在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)供電的應(yīng)用，例如，叉車和高爾夫球推車等。然而，鉛酸電池對(duì)過充電非常敏感，因此小心謹(jǐn)慎地充電非常重要。
顯然，太陽(yáng)能供電應(yīng)用在增加。各種不同尺寸的太陽(yáng)能電池板現(xiàn)在能給各種創(chuàng)新性應(yīng)用供電，例如，人行橫道標(biāo)志燈、垃圾壓實(shí)機(jī)、海上航標(biāo)燈等應(yīng)用。在太陽(yáng)能供電應(yīng)用中使用的電池是一種深周期電池，除了深度放電以外，還能承受長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)的充電周期。這種類型的電池常見于“脫離電網(wǎng)”(即未與電力公司的供電網(wǎng)連接) 的可再生能源系統(tǒng)，如太陽(yáng)能或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
LTC4000/LTC3789，針對(duì)4節(jié)LiFePO4電池應(yīng)用（見圖3）。
這個(gè)演示電路板的輸出專門為Tenergy的10Ahr電池而定制。其他電壓可以通過改變外部電阻器來(lái)設(shè)定。利用微調(diào)電阻器可以準(zhǔn)確地微調(diào)所希望的標(biāo)稱電壓。設(shè)計(jì)該電路的目的是要說(shuō)明在一個(gè)具智能電源通路(PowerPath)管理器的降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器電池充電器中使用這些器件能獲得高性能水平、效率與小巧解決方案尺寸。
該電路以400kHz工作，在6～36V的輸入電壓范圍內(nèi)，產(chǎn)生穩(wěn)定的5A/14.6V電池充電器輸出以及高達(dá)6.25A的系統(tǒng)輸出，適用于種類繁多的便攜式應(yīng)用(包括儀表、工業(yè)設(shè)備、電動(dòng)工具和電腦)。該電路的總體占板面積為12.4cm2(如果僅用LTC4000電路，則為3.6cm2)，從而能實(shí)現(xiàn)非常緊湊的解決方案(見圖4)。同步整流有助于在滿負(fù)載和標(biāo)稱輸入時(shí)獲得超過96%的效率(見圖5)。
為了增加電路評(píng)估和仿真功能，不久將推出演示電路DC1830，從而允許LTC4000電路板與采用其他兼容DC/DC轉(zhuǎn)換器的獨(dú)立評(píng)估電路板連接。
1項(xiàng)目設(shè)計(jì)案例化
培訓(xùn)內(nèi)容的確定，結(jié)合職業(yè)崗位定位，選擇與實(shí)際電路產(chǎn)品相關(guān)的案例，面向應(yīng)用，因用而學(xué)，學(xué)以致用。以丙級(jí)為例，其具體案例如：（1）時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與制作：設(shè)計(jì)制作一個(gè)數(shù)位電子鐘。（2）組合邏輯電路設(shè)計(jì)與操作：①半加減法器；②具有智能控制的2to4譯碼器；③具有優(yōu)先權(quán)的4to2編碼器；④4to1多任務(wù)數(shù)據(jù)選擇器；⑤1to4多任務(wù)數(shù)據(jù)分配器。（3）CPLD設(shè)計(jì)與應(yīng)用：①電子骰子控制；②二位數(shù)計(jì)時(shí)器；③紅綠燈控制。
2培訓(xùn)的組織實(shí)施
培訓(xùn)的實(shí)施采用面向職業(yè)崗位，以工作任務(wù)為引領(lǐng)，教學(xué)做一體的項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行培訓(xùn)授課。如表2，即為實(shí)用丙級(jí)的實(shí)施方案示例。
3培訓(xùn)的鑒定認(rèn)證
培訓(xùn)的鑒定認(rèn)證，是參照臺(tái)灣嵌入式系統(tǒng)發(fā)展協(xié)會(huì)的職業(yè)能力認(rèn)證考核標(biāo)準(zhǔn)，制定出包括PLD電子設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)和職業(yè)技能兼具的鑒定認(rèn)證系統(tǒng)，從專業(yè)知識(shí)和工程實(shí)踐技能兩大模塊分別進(jìn)行考核鑒定。在實(shí)用丙級(jí)中，專業(yè)知識(shí)模塊由100道選擇題組成，由在線測(cè)試系統(tǒng)（OSTS）從題庫(kù)中以隨機(jī)方式產(chǎn)生，以考核學(xué)員對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握。而實(shí)踐技能的考評(píng)，主要包括組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與操作、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與制作、綜合邏輯電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用以及數(shù)位邏輯功能的模擬與紀(jì)錄等四個(gè)項(xiàng)目，規(guī)劃為二個(gè)階段來(lái)進(jìn)行：第一階段主要考量學(xué)員對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)位邏輯電路的設(shè)計(jì)及制作能力，其中包含邏輯化簡(jiǎn)、電路設(shè)計(jì)、電路板規(guī)劃、組件辨識(shí)及焊接等能力；第二階段則考量有關(guān)CPLD的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力，包含功能分析、工具使用、電路設(shè)計(jì)、程序撰寫以及功能模擬紀(jì)錄等能力。
4結(jié)束語(yǔ)
隨著超大規(guī)模集成芯片的發(fā)展，PLD電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在減少電路板的體積，產(chǎn)品的更新速度方面顯示出極大的優(yōu)越性。目前將其運(yùn)用于設(shè)計(jì)電路產(chǎn)品已經(jīng)成為一個(gè)主流，掌握PLD技術(shù)也成為電子設(shè)計(jì)人員的迫切需要。我們研究的培訓(xùn)鑒定認(rèn)證方案，其創(chuàng)新之處在于：（1）系統(tǒng)方案是以行業(yè)協(xié)會(huì)的職業(yè)能力認(rèn)證為標(biāo)準(zhǔn)，銜接行業(yè)最新技術(shù)，直接面向企業(yè)的需求，凸顯了面向職業(yè)培訓(xùn)的所學(xué)即所需的特色。（2）臺(tái)灣的電子產(chǎn)業(yè)在業(yè)界比較領(lǐng)先，在長(zhǎng)三角地區(qū)也有大量的投資。基于臺(tái)灣行業(yè)協(xié)會(huì)的培訓(xùn)認(rèn)證，在外資企業(yè)，尤其是臺(tái)資企業(yè)有較高的認(rèn)可度。（3）數(shù)位邏輯設(shè)計(jì)能力認(rèn)證按照實(shí)用級(jí)、專業(yè)級(jí)、專家級(jí)逐次遞進(jìn)，可分別面向不同的需求開展培訓(xùn)。
作者：湯朝霞單位：蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
關(guān)鍵詞：大同站；聯(lián)鎖過渡；實(shí)施方案
1 聯(lián)鎖電路過渡方案原則
1.1 簡(jiǎn)化既有電路修改，避免修改6502電氣集中網(wǎng)絡(luò)電路。
1.2 充分利用新敷設(shè)的信號(hào)電纜及新安裝的室內(nèi)外信號(hào)設(shè)備，節(jié)約過渡設(shè)備投資。
1.3 必須確保聯(lián)鎖關(guān)系正確，確保行車安全。
2 既有四線制道岔控制電路過渡為五線制道岔控制電路過渡方案
2.1 既有信號(hào)機(jī)械室內(nèi)新增設(shè)交流提速道岔電源屏，為交流五線制道岔提供轉(zhuǎn)換電源。既有信號(hào)機(jī)械室內(nèi)新安裝過渡交流提速道岔組合，以便控制新增交流道岔。
2.2 原位將四線制轉(zhuǎn)轍機(jī)更換為交流五線制液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)聯(lián)鎖電路過渡方案：
2.2.1 修改既有道岔組合內(nèi)部配線，將既有道岔鎖閉條件（SJ）、進(jìn)路操縱條件（DCJ、FCJ）接入至新增提速道岔組合1DQJ勵(lì)磁電路，實(shí)現(xiàn)用既有聯(lián)鎖條件控制新增提速道岔組合。啟動(dòng)電路修改詳見圖1。
2.2.2 既有信號(hào)機(jī)械室至新信號(hào)機(jī)械室敷設(shè)過渡電纜，既有機(jī)械室新設(shè)提速道岔組合通過過渡電纜與新敷設(shè)道岔電纜連接，控制室外新更換的五線制交流轉(zhuǎn)轍機(jī)，并根據(jù)室外實(shí)際開通位置給出相應(yīng)道岔表示。道岔電纜過渡詳見圖2。
2.2.3 修改室內(nèi)道岔表示電路：用過渡道岔組合BDJ、FBJ前接點(diǎn)作為既有道岔組合DBJ、FBJ勵(lì)磁條件，給出道岔表示。道岔表示電路修改詳見圖3。
2.2.4 雙動(dòng)等多動(dòng)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)同時(shí)更換，室內(nèi)道岔控制電路一次修改完畢，降低反復(fù)修改電路的安全風(fēng)險(xiǎn)。
2.2.5 該方案優(yōu)點(diǎn)：將更換轉(zhuǎn)轍機(jī)、安裝裝置工作提前進(jìn)行，開通時(shí)只需倒接電纜既可（每組道岔只需倒接5芯電纜），大幅減少聯(lián)鎖開通時(shí)更換轉(zhuǎn)轍機(jī)及安裝裝置工作量。同時(shí)過渡組合、過渡電源屏仍可重復(fù)使用。
2.3 配合工務(wù)成組更換道岔、插入新增道岔過渡方案：
2.3.1 為實(shí)現(xiàn)道岔鎖閉功能、進(jìn)路選排的一致性，成組更換道岔、插入新增道岔前需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)插入位置，通過移設(shè)軌道電路（包括防護(hù)信號(hào)機(jī)）的方法，確保基本聯(lián)鎖關(guān)系正確。
2.3.2 雙動(dòng)（多動(dòng)）道岔分步更換時(shí)，交直流轉(zhuǎn)轍機(jī)混用過渡方案：雙動(dòng)道岔只更換一端時(shí)，成組更換的交流道岔按單動(dòng)處理，通過過渡組合控制并給出位置表示；修改室外既有電纜配線，另一端既有直流道岔也按單動(dòng)處理，通過既有道岔組合控制并給出位置表示（將過渡道岔組合BDJ、FBJ前接點(diǎn)串入既有道岔組合DBJ、FBJ勵(lì)磁電路），實(shí)現(xiàn)交、直流轉(zhuǎn)轍機(jī)混用過渡控制。拆除既有道岔一動(dòng)、末動(dòng)電路修改圖詳見下圖4、圖5，新成組更換道岔電路修改圖參閱圖1、圖2、圖3。
3 站聯(lián)電路過渡方案
3.1 大同站有3個(gè)發(fā)車口（區(qū)間為ZPW-2000A自動(dòng)閉塞設(shè)備）、1個(gè)駝峰場(chǎng)聯(lián)系電路，且2個(gè)發(fā)車口具備反方向運(yùn)行條件，聯(lián)鎖條件較為復(fù)雜。為降低聯(lián)鎖開通時(shí)工作量，利用復(fù)聯(lián)試驗(yàn)施工點(diǎn)，提前割接站聯(lián)電纜，將新信號(hào)機(jī)械室聯(lián)鎖電路與既有站聯(lián)電纜接通，進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)，具備條件后，利用新機(jī)械室與既有機(jī)械室過渡電纜倒接，實(shí)現(xiàn)站聯(lián)設(shè)備復(fù)舊。詳見下圖6：
3.2 方案優(yōu)點(diǎn)：聯(lián)鎖開通時(shí)，只需在新機(jī)械室分線盤甩開過渡電纜，恢復(fù)正式電纜配線進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)即可，室外無(wú)電纜割接工作量。
4 軌道電路過渡方案
4.1 大同站共有軌道電路133個(gè)區(qū)段，其中既有集中供電區(qū)段105個(gè)，為降低聯(lián)鎖開通時(shí)工作量，利用封鎖點(diǎn)提前將非電碼化軌道電路新設(shè)備接入、調(diào)試，利用新機(jī)械室軌道繼電器前接點(diǎn)控制既有舊機(jī)械室軌道繼電器，實(shí)現(xiàn)非電碼化區(qū)段提前倒接使用。詳見下圖7：
4.2 方案優(yōu)點(diǎn)：聯(lián)鎖開通時(shí)，只需拆除新舊機(jī)械室間過渡電纜進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)即可，室外軌道設(shè)備倒接、調(diào)試工作量大幅度減少。
5 信號(hào)機(jī)過渡方案
5.1 大同站共有信號(hào)機(jī)132架，受地理位置限制，既有信號(hào)機(jī)影響新信號(hào)機(jī)安裝的共有16架，為降低聯(lián)鎖開通時(shí)工作量，利用封鎖點(diǎn)提前將室外新信號(hào)機(jī)接入、調(diào)試，利用新舊機(jī)械室過渡電纜連接到既有信號(hào)機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)部分信號(hào)機(jī)提前倒接使用。詳見下圖8：
5.2 方案優(yōu)點(diǎn)：聯(lián)鎖開通時(shí)，只需拆除新舊機(jī)械室間過渡電纜進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)即可，室外軌道設(shè)備倒接、調(diào)試工作量大幅度減少。
關(guān)鍵詞：軌道交通；全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)；安全技術(shù)；應(yīng)用
全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用，可以提高軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全性、智能性和高效性，能夠在一定程度上降低軌道交通的運(yùn)營(yíng)成本。而了解軌道交通全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全技術(shù)，則能夠?yàn)橄到y(tǒng)的推廣應(yīng)用提供科學(xué)的依據(jù)。因此，有必要對(duì)軌道交通全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)安全技術(shù)的應(yīng)用問題展開探討。從而為全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)的推廣應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。
1軌道交通全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其安全技術(shù)
從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，軌道交通全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由全電子執(zhí)行單元和聯(lián)鎖主機(jī)構(gòu)成。其中，全電子執(zhí)行單元需要進(jìn)行軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)和信號(hào)機(jī)等設(shè)備狀態(tài)的采集和控制，聯(lián)鎖主機(jī)需要完成聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算。就目前來(lái)看，全電子執(zhí)行單元一共由11種控制模塊組成，可以按照類型和數(shù)量進(jìn)行模塊的組合，并將模塊安裝在機(jī)柜中。而聯(lián)鎖主機(jī)需要利用CAN總線與各模塊連接，利用CAN總線將聯(lián)鎖命令傳送至各模塊叫。
根據(jù)歐洲鐵路標(biāo)準(zhǔn)EN50129，目前系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)主要使用3種安全技術(shù)，即組合式故障安全、反應(yīng)式故障安全和固有式故障安全。其中，組合式故障安全技術(shù)需要用2個(gè)部件執(zhí)行相關(guān)安全功能，而每個(gè)部件相互獨(dú)立，可以避免系統(tǒng)出現(xiàn)共因失效問題。在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，該技術(shù)的常用結(jié)構(gòu)模式為“二取二”，能夠檢測(cè)出系統(tǒng)部件中的危險(xiǎn)故障，并能在足夠時(shí)間內(nèi)拒絕故障再次在系統(tǒng)發(fā)生。反應(yīng)式故障安全技術(shù)可以由單獨(dú)部件執(zhí)行安全相關(guān)功能，但是需要以快速實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)故障檢測(cè)和拒絕為前提，以便確保系統(tǒng)的安全操作。在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，雖然其安全相關(guān)功能只由1個(gè)部件實(shí)施，但是也可以將檢查功能當(dāng)作是第2部件。但是，檢查功能與安全功能的實(shí)現(xiàn)是相互獨(dú)立的，可以避免出現(xiàn)共因失效現(xiàn)象。此外，固有式故障安全也是常用的安全技術(shù)，并且也由單個(gè)部件執(zhí)行安全相關(guān)功能。而該技術(shù)應(yīng)用的前提是，假定部件的所有失效模式都是安全的。利用該技術(shù)，可以在應(yīng)用其他安全技術(shù)的系統(tǒng)中進(jìn)行某些安全功能的實(shí)現(xiàn)。就目前來(lái)看，“故障安全”型電子元器件是得到普遍使用的應(yīng)用固有式故障安全技術(shù)的電子器件。但是，由于該技術(shù)本身具有故障不對(duì)稱性，因此往往會(huì)在系統(tǒng)安全的最后關(guān)口使用。
2軌道交通全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)安全技術(shù)的應(yīng)用
在軌道交通系統(tǒng)中，道岔控制是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而使用全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)安全技術(shù)設(shè)計(jì)道岔控制單元，可以為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。
2.1道岔模塊結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)
從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，道岔模塊由信號(hào)采集電路、微控制電路、通信電路和動(dòng)作電路等多個(gè)電路組成。利用信號(hào)采集電路，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)位置情況的檢查，繼而為系統(tǒng)安全提供保障。利用開關(guān)控制電控，可以控制三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)的反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)，所以該電路同樣是系統(tǒng)安全功能電路。再者，利用微控制器電路可以完成整個(gè)模塊的核心邏輯運(yùn)算，而利用控制通道通信電路能夠?qū)崿F(xiàn)模塊與聯(lián)鎖機(jī)的通信，并且進(jìn)行道岔轉(zhuǎn)動(dòng)操作命令和表示狀態(tài)的接收和傳送，同樣為系統(tǒng)的安全功能電路。
2.2安全技術(shù)在信號(hào)采集上的應(yīng)用
在檢測(cè)道岔模塊位置時(shí)，信號(hào)采集電路可能發(fā)生2種危險(xiǎn)性故障。具體來(lái)講，就是將道岔無(wú)表示錯(cuò)誤采集為反位或?qū)⒌啦矶ㄎ诲e(cuò)誤采集為反位。此時(shí)，可以利用道岔模塊位置檢測(cè)功能故障樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行電路故障的分析，然后根據(jù)電路的對(duì)稱性進(jìn)行故障事件的安全性分析。在分析的過程中，需要將道岔無(wú)表示錯(cuò)誤采集為反位設(shè)定為事件A，并將道岔定位錯(cuò)誤采集為反位設(shè)定為事件B。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，道岔無(wú)表示時(shí)，可以將此故障等效為A點(diǎn)處斷開。采用Relex工具進(jìn)行定量分析可以發(fā)現(xiàn)，事件A的安全性指標(biāo)并不滿足安全需求。而分析導(dǎo)致A事件發(fā)生的電路重要度較大的部件，則可以通過改進(jìn)該部件實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的改進(jìn)，繼而使事件A的安全性指標(biāo)滿足安全需求。采取同樣的方法可以完成對(duì)事件B的故障樹的構(gòu)建，同時(shí)也能夠提高其安全性指標(biāo)，繼而使信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)具有一定的安全性。
2.3安全技術(shù)在道岔動(dòng)作電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，道岔動(dòng)作電路由隔離驅(qū)動(dòng)電路、反饋檢測(cè)電路和微控制器電路等多個(gè)電路組成。根據(jù)聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)命令發(fā)出的動(dòng)作指令，微控制器電路設(shè)計(jì)“0”為有效電平輸出電路，可以進(jìn)行開關(guān)控制電路的控制。而電路輸出如果為“1”。系統(tǒng)將不進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)的操作。在分析電路的安全性時(shí)，可以使用“二取二”系統(tǒng)架構(gòu)，并使用故障樹分析法分析道岔模塊動(dòng)作功能故障。而利用Relex工具，可以進(jìn)行動(dòng)作電路安全性指標(biāo)的計(jì)算。此外，在分析的過程中，通過建立五線制道岔模塊動(dòng)作電路故障樹，可以完成該模塊電路的安全性指標(biāo)的分析。而通過分析各事件的重要度，則可以找出重要度最高的事件，并通過提高這些事件的安全性來(lái)提高道岔模塊的動(dòng)作電路的安全性。但是，單獨(dú)采用“二取二”的“組合式故障安全”的安全技術(shù)進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，一般難以達(dá)到系統(tǒng)的安全性指標(biāo)要求。因此，在設(shè)計(jì)此部分電路時(shí)，還需要使用反應(yīng)式故障安全和固有式故障安全等其他安全技術(shù)。例如，在檢測(cè)電路的單故障時(shí)，由于電路故障主要體現(xiàn)在錯(cuò)誤動(dòng)作上，所以需要重點(diǎn)檢測(cè)開關(guān)的錯(cuò)誤閉合狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)故障的安全設(shè)計(jì)原則，應(yīng)該將有能量狀態(tài)下的電路設(shè)計(jì)為危險(xiǎn)側(cè)。在道岔動(dòng)作時(shí)，如果檢測(cè)到電路故障，就不能進(jìn)行開關(guān)閉合狀態(tài)的檢測(cè)。而根據(jù)這一原理，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)安全型檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。在檢測(cè)完成后，第1個(gè)危險(xiǎn)故障如果以單獨(dú)形式與第2個(gè)故障組合出現(xiàn)，并且迅速被檢測(cè)到，同時(shí)也能夠進(jìn)入到安全狀態(tài)，就意味著電路滿足反應(yīng)式故障安全條件。而在這種情況下，故障檢測(cè)和拒絕的時(shí)間將不超過潛在危險(xiǎn)輸出持續(xù)時(shí)間限制。
2.4安全技術(shù)在道岔模塊與聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)通信設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
在設(shè)計(jì)道岔模塊與聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)的通信接口時(shí)，需要滿足歐標(biāo)對(duì)安全通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。具體來(lái)講，道岔模塊與聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)將使用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線為通信接口，而該接口具有抗干擾能力強(qiáng)和實(shí)時(shí)性好等多方面的優(yōu)勢(shì)。但是，通信系統(tǒng)安全性不僅與通信可靠性有關(guān)，同時(shí)也將與通信故障安全性有關(guān)。所以，在使用CAN總線基礎(chǔ)上，需要設(shè)計(jì)具有故障安全性的通信協(xié)議，以滿足軌道交通系統(tǒng)信息安全傳輸?shù)囊蟆８鶕?jù)這些要求，需要將CAN總線格式設(shè)計(jì)為擴(kuò)展幀格式，而聯(lián)鎖機(jī)傳輸?shù)膱?bào)文信息需要包含定位操控命令、道岔鎖閉防護(hù)命令和反位操控命令等命令，道岔模塊需要傳輸?shù)膱?bào)文信息包含了鎖閉防護(hù)狀態(tài)、道岔定位表示和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)等。在此基礎(chǔ)上，還要完成通信接口安全性的定性分析和定量分析，以便了解系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
