电路设计的方法范文

导语：如何才能写好一篇电路设计的方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：最简化；约束条件；组合逻辑电路设计；编码器；奎恩-麦克拉斯基法

中图分类号：TN710 文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)06-006-02

A New Method about Combinational Circuit Synthesis

ZUOQuansheng

(Changzhou Institute of Technology，Changzhou，213002，China)

Abstract：Minimization is an important step in both ASIC design and in PLD-based design.It is highly desirable to find the simplest implementation that is the one with the smallest number of gates or wires.A large number of constraint terms are dealt with in both ASIC design and in PLD-based design，but the terms whose value is 1 or 0 is limited. A new method about combinational-circuit synthesis is proposed.This method can′t deal with these constraint terms.It can only deal with those terms whose value is 1 or 0.So the steps of synthesis is simplied.It is specialized utilized in those combinational circuit synthesis which has a large number of constraint terms.Two actual examples are proposed to give evidence that according to this method we can minimize the steps of synthesis.

Keywords：minimization；constraint condition；combinational circuit synthesis；encoder；Quine-McClusky algorithm

组合逻辑电路设计的最简化无论在ASIC设计和PLD设计中都很重要。因为组合逻辑电路中多余的门和输入端需要ASIC芯片的更多面积，因而也增加了他的成本；PLD的门电路是固定的，组合逻辑电路中有多余的门和输入端就需要容量更大、速度更慢、价格更高的PLD。因为用一般的逻辑表达式实现的组合逻辑电路的规模随输入变量的数目增加而成指数级增加，所以直接用一般的逻辑表达式实现逻辑电路是不经济的。现在组合逻辑电路设计有很多种方法，但这些方法对那些有大量约束项的组合逻辑电路设计不是最好的。工程上常见的组合逻辑电路常有很多输入变量，对多输入变量的组合逻辑电路设计，文献\[1\]和文献\[2\]介绍的公式法和卡诺图法都不适用。这些组合逻辑电路常有很多约束条件，使用文献\[1\]介绍的奎恩-麦克拉斯基法步骤很多。例如3位二进制(8线-3线)编码器有8个输入变量I7I6I5I4I3I2I1I0，3个输出变量Y2Y1Y0。8个输入变量I7I6I5I4I3I2I1I0е挥8种允许的组合，即00000001，00000010，00000100，00001000，00010000，00100000，01000000，10000000。另外248种组合是不允许出现的约束项。任何一个输出变量实际上只有4种组合为1，4种组合为0。又如并行比较型模/数变换器ADC0881芯片中有255个时钟锁存器(可用C255C254…C2C1П硎)。这255个变量的组合数量是很大的，但他的编码器的输出是8位二进制数(用D7D6D5D4D3D2D1D0П硎)，也就是说这255个变量只有256种组合是允许出现的，其他大量的组合是不允许出现的约束项。编码器的每位输出变量实际上只有128种组合为1，128种组合为0。传统的公式法和卡诺图法等组合逻辑电路设计方法主要是通过对为1的组合和约束项进行处理，对为0的组合基本不处理。对于多输入变量的组合逻辑电路设计而言，大量的约束项大大地增加了设计的复杂度。通过研究发现：利用这些有限的1和0就能设计组合逻辑电路，很多约束条件在设计时可以不用处理，这就可以大大简化逻辑电路的分析和设计。

1 新方法的基本思想

引理1 比较输出变量为1的组合与某个输出变量为0的组合，找出其中不同的变量及其组合，例如输出变量为1的组合有q=q1q2…Qt，而某个输出变量为0的组合没有q=q1q2…Qt，则q=q1q2…Qt是该输出变量为1的组合的一个因子。

因为q=q1q2…Qt在输出变量为1的组合中出现，在某个输出变量为0的组合没有出现，但不知道在其他输出变量为0的组合会不会出现，所以q=q1q2…Qt可以表示这个输出变量的一部分，但不能表示这个输出变量的全部。

引理2 设Q=Q1Q2…QT是输出变量为1的组合出现，而所有输出变量为0的组合均不出现，则该输出变量为1的组合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

因为Q=Q1Q2…QT在所有输出变量为0的组合均不出现，这说明含Q=Q1Q2…QT的所有项要么是1，要么是约束项，因而该输出变量为1的组合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

引理3 输出变量为1的某个组合的所有因子的与可以表示该输出变量为1的组合。

与逻辑表示只有在决定事物结果的全部条件具备时，结果才发生的因果关系。输出变量为1的某个组合的所有因子的与表示输出变量为1的这个组合出现、所有输出变量为0的组合均不出现，因而可以表示输出变量为1的这个组合。

引理4 一个输出变量所有为1的组合的或可以表示该输出变量。

2 新方法举例

例1：研究3位二进制(8线-3线)编码器，他的8个输入变量I7I6I5I4I3I2I1I0允许8种组合，发现每种组合只有一个变量为1，其余变量为零；2个或2个以上的变量为1的组合都是不允许出现的。输出变量Y2Y1Y0У拿恳晃欢加4个组合为1、4个组合为0，其他都是约束项(见表1)。

Y2的第5种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是I4，I0，I0I4；这种组合有而他为0的第2种组合没有的因子是I4，I1，I1I4；这种组合有而他为0的第3种组合没有的因子是I4，I2，I2I4；这种组合有而他为0的第4种组合没有的因子是I4，I3，I3I4；输出变量为1的这个组合所有因子的与是I4，I0I1I2I3。取其最简单的表达式，即Y2的第5种组合可以表示为I4。同理可得：Y2的第6种组合可以表示为I5；Y2的第7种组合可以表示为I6；Y2的第8种组合可以表示为I7。最后可得：Y2=I4+I5+I6+I7；

同理可得：Y0=I1+I3+I5+I7；Y1=I2+I3+I6+I7。

例2：3位二进制数码输出的并行比较型模/数变换器的代码转换如表2所示：

D2的第5种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是C4，C3，C2，C1；这种组合有而他为0的第2种组合没有的因子是C4，C3，C2；这种组合有而他为0的第3种组合没有的因子是C4，C3；这种组合有而他为0的第4种组合没有的因子是C4。

D2的这种种组合为1的所有因子的与的最简单表达式是C4，即D2的第5种组合可以表示为C4；同理，D2的第6种组合为1的所有因子的与的最简单表达式是C4，C5，即D2的第6种组合可以表示为C4或C5；D2的第7种组合为1的所有因子的与的最简单表达式是C4，C5，C6，即D2的第7种组合可以表示为C4或C5，C6；D2的第8种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C4，C5，C6，C7，即D2的第8种组合可以表示为C4或C5，C6，C7。最后得D2的最简表达式是：D2=C4。

D1的第3种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是C2，C1；这种组合有而他为0的第2种组合没有的因子是C2；这种组合有而他为0的第5种组合没有的因子是C4，C3；这种组合有而他为0的第6种组合没有的因子是C5，C4，C3。

D1的这种种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C2C4或C2C3；同理，D1的第4种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C1C4或C2C4；D1的第7种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C6；D1的第8种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C6或C7。

最后可得D1的最简表达式是：C6+C2C4。D0的第2种组合为1，这种组合有而他为0的第1种组合没有的因子是C1；这种组合有而他为0的第3种组合没有的因子是C2；这种组合有而他为0的第5种组合没有的因子是C4，C3，C2；这种组合有而他为0的第7种组合没有的因子是C6，C5，C4，C3，C2。D0的这种种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C1C2。同理，D0的第4种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C3C4；D0的第6种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C5C6；D0的第8种组合为1的所有因子的与的最简单的表达式是C7。最后可得D0的最简表达式是：C7+C5C6+C3C4+C1C2。

3 结 语

类似的例子可以举很多，通过上述例子分析可知，利用本文介绍的方法，这些约束条件许多可以不加处理，这可以大大简化逻辑电路的分析和设计。

参考文献

[1]Brian H，Clive W.Digital Logic Design\[M\].北京：人民邮电出版社，2006.

[2]阎石.数字电子技术基础\[M\].北京：高等教育出版社，2005.

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【关键词】电子技术；单元电路；设计方法

电子电路的设计方法和实现方法在EDA技术的发展下发生了根本性的变化。电子技术具有很强的实践性，在对电子电路系统进行设计的过程中，首先应该将系统的设计任务明确下来，依据任务选择方案，然后单元设计方案中的各个部分，选择参数计算和期间，最后有机连接各个部分，将一个符合设计要求的完整的系统电路图画出来。作为电子电路设计人员，对单元电路的设计方法进行熟练掌握，具备实际设计电路的能力尤为重要。

1.电子技术及单元电路概述

电子技术是依据电子学的原理，在解决实际问题的过程中应用电子器件将某种特定功能的电路设计和制造出来。包括两大分支，即信息电子技术和电路电子技术。前者又包括两个分支，即模拟电子技术和数字电子技术；后者是处理电子信号的技术，发生、放大、滤波、转换信号是其主要的处理方式[1]。

电子电路由电子元件和电子器件两部分组成。前者是指电子设备中的开关、电阻器、变压器等，后者是指晶体管、电子管等。按组成方式，我们可以将电子电路分为分立电路和集成电路两种形式。单元电路是整个电子电路系统中一个重要组成部分，常用的有放大电路、振荡电路、数字电路等几种。设计训练单元电路的主要目的是促进整体电子电路设计水平的显著提升[2]。

2.电子技术单元电路的设计步骤

2.1 明确任务

将本单元电路的任务明确化是设计单元电路前均需要明确的，设计单元电路的最基本条件是将单元电路的性能指标详细拟定出来。在设计单元电路的过程中，我们应该将电压放大的倍数、输入输出电阻的大小计算出来，并尽可能做到简单明了、尽可能地节约成本、使单元电路具有较小的体积和较高的性能等。

2.2 计算参数

计算参数的目的是使单元电路的功能指标达到实际需求。专业化的电子技术知识是计算参数的必要条件，比如，只有将各电阻值及其放大倍数计算出来，才能有效设计放大器电路；只有将电阻电容及其震荡频率制定出来才能有效设计震荡器[3]。在计算参数的过程中，同一电路可能得出一组以上的数据，这是我们就应该给予数据选择方法以充分的重视，保证所选择的数据达到并符合完成电路设计的要求，并能够在实践中得到有效的应用。

2.3 画出电路图

在电子技术单元电路的设计过程中，我们需要将完整的电路图绘制出来，这样做的目的是对单元电路和整机电路的连接关系进行详细的表达。同时，设计者还应该依据单元电路之间的相互配合和前后之间的关系将电路结构尽可能地简化。比如，在确定各单元电路之后，应该给予单元电路之间的级联设计以充分的重视和考虑，从而将浪费及工作量减少到最低限度。给予各部分输入信号、输出信号和控制信号之间的关系以充分的重视，对输入、输出进行模拟，完全隔离输入、输出、电源、通道，分割直流电流、电压信号为多路不同或相同的电流、电压信号，从而使同时采集控制不同设备的目的得到切实的实现。首先，注意电路图的可读性。在绘图的过程中应该尽可能地在一张纸上画主电路图，在另一张纸上画比较独立和次要部分，标记号图的端口和两端，将各图纸之间的信号的引入和引出标出来；其次，注意信号的流向及图形符号。一般情况下，我们可以将起始点设在输入端和信号源，然后依据信号流向从左到右、从上到下将单元电路画出来。同时，还应该将适当的标注加在图中，保证图形符号的标准性；再次，注意连接线画法。用直线连接各元件，并尽可能地减少交叉[4]。一般情况下，应水平或垂直布置连接线，尽可能地不画斜线，用原点表示互相连接的交叉。

3.电子技术单元电路的设计方法

3.1 对于线性集成运放组成的稳压电源的设计

调整部分、取样部分、基准电压电路等是单元电路中串联反馈式稳压电路的主要组成部分。设计线性集成运放组成的稳压电源的主要功能是过流和短路保护，起到对电路的保护功能的标准为负载电路达到限额。在对其的设计过程中，直流电通过整流出来后，用滤波将其波文系数降低，从而对负载进行直接的带动，但是这种电路无法起到稳压的作用，因此，应该依据一定的技术指标设计稳压电源。

3.2 单元电路之间的级联设计

在确定各单元电路之后，设计者还应该给予单元电路之间的级联问题以充分的重视并认真考虑。阻抗匹配、负载能力匹配等是单元电路之间电气性能相互匹配的主要问题，设计者应该谨慎认真地思考这些问题。如果没有过高要求驱动能力，则可以运用运放构成的电压跟随器；如果对驱动能力要求高，则可以运用互补对称输出电路或功率继承电路；如果为数字电路，则可以运用单管反向器或达林顿驱动器等。从本质上来说，单元电路之间的级联设计问题就是模拟单元电路之间的相互干扰及匹配问题[5]，在整个电路的正常运行中起着至关重要的作用，值得我们予以充分重视。

3.3 对于运算放大器电路的设计

UA741、OP07等均是依据工业上的普通用途设定的运算放大器电路，具有中等的性能和极为便宜的价格。在设计运算放大器电路的过程中，应该将单双电源供电、电源电流选择出来作为基本参数，同时将失调电压、失调电流、电阻输入，对速率进行有效的转换，将时间确定下来。在运用运算放大器时，如果没有特殊要求，应该尽可能地运用通用性运算放大器。指标的先进性不应该成为设计过程中选择各种参数的唯一依据。当运算放大器作弱信号放大时，所选择的运算放大器应该具有极小的失调和噪声系数，同时保持等效直流电阻运放同相端和反相端对地。为了将运放的高频自激有效消除掉，设计者应该依据推荐参数将适当的电容消振介入规定的消振引脚之间，同时对两级以上放大级级联的情况进行有效的预防和避免，以将消振困难减小到最低限度[6]。

随着科技的飞速发展和社会的不断进步，电子电路的种类越来越多，因此需要各种不同的有针对性的设计方法。在集成发生电路的快速发展的过程中，各种专用功能的新型期间不断涌现出来，对电路设计工作提出了新的要求，集成块直接组装逐渐取代了传统的分立原件电路的设计方法。因此，设计者应该将注意力逐渐从设计单元电路向设计和规划整体方案转移，清楚明了各种集成电路的性能和指标，在选取集成器件的过程中严格依据实际需求，并能合理地进行单元连接，从而成功完成总体系统的设计，同时在日常工作中积极积累经验、深入研究其设计原理、努力改进及设计方法，为推动社会各方面的发展做出积极的贡献。

参考文献

[1]许开君，李忠波.模拟电子技术[M].机械工业出版社， 2009.

[2]邓木生.电子技能训练[M].机械工业出版社，2012.

[3]丘立尚，张琳.电工与电子技术基础[M].华南工学院出版社，2012.

[4]高吉祥.基本技能训练与单元电路设计[M].电子工业出版社，2011.

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关键词：电气控制线路；逻辑设计法；真值表；与；或；非

中图分类号：TM921 文献标识码：A

逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计，即根据生产机械的拖动要求及工艺要求，将执行元件需要的工作信号以及主令电器的接通与断开状态看成逻辑变量，并根据控制要求将它们之间的逻辑关系用逻辑关系式来表达，然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化，使之成为需要的最简“与”、“或”关系式，根据最简式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和完善，即能获得需要的控制线路。

逻辑代数也可以用于线路简化和读图分析。该方法可使各控制元件的关系一目了然，不会读错和遗漏。

1 逻辑代数和逻辑电路

事物的发展变化都有一定因果关系。例如，电灯的亮、灭决定于电源是否接通，如果接通了，电灯就会亮，否则就灭。电源接通与否是因，灯亮不亮是果。这种因果关系，一般称为逻辑关系。

（1）逻辑变量

在二值逻辑中，变量不是1就是0，没有第三种可能。这里的1和0不是表示数值的大小，而是代表两种不同的逻辑状态。可以和电压的高低、继电器接点的通断相对应。

（2）逻辑运算的实现电路

在逻辑代数中，基本逻辑运算有“AND――与”、“OR――或”、“NOT――非”三种，常用的逻辑运算还有“NAND――与非”、“NOR――或非”、“EXOR――异或”等。

逻辑运算继电器触点的实现电路：

（3）真值表

用逻辑变量的真正取值反映逻辑关系的表格成为真值表。

用继电器接点实现逻辑代数的基本事项。

①逻辑1和继电器的常开触头闭合相对应。

②逻辑0和继电器的常开触头断开相对应。

③逻辑“非”的实现可以使用常闭接点。

（4）由三种基本运算得出的逻辑代数公理（基本运算规则）

0+0=0 0・0=0 0+1=1 0・1=0

1+0=1 1・0=0 1+1=1 1・1=1

2 应用实例

（1）要求：按下SB1，指示灯HL1点亮；按下SB2，指示灯HL1和HL2点亮；按下SB1和SB2后指示灯HL2点亮。

（2）使用器件：按钮开关2个，电磁式中间继电器2个，指示灯2个。

（3）设计步骤

①列出控制元件与执行元件的动作状态真值表（表4）

②写出逻辑表达式（与或表达式）

③化简（使用公式法、卡诺图法或电路图法）

（a）公式法：

（b）卡诺图法，如图1所示：HL2=KA2

（c）电路图法：（按下面顺序进行化简，如图2所示）

④画电路图，如图3所示。

⑤实现电路，验证电路的正确性。

结语

逻辑分析设计方法能够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间记忆元件（中间继电器）的数目，然后有选择地设置中间记忆元件，以达到使逻辑电路最简单的目的。逻辑设计法比较科学，设计的线路比较简化、合理。但是，当设计的控制线路比较复杂时，这种方法显得十分繁琐，工作量也大，而且容易出错，所以一般适用于简单的系统设计。但是，将一个较大的、功能较为复杂的控制系统分为若干个互相联系的控制单元，用逻辑设计的方法先完成每个单元控制线路的设计，然后再用经验设计法把这些单元组合起来，各取所长，也是一种简捷的设计方法，可以获得理想经济的方案，所用元件数量少，各元件能充分发挥作用，当给定条件变化时，容易找出电路相应变化的内在规律，在设计复杂控制线路时更能显示出它的优点

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关键字：机电设备；电气线路；故障；原因分析；处理对策

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：

1机电设备电气控制线路故障的检修步骤

在机电设备的使用过程中，一旦电气线路出现故障，技术人员要根据以下步骤进行检查：

第一、对出现故障的机电设备里所有电气维修图进行详细分析，主要包括电气原理图、电气元件与设备的位置图以及接线图，这样在维修的过程中才能对机电设备内部的整体状况有所了解。

第二、对出现电气故障的经过进行详细询问，充分了解设备发生故障前的工作状况，是否有异常等现象，以方便技术人员快速找到故障原因

第三、根据分析出来的故障原因，将可能导致故障出现的范围确定好，通过对挂账原因的分析，并根据电气维修图来确定较为详细的故障范围，以便于技术人员实施维修。

第四、如果通过上诉步骤还没有发现出现故障的具置，就需要对设备进行更加细致的检查，具体可以采用试验的方式，通过检查运行过程以及完成状况来确定故障点。但在用这种方式进行检查要注意人身及设备安全，注意事项有以下几点：首先就是不能在设备短路的状况下进行，同时最好不要在主回路上进行；其次就是避免人为出动相关电气元件，不然很能会使故障进一步扩大，给设备造成更加严重的损坏。

2机电设备电气断路故障检测方法

所谓的断路故障，也就是指在设备运行的过程中，电气线路中的其中一个回路出现故障而断开，从而导致回路中的电流无法流通，机电设备中的相关电器元件不能正常工作。目前，在对机电设备电气断路故障进行检测的方法主要有电压测量法、短接法以及电阻测量法等。本为作者通过举例的方式，将上诉检测方法在具体控制电路中的应用做了详细说明，具体内容如下：

2.1 电压测量法

是利用万用表的电压档来测量电路中两点之间的电压，通过多次测量，找出故障点。此时被测电路中断开的部分（如动合触头）要闭合，电源要接通，具体包括以下几种方法：

第一、分阶测量法

分阶测量法一般是将电压表的一只表笔固定在负载的一端（如图中线圈KM1的6点），另一只表笔由下而上接到5、4、3、2、1、L1各点，正常时，电压表的读数为电源电压。（图1）若点（6-5）的电压为电源电压，而KM1不吸合，则说明是KM1有故障。若点（6-5）读数为0，则表笔逐级上移，当移至某点读数正常时，说明故障在该点与前一点之间，要么是这两点间的连线有故障，要么是这两点之间的元件有故障。如果测量到L1点，电压仍为0V，则故障可能在点（L3-6）之间，此时将5号点的表笔不动，移动6号点的表笔至L3，测量其电压是否正常，不正常，则故障在L3-6点之间。此方法适合于电路元件不多且故障只有一个的线路。

第二、分段测量法

与分阶测量法相似，只不过移动的时候不是逐级移动，是一段一段移动，这样可减少测量次数，节约时间。例如，开始时一端表笔固定在6号点，另外一只表笔可直接移动到3号点（对5至L1这条线路分段，3号点是中间点），如电压正常，说明点（3-L1）正常，故障在点（6-3）之间，表笔再移动到点5或点4进行测量，直至检查出故障。如果

电压不正常，则说明故障在点（3-L1）之间，表笔再移动到点1或点2进行分段测量，直至检查出故障。此方法适合于电路元件较多且故障只有一个的线路。

2.2 短接法

在运用短接法进行故障检查的过程中，首先就是要找到一根绝缘效果良好的导线，然后用这根导线与可能出现断路的部位进行短接，在进行短接的过程中，一旦电路接通，那么就可以确定出故障的大概位置，也就是用导线进行连接的两点之间，这种方法不适用于负载较大的断路故障之中，一旦发生负载可能造成更加严重的事故。具体包括以下两种方法：

第一、局部短接法

电压正常，然后逐段短接相邻两标号点（1-2）、点（2-3）、点（3-4）、点（4-5），当短接到某两点时，KM1吸合，说明这两点间存在断路故障。此法只适合于一个故障或线路元件不多的情况。

第二、分段短接法

短接线一段固定（一般是L1点），另一端逐段移动，这样可以减少短接次数，节约排故时间。例如，一端固定在L1点，另外一端可直接移动到3号点（对点5至L1这条线路分段，点3是中间点），如KM1吸合，说明故障在点（3-L1）之间，短接线再移动到点1或点2进行短接，直至检查出故障，而点（3-5）就不再测量，节约了时间。如果KM1不吸合，则说明故障在点（3-5）之间，短接线再移动到点（4-5）进行分段短接，直至检查出故障。如果断路点在点（6-L3）之间，短接时应同时按下按钮开关SB2。此方法适合于测量次数较多或故障只有一个的线路。

2.3 电阻测量法

第一、分段法

这是在进行继电设备电气线路故障时最常用的一种方式，主要是以线路中的自然断开点分段，将线路分为二段或三段。先分别测量每段的阻值，若阻值无穷大，则该段有断路故障，继续在该段逐级检查，直至检查出故障点。

第二、分阶测量法

与电压测量法的分阶测量法相似，区别就是测量的是电阻值。电阻法的注意事项：断开电路电源，否则会烧坏万用表；将被测电路与其他电路断开，防止其他电路特别是与被测电路并联的电路的影响，易产生误导；测量值应与理论值相近甚至相等，才说明线路接线完好，若测量值超过理论值太多，则线路中有接触不良的故障，若测量线圈等负载，电阻值为零，则线圈短路；注意万用表的量程。

2.4要重视通电的调试

当工程实体完成之后，经过仔细检查之后就要进行调试，在调试时应注意：①必须遵循规定的原则，要先对单机进行调试后整体调试，先手动进行后自动，从进到远，先点动后联动，先空载后负载；②要坚持安全第一，在调试时，要注意人身安全和设备的安全，要严格按照规定的程序进行操作，不管是送点还是受点，都要有双方的监理监督；③要形成相关的工程调试的数据和资料，要保证这些资料的真实性、准确性和完整性。避免导致一些相关人员对工程调试资料不相信，影响再次工程的进度，进而浪费了造成人力、财力和物力。

3.10验收。施工的承包单位在具备竣工验收条件的基础上，应该首先自己进行检查之后再向相关部门提交验收报告，相关的监理对工程中的问题要进行督促使其及时整改，验收合格后，向建设单位提出相应的资料评估报告。

3 结束语

机电设备的电器线路维护是机电设备正常运营的必要保障，技术员工对机电设备的技术掌握程度的多少决定着排查电气线路与维修故障的速度与质量，技术人员在分析电器设备的电气线路故障时需要掌握更多的有关于机电设备运用的实际操作技巧与经验，掌握更多的关于机电设备的一些必要信息。机电设备的电气线路出现故障的原因有很多，所以要在熟练掌握基本检修方法与技巧，了解相关步骤，并根据实际状况进行具体分析，确定出科学、有效地维修方法，这样才能够及时的排除故障，使机电设备正常运行，降低损失。

参考文献：

[1]沙登君.大型电机转子铁心热套轴应注毒的几个问题[J].上海大中型电机.2004（2）.

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关键词：城市；电力设施；布局规划；思路；方法

中图分类号：F407.6 文献标识码： A

随着城市化发展的不断进步，在电力设施的布局上，形成科学、规范、全局化的规划与管理模式，对于提升城市用电、完善电力设施功能等多方面都有很大的作用，因此，要从多方面、多角度、多渠道的综合城市发展的特点，并结合城市整体规划与现代化建设的需求，构建城市电力设施布局的完整性，形成电力设施建设与城市建设的全面繁荣。

一、简述城市电力设施建设布局的矛盾

1、电力超负荷的需求量与城市规划的脱节

一方面是负荷水平大幅提高，需建设更多的电力设施满足要求;另一方面却是负荷密度越高的地区用地成本越高，造成电力设施无法进入负荷中心，从而影响了供电质量，甚至危及供电安全。同时，在以往的规划方法中，通常只对电力需求总量进行预测，而不充分考虑负荷的具体分布，政府规划部门按照总量来安排电力设施的建设用地，这也是造成电力设施不能适应负荷分布特性的主要原因。

2、城市规划中电力设施建设的综合因素不全面

城市电力设施布局不合理带来最直接的问题就是高压配电网不能与中压网相互配合，使得变电站负荷分布不均、供电质量差、运行不经济、网络结构不合理以及供电安全等问题。近年来，这样的问题在国内大中型城市表现的越来越突出，部分城市配电等级对20kV进行论证就是这种问题的集中表现，因此，解决这类问题的要求也就越来越迫切。

二、探讨城市电力设施的布局与规划思路和方法

1、形成合理的设计方案

在配网设计阶段工程造价的综合管理中，合理的设计方案是一个重要的环节，在设计阶段可能出现许多种不同的设计方案，因此，要从综合造价 管理的角度出发，形成方案的比较与优化，选择与配网建设相吻合的实施方案，突出整个方案的适度超前、经济合理与安全可靠，在设计过程中，采用价值工程的相关理论，在控制成本的基础上，结合先进的设计需求模式，对于电网工程中的每一个环节都能进行全面优化。尤其是在变电站设计标高、征地面积、设备选型、线路路径走廊、导线运用、铁搭基础、运输量等多方面的工程造价，要求设计人员强化方案的优化设计，强化整个经济意识，对于每一个综合造价都能有全面的运用。譬如，某500 千伏送电线路，由于要绕过内湖，原规划路径长147.8 公里，曲折系数1.67。工程设计时通过对内湖的大量调查，运用价值工程分析方法，对从内湖区最窄处穿过的方案和绕过射阳湖荡区的方案进行了认真的同比优化选择，认为只要采取切实可行的措施，在跨越内湖区的两岸设立主转角耐张塔，使该路线段构成独立的耐张段，采用大跨距式，减少内湖区塔基数量，就可以选择从湖区最窄处穿过的方案，同时为了减小线路走廊宽度，减少房屋拆迁量，降低政策处理费用，选用导线三角排列的猫头塔。结果使线路路径长度缩短约21.4公里，房屋拆迁量减少约7784 平方米，节约投资约2693万元，更好的为造价管理节省了更多的费用。

2、经济技术指标的严格控制

在综合管理的过程中，尤其是在设计阶段，要结合给选哪个经济技术指标以及施工详图，形成造价综合管理的重点运用。在确保设计阶段技术方案优化的基础上，形成经济合理的控制方式。一是注重设计标准，在全面注重国家推行的标准化设计的基础上，重视配网工程中的每一个技术规范化，形成合理控制的关键点，其中，主要的是对设计阶段中的典型设计、通用设计、复用设计等形成更加标准的管理，对于配网工程中的构件、配件等形成标准的模式，从而实现控制投资、缩短工期、推广使用的效果。二是注重限额设计的应用。在设计阶段的控制过程中，严格投资支出的控制手段，有效使用建设资金的有力措施。通过限额设计的方式，体现出标准、规模以及设计原则，实现对规模化、设计标准的整体控制，对于工程数量、概预算指标都有详实的控制。三是招投标过程的严格控制。在设计方案的选择中，选择相应的方案运用，综合优化的方案，对其他的方案也加以吸收与应用，形成更加完美的设计技术，从人财物等角度进行深入控制，形成工程控制的重点。

3、负荷预测思路及方法的选取

负荷预测工作要求具有很强的科学性，尽管预测的方法有多种，但由于所需的数据难以得到或由于预测模型存在不适应性，针对某一具体规划区域而言，可供选择的预测方法并不很多。 以往常用的负荷预测方法主要有弹性系数法、线性回归法、灰色系统等，但这些方法通常只能得到负荷预测的总量，并不能给出负荷的分布结果。根据预测总量进行变电站选址和定容的结果，往往不能同中压网建设进行很好的配合，带来许诸如供电半径偏长、网架结构不合理、部分变电容量得不到充分利用等问题。总而言之，规划结果不能很好将各电压等级相配合。因此在进行城市电网布局规划时，除了完成总量平衡以外，多以负荷分布预测结果为基础，以此作为电力设施布局的主要制定依据。负荷分布预测通常采用负荷密度指标法，此方法以城市远期年份用地规划图为依据，在预测过程中充分考虑了历史年份的电力水平情况、点负荷发展情况以及不同类型负荷的发展特点，因此其预测结果更趋于合理，也更能反映城市电力负荷的分布特点。

4、优化管理机制的综合效果

在造价管理中，配网工程设计阶段是至关重要的。因此，要从多方面优化整个管理环节，形成综合化的管理机制，尤其是突出对造价过程的细化，对于工程中的一些审查与控制，形成对问题以及薄弱环节的控制，增加投资的整体效果。在整个项目的造价管理中，改革现行的计量定额计价模式，实行量价分离，形成以量为主的市场定位价格机制，形成系统的，动态化的管理过程，并在设计阶段形成管理效率的全面优化。健全责任机制与教育机制健全设计单位经济责任制，严格控制工程成本，提高竞争意识设计单位和主管部门对于设计节约和浪费应制定明确的奖罚标准，促使设计人员提高自身素质和相互间竞争能力， 增强为业主控制投资成本的意识。提高工程设计、造价人员的素质和加强设计、造价人员的管理， 输变电工程的新工艺、新方法发展和运用很快，作为一个合格的工程设计、造价人员，除必须懂得和掌握全面的专业知识和相关知识以外， 还需不断的补充新的知识切实全面推行输变电工程设计监理制。

三、结语

城市电网建设是市政基础设施建设的重要组成部分，是地区经济建设和发展的有力保障.电力设施的布局规划具有一定的超前性和前瞻性，能够较好的适应城市的快速发展，规避城市建设过程中其他行业建设与电力建设的矛盾，使得电力设施建设可操作性更强，对于推动电网的健康发展有重要的指导意义.本文就利用负荷分布预测进行电网布局规划的问题给予了阐述并给出一套城网布局规划思路，为今后的电网规划工作提供了一种新的思路。

参考文献：

[1]余贻鑫,张弘鹏,张崇见,等.空间电力负荷预测小区用地分析的模糊推理新方法〔J〕.天津大学学报, 2002,35(2):135-139

[2]余贻鑫,王成山,肖峻,等.城网规划计算机辅助决策系统〔J〕.电力系统自动化,2000,24(15):59-62

[3]余贻鑫,张崇见.城市电网中压配电变压器的模糊优化规划〔J〕.中国电机工程学报,2000,20(4):23-28

篇6

[关键词]整体道床　沉降　CFG桩

前言

近年来随着城市轨道的大力发展，地铁线网不断加密，在远离城市中心区及连接城市与郊区的轨道上，路堤及高架结构因为工期短、投资少的特点进入大量建设的时期。城市轨道交通工程与普通铁路的区别主要为行车密度大、使用寿命长及安全可靠度要求高等，运营及安装对路基提出了更高的要求。随着轨道及道床设计不断发展，轨道交通路堤上轨道及道床的铺设方式逐步由碎石道床转为整体道床上铺设无缝线路，根据梁轨相互作用的设计思想，路基顶面由列车动载及轨道结构静载产生的应力并不大，但整体道床路基顶面需提供较大的刚度才能保证整体道床轨道结构的正常使用。因此，路基地基的设计需考虑工后沉降对道床的影响，往往需对道床以下直至基底范围内地基进行特殊处理，以满足整体道床对其下基础的强度及刚度要求。

目前国内规范并不适用于轨道无缝线路整体道床路基地基处理的相应设计，有必要寻找一种计算方法为今后大量的轨道地面线设计提供理论参考和设计指导。

1 设计特点

1.1 无缝线路整体道床对地基的要求

轨道工程采用无缝线路整体道床增加行车的舒适度，便于标准化施工和后期养护和维修，同时为保证轨道的平顺，整体道床对下部基础沉降要求十分严格，路基顶面需提供较大的刚度才能保证整体道床轨道结构的正常使用。根据铁道部科学研究院关于无渣轨道的研究报告，钢轨扣件的调高量仅为40mm，基础顶面的竖向变位一般允许取调高量的50%~70%。根据目前已运营的北京地铁十三号线实际观测经验，整体道床的沉降需控制在20mm以下，在设计过程中基础的工后沉降应控制在15mm。

1.2 计算实例及分析

下面是对北京五号线干~大区间3.75m高挡墙的设计实例。

1. 计算模型及地基地质情况

2.沉降计算

根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》3·2·1条规定土层压缩的总沉降量S可按下式计算:

基础埋深0.8m，位于3层，土层基本承载力220kPa，地基压应力为126kPa，计算沉降经验修正

系数ms为0.4。基础底标高40.43。沉降量计算见表2。

最终沉降量:S=0.4×(0.0118+0.0042+0.0179+0.015+0.0054+0.0026)=0.0228m。大于0.015m的设计允许值。

3.分析

由此可见虽然地基土的承载力满足设计要求，但压缩沉降超过整体道床的竖向允许值，必须对地基土进行处理，保证基础沉降值满足后期轨道的铺设及运营条件。

城市轨道车辆与铁路车辆不同点在于轴重轻、轴间距长和行车密度大，计算换算土柱高度较铁路要低，地基承载力要求不高。而无缝线路整体道床的竖向变形要求地基土必须提供足够的刚度，地基沉降控制是设计中重要指标。

目前《地铁设计规范》(GB50157-2003)及《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025-2001)对路基挡墙的设计仍基于碎石道床路基，主要针对填料分类和基床土的压实度作了要求，对于基础的沉降计算及处理方法并没有提及，对于整体道床路基的设计欠缺理论上的指导性。

鉴于目前的轨道地面线大量建设的情况，有必要寻求一种适合整体道床路基的设计方法，尤其是地基的处理方法一定要施工简便、沉降处理效果明显且工程造价合理。目前地基处理方法很多，但在城市轨道路基处理方面尚未运用。下面分别总结在北京地区常用的几种地基处理方式， 并借鉴城市道路路桥分界处地基的处理方法及计算理论，提出较为适合城市轨道无缝线路整体道床地基特点的方案，并针对该方案列出计算方法和实际检测报告。

2 地基处理方法简介

目前华北及北京地区普遍采用的地基处理方法有:密实法、置换法、复合地基法、加筋法及灌浆法等，由于其它几种方法对土层的依赖性较大，不适用于土层变化频繁的城市轨道工程。而复合地基法具有密实法和置换法的效应，同时比较施工速度及经济性等因素，推荐复合地基法为地基处理的主要工法。

复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体(桩体)，使桩同承担荷载，使土体的孔隙体积减少、密实度提高，地基土的承载力增加、压缩性降低的人工地基。不同桩型的复合地基，其承载力和变形特征明显不同。

2.1复合地基效应

根据桩体材料不同，可将复合地基分为散体材料复合地基、一般粘结强度桩复合地基和高粘结强度桩复合地基。不同桩型的复合地基，其承载力和变形特征明显不同。了解不同桩型复合地基的共同点以及它们之间的差异，对合理选择复合地基中的桩型是有重要意义的。

综合各种桩型的复合地基效应，归纳为五个方面:(1)置换作用，也称桩体效应;(2)挤密、振密作用;(3)排水作用;(4)减载作用;(5)桩对土的约束作用。

复合地基比较有代表性的桩型有碎石桩、石灰桩、CFG桩等，下面就对不同桩型复合地基工程特性和地基效应，结合城市轨道工程的受力特点及北京地区地质情况加以比较，比选出适宜北京轨道交通路堤结构的地基处理方法。

2.2 复合地基桩型的选择

碎石桩复合地基是散体桩复合地基的代表桩体材料由碎石组成。主要特点是桩体本身没有粘结强度，振动成桩工艺，侧重桩间土的挤密作用。

石灰桩复合地基为低粘结强度桩复合地基桩体由固化剂生石灰和活性材料粉煤灰、火山灰或惰性材料干砂按一定比例配制而成。主要特点是桩土应力比在2~5之间，复合地基即有挤密作用又有置换作用。

CFG桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高强粘结桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，多采用长螺旋钻杆内泵压灌注成桩工艺。CFG桩施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价低廉，是目前北京及周边地区应用最普遍的地基处理技术之一。其主要工程特点:(1)承载力提高幅度大、可调性强;(2)适用范围广;(3)刚性桩的性状明显;(4)桩体具有良好的排水作用;(5)复合地基变形小;(6)褥垫层是复合地基的重要组成部分，是高强粘结强度桩形成复合地基的必要条件。

各种桩型复合地基工程特性比较如表3。

由表3可见，CFG桩复合地基适用土层广泛，各种地基土层均可大幅提高地基承载力，复合地基模量高，基础变形小，且可全桩长发挥侧阻，桩端落在好的土层时可很好地发挥端阻，通过调整桩长和褥垫层厚度可以保证基础受力均匀，尤其在上部结构变化处(如路桥分界处、基础地层有软弱夹层处等)，保证轨道平顺，对运营有利。

另外，CFG桩复合地基成套技术目前已有施工及验收规范，和普通桩基相比，由于CFG桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3~1/2，经济效益和社会效益非常显著。

根据前述实例计算，轨道路基处理以沉降控制为主要目的，要求桩同受力性能良好，并应大幅度提高复合地基的模量，而在各种桩型的复合地基中只有CFG桩复合地基可以达到要求，其它桩型复合地基处理方式对基础沉降控制均较弱。

综上所述，在确定轨道路基的地基处理方案时，宜优先采用CFG桩复合地基的处理工艺。

3 CFG桩复合地基设计计算

3.1承载力计算

现有文献对CFG桩复合地基承载力的计算方法很多，计算结果差异较大，本文根据对北京几条城市轨道线的设计实例及检测结果结合道路挡墙与桥梁相接处地基处理的工程经验，推荐承载力可采用下面的公式进行估算:

fsp，k=mRk/Ap+αβ(1-m)fk　或

fsp，k=[1+m(n-1)]αβfk

式中:fsp，k为复合地基承载力标准值，kPa;fk为天然地基承载力标准值，kPa;m为面积置换率;n为桩土应力比;Ap为CFG桩单桩截面积，m2;α为桩间土强度提高系数;β为桩间土强度发挥系数;Rk为CFG桩单桩承载力标准值，kN，Rk可按下式计算:

Rk=(UpΣqsikhi+qpkAp)/K

式中:Up为桩的周长;qsik为第i层土极限侧阻力标准值;hi为第i层土厚度;qpk为极限端阻力标准值;K为安全系数，经验值取2.0。

3.2变形计算

经多个工程计算比较及与实际检测，推荐CFG桩复合地基变形计算方法为复合模量法。计算时复合土层与天然地基相同，复合土层的模量等于该天然地基模量的ξ倍。复合地基最终变形量计算公式为:

式中:n1为加固区范围内土层分层数;n2为沉降计算深度范围土层总的分层数;p0为附加应力， kPa;Esi为基础地面下第i层土的压缩模量，MPa;zi、zi-1为基础底面至第i层、第i-1层土底面的距离，m;ξ为模量提高系数;ψ为沉降计算修正系数。

根据以上公式，前述工程实例3.75m高挡墙基础承载力及沉降值计算情况如下:处理方案为CFG桩，桩距2m，桩长8.5m，桩径0.4m，桩顶标高39.8m;图2为计算模型，最终计算沉降量为10.43mm，小于轨道允许沉降量(15mm) 。

为验证计算方法的准确性，本段复合地基施工结束后，选取3根不同桩长CFG桩做单桩承载力试验，另选三处地基做复合地基承载力试验。检测结果单桩承载力及复合地基承载力均与本文推荐公式的计算结果一致，沉降连续观测尚未完成，就目前掌握资料，工后沉降满足轨道要求，具体沉降值在铺轨完成时才有结果。可见本文计算方法可以应用于目前轨道交通地基处理的计算。

4 问题与建议

本文推荐的复合地基承载力计算公式中并没有计入深度修正系数，与《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定的设计值存在一定的偏差，原因是考虑复合地基的受力机理与天然地基和桩基均不太相同，不同土层深度修正系数差异很大，不利于计算理论的推广。目前的计算方法所得复合地基承载力相对安全。

目前勘察成果一般提供土层的承载能力标准值，本文计算公式中地基土极限承载力计算方法可参照《铁路桥涵地基和基础设计规范》中的相应规定计算。

《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定复合地基检测内容为桩身质量检测和复合地基承载力检测，针对无缝线路整体道床下的复合地基，作者建议还需增加单桩承载力的检测，理由是整体道床下复合地基以控制沉降为主要目的，而普通的建筑复合地基以提高承载力为主，两者的计算方法也不完全相同，单桩承载力作为计算复合地基沉降值及评价复合地基承载力的重要指标，是复核计算理论准确与否的参数，应该加以检测。另外目前《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160)中也对复合地基的检测内容作了规定，明确需检测单桩承载力，为今后城市轨道路基的检测提供依据。

5 结束语

无缝线路整体道床是今后轨道交通道床铺设方式的发展方向，为适应整体道床的竖向变形要求，高架及路堤挡墙基础需要提供足够的刚度以保证线路的平顺和行车舒适性。路基挡墙基础的设计较以往碎石路基基础设计要求严格很多，地基沉降的处理往往控制基础设计。

目前国内尚未有地基处理的相应设计规范本文结合北京已建几条轨道线路的设计经验及北京地区道路挡墙基础处理方法，推荐CFG桩复合地基作为轨道路基处理的方式并提出了地基计算的公式，为今后轨道路堤的设计提供一定的参考办法。

参考文献

[1]洪毓康.土质学与土力学.人民交通出版社，2002.3

篇7

关键词：高速公路；机电系统；维护管理

Abstract: the highway electromechanical system to ensure the orderly and efficient network operation management work efficiency of the overall importance is increasingly prominent in the process of play. In this paper the highway electromechanical system equipment maintenance management methods are discussed in this paper.

Key words: highway; Mechanical and electrical systems; Maintenance and management

中图分类号： TU85 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

机电系统作为高速公路最主要的配套工程,在保证交通运输的正常运行以及道路通行能力方面,显示出无比的优越性。只有对机电系统相关的设备进行运营管理才能充分发挥高速公路流量大和速度快,以及安全好与效率高的优势。在机电工程被引入到高速公路建设之后,与原先的人工收费模式存在管理方式上的区别,人工收费管理其客体是收费人员,而半自动收费系统的被管理对象是一些能维持机电系统能运转的机电设备。

1设备的维修常用方法

1.1观察法

所谓观察法，就是用人的所有感觉器官去判断设备是否异常，包括：眼睛看、耳朵听、鼻子闻、用手摸。就是要求我们在设备的维护维修中，注意观察设备的外观、形状上有无什么异常。首先是眼看，要求观察设备是否同故障发生前一致，有无出现弯曲，变形，变色，断裂，松动，磨损，冒烟，漏油，腐蚀，产生火花等情况；其次是鼻子闻，一般轻微的气昧是正常的，当人不能忍受时则说明电流太大应调整或保护；再次是耳听，声音、振动音律及音色的异常；第四是用手试，当然是触摸绝缘的部分，有无发热或过热，用手去试接头有无松动；以确定设备运行状况以及发生故障的性质和程度，对故障现象的准确描述，对于迅速排除故障，少走弯路显得非常关键。这种方法在日常中也最为常用。

1.2复位法

机电设备经过长时间的不间断运行，出现故障是难免的。有些故障情况，仅仅是由于设备内部控制单元长时间工作紊乱，或者外界环境干扰造成，设备本身并未损坏。此时，仅需要对运行设备进行重新开机、上电复位即可恢复正常。这就是我们所要介绍的复位法。最典型的例子就是：收费员经常遇到这样的事情——车道收费电脑突然死机了，无法继续收费。这是为什么呢？就是计算机长期工作后，由于各种原因（包括软件运行，环境温度升高等等）造成系统不稳定，这时候，很多有经验的维护员，就会采用关闭、重新开机的方法，结果故障立即排除了，又能够正常收费了。还有，就是有的时候会发现，车道栏杆在过车以后偶尔无法降杆，这往往也是栏杆机内部的控制模块工作紊乱导致，此时，也只要对其进行重新复位，就能够很快恢复正常。

1.3对比法

对比法通俗讲就是将两样相同的东西放在一起进行比较从而发现问题并除排问题的方法。人们在日常处理各种事物时经常自觉或不自觉地才使用了这个方法。当您发现一个未知事件时，如何采用对比方法，关键是在寻找相同或相似的东西，要寻找的东西也可以是回忆。在系统维修过程中，这是一个较常用的方法，如：你与某车道收费员正在对话时突然燥声很大了，你可能立即去换个车道试听一下情况是否一样，然后，你会对该设备故障下个结论。这要求大家要善于运用这个方法。你能发现设备故障，也就是你使用了对比法的结果，不然你也发现不了问题。但是，在排除故障时，使用对比法要特别注意设备在系统使用中的参数设置，排除因参数设置不正确引起的设备故障。

1.4替换法

在发生故障之后，如果采用上述的各种方法仍旧无法排除，那么可以初步确定某个工作元件发生故障，需要更换。如何准确、快速的找到故障点，就很需要用到下面提到的替换法。替换法，顾名思义就是利用同类型（甚至同型号）的元器件对产生怀疑的部件进行更换的，来确定故障点的方法。在更换了某个部件以后，如果系统恢复正常，那么可以确定故障点就是这个元件，对症下药，很快就能排除故障。因此，替换法在平时的维护工作中，是十分有效和常用的。

2设备管理措施与方法

2.1.建立设备管理制度

因为设备管理的技术含量比较高,所以要不进要明确管理的岗位职责,还应完善工作制度,以及规范的操作流程,要尽可能的进行细化。与设备管理相关的一些工作制度有:故障维修与故障报告,设备管理与设备维护的保养,抢修车辆的管理与工具仪表的管理,设备仓库与设备条件的管理,工具仪表与备品备件的等级备案以及编号,设备的技术档案管理与设备的保费管理,设备安全与应急处理等工作制度。

2.2完善设备技术档案

1)建设档案:主要是包括建设过程的招标文件、设计资料、施工图纸、竣工资料、建设总结等内容,它可按照四大系统(收费、通信、监控、供配电)进行分类存档,便于管理过程中进行查询、检索,尤其是设计方案与施工图纸是机电系统进行后期改造、维护、升级的重要依据,管理人员可依据这些资料、图纸轻松找到系统的线路、熟悉它的路由,从而减小施工难度、避免破坏其它基础设施。

2)管理档案:主要内容包括机电设备的编号、数据库、卡和帐表,设备的购置计划、报废资料、各类说明书、操作手册,以及所有其它高速公路机电系统先进技术的发展动态的资料。

3)维修档案:主要包括各个系统的工作计划、维护报告、维修记录(故障时间、故障现象、故障诊断等),根据这些资料可整理出系统的维护手册,避免因人员变动或主观思想改变而影响系统的正常运行。

4)库房档案:主要是备件耗材的统计分析工作。根据维护、维修记录,按每月、每季度、每半年、每年为单位做出相应的分析报告,为备品备件的购买提供理论依据,便于合理的调配资金、节约成本。

2.3加强设备管理，确保设备安全运转

高速公路隧道的紧急逃生通道（人通）、紧急车辆通道（汽通）、火灾手动报警器和消防设施、紧急通讯广播系统、照明系统等设施，一旦发生故障都将严重影响隧道安全。如：供配电故障导致隧道停电，将影响隧道通行安全。汽通门横向尺寸较大，仅依靠卷帘门两侧导轨支撑固定，而隧道内车流量大时晃动很大，时间长后导轨损坏致卷帘门无法正常使用，容易导致隧道内二次事故。消防设施故障会导致消防器材无法正常，一旦有车辆发生火灾，消防设施又不能及时投入使用，那后果将不堪设想。

要切实加强机电设备管理，针对一些经常损坏的设备应加强备品备件的管理，提高故障修复率；做好日常机电设施巡查工作，检查高速公路机电系统（强电）设备运行有无明显噪声，检查设备外壳的接地或接零保护是否可靠和符合要求，熔体是否完好，有无烧伤痕迹，规格、容量是否符合要求和装接是否牢固。设备运行时，电流、电压值是否正常，变压器温度是否有升高，输出回路有哪几路投入运行，UPS有没恒温环境，是否投入运行。高、低位水池蓄水量是否充足，隧道内水压力表指示情况是否正常。 另外，我们还应定期做发电机试运行，一般是半个月试运行一次，每次运行时间安排在十五分钟左右，在高速公路机电系统（强电）发电机试运行前应切断发电机输出端，使用手动直接启动方式的发电机空载启动。因为如果带负载运行，那启动电流势必会很大，所以发电机试运行期间一般是不带负载试验。定期检查发电机的温度、蓄电池电量、柴油、机油的变化，对不满足要求的情况要及时调整，防止“带病”工作。

2.4改善设备运行环境，延长设备使用寿命

1）根据实际情况对一些重要设备机柜采取加装温湿度控制仪、放置干燥剂等措施。在配电房内加装带定时器的排风扇，设定排风的开、闭时间，在夏天进行有效降温。我们一般时间设置是上午6点钟开启、中午11点关闭，中午12点开启、下午五点关闭，防止因设备过热而烧毁电机；

2）对于重要设备进行有效密封，如UPS机柜、照明、风机等控制柜、进出线电缆沟封堵等，加强日常检查及除尘工作，保证设备的清洁工作环境，定期做好维护保养工作，延长设备使用寿命；

3）通过对一些线路管道采用防火泥封堵，对于孔洞较大部分，采用防火泥配合防火板进行封堵，在配电房门口加装小动物档板，做好防火及防虫、鼠等工作，在排风扇和窗户外层加装孔隙细密的不锈钢网罩，防止飞蛾、萤虫等飞进配电房。

篇8

【关键词】高速数字电路 设计技术 计算机

在微电子技术飞速发展中，高速电子电路器件不断被应用，在现阶段的电子设计领域中，高速数字电路设计已经被广泛应用。高速数字电子电路设计是一门处在不断发展与进步中的学科，目前有很多理论尚处于研究与发展中。在我国，现阶段的高速数字电路设计在一定程度上取得了一些成绩，但是大部分都是偏于理论方面的，对于实践操作方面还有一定的欠缺。所以，从高速电路设计的角度来看，了解和掌握高速数字电路设计方法对于实践工程的指导工作有着非常直接的作用。

1 什么是高速数字电路

高速数字电路的概念：是一种由高速变化信号在电路中所产生的具备诸如：电容、电感等模拟特性作用的电路，其主要是由集中参数系统和分布参数系统两个部分组成。其中，集中参数系统对低速数字电路设计进行了简化处理，使其始终处于一种较为理想的状态，所以集中参数系统不适用于高速数字电路技术，而是在低速数字电路设计中得到了广泛的应用；分布参数系统则比较适合用于高速数字电路设计中。分布参数系统的概念与实际运行情况比较接近，其通常认为信号时间与其所处的位置对信号的特性有着决定性作用，所以元器件间的线路长度会对信号特性产生影响，另外，线路中的信号进行传输时需要一定的延迟。

2 影响高速数字电路设计技术的问题

高速数字电路设计成功与否取决于信号的质量，也就是信号完整性的保持，若是无法保持信号完整性，那么就会出现信号失真的现象，影响正确数据、地址以及控制信号的生成，进而导致系统工作出现错误，严重的甚至会导致系统崩溃。对信号质量产生影响的因素非常多，但是，对信号完整性产生影响的因素主要有以下三点：

系统中处于信号传输线位置的阻抗不相匹配，容易形成反射噪声，这是破坏信号完整性的主要原因；信号线间的距离随着处于印刷板位置的电路密集度不断增大而变的愈加狭小，这就导致信号间的电磁耦合增大，以至于无法对其进行忽略处理，进而造成信号间的串扰情况越加严重；处于芯片内的大量电路输出同时动作的过程中，因为寄生于电源平面间电感和电阻的影响，就会出现较大的瞬态电流，进而对电源线和地线上的电压产生影响，使其发生波动和变化。

总而言之，对电路进行合理的设计，减小或是消除上述因素对信号完整性的影响，促进高速数字信号质量的提高，已经成为现阶段所有高速数字电路设计所需要解决的主要问题。

3 高速数字电路设计技术的具体研究

3.1 设计高速数字电路信号完整性

针对高速数字电路信号完整性的设计主要包括两个方面内容：第一个是研究不同信号在电路信号网中所产生的干扰，第二个是研究不同电路信号网传输信号的干扰，简单来说，也就是研究反射和干扰的问题。由于电路中不相匹配的阻抗因素等影响，反射问题在低速数字电路设计中并不存在。数字电路网在理想状态下的不同阻抗是相等并相互匹配的，位于数字电路传输线上的阻抗处于连续的状态，因此反射现象不会出现在线路的电流和电压中。进行设计数字电路时，阻抗过大或是过小都会导致电路传播的波形产生干扰现象，进而对信号完整性造成影响。高速数字电路设计难以使电路与临界阻抗的状态相符合，因此保持系统处于过阻抗状态是一个较为合适的方法。

设计高速数字电路时首先要考虑的就是感性串扰等问题。根据信号基本理论得出，电流在电路中是处于循环流动的状态，这一方面往往会被数字电路设计工作人员所忽视。信号的回路和路径构成了电流环路，电感在电路中随着电流环路的增大而变大，而环路中的电流也会随着其中的电磁场变化而发生改变。尽可能的对电流环路进行减小处理，对感性串扰起到了降低的作用，在设计高速数字电路中，主要可以通过两个方法来进行，即对线路距离进行增加和对电流环路面积进行减小的处理，以此来提高高速数字电路信号的完整性。

3.2 设计高速数字电路电源

设计高速数字电路需要应用大量的低电压元器件，其对电源的稳定性造成了一定的影响，这也是设计数字电路所要考虑的一个主要因素。电源完整性指的是电源在系统运行中的波动情况，也就是电源的波形质量。在高速数字电路设计中能够对电源稳定性造成影响有：由处于高速开关状态下线路器件所产生的过大的瞬间电流，以及数字电路中过多的电感所导致的变大的信号回路阻抗。

高速数字电路设计的理想状态是其电源系统中不存在阻抗，由于整个信号回路不存在阻抗的耗损问题，可以使电源系统中各个点的电位保持恒定。但是，在实际中并不存在这种状态，电源分配系统往往会产生严重的干扰噪声，进而对整个电路的正常运行造成影响。在进行高速数字电路设计时，要充分考虑到电源的电感和电阻因素，对其进行降低处理。现阶段在电路系统中大多都是采用大面积的铜质材料，这远远不能满足高速电路设计的标准和要求，因此在设计的过程中还要对其它影响因素进行综合的考虑，其中将去耦电容运用到电路中就是一个非常简单有效的方法。

4 结语

综上所述，电子设计正在朝着速度快、密度高的方向发展和进步，在这种状态下的电子系统，为了能够对高速数字电路设计问题进行有效合理的解决，对高速数字电路设计方法和手段进行创新和改进是势在必行的。不断促进高速数字电路设计方法可行性的提高，为其在现代化技术的发展进程中不断进步提供了可靠保障。

参考文献

[1]李琳琳.高速数字电路设计中电源完整性分析[J].火控雷达技术，2010（02）.

[2]冯巨标.高速数字电路电源分配网络的近场电磁干扰研究[D].哈尔滨工业大学，2012.

[3]付亚如.浅谈高速数字电路特性与信号完整性设计[J].黑龙江科技信息，2011（04）.

[4]张婧.高速数字电路信号完整性仿真设计与验证[D].西安电子科技大学，2013.

篇9

【关键词】物理电学；电路设计；静电作用

将生活和物理知识链接在一起，能提高我们的解题水平，近几年，高考中这样的题目逐渐增多，也需要我们给予更多的重视，真正从根本上提高自身的物理素养，更好地学好高中物理。

1物理电学中电路设计要求和方法

1.1物理电学中电路设计的要求

首先，要选择适宜的元件，在电学实验题目中，只有保证元件的选取符合标准，才能有效提高电路设计的实效性，确保电源合适的同时，进一步考量相关电路设计结构，从而完善电流值的具体参数。并且，要有效选择电流表和电压表等，尤其是对其量程进行分析，保证设计精确性的同时，要适宜自身设计的电路。其次，要了解相关元件的设计意图和使用方法，只有保证元件使用规则贴合设计要求，才能完善电路实验结果。最后，结合具体参数绘制电路，尤其是对特殊电路，确保设计结构符合常规，相关元件都能在电路中发挥作用，从而保证设计的有效性以及电路运行的通畅性。

1.2物理电学中电路设计的方法

在具体的设计方法建立过程中，我们要秉持完整的设计思路开始试验操作，无论是在设计过程中选择了何种理论知识以及实验器材，都要满足具体的设计理念，确保设计目标的合理性和有效性。需要注意的是，由于机械存在误差，因此，要对其进行全面调节，并且选取最适宜电路的机械，减少误差对其产生不良的影响，一定程度上提高试验的实际价值。除此之外，设计元件的选择也要对其可操作性予以判断和分析，着重考量安全性。针对一些设计思路较为复杂的电路，安全性最为关键，若是元件选取不当就会造成电路短路或者是断路问题。在具体的设计中，设计方案也要符合实际设计要求，不同的设计方案会产生差异化设计效果，因此，要针对实验目的、实验器材、实验要求等进行细化处理，整合相关数据后绘制有效的电路图。值得一提的是，在电路设计方案中，要对具体要求进行细化。（1）电流表内接还是外接，会直接影响电路设计结构，对具体求值也会产生影响。（2）滑动变阻器是分压式还是限流式，会对整个电路的电阻情况产生影响。（3）电路整个结构是伏安法测量还是半偏法测量。只有对相关参数进行系统化分析，选取有效的方法，才能提高电路设计的实际水平，确保电路能正常运行。另外，为了提高实验的有效性，在电路设计方面尽量简化，保证相关实验能有序开展。

2物理电学中静电应用

在高中物理学习中，电学知识十分关键，也是高考中的常见考点，其中，电路设计试验贯穿了整个高中物理，无论是解题还是应用其构建答题框架，都成为了困扰我们很多人的难题，由于其本身较为抽象，需要我们结合题目中的相关因素进行深度分析。静电作用是高中物理选修课程，涉及的内容主要包括静电平衡等问题，要想将静电作用和电路设计结合在一起，就要对两者的关系有明确的认知。在达到静电平衡的情况下，导体内部不存在电荷，内部电场为零，相应的电荷会集中分布在导体表面。针对这个性质，在电路设计方面，就要保证相关参数和实际情况符合标准，且能借助有效的电荷处理和抵消方式，从根本上提高电路设计的安全性和有效性。电路设计过程要保证相关元件的静电平衡，从而一定程度上提高设计效果，为后续操作和求解相关参数提供保障。

3例题

题目中已知条件为小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的规格是2.5伏特/0.3安培，借助3伏特的干电池以及滑动变阻器对其进行供电，实验要求小灯泡的两端电压要从零坐标开始调节。结合题目中的相关要求，电路设计只能是按照分压接法，需要注意的是滑动变阻器阻值的选取，要有效考虑题目中的相关问题，从而保证电路设计结构能按照有效操作标准有序进行。结合题目，若是要想灯泡正常发光，电阻数值要控制在12.5欧姆左右，因此，要在实验室中选择5欧姆或者是10欧姆的滑动变阻器。在总结相关参数后，要按照标准化流程有效设计电路结构，完善设计思路和实际方法，从教材中对相关参数予以分析后，利用我们已经掌握的物理知识和实验原理提出更加有效的设计方案，确保设计结构的有效性。另外，无论是电路连接方式还是相关测试的注意事项，都要在实验过程中有效总结，从而保证实验的完整性和实效性。总而言之，在高中物理电学学习过程中，电路设计和静电作用的结合就是理论和实践的结合，我们不能将物理知识和实际生活割裂开，只有养成良好的物理分析思路，才能更好地应对高考物理中的实际问题，提升答题效率和质量。

参考文献

[1]齐庆会.高考物理实验题中电路设计与连接问题的解析[J].山东教育学院学报,2014,16(04):92-94,96.

[2]张跃军,汪鹏君,李刚等.基于信号传输理论的Glitch物理不可克隆函数电路设计[J].电子与信息学报,2016,38(09):2391-2396.

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【关键词】EDA技术;QuartusⅡ;电子设计;VHDL

1.引言

集成电路设计不断向超大规模、低功率、超高速方向发展，其核心技术是基于EDA技术的现代电子设计技术。EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术，以集成电路设计为目标，以可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）为载体，以硬件描述语言（VHDL、VerilogHDL）为设计语言，以EDA软件工具为开发环境，利用强大计算机技术来辅助人们自动完成逻辑化和仿真测试，直到既定的电子产品的设计完成。其融合了，大规模集成电路制造技术、计算机技术、智能化技术，可以进行电子电路设计、仿真，PCB设计，CPLD/FPGA设计等。简言之，EDA技术可概括为在开发软件（本文用QuartusⅡ）环境里，用硬件描述语言对电路进行描述，然后经过编译、仿真、修改环节后，最终下载到设计载体（CPLD、FPGA）中，从而完成电路设计的新技术。

以EDA技术为核心的现代电子设计方法和传统的电子设计方法相比有很大的优点，两种设计方法的流程如下图：

图1 传统电子设计流程图

图2 基于EDA的现代电子设计流程图

比较两种设计方法，基于EDA技术的现在电子设计方法采用自上而下的设计方法，系统设计的早期便可进行逐层仿真和修改，借助计算机平台，降低了电路设计和测试的难度，极大程度地缩短了电子产品的设计周期、节约了电子产品的设计成本。DEA技术极大的促进了现代电子技术的发展，已成为现代电子技术的核心。

2.QuartusⅡ软件开发环境介绍

QuartusⅡ软件是Alter公司开发的综合性EDA工具软件，提供了强大的电子设计功能，充分发挥了FPGA、CPLD和结构化ASIC的效率和性能，包含自有的综合器及仿真器，支持原理图、VHDL、VerilogHDL等多种设计输入，把设计、布局布线和验证功能以及第三方EDA工具无缝的集成在一起。QuartusⅡ与Alter公司的上一代设计工具MAX+plusⅡ具有一定的相似性，和继承性。使熟悉MAX+plusⅡ开发环境的设计人员可以快速熟练应用。相比之下，QuartusⅡ软件功能更为强大、设计电路更为便捷，支持的器件更多。增强了自动化程度，缩短了编译时间，提升了调试效率。从而缩短了电子产品的设计周期。利用QuartusⅡ软件进行电子电路设计流程如图3所示。

图3 QuartusⅡ设计流程图

3.在QuartusⅡ环境下的EDA方法设计实例

下面本文在QuartusⅡ环境下，以下降沿D触发器的设计为例来说明基于EDA技术的现代电子设计方法（本文以QuartusⅡ9.0为例）。

3.1 在计算机上安装QuartusⅡ9.0版本软件

QuartusⅡ9.0对计算机硬件配置要求不高，现阶段的主流配置完全可以满足其要求。QuartusⅡ9.0安装过程很简单，按照提示操作即可。

3.2 D触发器功能分析

从D触发器真值表可以看出，当时钟信号clk不论是高电平还是低电平，其输出q的状态都保持不变，当时钟信号clk由高电平变为低电平时，输出信号q和输入信号d的状态相同。

表1 D触发器真值表

输入d 时钟clk 输出q

× 0 不变

× 1 不变

0 下降沿 0

1 下降沿 1

3.3 D触发器的VHDL描述设计

下面给出D触发器的VHDL描述：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity dff1 is

port（d，clk：in std_logic;

q：out std_logic）;

end dff1;

architecture bhv of dff1 is

begin

process（clk）

begin

if clk='1' then

q<=d;

end if;

end process;

end bhv;

上面程序在QuartusⅡ9.0环境下，经保存后进行编译，然后可进行波形仿真。

3.4 设计仿真

VHDL描述程序编译后，建立矢量波形文件，之后可以进行波形仿真，得到如下波形仿真图（如图4所示）：

图4 D触发器仿真波形图

此仿真波形符合D触发器真值表，说明电路设计正确。如果波形仿真不符合真值表，说明电路设计有问题，此时可以回到3.3步骤修改VHDL描述程序，直至仿真结果正确为止。

波形仿真正确后，可得出相应的逻辑电路图，D触发器电路图（如图5所示）如下：

图5 D触发器逻辑电路图

3.5 配置下载测试

整个电路设计、编译仿真无误后，按照FPGA开发板说明书进行引脚锁定，重新进行编译后，然后通过下载电缆线，将产生的sof文件下载至FPGA中，对电路进行测试、验证，完成电路的最终设计。

4.结束语

本文以QuartusⅡ开发环境下的实际电路设计为例，介绍了基于EDA技术的现代电子设计方法。通过设计过程可知，DEA技术在现代电子电路设计中的重要性。在电子技术飞速发展的信息时代，EDA技术也在不断发展。电子产品设计者有必要熟练掌握硬件描述语言、可编程逻辑器件以及各种主流软件开发环境，这样才可以在最短的时间内完成高质量的电子产品设计任务。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社（第五版），2006.

[2]刘江海.EDA技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.