电路设计原则范文
时间:2023-10-10 17:28:35
导语:如何才能写好一篇电路设计原则,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。
篇1
关键词:电阻电容电感参数性能
电阻、电容、电感作为常见的电路元件,在任何电路中几乎都能看他们的存在。由于这些电子元件太普通,以至于电路设计者在进行电路设计时一般只关心其基本的参数,即电阻阻值,电容容量,电感感量,而对其他的参数却不太关心甚至忽略了,因此往往会出现这样的现象,虽然电路设计原理正确,但在把电路图纸转化为实物以后,经常出现一些意想不到的现象,但又很难找出出现故障的原因。该文将通过几个实例分析,简要的介绍一下基本电子元件电阻、电容、电感在实际电路设计中进行选择的基本常识。
1电阻的选择
1.1电阻的分类及特点
电阻主要有四种,碳膜电阻,线绕电阻,金属膜电阻,金属氧化膜电阻。碳膜电阻稳定性良好,负温度系数小,高频特性好,受电压和频率影响较小,噪声电动势较小,阻值范围宽,但精度不高。线绕电阻具有较低的温度系数,阻值精度高,稳定性好,耐热耐腐蚀,主要做精密大功率电阻使用,缺点是高频性能差。金属膜电阻比碳膜电阻的精度高,稳定性好,温度系数小。金属氧化膜电阻在高温下稳定,耐热冲击,负载能力强。
1.2案例分析
如图1所示电路,该电路是一个常见的滤波电路,在设计中电阻R的功率为1/16瓦,该电阻在此电路中的作用主要是衰减电路中的噪声,但在实际运行中,经常出现电阻爆裂的现象,经过测试,造成该现象的主要原因是在设计中只关注了电阻阻值,而忽视了对电阻额定功率的选择。1.3电阻选择要点在选择电阻时,首先考虑的是电阻阻值的大小,这可以通过计算得到。由于电阻上有电流通过,因此电阻会消耗功率,为了保证电路的可靠运行,这时还需要考虑电阻的额定功率,特别是在功耗高的支路上,电阻额定功率的选择尤为重要,否则很容易损坏电阻。在一般的电源电路和其他设定器件工作参数的电路中,如电源电路中的电压或电流取样电阻,在晶体管放大电路中用于设置电路工作点的偏置电阻等,为了保证电路的稳定工作,对相关电阻的精度要求将会大大提高,在这种情况下一般应选用金属膜电阻或金属氧化膜电阻。对于绕线电阻,虽然精度高,但分布参数较大,不适合用于高频电路中。
2电容的选择
2.1电容的分类及特点
陶瓷电容:用高介电常数的钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成,体积小,价格低,稳定性好,但容量较低。钽电容:使用钽作为介质,是一种电解电容,但不使用电解液,适合在高温下工作。其特点是温度特性好,适宜于小型化。主要缺点是耐压耐电流能力较弱。铝电解电容:铝电解电容是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。
2.2电容的主要作用
从电容的容抗公式Z=1/ωC可以看出,信号频率和电容容量都会影响其阻抗的大小,正是基于此原因,电容的一个重要作用就是滤波,几乎所有的电源电路中都会用到。从理论上说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大的电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容的第二个主要作用就是起旁路作用,旁路电容为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求,就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。电容的第三个主要作用是起去耦作用,避免电路间的耦合干扰。
2.3案例分析
如图2所示电路,在少量数据处理时,电路工作正常用,而一旦出现大数据处理,偶尔会发生数据丢失现象。在一般情况下,可能会认为是时钟或CPU出了问题,但实际上在此电路中并非如此。测量CPU供电引脚,发现纹波电压很高,最后在该引脚增加两个小电容以加强滤波作用,此时数据丢失现象即消失。
2.4电容选择要点
陶瓷电容体积小、稳定性好,但容量小,适用于高频滤波。钽电容温度稳定性好,容值较大,耐压耐流能力弱,适用于高频滤波。铝电解电容容量大,耐压高,但精度差,适用于低频波波。另外还需要特别关注电容的阻抗与频率变化的关系,事实上,一个电容器可等效成R、L、C二端线性网络,不同类型的电容器其等效参数R、L、C的差异很大,等效电感大的电容器(如电解电容器)不适合用于耦合、旁路高频信号,等效电阻大的电容器不适合用于Q值要求高的振荡回路中。
3电感的选择
3.1电感的作用
由电感的阻抗公式Z=ωL可知,频率越高,电感的阻抗越高,而对直流的阻抗为零,因此电感的一个基本作用就是通交流阻直流。另外由于电感是由导线绕制而成,由法拉弟电磁感应定律可知,当通过电感的电流发生变化时,电感将产生感应电动势,从而阻碍电流的变化,所以电感具有保持器件电流稳定的作用。最后电感还有滤波的作用。
3.2案例分析
如图3所示电路,电源电压纹波较大,该电路中的LC滤波器本是用于滤波的,然而正是由于这个LC滤波器,导致了电路发生了谐振,该谐振信号叠加在输出电压上,从而使输出电压纹波增大,把滤波电感去掉,输出电压上几乎波有纹波电压。
3.3电感选择要点
电感与电容构成低通滤波器时,要防止噪声频率点与谐振频率点的重合,以免产生共振。电感串联在电源电路中,要考虑电感器件的压降。信号线上的电感,要注意其品质因数与频率的关系,电源电路上使用的电感,要注意其直流电阻,额定电流大小等,特别需要强调的是在选电感时,首先应明确其使用频率范围,铁芯线圈只能用于低频,一般铁氧体线圈、空心线圈可用于高频。
4结语
电阻、电容、电感作为基本的电子元件,他们的性能参数对电路的正常工作有极大的影响。该文通过几个简单的案例分析,说明在电路设计时不能简单的只考滤电阻阻值、电容容量、电感感量,为了提高电路的工作质量及电路工作的稳定性还需要考虑其他的参数,并简单的说明了选型的基本原则。
参考文献
[1]王剑宇.高速电路设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2010.
[2]张金.电子设计与制作100例[M].北京:电子工业出版社,2009.
篇2
关键词:城市道路;景观设计;原则;要点
中图分类号: TU984 文献标识码: A 文章编号: 1674-0432(2013)-10-73-1
1 人性化原则
在城市道路景观设计中体现以人为本。人是构成城市社会的最基本单位,是城市的主体。人们的习惯、行为、性格、爱好都对空间选择具有一定的作用,在城市道路景观设计时要充分考虑人群的不同需求,反映各种不同理念,为广大市民提供最佳服务。好的道路景观设计要处处为人着想,从宏观到微观充分满足使用者的需求,这样才能吸引人,给人留下美好的印象。
2 尊重历史的原则
对于传统和现代的东西,我们不能照抄和翻版,现在中国很多城市街路绿化盲目模仿与借鉴其他城市的风格与经验,导致如今中国大多数城市街路看起来没有风格,都是一个类型,体现不了当地的特色,这就需要探寻传统文化中适应时代要求的内容、形式与风格,塑造新的形式,创造新的形象。
3 适用、经济、美观的原则
道路景观设计主要以满足使用者的需求为目的,各种设施、设备及相关配置均应符合人性化,以最大程度地成为适合、适宜地设计,发挥景观的最大效能。经济原则是指合理地利用费用、空间。在费用上,合理花费,使用当地现有材料,因地制宜,比如植物可以使用当地、当季植物,这样价格会便宜许多。另外,对于不同品质、不同价格的建材多加比较、衡量。合理而充分地利用空间,可以考虑选择能节省空间的材料,如立体绿化的藤蔓植物或用草地,以充分利用空间。景观设计的美多偏重于视觉上的美观。具体设计时往往会优先考虑社会性、群众性以及经济实用性而后再论及美。这种美有时又是抽象的,对美的感受因人而异。景观设计方式应在统一中求变化,且表现出设计的独特风格。
在如今高度密集型的时代,信息以及物流传递的速度使适应现代潮流的大城市中心和一般城市中心之间的时空距离缩短了,因而全国各地一些现代化城市和城镇正失去自身的个性,看上去都很相似,有一种城市建设标准化的趋势。这一点我们可以借鉴国外的经验,尽量保留城市10年以上的大树,重点保护30年以上有历史的老房子,重新开发具有历史文化价值的景区,让这些城市的痕迹得到保护并保留。
4 道路设施的设计
快速路的立交桥和匝道会产生大量的“失落空间”。利用这些空间可以在城市有限的绿化空间内配以相应的乔木、灌木栽植与快速路自身的线型交织在一起,形成大尺度景观的和谐。做成高密度的植物群落,可以降低机动车对城市产生的噪声污染,尾气污染,热岛效应。
现在有些城市为了加速机动车的发展取消了非机动车行车专用路线,这是一种舍本逐末的行为,一方面提倡节能减排,一方面取消非机动车的使用,这本身就是矛盾的。
对于公路建设项目而言,重要的是充分考虑道路沿线景观和视觉效果。保护原始景观,尊重河流、小溪及自然排水系统,充分认识到边界、护栏、树木形成的线条,尊重历史形成的小路,认识远山的景观、山脉、河流、湖泊、海洋及地平线。保护原始地貌,创造良好的视野。
道路设施的配置及设计尽量搭配清晰可辨识度并且位置明显的交通标志,可以配合景观起到醒目的作用。
一板二带的植物配植。这是最常见的绿化类型。中间为机动车道,两侧种植行道树(各栽一行乔木)。一板二带在城市内三级街道居多,和生活区接近,为了美化市容,净化环境,增强防护效益,一板二带的植物配置应考虑行人和行车的遮阴要求,还要不影响交通和路灯照明,这类街道一般人、车混用。由于街道狭窄,光线不足,要选择半耐阴树种,以形成和谐相称的绿色通道。在两株乔木间,可适当配置耐阴花木或宿根花卉,不经常通机动车的街道可设置花径,以丰富道路景观。住宅小区的街道两侧,可选用开花或叶色富于变化的亚乔木,为街道增色。城市小巷最好栽植落叶树种,以免在葱郁的树冠覆盖下,冬天得不到阳光照射,一般只宜在南北向街道上适当配置常绿树种。临街围墙和围栅要适当栽植些爬藤植物。
篇3
【关键词】电子;电路设计;常用;调试方法;步骤探讨
伴随时代的不断发展和科学技术的不断进步,人们越来越关注社会生产力的提升。采取科学的方式进行电子电路的设计与工作流程的部署和管理,能够满足当下社会生产力发展的基本需求,也能够促进行业的生产进步。当下我国电子行业发展的过程当中都越来越重视相关的技术升级,采取高效率的生产和设计模式才能够实现对理论的进一步应用,也能够满足实际的生产工作需求。模拟的设计构想在实践工作的验证体系下常常显示出各种问题,需要以更加科学、安全、有效的方式实现对相关工作体系的完善,并在具体的工作当中以实践经验论证设计理念,保证电子行业发展的前景要求。
1电子电路设计的原理
电子电路的设计工作具有相关的工作原理和原则,需要遵循一定的制度和规律进行相关工作的设计,以此实现对工作体系的完善性需求。首先,电子电路的设计工作原理要求,设计的相关内容需要符合整体性要求,在实际的设计工作当中要针对电路工作的各个节点进行监督与功能实践。其次,设计的工作要保证具体功能的落实,针对每个电路的工作职能进行细致的划分。再者,应当进行电路设计的最优化选择,保证电路设计的稳定性和完善性,在实际的工作应用中具备可靠的特征。最后,应当实际的考量到市场经济的价值和效益需求,进行性价比的研究分析并最终完成设计。
2电子电路设计的流程
电子电路的设计工作流程比较复杂,具体的工作内容也具有较高的严谨性和准确性。在实际工作进行的过程当中,应当重视对设计目标的确认,在具体工作中明确电子功能的设计。针对电子产品的核心功能应用进行整体的考量,设计的电路能够符合单一操作的要求,进行优化的职能选择。在设计形成初期进行整体研究,包含对电子电路的测试实践。重视对电子电路的调试和功能定位,保证未来工作进行的顺利要求。重视电子电路功能的设计才是保证产品能够高效率工作和服务的基础,也是确认核心功能和辅助功效的重要工作内容。实现设计初期的检查和测试,能够保证设备未来使用的优越性。
3调试仪器概述
具体的电子电路设计功能测试与调节工作要求的比较准确和细致,在实际的工作过程当汇总需要进行相关仪器的使用和完善,避免当中一些环节出现问题。在调试仪器使用的过程中涉及到众多的零部件,包含万能用的工具表,显示波动幅度的器械,以及信号发出的设备等。针对具体的调试工作进行观察,玩能用的工具表主要是为了测量设备使用期间的电流量和电压力,以及存在的电阻等元素。显示波动幅度的器械主要是为了更准确的测量信号,关注波动变化。信号的发出设备是为了在监测过程中收集信息,确定监测工作准确性和保证基本交流。
4电子电路调试具体流程
电子电路的调试工作可以划分为诸多细致的流程,在具体工作开展的过程中还需要进行整体工作的完善和优化。调试的工作需要进行电路的线路监测,在实际的工作验收中观察通电的效果。调试的工作还需要确保对电子设备的功能监测,保证实际的工作过程能够正常的运作,充分实现对信息传播的要求。在实际工作开展的过程当中要进行电源的调试,减少工作阻碍,进行指标的规范和数据的验收。除此之外,调试工作还可以划分为两种方式,分别是整体和分区域的调试工作。细致的划分主要是为了给保证验收工作的严谨性要求。最后需要针对环境进行监测,考量实际工作需求进行优化处理。
5调试工作需要重视问题
在调试工作进行过程当中还需要重视对工作细节的优化处理,保证人员施工的科学性安排,在实际的操作过程当中需要进行设备功能的优化,确保功能的准确性要求。重视对细节工作的监督和管理,在调试的信息记录中掌握数据中存在的差异,为维护系统工作提供良好的基础,也有助于及时的解决系统工作出现的问题。除此之外,还需要认识到系统调试工作反复执行的重要性,针对测量工作进行反复的操作才能够保证电子电路的设计符合实际生产需求。
6结论
综上所述,本次研究针对电子电路设计的相关工作展开分析和研究,希望在实际的工作过程当中掌握实践的工作经验,在未来的电子电路设计工作当中采取先进的科学手段,实现对相关工作内容的整合,满足时展的进步要求。在传统电子电力设计的相关工作基础上实施切实有效的完善策略,保证基本工作的流畅性原则,在实施科学有效的方式和方法进行相关设计工作的管理,满足实际工作的需要,进行不同线路的测试和验收,保证电子电线设计工作的优越功能。重视对电子电路工作的设计工作,在实际工作开展的过程中进行调试工作的监督与管理,进一步促进我国现代化生产效率的提升。
参考文献
[1]许小飞,方桦.电子电路设计的原则、方法以及步骤探讨[J].电子制作,2016(10):45.
[2]丘嵘,涂用军.基于工作过程的学习情境设计的关键要素及途径与方法——以“电子电路调试与应用”课程为例[J].职教通讯,2013(12):5-8.
篇4
关键词:可靠性仿真技术;课改要求;任务驱动;电路设计
1基于可靠性仿真技术的电路设计需求分析
基于可靠性仿真技术的电路设计主要是以虚拟仪器设备替代现实电子元器件,从而为电子电路的实践教学提供有效支撑,从而更好了践行“理实一体化”的教学理念,促进学生实践技能的提升,促使课程回归教学的本质。1.1实践性教学开展的内在需求。基于可靠性仿真技术的电路设计,学生可以参与拟订设计方案、仿真模拟等环节,从电路的设计方案、仿真模拟等环节,能够将晦涩难懂的理论知识与实践知识相结合,帮助学生提升实践技能。1.2实现层次化和差异化教学的必然选择。关涉电路设计的技术型教学内容涉及的元器件较为繁杂,且不同元器件性能、参数、封装形式、价格、功耗等存在较大区别,在教学过程中需要反复的实验、测试,这增加了设备投资成本,而且因为学生个性化差异,学习、接受能力各不相同,加之电子元器件复杂程度的不同,应该据此分层次设定目标,以贴近生活、学生所喜爱的教学内容,以“任务驱动”的形式引导学生进入知识和技能的学习,但这势必增加电子元器件的投入,而仿真模拟电路的设计可以利用仿真软件呈现电子电路的操作面板和功能,并通过交互式操作完成相应测试任务,不仅满足了教学需求,而且控制了教学成本。
2基于可靠性仿真技术的电路设计方案
2.1电路设计的整体流程。可靠性仿真技术可以检验电路存在的故障并发现设计的薄弱环节,从而有针对性的进行改进,为了遵循由简入繁的原则,以有效调动学生学习热情和积极性,本文以典型电路电源模块设计为例,设计过程中首先应该进行可靠性仿真实验,其具体的流程如图1所示。2.2电路设计的具体步骤。2.2.1设计信息采集。为了实现电源电路的优化设计,应详细搜集其应用环境和使用方法等信息,具体包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2数字样机建模。电路设计中数字样机建模须采用专业软件实现,但因为学生学习、接受能力存在差异,应该目标层次,将设计过程进行分解,并以“任务驱动”的形式,将不同设计知识分配到各个任务之中,让学生通过分步设计完成理论知识的实践应用,由此才能确保电路设计学习的效果,通常存在热设计信息和振动设计信息两类建模方式,具体的建模步骤为:首先根据将所获取的电路信息进行简化,完成CAD数字样机模型的构建,并依据热设计信息建立CFD数字样机模型,而后依据振动设计信息建立FEA数字样机模型。其次,为确保CFD数字样机与物理样机的一致性,须对其进行修正与验证,利用对电源模块工作状态热测量的方式,获取其关键元器件点温度测试数据,并根据所得结果修正电源模块CFD数字样机的边界条件、期间参数,由此实现对CFD数字样机的修正。再次,同理,也须采用相同的方法对FED数字样机进行修正,且测试过程中,应该在约束条件下对电源模块重点部位,关键元器件进行模态分析,并依据结果完成修正。2.2.3应力分析。温度应力分析选用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析计算电源模块CFD数字样机模型,经过分析可知,电源模块设计中如元器件排布不合理,则会导致电路设计存在热分布过度集中的缺陷。分析中,平台环境温度70℃设定为第一参考温度条件,电源模块表层军温度72℃设为第二参考温度条件,经过分析,为电源模块所在分级提供5V工作电源的功率器区域,是热分布较集中的部位,需要修正电路设计方案。而对于振动应力分析,则选用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析计算电源模块FEA数字样机模型,分析结果显示,电源模块中元器件数量和重量排布、安装方式设计不合理,使得电源模块产生局部共振的设计问题,应该据此进行及时修正,以优化电路设计。
3结束语
本文将可靠性仿真技术引入电路设计之中,将电路细化分类,并根据学生个体差异由简入繁、逐步引导,实现了教学目标的分层实现,也将培养学生的实践技能真正落实到实处。
作者:宋月丽 刘立军 单位:辽宁机电职业技术学院
参考文献
[1]王朝新,任斌,陈洁,董绪.基于虚拟实验平台的模拟电子技术课程设计开发与仿真[J].电子设计工程,2012,14:44-47.
篇5
关键词:滑动变阻器;限流式电路;分压电路
0 引言
滑动式变阻器是一种基本且简单的电器元件,其工作原理为通过滑动改变滑动变阻器接入电路部分的电阻线长度,从而达到调节电阻的作用。了解滑动变阻器在系统机房电路中的作用,从而正确选择滑动变阻器的控制电路,对保障系统机房电路具有重要的意义。
1 限流式电路
(一)限流式电路设计方式及其选择
限流是滑动变阻器的作用之一,根据滑动变阻器在电路中限制电流的作用,滑动变阻器的控制电路也需要选择限流式电路设计。在实际设计过程中限流式电路(电源内阻不计,电源压恒定不变),变阻器Ro分别有A、B、C三个接口,将接口A和C接入电路,将接口C在接口A和B之间来回滑动,通过改变回路内的电阻起到改变通过回路内的电流量,最终达到降低电源Rf的电压。
(二)限流范围
当开关S闭合后,Rf负载电压Uf和通过的电流If分别为■U和■,当接口C逐渐移至接口A后,RAC=0,电压Uf的值达到最高,Uf=U,最大电流If=■。当接口C移至接口B,滑动变阻器RO全部接入回路,则RAC=R,Rf的电压达到最小值,Uf=■U、If=■U。回路内电流在■。从限流式电流设计的限流范围可以看出,RO与Uf、If的调节范围保持正相关关系,当U和Rf值不变,Uf、If的调节范围随着RO值变大而变大。
2 分压电路
(一)分压电路设计
分压是滑动变阻器的另一主要作用,如滑动变阻器发挥分压作用,其电路设计也应采用分压电路,分压电路设计方式。首先,将滑动变阻器的接口A和B分别接入电路内电源的两极,接口C与负载Rf相连,负载Rf连接滑动变阻器接口A。闭合开关S后,滑动变阻器的电压值为电源电压UBC=U,且UAB等于接口A和C的电压以及接口A和B的电压的和,UBC=UAC+UAB,此时输出电压Uf=UAC,因此可以将电压Uf作为UAB的一部分。
(二)分压电路调节范围
通过设计结构可以看出,Uf=■U(R`=■),通过简化公式可的到Uf=■U。将接口 C逐渐向接口A滑动,RAC的值为0,且RBC的值即为Ro,此时Uf达到最小值,Uf=0。当接口C滑动至接口B,RAC的值为0,输出电压Uf的值最大,既Uf=U。总之,随着接口A向接口B或接口C滑动,回路电流If、Io、I总的变化规律如下:If=■U;Io=■U;I总=■U。(RAC为自变量,0《RAC《RO)。从If和I总的变化规律公式可以看出,随着接口C向接口B移动,If的变化范围在0-=■之间,I总的变化范围在■-(+)之间变动。
3 限流式电路和分压电路比较
虽然两种控制电路都具有调节电流和电压的作用,但是两者调节电流及电压的范围不同。分压电路与Ro无关,而限流式电路与Ro有关,因而分压电路的调节范围大于限流式电路。在相应的电流调节范围内,分压电路调节范围在0■,而限流式电路的调节范围为■■,从两个控制电路消耗对功率的需求来看,分压电路的支路更多,在同一滑动变阻器调节下,分压消耗的电能更多;如若Rf>Ro,限流式电路的Uf的最大值与最小值差距较小,调节电压的范围不大,因而电流调节范围也不大,无法达到调节电流和电压的目的。
4 结语
综上所述,限流式电流和分压电路各有特点。因此,只要了解有限电路电力和分压电路的优缺点以及调节范围,再结合系统机房电路对调节电流和电压的范围、工作功率等相关因素,即可选出正确的控制电路设计方式,保证电路安全、高效地进行。
篇6
李浩楠 红塔辽宁烟草有限责任公司沈阳卷烟厂 辽宁沈阳 110000
【文章摘要】
介绍了一种基于CS5460A 的单相智能功率表的设计。本设计以AVR 单片机MEGA128 为系统的控制核心,运用带SPI 接口的功率计量芯片CS5460A,系统配置RS485 接口, 128×64 点阵LCD、键盘输入、实时时钟、FLASH 存储器等。该功率表要实现的主要功能是功率参数的实时测量,存储与显示,并能够实现与PC 机的通信。
【关键词】
CA5460 ;功率表;MEGA128
0 引言
本次设计的单相智能功率表准确度高,响应速度快,测量面广,可用于交流电压电流有效值、有功功率、无功功率,功率因数等电参数的综合测量,采用液晶显示,读数直观、准确,并使用掉电保护存储器保存数据,可以方便地查讯历史数据, 同时带有串行接口RS485 与计算机进行通信,方便的用于集散系统或采集系统。具有广阔的市场和发展前景。
1 系统硬件设计
本系统采用模块化设计的硬件设计原则,整个装置分为两大部分:功率计量处理和AVR 控制器处理部分。系统工作过程如下:通过电压/ 电流互感器分别采集单相交流电信号,将其转化得到的弱电信号经信号调理电路、模拟滤波电路送入功率计量芯片,处理后将有效数据送入CPU 中进行下一步处理,完成数据的实时显示或远程传输。
系统通讯电路部分包含RS-485 串行接口,可进行数据的远程传输;系统中包含键盘、显示(LCD)和开关量输入/ 输出、数据存储等外围电路,可以实现参数设置、数据显示、存储等功能。系统硬件框图如图1(A)所示。下面主要介绍主控制器和功率计量电路。
2 核心控制电路设计
本系统中主控器为ATMega128,负责液晶显示、数据存储、数据传输、键盘管理、时钟芯片管理、功率芯片管理等诸多任务。其硬件接口电路设计如图1(B) 如示。
在本设计中用到的外设接口分为以下几类:
1) 通用I/O 口:用于单个信号的控制。
2) SPI 口:用于与功率计量芯片CS5460A 和FLASH 存储芯片AT45DB041D 通信。
3) I2C 接口:用于与实时时钟芯片DS1307 通信。
4) UART1 接口:与上位机通信的部分。
3 功率计量电路设计
3.1 功率计量芯片CS5460A 介绍
CS5460A 是CIRRUS LOGIC 公司推出的带有SPI 接口的单相双向功率/ 电能计量集成电路芯片。CS5460A 初始化后,经过互感器将电流电压信号转化为小信号的电压信号,电流通道和电压通道的信号被片内放大器放大后,通过两个同时采样的模/ 数转换器转换为数字信号,再通过高通滤波器消除信号中的直流成分,得到的瞬时电压、电流值进入高速数字乘法器相乘,产生瞬时有功功率;瞬时有功功率又经过时间累计、平均,得到电能E,单位时间内的能量就是有功功率。经过计算后得到的电压和电流有效值、瞬时电压、瞬时电流、瞬时有功功率、电能分别存入对应的内部寄存器中,等待微处理器读取。
3.2 电压电流信号采集电路:
使用电压互感器,电流互感器将220V 电压,0 - 6A 电流转化为符合功率芯片CS5460A 输入要求(0 ~ 0.15V)的小信号。电路设计如图2(A)。
3.3 小信号调理电路设计
这部分电路实现对由电压电流互感器采集的已符合CS5460A 输入电压信号要求(信号有效值:-0.15V~+0.15V)的电压电流信号进行限流,滤波,以提高测量精确度。如图2(B)。
3.4 功率计量电路设计
本部分电路的功能是使用CS5460A 对经过调理的电压电流信号进行处理,并将处理得到的电压和电流有效值、瞬时电压、瞬时电流、瞬时有功功率分别存入对应的内部寄存器中,等待微处理器读取。电路设计如图2(C)。
4 硬件电路设计总结
1)原理图设计时需考虑各模块的功能和可行性,大到整个系统,小到每个芯片的引脚,都要仔细考虑;
2) PCB 布线时需遵守抗干扰规则。PCB 设计结束后需仔细检查,对需要改正的地方进行修改。
3) 调试应遵循由简单到复杂的过程, 以功能为单位,一部分一部分电路的进行,确保每部分运行准确无误再进行下一部分的调试,这样便于找出问题。
5 结束语
本文中基于CS5460A 设计的单相智能功率表有多种优良的性能, 能够满足电力部门的需要, 具有一定的推广价值和较好的市场前景。
【参考文献】
[1]王幸之,王雷,翟成,王闪. 单片机应用系统抗干扰技术[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1999
[2]刘京南主编,王成华副主编. 电子线路基础[M]. 电子工业出版社, 2003.263-283
[3]曾智刚, 周岳松, 谢晨旸. CS5460A 芯片与及在功率测来那个的一种应用[J], 现代电子技术, 2004(5): 100-102
篇7
关键词:电子科学与技术;实验教学体系;微电子人才
作者简介:周远明(1984-),男,湖北仙桃人,湖北工业大学电气与电子工程学院,讲师;梅菲(1980-),女,湖北武汉人,湖北工业大学电气与电子工程学院,副教授。(湖北 武汉 430068)
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)29-0089-02
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业,因此人才培养必须坚持“理论联系实际”的原则。专业实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要教学环节,对于学生综合素质的培养具有不可替代的作用,是高等学校培养人才这一系统工程中的一个重要环节。[1,2]
一、学科背景及问题分析
1.学科背景
21世纪被称为信息时代,信息科学的基础是微电子技术,它属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。微电子技术一般是指以集成电路技术为代表,制造和使用微小型电子元器件和电路,实现电子系统功能的新型技术学科,主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺。[3]由于实现信息化的网络、计算机和各种电子设备的基础是集成电路,因此微电子技术是电子信息技术的核心技术和战略性技术,是信息社会的基石。此外,从地方发展来看,武汉东湖高新区正在全力推进国家光电子信息产业基地建设,形成了以光通信、移动通信为主导,激光、光电显示、光伏及半导体照明、集成电路等竞相发展的产业格局,电子信息产业在湖北省经济建设中的地位日益突出,而区域经济发展对人才的素质也提出了更高的要求。
湖北工业大学电子科学与技术专业成立于2007年,完全适应国家、地区经济和产业发展过程中对人才的需求,建设专业方向为微电子技术,毕业生可以从事电子元器件、集成电路和光电子器件、系统(激光器、太能电池、发光二极管等)的设计、制造、封装、测试以及相应的新产品、新技术、新工艺的研究与开发等相关工作。电子科学与技术专业自成立以来,始终坚持以微电子产业的人才需求为牵引,遵循微电子科学的内在客观规律和发展脉络,坚持理论教学与实验教学紧密结合,致力于培养基础扎实、知识面广、实践能力强、综合素质高的微电子专门人才,以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
2.存在的问题与影响分析
电子科学与技术是一个理论和应用性都很强的专业,因此培养创新型和实用型人才必须坚持“理论联系实际”的原则。要想培养合格的应用型人才,就必须建设配套的实验教学平台。然而目前人才培养有“产学研”脱节的趋势,学生参与实践活动不论是在时间上还是在空间上都较少。建立完善的专业实验教学体系是电子科学与技术专业可持续发展的客观前提。
二、建设思路
电子科学与技术专业实验教学体系包括基础课程实验平台和专业课程实验平台。基础课程实验平台主要包括大学物理实验、电子实验和计算机类实验;专业课程实验平台即微电子实验中心,是本文要重点介绍的部分。在实验教学体系探索过程中重点考虑到以下几个方面的问题:
第一,突出“厚基础、宽口径、重应用、强创新”的微电子人才培养理念。微电子人才既要求具备扎实的理论基础(包括基础物理、固体物理、器件物理、集成电路设计、微电子工艺原理等),又要求具有较宽广的系统知识(包括计算机、通信、信息处理等基础知识),同时还要具备较强的实践创新能力。因此微电子实验教学环节强调基础理论与实践能力的紧密结合,同时兼顾本学科实践能力与创新能力的协同训练,将培养具有创新能力和竞争力的高素质人才作为实验教学改革的目标。
第二,构建科学合理的微电子实验教学体系,将“物理实验”、“计算机类实验”、“专业基础实验”、“微电子工艺”、“光电子器件”、“半导体器件课程设计”、“集成电路课程设计”、“微电子专业实验”、“集成电路专业实验”、“生产实习”和“毕业设计”等实验实践环节紧密结合,相互贯通,有机衔接,搭建以提高实践应用能力和创新能力为主体的“基本实验技能训练实践应用能力训练创新能力训练”实践教学体系。
第三,兼顾半导体工艺与集成电路设计对人才的不同要求。半导体的产业链涉及到设计、材料、工艺、封装、测试等不同领域,各个领域对人才的要求既有共性,也有个性。为了扩展大学生知识和技能的适应范围,实验教学必须涵盖微电子技术的主要方面,特别是目前人才需求最为迫切的集成电路设计和半导体工艺两个领域。
第四,实验教学与科学研究紧密结合,推动实验教学的内容和形式与国内外科技同步发展。倡导教学与科研协调发展,教研相长,鼓励教师将科研成果及时融化到教学内容之中,以此提升实验教学质量。
三、建设内容
微电子是现代电子信息产业的基石,是我国高新技术发展的重中之重,但我国微电子技术人才紧缺,尤其是集成电路相关人才严重不足,培养高质量的微电子技术人才是我国现代化建设的迫切需要。微电子学科实践性强,培养的人才需要具备相关的测试分析技能和半导体器件、集成电路的设计、制造等综合性的实践能力及创新意识。
电子科学与技术专业将利用经费支持建设一个微电子实验教学中心,具体包括四个教学实验室:半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室、微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室、集成电路设计实验室、科技创新实践实验室。使学生具备半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析、微电子器件、光电器件参数测试与应用、集成电路设计、LED封装测试等方面的实践动手和设计能力,巩固和强化现代微电子技术和集成电路设计相关知识,提升学生在微电子技术领域的竞争力,培养学生具备半导体材料、器件、集成电路等基本物理与电学属性的测试分析能力。同时,本实验平台主要服务的本科专业为“电子科学与技术”,同时可以承担“通信工程”、“电子信息工程”、“计算机科学与技术”、“电子信息科学与技术”、“材料科学与工程”、“光信息科学与技术”等10余个本科专业的部分实践教学任务。
(1)半导体材料特性与微电子技术工艺参数测试分析实验室侧重于半导体材料基本属性的测试与分析方法,目的是加深学生对半导体基本理论的理解,掌握相关的测试方法与技能,包括半导体材料层错位错观测、半导体材料电阻率的四探针法测量及其EXCEL数据处理、半导体材料的霍尔效应测试、半导体少数载流子寿命测量、高频MOS C-V特性测试、PN结显示与结深测量、椭偏法测量薄膜厚度、PN结正向压降温度特性实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时等。
(2)微电子器件和集成电路性能参数测试与应用实验室侧重于半导体器件与集成电路基本特性、微电子工艺参数等的测试与分析方法,目的是加深学生对半导体基本理论、器件参数与性能、工艺等的理解,掌握相关的技能,包括器件解剖分析、用图示仪测量晶体管的交(直)流参数、MOS场效应管参数的测量、晶体管参数的测量、集成运算放大器参数的测试、晶体管特征频率的测量、半导体器件实验、光伏效应实验、光电导实验、光电探测原理综合实验、光电倍增管综合实验、LD/LED光源特性实验、半导体激光器实验、电光调制实验、声光调制实验等实验项目。完成形式包括半导体专业实验课、理论课程的实验课时、课程设计、创新实践、毕业设计等。
(3)集成电路设计实验室侧重于培养学生初步掌握集成电路设计的硬件描述语言、Cadence等典型的器件与电路及工艺设计软件的使用方法、设计流程等,并通过半导体器件、模拟集成电路、数字集成电路的仿真、验证和版图设计等实践过程具备集成电路设计的能力,目的是培养学生半导体器件、集成电路的设计能力。以美国Cadence公司专业集成电路设计软件为载体,完成集成电路的电路设计、版图设计、工艺设计等训练课程。完成形式包括理论课程的实验课时、集成电路设计类课程和理论课程的上机实践等。
(4)科技创新实践实验室则向学生提供发挥他们才智的空间,为他们提供验证和实现自由命题或进行科研的软硬件条件,充分发挥他们的想象力,目的是培养学生的创新意识与能力,包括LED封装、测试与设计应用实训和光电技术创新实训。要求学生自己动手完成所设计器件或电路的研制并通过测试分析,制造出满足指标要求的器件或电路。目的是对学生进行理论联系实际的系统训练,加深对所需知识的接收与理解,初步掌握半导体器件与集成电路的设计方法和对工艺技术及流程的认知与感知。完成形式包括理论课程的实验课时、创新实践环节、生产实践、毕业设计、参与教师科研课题和国家级、省级和校级的各类科技竞赛及课外科技学术活动等。
四、总结
本实验室以我国微电子科学与技术的人才需求为指引,遵循微电子科学的发展规律,通过实验教学来促进理论联系实际,培养学生的科学思维和创新意识,系统了解与掌握半导体材料、器件、集成电路的测试分析和半导体器件、集成电路的设计、工艺技术等技能,最终实现培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应范围广的具有较强竞争力的微电子专门人才的目标,以满足我国国民经济发展和国防建设对微电子人才的迫切需求。
参考文献:
[1]刘瑞,伍登学.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索,2004,(5):6-9.
篇8
关键词:数模结合 综合性实验 数控风扇 数字温度计
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(b)-0090-02
数字电路课程和模拟电路课程是电子学领域的两门非常重要的专业基础课程,实验对于学生理解这两门课程的理论知识及进行创新应用来说是至关重要的。为了实现“以学科知识为基础,以综合应用为核心,以培养创造性思维为重点”的培养目标,近年来,深圳大学信息工程学院将数字电路和模拟电路教学都放在了大学二年级上学期开展,同时将数字电路实验室和模拟电路实验室合并,成立了数模复用实验室,为学生加深电子学领域的理论认识,培养学生的综合动手能力建立了一个良好的学习环境和氛围。相应的,这两门课程的实验内容也进行了改进,增加了数模结合的综合性实验项目。本文以数控迷你小风扇和数字温度计为例,具体阐述数模复用实验室综合设计性实验项目的实现过程。
1 数模结合的综合性实验设计原则
传统的数字电路实验和模拟电路实验的开展一般都是以特定的目的、孤立的功能单元而开设。数字电路的实验包括各种常用芯片的功能测试及简单应用,不涉及任何模拟电路部分;模拟电路实验包括分立元件(三极管)放大电路和集成运算放大电路的性能及简单运用,不涉及任何数字电路部分。这种传统的实验设计方案存在以下两大问题:一是实验的目的一般都是理论知识的实验验证,缺少对学生兴趣的考虑,不能激发学生的自主创新能力;二是数字电路实验与模拟电路实验“各自为政”,致使学生在完成实验后感到知识不连贯,不能综合理解和运用数字电路和模拟电路的知识体系,以至于很难达到融会贯通,学以致用的目的。
基于以上问题,数模综合实验设计原则主要体现在以下两个方面:一是兴趣主动性;二是数模综合性。古代教育家孔子曾说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”。培养学生对课程的兴趣主动性,使学生愿意开始干,愿意投入干,干完后有成就感,就能起到事半功倍的教学效果。在兴趣的驱动下,学生对完成实验的主动性更强,对所学数字电路理论知识和模拟电路理论知识的融会贯通性就会更好,从而能够保证综合设计性实验能够达到最初的实验设计目的,即加深学生的理论认识,提高学生的实践动手能力,为学生创新能力的培养打下基础。
体现数模综合性设计原则的实验应包括数字电路部分、模拟电路部分、以及数模(模数)转换电路部分。一般有两种形式,如图1、图2所示。在数模转换(DAC)综合实验中,通过输入数字控制信号,如调节风扇遥控器,该信号经过数模转换电路,转换成模拟信号,一般的数模转换电路输出的模拟信号都比较微弱,无法驱动外部执行装置,因此,该微弱信号需要再通过模拟放大电路,进行电流或者电压等功率放大,最终驱动模拟执行系统,如调节风扇转速等。在模数转换(ADC)综合实验中,通过采集外界环境中的模拟信号信息,如风扇转速等,一般,传感器采集到的信号比较微弱,需要通过模拟放大电路进行放大,再经过模数转换,最终将该信号进行数字显示。模拟放大电路不仅能放大模拟信号,还能够减小模数转换电路部分的转换误差,从而更精确的进行数字显示。
2 实验项目数控迷你小风扇的设计
风扇在现实生活中普遍使用,学生对这个项目不会产生陌生感,而且该项目具有很大实用性,容易学生的兴趣和主动性。本项目的设计要求是:设计并制作一个数控迷你小风扇,风扇的转速控制通过数字输入。电路设计框图如图3所示。参考电路设计如图4所示。大二学生还没有接触过键盘输入控制电路,因此,本项目采用自锁式开关这种简单的器件进行数字输入控制。例如,希望转速能够达到100转/分,就可以利用8个自锁式开关输入“01100100”,开为“1”,关为“0”。数模转换电路应用DAC0832数模转换芯片:根据输入的八位二进制,输出该二进制所代表的电流值。框图中的驱动部分对应电路设计中的一个射极跟随器,输入微电流控制发射极输出电压,在发射极端接负载小风扇,驱动其运转。三极管可以采用最普通的9013。
3 实验项目数字温度计的设计
温度计在日常生活中也很多见。本项目的设计要求是设计并制作一个数字温度计。为了保护大二学生的实验积极性,不让他们产生畏难情绪,测量温度范围定位20~29摄氏度。设计框图如图5所示。十进制的“2”为固定数字,学生只要设计并实现温度个位数的显示即可,参考电路设计如图6所示。温度传感器LM35可以探测周围环境温度从而输出不同电压,输出的电压值随温度的变化呈线性变化,例如,20摄氏度,LM35输出0.20 V,25摄氏度,LM35输出0.25 V。LM741运算放大器电路部分虽然没有电压放大,但是增加了电路的带载能力,增强了模数转换部分的输入稳定性。ADC 0809模数转换芯片根据输入的电压值,输出代表其电压值的八位二进制。74LS573锁存器:OE脚为使能端,LE为锁存端,当LE为1时,D端的数据输出到O端,当LE为0时,D端的数据无法输出到O端,O端输出上一个状态的数据。74LS283全加器对输入的四位二进制数进行加减法,实现转码功能。74LS48根据输入的四位二进制数驱动数码管,显示相应数字(0~9)。
4 结语
数模结合的综合性实验可以促进学生电路领域的理论认识,提高学生的实践动手能力,为学生创新能力的培养打下基础。本文作者所在的深圳大学信息工程学院将数电、模电实验室合并,成立了数模复用实验室,为数模综合性实验开展提供了良好的环境和氛围。本文提出了数模综合性实验的设计原则,并提供了实际实验教学的两个项目供兄弟院校电学实验室参考,希望能起到抛砖引玉的作用。
参考文献
[1] 周静,刘杰.数模、模数转换电路的综合实验研究[J].安庆师范学院学报:自然科学版,2010,16(3):115-118.
[2] 陈林,潘旭,陈乔,等.虚拟仪器技术在电子技术课程设计中的应用[J].实验技术与管理,2011,28(8):83-86.
[3] 王美玲,付佳,肖煊.创新型实验项目 ―― 数字温度计的设计[J].实验室研究与探索,2010,29(9):125-127.
篇9
2RF电路设计的常见问题
2.1数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰
如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作,可能各自工作良好。但是,一旦将二者放在同一块电路板上,使用同一个电源一起工作,整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3V)之间摆动,而且周期特别短,常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分,从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120dB。显然.如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏,这样一来,无线设备工作性能就会恶化,甚至完全不能工作。
2.2供电电源的噪声干扰
射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行,它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦.必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。
2.3不合理的地线
如果RF电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段,即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的电感量约为lnH,433MHz时10toniPCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层,大多数地线将会较长,电路将无法具有设计的特性。
2.4天线对其他模拟电路部分的辐射干扰
在PCB电路设计中,板上通常还有其他模拟电路。例如,许多电路上都有模,数转换(ADC)或数/模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟输入端。因为任何电路线路都可能如天线一样发出或接收RF信号。如果ADC输入端的处理不合理,RF信号可能在ADC输入的ESD二极管内自激。从而引起ADC偏差。
3RF电路设计原则及方案
3.1RF布局概念
在设计RF布局时,必须优先满足以下几个总原则:
(1)尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来,简单地说,就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路:
(2)确保PCB板上高功率区至少有一整块地,最好上面没有过孔,当然,铜箔面积越大越好;
(3)电路和电源去耦同样也极为重要;
(4)RF输出通常需要远离RF输入;
(5)敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。
3.2物理分区和电气分区设计原则
设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等;电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。
3.2.1物理分区原则
(1)元器件位置布局原则。元器件布局是实现一个优秀RF设计的关键.最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件并调整其方向,以便将RF路径的长度减到最小,使输入远离输出。并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。
(2)PCB堆叠设计原则。最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层,并尽可能将RF线布置在表层上。将RF路径上的过孔尺寸减到最小,这不仅可以减少路径电感,而且还可以减少主地上的虚焊点,并可减少RF能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。
(3)射频器件及其RF布线布局原则。在物理空间上,像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来,但是双工器、混频器和中频放大器/混频器总是有多个RF/IF信号相互干扰.因此必须小心地将这一影响减到最小。RF与IF迹线应尽可能十字交叉,并尽可能在它们之间隔一块地。正确的RF路径对整块PCB的性能非常重要,这就是元器件布局通常在蜂窝电话PCB设计中占大部分时间的原因。
(4)降低高/低功率器件干扰耦合的设计原则。在蜂窝电话PCB上,通常可以将低噪音放大器电路放在PCB的某一面,而将高功率放大器放在另一面,并最终通过双工器把它们在同一面上连接到RF端和基带处理器端的天线上。要用技巧来确保通孔不会把RF能量从板的一面传递到另一面,常用的技术是在二面都使用盲孔。可以通过将通孔安排在PCB板二面都不受RF干扰的区域来将通孔的不利影响减到最小。
3.2.2电气分区原则
(1)功率传输原则。蜂窝电话中大多数电路的直流电流都相当小,因此,布线宽度通常不是问题。不过.必须为高功率放大器的电源单独设定一条尽可能宽的大电流线,以将传输压降减到最低。为了避免太多电流损耗,需要采用多个通孔来将电流从某一层传递到另一层。
(2)高功率器件的电源去耦。如果不能在高功率放大器的电源引脚端对它进行充分的去耦,那么高功率噪声将会辐射到整块板上,并带来多种的问题。高功率放大器的接地相当关键,经常需要为其设计一个金属屏蔽罩。
(3)RF输入,输出隔离原则。在大多数情况下,同样关键的是确保RF输出远离RF输入。这也适用于放大器、缓冲器和滤波器。在最坏情况下,如果放大器和缓冲器的输出以适当的相位和振幅反馈到它们的输入端,那么它们就有可能产生自激振荡。在最好情况下,它们将能在任何温度和电压条件下稳定地工作。实际上。它们可能会变得不稳定,并将噪音和互调信号添加到RF信号上。
(4)滤波器输入,输出隔离原则。如果射频信号线不得不从滤波器的输入端绕回输出端,那么,这可能会严重损害滤波器的带通特性。为了使输入和输出良好地隔离。首先必须在滤波器周围布置一圈地。其次滤波器下层区域也要布置一块地,并与围绕滤波器的主地连接起来。把需要穿过滤波器的信号线尽可能远离滤
波器引脚也是个好方法。此外,整块板上各个地方的接地都要十分小心,否则可能会在不知觉之中引入一条不希望发生的耦合通道。
(5)数字电路和模拟电路隔离。在所有PCB设计中,尽可能将数字电路远离模拟电路是一条总的原则,它同样适用于RFPCB设计。公共模拟地和用于屏蔽和隔开信号线的地通常是同等重要的,由于疏忽而引起的设计更改将可能导致即将完成的设计又必须推倒重来。同样应使RF线路远离模拟线路和一些很关键的数字信号.所有的RF走线、焊盘和元件周围应尽可能多地填接地铜皮.并尽可能与主地相连。如果RF走线必须穿过信号线,那么尽量在它们之间沿着RF走线布置一层与主地相连的地。如果不可能,一定要保证它们是十字交叉的.这可将容性耦合减到最小,同时尽可能在每根RF走线周围多布一些地,并把它们连到主地。此外。将并行RF走线之间的距离减到最小可使感性耦合减到最小。
4结束语
迅速发展的射频集成电路为从事各类无线通信的工程技术人员提供了广阔的前景。但同时,射频电路的设计要求设计者具有一定的实践经验和工程设计能力。本文总结的一些经验可以帮助射频集成电路开发者缩短开发周期.避免走不必要的弯路,节省人力物力。
篇10
关键词: 电子技术课程设计 教学设计 教学过程
电子技术课程设计是在电子技术实验的基础上进行的综合性的实验训练,是电子技术课程的实践性教学环节,是对电子类和其他相近专业学生进行综合能力培养的实践课程,对于全面、系统、深入地理解与掌握电子系统的知识、设计方法具有重要的教学意义。
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计,内容侧重综合应用所学知识,设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求,通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力,培养学生创新实践的能力。
电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求,通过查阅资料、调查研究等,独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试,并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说,学生通过课程设计教学实践,应达到以下基本要求:建立电子系统的概念,综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计;掌握电子系统设计的基本方法,了解电子系统设计中的关键技术;进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用器件的原则;掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法;掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法;进一步熟悉电子仪器的正确使用方法;学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下,学生独立完成课题,达到对学生理论与实践相结合的综合性训练,要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识,因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。
教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前,需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学,明确课程设计的要求,主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。
在课堂教学环节中,指导老师介绍课题的基本情况与要求,要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材,根据技术指标,进行方案分析、论证和计算,独立完成设计。设计工作内容如下:题目分析、系统结构设计、具体电路设计。
学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计,通过论证与选择,确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算,称为预设计阶段,包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图),此阶段约占课程设计总学时的30%。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试,指标测试等。
在安装与调试这个阶段,要求学生运用所学的知识进行安装和调试,达到任务书的各项技术指标。
预设计经指导教师审查通过后,学生即可购买所需元器件等材料,并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路(并制作相应电路板),使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点,所需时间约占总学时的50%。
2.3撰写总结报告,总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告,不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面:系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外,还应对以下几部分进行说明:设计进程记录,设计方案说明、比较,实际电路图,功能与指标测试结果,存在的问题及改进意见,等等。
总结报告具体内容如下:课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。组装调试的内容,包括使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与计算结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,列出系统需要的元器件清单,列出参考文献,收获、体会,并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力,而且体现独立完成设计和分析的能力。因此,课程设计的考核分为以下部分:设计方案的正确性与合理性。设计成品:观察实验现象,是否达到技术要求。(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力)实验报告:实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩:考查学生实际掌握的能力和表达能力,设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神,等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中,通常只介绍单元电路的设计。然而,一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此,一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计,还包括总体电路的系统设计(总体电路由哪些单元电路构成,以及单元电路之间如何连接,等等)。随着微电子技术的发展,各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现,电子系统的设计除了单元电路的设计外,还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要,不过从教学训练角度出发,课程设计仍应保留一定的单元电路内容。
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。
虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同(尤其单元电路的设计),但总体电路的设计步骤是基本相同的。
电子电路的一般设计方法与步骤包括:总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
4.电子技术课程设计的效果
学生经过这样系统训练后,各方面技能都通过考核,为后续课程的学习打下了扎实的基础。
参考文献:
[1]高吉祥,易凡,丁文霞等.电子技术基础实验与课程设计(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]杨志忠,华沙,康广荃.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
免责声明
公务员之家所有资料均来源于本站老师原创写作和网友上传,仅供会员学习和参考。本站非任何杂志的官方网站,直投稿件和出版请联系杂志社。
- 上一篇:初中生物教学案例分析
- 下一篇:医疗机构医疗废物管理方法