仿真电路设计报告范文

导语：如何才能写好一篇仿真电路设计报告，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

作为应用型本科院校，在实践教学环节中如何提高学生的创新能力、实际操作能力、分析和解决问题的能力亟待解决。目前国内大多高校工科专业实验设备陈旧，更新换代不及时，学生只是在现有的实验设备上进行简单的验证性操作，对学生的各方面能力并没有很好的进行锻炼，很多原理性的东西在实验操作台上没有很好的体现［1］。鉴于此，可以对课程中的个别实验引入自制实验设备，采用该种手段不仅有利于提高学生创新能力的培养，还可以引入最新的实验技术手段，提高实验装置的利用效率、节约实验成本［2］。《模拟电路》是电类专业最基础的专业课程，通过该课程的学习不仅要求学生掌握较强的理论知识，还要求学生具有一定的实践创新能力，结合多年来对本课程的授课经验，以该课程为例来说明如何在教学过程中通过自制实验设备来提高学生的创新应用能力。

1自制实验设备在教学中的必要性

近年来学校对实验室的建设经费投入越来越多，其中购买了很多先进的实验设备和仪器装置，但有些设备只能进行简单的验证性操作，对于高校工科实验教学的针对性较差。同传统的实验模式相比较，自制实验设备在实验教学中具有多个优点，在实验教学中的使用很有必要性［3－5］。

第一，适用性强。教师可根据单门课程或者多门课程设计综合性实验，针对不同的专业适当调整实验的难易程度。

第二，成本低。学生根据教师给出的实验要求，自行选择元器件进行电路的焊接，同市场上现有的实验电路板相比较能够节约大量成本。

第三，可操作性强。老师可在实验内容中加入自己的科研内容，既能够锻炼学生也能够提高教师的科研水平。

第四，提高学生专业能力和动手能力。在实验执行过程中能够激发学生的学习兴趣、巩固学生的专业知识，并把课堂学到的知识应用到实际当中，能培养学生的设计能力、创新能力、实践能力和动手操作能力。

商洛学院本科教育进入转型发展阶段，学校以培养应用型本科生为目标，所以实践教学环节在课程教学中的作用变得尤为重要。对于电类专业的课程，现有的教学仪器设备不能满足教学要求，自制实验设备可以降低教学难度、提高课堂效率、拓展学生思维，创造性地制作各种合适的实验设备，因此具有提升课堂教学效果的突出作用。

2自制实验设备的实施

以模拟电路课程实验中“模拟运算放大电路”实验为例进行说明，该实验属于设计性实验，以往实验要求学生从电路设计和电路验证两方面进行，但是实验结果并不能使每个学生都能达到预期的教学目的，自制实验设备将从电路设计、仿真、焊接、调试、验证等几方面进行实施，以此来提高学生的电路设计能力、分析能力和动手能力。

2．1电路设计与仿真

此阶段主要考察学生对理论知识的综合应用能力，通过对电路的设计、元器件的选择拓展学生知识面。根据“模拟电路实验”教学大纲给出电路设计的要求，要求学生熟悉放大电路的原理，进行电路设计以及电路中元件参数的确定，并提交最终的设计结果。以反相比例运算电路为例，要求设计电路的放大倍数为（－10）倍。学生首先要巩固反向比例运算电路的原理进行电路的设计，再进行电路的仿真。根据电路设计要求放大倍数为（－10）倍，又因为考虑集成运放两输入回路参数对称，即RN＝RP，综合考虑，电路中电阻R3＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝9．1kΩ。其次为了保护集成运放，在电源端分别接两个二极管以防止电源反接损坏集成运放。通过电路的设计与仿真，对输入波形和输出波形进行对比。输入信号ui设置为1kHz，峰值为100mV的正弦波，由仿真结果可看出，此时输入信号与输出信号反相，电压放大倍数为10，且未出现失真，达到了设计的要求可以进行下一步的电路焊接与测试。

2．2电路焊接与测试

上节以反相比例运算电路为例进行了设计说明，在实验过程中为了增加实验内容要求学生对同相比例运算电路、加法运算电路、减法运算电路、微积分电路等都进行设计与仿真。设计完成后列出实验器件清单进行电路的焊接，在焊接的过程中一方面可以提高学生的动手能力，另一方面也有利于培养学生发现问题解决问题的能力。在该电路板上学生可以通过选择相应的器件来实现各类运算电路的测试。同样对反相比例运算电路进行测试，输入信号ui设置为1kHz，有效值为100mV的正弦波，为电路接入正负电源，根据电路设计图连接各个电阻，接入信号函数发生器和示波器，观察输入输出波形，通过示波器测试可看出，输出电压幅值为987mV，输入电压幅值为97.2mV，所得有效值放大倍数约为10倍左右，且输入与输出波形方向相反，即达到反相放大的目的。

2．3实验考核

实验考核是检验学生实验效果最有效的手段，对于自制实验设备的实验项目考核要区别于一般验证性实验，首先要求学生提交设计说明、仿真结果、实验心得，并对学生的作品进行现场的测试，其次在整个实验成绩中加大该类实验所占的比例，这样既能够减轻学生负担、调动学生的积极性，又可以保证实验课程的完整性，也杜绝了学生抄袭实验报告的现象。

本文仅对反相比例运算电路进行了设计说明，对于“模拟运算放大电路”实验中的同相比例电路、加法电路、积分电路等均可以采取以上的教学方法，既能够使学生对理论知识有一个清楚的认识，也锻炼了学生设计电路、焊接电路、调试电路的能力，对学生综合能力的培养有很大的好处。

3实验改革的效果

为了检验实验改革的效果，首先在一个班级进行了试验，主要通过实验报告、电路设计与仿真、测试效果、期末考核等方式进行改革效果分析，主要取得以下几方面的成果。

（1）大部分学生能够按照要求完成最终电路的测试，个别学生在电路焊接环节出现问题。

（2）提高了学生对电路的综合设计与应用能力，通过自制实验设备完成实验的学生在电路设计和焊接方面明显优于其他学生。

（3）实验报告相比以前更加规范，设计过程、仿真结果、测试结果更加的详细，抄袭现象明显好转。

（4）通过期末考核，学生对模拟运算电路这部分的理论知识掌握的比较扎实，对知识能够灵活应用。

（5）实验教师的各方面能力也得到了锻炼，在实践中增长才干，提高自己的理论水平的技术水平。

篇2

论文关键词：Proteus，简单制作，教学与实践

 

1 Proteus 简介

Proteus是英国Labcenter公司研发的多功能EDA（电子设计自动化），它实现了从电路设计到测试、仿真、调试的整个过程。仿真运行通过后再制作实际电路的话，就大大缩短了开发周期，并且降低了开发成本。所以说它为电子电路、单片机应用系统的开发设计以及教师的教学、学生的学习提供了非常有效的方法。

2 单片机应用系统设计与仿真实例

下面通过制作一个简单的单灯闪烁，说明如何使用Proteus实现单片机应用系统的设计与仿真。要求发光二极管一亮一灭的不停闪烁。

2.1 设计电路

利用Proteus绘制电路原理图的步骤如下：

⑴运行Proteus ISIS程序；

⑵单击P命令进入元件选择对话框，选择电路设计中所需的元件；

⑶放置元件到绘图区简单制作，布好局；

⑷设置好元件的参数；

⑸连接导线。

绘制完成的单灯闪烁硬件电路图如图1所示。

图1 单灯闪烁硬件电路图

2.2 编写程序

ORG0030H

LOOP: SETB P1.0

LCALL DELAY

CLR P1.0

LCALL DELAY

LJMP LOOP

DELAY: MOVR3, #250

L:MOV R4, #250

LL:DJNZ R4, LL

DJNZ R3, L

RET

END

编辑好程序保存时，文件的扩展名必须是ASM格式。

编译程序，若编译通过，便得到HEX格式的文件论文开题报告范例。

2.3 加载程序文件

双击原理图中的单片机元件AT89C51，便出现单片机的属性编辑窗口，在“Program File”栏指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可将该程序文件加载到单片机中。

2.4 启动仿真，看电路运行效果

单击仿真控制按钮，观察电路的运行状况。

Proteus可以总体仿真运行，也可单步或设置断点仿真。

启动仿真后，能清楚地观察到单片机系统在运行时，各硬件所处的实时状态。

若电路设计合理、程序编写正确，就会看到发光二极管不停地闪烁。

2.5 调试简单制作，修正电路、程序代码

若未出现想要实现的功能，就需进行软硬件调试。

对于硬件电路，可用Proteus中提供的测量仪器仪表对电路进行测试、观察；至于程序，可采取单步或设置断点进行仿真调试。

不断修正电路及程序代码，直到能实现相应功能，并改变元件参数使电路的性能达最优。

注：每次修改完程序后，都必须再编译一次，然后装载到单片机中。

2.6 仿真运行通过，制作实际电路

仿真运行通过后，根据设计的原理图，购买元器件、制板、焊接、测试调试，直至产品制作成功。

Proteus仿真模型是根据生产厂家提供的技术参数文件来建立的，仿真极接近实际简单制作，所以仿真运行通过后制作的实际电路的成功率相当高。

3 引入Proteus的好处

3.1 教学中

1. 教学内容生动形象化

利用Proteus仿真软件和多媒体教学设备，在课堂中通过实例仿真，演示从单片机硬件设计到软件调试的全过程，并演示运行结果，使教学内容生动形象化。

2. 激发学生的学习兴趣，提高教学质量

教学中对实例用Proteus进行仿真，这种结合实际讲解知识点的方法，大大激发了学生的学习兴趣，使知识点变得容易理解、接受，从而提高了教学质量。

3. 拓展学生思维

讲解完知识点后，针对实例，向学生提出相关拓展性问题。比如上例中：

⑴P1.0口线上能否多并联几个发光二极管？改变R2阻值大小的话会出现什么现象？

⑵能不能将P1.0换为32根I/O口线中的其他线呢？若能的话，改为P0的某一口线时需注意什么？

⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一样都接发光二极管以及电阻呢？

⑷硬件电路改了简单制作，程序相应地要如何修改呢？。。。论文开题报告范例。。。

通过提问，并适当演示，这样不仅拓展了学生的思维，同时加强、深化了学生对知识点的理解。

3.2 实践中

1. 提高开发速度，降低开发成本

从上例可看出，利用Proteus软件，在绘图区绘制好电路原理图，并将编译后的程序文件加载到单片机中，进行仿真就能观察整个电路的运行情况，验证设计是否达到要求，未达到，即可修整设计方案、修改程序、测试电路，直至成功。这样就无须多次购买元器件板、制板、焊接测试调试等简单制作，省时、省力、省钱，同时也提高了设计效果和质量。

2. 敢于尝试，勇于创新

根据仿真通过后的电路原理图来制作产品，学生就不用担心元器件损坏等问题，就敢于动手去尝试设计电路。通过自己动手，加深了对理论知识的理解，同时培养了学生勤思考、勇于创新的精神。

4 结语

教学与实践中引入Proteus，提高了学生的学习热情。产品制作成功，学生就会很有成就感、满足感，这是一个良性循环。通过不断的实践，学生的动手开发、创新能力就得到了较大的提高。

参考文献:

[1]彭勇.单片机技术.电子工业出版社,2009.8

[2]朱成志.Proteus仿真软件在单片机原理教学中应用. 科技创新导报, 2009

篇3

（南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210023）

【摘　要】本文从分析集成电路设计实践教学的特点入手，对集成电路设计实验中引入研究型实践教学模式的必要性、作用分析及具体实施方法进行了具体探讨，并提出了研究型实践教学对老师、对学生的要求。

关键词 实践教学；集成电路

基金项目：南京邮电大学教改项目（JG03314JX17）。

作者简介：夏晓娟（1982—），女，南京邮电大学，副教授，从事集成电路设计领域的教学与科研工作。

随着教育改革的不断深入，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，且电子产品发展迅速，集成电路设计是与最前沿科技紧密相连的一个方向，相关的课程也应与前沿科技紧密相连，课程的学习更要注重理论联系实际，培养学生的科学思维能力和分析问题解决问题的能力。因此，集成电路设计实验应在传统的实践教学方法基础上，在“研究型实践教学模式”方面进行探讨和实践。“研究型实践教学模式”是指在实践教学中指导学生将所学理论知识用于行业实际问题分析的一种实践方法，旨在培养学生创造性的运用知识、自主的发现问题、研究问题，并解决问题的能力[1-2]。

1　确立研究型实践教学模式的必要性

集成电路（Integrated Circuit，IC）产业是信息产业的基础和核心，随着我国电子信息技术飞速发展，迎来了空前的发展机遇。传统集成电路设计和生产流程近年来已经发生了改变，大多设计均采用无生产线设计，加工采用代工方式。成电路设计具有一定的特殊性，集成电路设计过程需要集成电路专业人才经过严格的实践训练并且积累一定的工程实践经验。全国集成电路设计相关企业对于人才的需要也越来越严格，越来越需要能力型的、具有创造力的人才，应聘的条件之一就是需要有集成电路设计的相关经验。作为一般理工科院校集成电路专业的发展在一定程度上缺乏对集成电路设计应用型人才培养的认识。因此，我们应该改变传统观念，树立IC设计研究型人才培养观。

集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台，采用先进的集成电路仿真软件，将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用，又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式，缺乏对学生创造力的培养，也缺乏与前沿科技的联系，因此需要进行教学改革的探讨和实践。

随着教育改革的不断深入，传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式，又称为研讨式教学模式，是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础，引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题，以学生为中心，以知识掌握为基础，以能力培养为主线，以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式，提高学生的创新能力，培养研究型IC设计人才。

2　研究型实践教学模式的作用分析

集成电路设计实践引入研究型实践教学模式，可以使相关领域的学生真正实现学有所用，不仅学习了集成电路设计的软件知识，同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现，从而更深入的理解理论知识，而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象，激发学习的兴趣。

集成电路设计是实践性很强的一个方向，要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通，而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识，忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展，可以在保证教学大纲不变的前提下，通过选择适用性较强的实践内容，使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通，另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容，有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践，对学校而言，可以培养更优秀学生；对学生而言，可以掌握前沿知识、促进就业。

研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖，能解决实际工作中的问题，这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣，是其他任何实践模式都不可比拟的。同时，研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告，这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。

3　研究型实践教学模式的具体实施

3．1　课程结构优化

指导学生接触各类资料，能够提出问题，进而解决问题以掌握知识、应用知识，完成对知识的一个探求过程；对实验内容进行适当调整和完善，使课程体系更全面更科学，更能贴近行业发展，更能体现学生的主动性。

3.2　采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法

在研究型实践教学模式中，师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要，结合国内外的研究现状和发展趋势，采用与行业内吻合的实验软件，挑选合适的电路原型做仿真设计，并共同探讨电路的优化方案。

3．3　专业资料查询能力培养

为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理，鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料，以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究，去伪存真，指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。

3．4　指导学生撰写专题论文（报告）

在研究型实践教学过程中，指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时，要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式；要先拟订论文的写作提纲，组织好论文的结构，做到纲举目张；会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想，不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论，由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料，进行研究，完成电路设计和仿真，最后完成专题论文的撰写。

3．5　鼓励学生参与课题研究

为调动学生参与科研创新活动的积极性，激发学生的创新思维，提高学生实践创新能力，鼓励学生参加老师的课题，锻炼学生的动手能力，培养“研究型”的思维模式。

4　研究型实践教学模式对教师和学生的要求

4．1　研究型实践教学模式对教师的要求

研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求：一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构，还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能；二是要掌握学科最新信息，不断更新知识，了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果；三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。

4.2　研究型实践教学模式对学生的要求

研究型实践教学模式对学生的要求：一是学生要有一定的知识积累，储备了比较完备的基础知识；二是要求学生具有一定的专业知识水平，熟练掌握集成电路的一些理论知识；三是要求学生具备一定的自我控制能力和自学能力；四是要求学生具备一定的科学研究能力。在研究型教学中，学生积极参与显得尤为重要，需要充分调动学生的积极性和主动性。

参考文献

［1］黄雪梅.研究型实践教学有效实现的三个关键环节[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.

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【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference

0 引言

模拟集成电路设计常常被称为一种“艺术”，因为设计时要在各种指标、规范中间寻求适当的折中，这需要经验和创造力。但它更是一种“科学”，因为需要一定的设计方法和深入研究来指导这样的折中和创造。

这种“艺术”和“科学”的结合使教与学都充满了挑战。一方面，学生由于缺乏对模拟IC设计整体上的认识而觉得公式推导言之无味；另一方面，由于其艺术性，很难总结出具有普遍适应性的设计步骤，使学生感到迷茫困惑。

怎样达到更好的教学效果？理论与实践需要更紧密的结合！具体说来，笔者主张以“实例项目”为支撑的三个层次的学习。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。

1 三层次的工程学习

第一阶段，理论课学习和基本仿真实践相结合。二者应该同步进行！在理论课中讲授了一个基本的电路模块之后，应及时针对该模块的常见特性动手实验（用Hspice等工具仿真），以实验结果来解释、应对书上的常用公式和结论！这时的实验以演示性实验、诱导性实验为主，目的是基本方法和重点结论的掌握。不把软件本身的使用作为孤立的学习内容，而是讲练结合，让仿真工具成为重要的学习工具。

第二阶段，在学习了理论知识和仿真工具的基础上，成立学习兴趣小组，完成接近实际情况、但是经过一定简化的工程项目，“实例项目”。这时的目标是把项目的全貌展现给学生，让学生学习到做项目的思路、方法和态度，激发对工程的兴趣。可以模拟以下工作环节：性能指标的讨论、确定；所用工艺的熟悉和选择；电路拓扑结构的分析和选择；电路各项指标的仿真；仿真报告的撰写；项目分析和总结。在整个过程中有两点值得强调：一是团队交流与合作。比如对于讨论、确定某项指标，学生先查找资料，提炼出自己的逻辑和结论，再“教”给其他团队成员。教别人是最好的学习！这对学生表达能力、学习能力会有很好帮助。二是数据的记录和报告的撰写。这是对学生的技术文档编辑能力（包括文档编辑软件、绘图软件的应用能力），分析总结能力的良好锻炼。这些基本能力的培养不仅使学生在模拟集成电路设计这一工程方向上受益，也提高了学生总体的工程人才素质，为更广阔的发展道路打下基础。

“实例项目”应该给出适度的引导和参照。因为学生是初学者，学习是从模仿开始的！让学生做能力以外的事情而不给予引导，不仅会事倍功半，挫伤学习动力，也不符合科学的、讲究效率的工程精神。当然引导是适度的，不能包揽。

第三阶段，选取对于这个工作方向有浓烈兴趣的优秀学生，尝试做一些具有实用性、创新性的项目。具备相关条件的情况下，可以和企业合作，做出实际的产品，让学生的劳动与智慧能够真正开花结果。

以上总述了以实例项目为支撑的工程学习的三个阶段，可在思路上为广大工程相关的老师同学们提供参考。各个阶段具体的的设计与实施，需要不同细分行业的老师同学根据自己的特点来进行。在本文的续篇“模拟集成电路设计教学探讨（二）”中，会以模拟集成电路设计中低压带隙基准源为例，阐述一个具体的“实例项目”（即上文中的第二阶段）。欢迎广大读者阅读交流。

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得了良好的效果。

关键词：电子技术；实践教学；教学改革

中图分类号： G642. 0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

我校地处新疆南疆沙漠边缘，是传统的农业院校，《电子技术基础》是新兴电气、计算机、通信专业的核心基础课，包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程，实践教学包括实验和课程设计两个环节，其相关知识直接影响后续课程的学习，对学生的就业和工作也有着深远影响。长期以来，实践教学一直处于理论教学的“教辅”地位，不利于学生综合素质、动手能力的培养，严重制约着我校电气、计算机等专业的教育发展。随着南疆工、农业的发展，用人单位对学生的工程实践能力越来越看重，更倾向于聘动手能力强的人才。这就要求教师转变观念，结合实际教学情况和各方面的反馈信息，结合新的教育理念，对《电子技术》实践教学进行教学改革。

1、 实验教学改革

1.1实验内容改革

原有的电子技术实验课存在验证性实验多和实验内容陈旧的弊端。为此，全系教师根据各方面反馈的信息，不断调整和充实实验内容。从原来的试验中选出少量经典实验，以保证电子技术实验的基本知识、基本技能和基本方法，又增加了综合性实验和创新性实验，以锻炼和提高学生的动手、思维能力。最终确定的实验内容：模拟电子技术部分包括晶体管共射极单管放大器、负反馈放大器、集成运算放大器的应用、OTL功率放大器、直流稳压电源；数字电子技术包括TTL集成逻辑门测试、常用组合逻辑电路的测试及其应用、触发器及其应用，常用时序逻辑电路测试及其应用、电子秒表，另外，还有一些偏重于自创性和设计性的选修实验内容，譬如彩灯控制电路设计、步进电机驱动控制系统设计、温度控制电路、电池电量检测报警电路等，以满足那些感兴趣和动手能力强的学生。

1.2 实验教学方法改革

长期以来，电子技术实验课采取实验室教师讲解，学生现场连线，教师帮助调试的教学方法。因为学生对实验内容生疏、实验时间有限、接受能力参差不齐，经常是实验做了，一问还是感到茫然，起不到实验课应有的作用。为了解决这个问题，我们采取项目教学法。把每次要做的实验看做一个教学项目，提前一个周末布置下去，让学生提前预习实验内容，上网查资料，并利用理论课堂介绍的PROTEUS软件进行仿真，为了避免浑水摸鱼的现象，每个学生的仿真电路图发给教师检查。实验课上，教师把主动权让给学生，不需要讲解，学生对要做的实验内容和原理已经非常清查，他们更多的是带着好奇心，看看他们设计仿真的电路图在硬件上是否合理，所以一到实验课，都是急不可待地动手做起实验来，调试电路，教师要做的就是对于现场出现的问题进行具体指导。采取这样的项目教学方法，避免了传统的填鸭式疲惫教学，让学生在挑战中完成了实验，满足了他们的成就感，增加了他们的学习兴趣。另外，为了调动学生学习的积极性和主动性，电子技术实验室实施开放式教学。

1.3教学手段革新

EDA技术是现代电子技术的标志，是电子技术教学内容手段改革的必然趋势【1】，利用该技术可以实现硬件设计的软件化，提高实验效率。所以，我校电子技术实验课程中引入了PROTEUS仿真软件，来完成电路的功能设计、性能分析、时序测试和调试功能。因为仿真软件为电路设计提供了多种分析方法，拓展了实验的深度和广度，为硬件电路的实现提供了正确的理论依据和设计方案，使课程实验朝着“方案设计-软件仿真-电路设计与制作-系统调试”这一工程实践的流程发展【2】。通过这种“虚实结合”、“软硬兼施”的实验教学手段，提高了我校学生的电子综合设计能力和工程实践技能。

1.4多元化考核方式

实验课程成绩由3部分组成： 平市实验成绩（占30%），综合实验成绩（占20%），实验操作考试（占50%）。其中，平时实验成绩评定采取实验全过程的评价方法，即实验预习占20%（教师课前检查），实验操作过程占50%（教师现场记载），实验报告占30%（教师课后评阅）。综合实验评分包括实验项目方案设计和原理电路设计、实验完成情况及实验过程中分析问题和解决问题的能力、总结报告的撰写等3方面。在实验操作考试中，学生随机抽题，主要考核学生在电路设计、接线调试、仪器设备使用、数据测试、实验结果分析等方面的能力，这就督促学生认真做好每一个实验。

2、课程设计改革

电子技术课程设计的教学目标是让学生掌握电子系统设计的一般方法和设计流程，熟悉现代电子电路系统设计过程中常用的辅助工具及其使用方法，着重培养学生电子系统设计能力和创新意识，学生分析问题和解决问题的能力[4]。电子技术课程设计与以往相比，还是采取3人一组、教师指导、以学生为本，激发学生学习兴趣的教学模式，其改革主要表现在教学内容、教学手段和考核机制几个方面。

我校电子技术课程设计开课一般在14-15教学周，教师可提前4周，在第十周让学生进行选题，以留出购买元器件的时间。在选题过程中，学生不仅可以选择教师提供的课程设计题目，还可以自拟题目，自拟题目需要指导教师审核，以确定学生自拟的题目能够达到教学计划的要求。课程设计的题目来源于工程实际，要具有综合性、先进性和实用性，并且每年都有新的补充。结合我系教师的工程实践经验，目前开设题目有数字温度计、交通灯控制器、音乐彩灯控制器、数字频率计、出租车计价器、声光控楼梯照明开关设计、直流稳压电源设计、水箱自动供水电路设计、OTL音频功率放大器设计、数字抢答器设计、篮球24S计时器设计等二十多个题目。

为了更好的达到教学效果，把EDA技术引入到电子技术课程设计的教学中。学生在完成电子系统的初步设计方案后，先进行PROTEUS仿真，验证所涉及的方案的逻辑功能，修改方案中的原理性错误，然后在进行安装调试。并且，对所做项目采取模块化设计，各单元电路逐级进行设计、仿真、调试，这样有利于检查和排除故障。根据电子产品设计流程，结合我院新近PCB板实验设备，电子技术课程设计增加了原理图和印制电路板图的绘制。设计方案仿真通过后，要求学生使用PROTEL软件进行设计方案的原理图绘制和PCB板绘制，使电子技术课程设计的教学内容更接近于工程实践。最后，在教师指导下，学生进行焊接、调试，完成整体项目。

结合工程实际产品设计的一般流程，根据各个环节在设计电子技术课程设计的所占比重，课程设计成绩由设计方案成绩（占20%）、软件仿真成绩（25%）、硬件调试成绩（占35%）和总结报告成绩（占20%）四部分组成。

3结束语

通过近几年电子技术实践教学改革的进行，充分激发了学生自主学习的主动性，提高了学生的实践动手能力、培养了学生的创新精神、团结协作能力，同时学生的科技总结报告撰写能力也得到了锻炼，为学生整体素质的提高奠定坚实的基础，也为学生参加电子竞赛储备了深厚的理论和实践知识。

[1]杨慧敏.电子技术课程实践环节的探索与改革[J].实验室研究与探索.2004，23（3）61-63

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关键词：板级设计；EDA工具；硬件连接检查；Perl语言

中图分类号： TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)33-1496-02

Discussion of Hardware Connectivity validation method in Board Level Design

JIANG Yuan-jun, WU Xiu-long

(School of Electronic Science and Technology, Anhui University, Hefei 230039,China)

Abstract: Based on the developing trend of board design's high-speed and complication, it is no surprise that how to shorten the time-to-market of products is an import metric for every design company. After fixing on the architecture of system and finishing the design entry, engineers can use EDA tools to do ERC check in order to reduce design errors. But EDA tools are short of the function in hardware connectivity check. In this article, we will discuss the feasibility and superiority of using a new method to go on with the hardware connectivity check, which is based on Perl (Practical Extraction and Report Language).

Key words:board level design; EDA tool; hardware connectivity validation; Perl

1 引言

目前的电子设计大多数是集成系统级设计，整个项目中既包含硬件整机设计又包含软件开发。这种技术特点向电子工程师提出了新的挑战。

首先，如何在设计早期将系统软硬件功能划分得比较合理，形成有效的功能结构框架，以避免冗余循环过程；

其次，如何在短时间内设计出高性能高可靠的PCB板。因为软件的开发很大程度上依赖硬件的实现，只有保证整机设计一次通过，才会更有效的缩短设计周期。

众所周知，电子技术的发展日新月异，而这种变化的根源，主要因素来自芯片技术的进步，半导体工艺日趋物理极限，超大规模电路成为芯片发展主流[1]。而这种工艺和规模的变化又带来了许多新的电子设计瓶颈，板级设计也受到很大的冲击，最明显的一个变化是芯片封装的种类极大丰富，功能集成度、复杂度明显增高；另外，芯片工作频率提高，使得系统工作频率的提高成为可能。而这些变化必然给板级设计带来许多问题和挑战。首先，由于高密度引脚及引脚尺寸日趋物理极限，导致低的布通率；其次，由于系统时钟频率的提高，引起的时序及信号完整性问题；第三，工程师希望使用功能更完备的EDA工具来完成复杂的高性能的设计[2]。

据此，我们不难看出，板级设计有以下三种趋势：

1) 高速时钟频率及快速边沿的设计成为主流[3]；

2) 产品小型化及高性能必须面对在同一块板上由于混合信号设计技术（即数字、模拟及射频混合设计）所带来的分布效应；

3) 设计难度的提高，导致传统的设计流程及设计方法很难胜任当前的技术。

基于板级设计的发展趋势，目前有许多厂商从事电子设计自动化(EDA)工具的开发工作，如 Cadence, Synopsis, Mentor Graphics等EDA工具供应商。EDA所涉及的领域非常广泛，包括网络、通信、计算机、航天航空等。产品则涉及系统板级设计、系统数字/中频模拟/数模混合/射频仿真设计、系统IC/ASIC/FPGA的设计/仿真/验证，软硬件协同设计等。任何一家EDA供应商均很难提供满足各类用户的不同设计需求的最强的设计流程。

2 板级电路的硬件连接验证方法

2.1 电路原理图设计流程

我们知道原理图设计是电路设计的基础，只有在设计好原理图的基础上才可以进行印刷电路板的设计和电路仿真等。电路原理图设计流程如图1所示。

原理图具体设计步骤如下[4]：

1) 新建原理图文件。在进人 SCH 设计系统之前，首先要构思好原理图，即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成，然后用相应的设计输入工具来画出电路原理图。

图1 电路原理图设计流程图

2) 设置工作环境。根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小。在电路设计的整个过程中，图纸的大小都可以不断地调整，设置合适的图纸大小是完成原理图设计的第一步。

3) 放置元件。从元件库中选取元件，布置到图纸的合适位置，并对元件的名称、封装进行定义和设定，根据元件之间的走线等联系对元件在工作平面上的位置进行调整和修改使得原理图美观而且易懂。

4) 原理图的布线。根据实际电路的需要，利用 SCH 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一幅完整的电路原理图。

5) 建立网络表。完成上面的步骤以后，可以看到一张完整的电路原理图了，但是要完成电路板的设计，就需要生成一个网络表文件。网络表是电路板和电路原理图之间的重要纽带。

6) 原理图的电气检查。当完成原理图布线后，需要设置项目选项来编译当前项目，利用工具提供的错误检查报告修改原理图。

7) 编译和调整。如果原理图已通过电气规范检查，那么原理图的设计就完成了。这是对于一般电路设计而言，尤其是较大的项目，通常需要对电路的多次修改才能够通过电气规范检查。

8) 存盘和报表输出：电路图输入工具一般会提供利用各种报表工具生成的报表（如网络表、元件清单等），同时可以对设计好的原理图和各种报表进行存盘和输出打印，为印刷板电路的设计做好准备。

2.2 硬件连接验证方法的目的和验证范围

在2.1中描述的原理图设计流程中，电气规范检查是完成原理图设计的必要条件[5]。对于一个庞大复杂的系统板级设计来说，由于设计工具在硬件连接性方面的检查功能不完善，或者由于设计人员在设计中的忽视，硬件连接方面的一些错误在通过电气规范检查并报表输出后的板级设计中时有出现。在这里所说的硬件连接方面的错误主要是指：原理图中器件symbol中的芯片引脚名称与该芯片说明书中命名的引脚名称不同；没有连接的引脚；输入/输出脚的冲突；电路设计中是否按照每个芯片说明书中规定的供电电压为该芯片供电；电路设计中是否存在芯片的某一个引脚存在重复的上拉、下拉电阻或者同时存在一个上拉电阻和一个下拉电阻的矛盾情况。其中输入/输出脚的冲突包括两个方面：一是驱动芯片和接收芯片的连接引脚的信号方向是否存在同为输入或者同为输入的相悖情况，二是驱动芯片输出脚的输出高低电平和接收芯片输入脚的高低电平是否存在过驱动或者不足驱动的情况。

为了进一步分析进行硬件连接验证的必要性，以下按照连接性错误的类型逐一阐述：

1) 电路设计中是否存在未连接的节点：进行节点连接验证通常是为了确认器件的引脚是否存在没有正确连接的情况，或者是否存在孤立节点即电路设计中是否存在某器件的一个节点没有连接到其他任何器件的情况。通常情况下，电路设计人员会对电路设计中一些故意悬空的芯片引脚标注上“NC”，这种情况则不属于未连接的节点。在分析中，我们认为未连接的节点既可以是器件的一个引脚未连接，也可以是完全没有连到其他器件；对于电容，电阻和电感这样的器件，我们也需要去确定它们的两个引脚在设计中是否都被使用。

2) 电路设计中的是否存在芯片说明书中明确指出未连接时需要进行特殊处理的输入脚：进行输入脚测试的目的和进行节点测试的目的很相似。电路图中的浮空的输入脚必须被给予特别的关注，因为由于它们处于逻辑“1”和逻辑“0”的不确定性可能会给器件带来不稳定的工作状态，或者引入了电子噪声从而影响该器件的其他功能。

3) 电路设计中的是否存在错接的电源脚或者地脚：进行电源和地脚的连接验证的目的是为了确保电路设计中的每一个器件的电源和地脚都接入到正确的电源网络上。此处的“正确”包含两个方面的含义，其一是指电源脚接到电源节点，且地脚接地；其二是指电源脚所接的电压值处在该芯片说明书要求的工作电压范围之内。此外，输入脚和输出脚是否存在重复的上拉或下拉电阻，以及是否存在冲突的上/下拉电阻这两个问题也必须予以关注。

4) 电路设计中的是否存在相悖的引脚方向：

图2 纠错流程图

我们进行此部分验证所遵循的评价标准如下：

a. 所有接收器件的输入脚都至少被一个驱动器件的输出脚驱动；

b.电路设计中的任意一个特定的节点只允许连接一个输出脚；

c.输出脚不能直接和电源/地脚连接。

5)电路设计中的是否存在数字驱动脚和数字接收脚的DC特性不匹配：我们进行此部分验证是为了检查驱动脚和输出脚的高/低电平是否匹配，防止芯片存在过驱动或者不足驱动的情况出现。

6) 电路设计中的是否存在命名不一致性的情况：我们进行此部分验证的目的是检查电路设计中引脚的功能和节点命名是否存在不一致性。不一致性通常会发生在FPGA和连接性器件上，因为这些器件的引脚功能在电路设计中没有明确提及。同时，差分信号的极性连接正确性也可以在此部分检查。

2.3 硬件连接验证方法的实现

为了完成2.2中列举的板级设计的硬件连接验证，我们需要按照以下三个步骤：

1) 首先比对原理图中所有器件的供电电压、引脚信号方向、数字脚的高低电平等一系列参数是否与对应的芯片说明书的参数一致，如图2所示：

2) 其次检查原理图中所有芯片的连接，特别是没有使用的引脚的特殊处理、Open-Drain的引脚、电源的去耦电容等是否满足其对应的芯片说明书中的特定要求。

3) 最后检查原理图中所有存在连接关系的芯片中互相连接的引脚的输入输出方向是否正确，即不存在两个输入或者输出脚对接的情况；检查设计中存在互相连接的驱动与被驱动关系的芯片之间对接的数字脚的高低电平是否匹配，即不存在过驱动或者不足驱动的情况。

为完成上面提到的硬件连接验证的三个步骤，我们需要精确地比对电路原理图中的器件参数和芯片说明书中的对应参数的数值或者范围是否一致。在日趋复杂的板级设计中要准确无误地完成参数的比对工作，单单凭借设计师的经验或者肉眼观察是很难做到的，这就要求我们必须借助有效的辅助工具进行参数处理，排除电路原理图和芯片说明书参数已经匹配的连接，缩小检查的范围，最终凭借设计经验和芯片说明书的规范来锁定设计中确实存在的硬件连接错误，整个流程如图2所示。

3 结论

本文介绍了一种新的基于Perl语言[4]的数据库处理工具进行系统板级设计中的硬件连接性验证的方法，运用此方法，我们可以在系统设计的早期阶段发现系统内潜在的芯片功能性或者参数匹配方面的错误，将硬件设计的错误降到最低，便于大大提升设计一次成功率，降低设计成本，缩短产品进入市场的周期。

参考文献：

[1] 王卫平.电子工艺基础：第2版.2003年09月.北京：电子工业出版社.

[2] 集成系统PCB板设计的新技术.[2003-11-25].上海泰齐科技网.

[3] 周润景，袁伟亭编著.Cadence 高速电路板设计与仿真（第2版）.2007年09月.北京：电子工业出版社.

[4] 李刚，王艳林，孙江宏等编著.Protel DXP电路设计标准教程.2005年06月.北京：清华大学出版社.

篇7

本课题来源于试验室建设，研究对象为信号的调制与解调的matlab仿真。

2、研究的目的和意义

2.1、目的

我选择了《信号的调制与解调的MATLAB仿真》这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固通信原理及其相关知识，并学会利用所学的知识能，在设计过程中能综合运用所学知识内容，进一步熟悉和掌握MATLAB的使用方法;对信号的调制与解调原理及其实现有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。

2.2、意义

从事电子通信业而不能熟练操作使用MATLAB电子线路设计软件，在工作和学习中将是寸步难行的。在数学、电子、金融等行业，使用MATLAB等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势，〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。众所周知，实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程，由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不宜传输。因而，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，反之在接收端则需要有解调过程。

3、国内外的研究现状和发展趋势

3.1、研究现状

MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件，通过MATLAB和相关工具箱，工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。

MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数，这样，就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。业内领先的工具箱算法极大的扩展了MATLAB的应用领域，所以MATLAB自推出以来就受到广泛的关注，信号处理工具箱就是其中之一，在信号处理工具箱中，MATLAB提供了滤波器分析、滤波器实现、FIR滤波器实现、IIR数字滤波器设计、IIR数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。

3.2、发展趋势

由于我们所面对的工程问题越来越复杂，过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用MATLAB软件进行科学计算，能够极大加快科研人员进行研究开发的进度，减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费，从而获得最大的效能。

4、研究的主要内容及设计成果的应用价值

4.1、研究的主要内容

1、信号调制与解调的原理

众所周知，实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程，由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不宜传输。因而，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，反之在接收端则需要有解调过程。但是在计算机中的模拟和实现都是采用数字化的方法的，如果将采样的频率放的高一些，数字的所造成的失真就不容易察觉了，采用计算机对信号进行处理的话，非常的方便，这也是数字代替模拟的的原因之一。

2、信号调制与解调的基本方式

在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。数字信号调制的三种基本方式，有振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)。

在信号的解调中首先已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。检波后的信号，再经低通滤波，滤除高频信号，即可获得所需调制信号，实现解调。

3、信号调制与解调的MATLAB教本程序编制

利用MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数，就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发，而且信号与系统，通信系统工具包可以很容易的使用MATLAB开发语言——M语言快速的实现信号调制与解调这一过程的仿真。

4、整个系统的实现过程

首先利用MATLAB编制教本文件，对信号调用相应的函数进行各种调制，产生各类已调波及对其进行解调，同时进行频谱分析，然后利用SIMULINK工具箱对其进行解调仿真，通过改变参数并观测结果为系统的设计和改进提供了良好的依据。

4.2、信号的调制与解调的MATLAB仿真的应用价值

调制与解调是信号处理应用的重要问题之一，而系统的仿真和设计是设计过程中的重要步骤和必要保证。利用MATLAB可以很方便的进行通信系统的分析和仿真，尤其对于我们电子信息专业的教学与设计非常有利，另一方面还可以为开设《高频电子基础》和《信号与系统》等课程提供模拟信号的调制与解调的计算机虚拟试验。

5、工作的主要阶段、进度

(1)、2007年秋季学期第11周前

接受毕业设计任务书，学习毕业设计(论文)要求及有关规定。

(2)、2007年秋季学期第12~20周

阅读指定的参考资料及文献(包括10万个印刷符号外文资料)，基本完成开题报告、外文翻译等任务。

(3)、2007年春季学期第1周〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗

进一步修订完善开题报告、外文翻译，使其在内容及格式上符合毕业设计(论文)规范要求。

(4)、2008年春季学期第82周到第6周

完成各单元电路设计，protel辅助分析。

(5)、第6周至第12周

完成电路制作，调试。

(6)、第13周

完成毕业设计，全部成果交指导老师批阅。

(7)、第14周

毕业答辩

6、最终目标及完成时间

完成硬件设计，提供protel电路原理图及pcb印制版图，最终达到硬件软件能准确无误的应用的目标。

完成时间：第15周

7、现有条件

现有protel软件及制作硬件的必要设备，可以完成本课题的研究与设计。

参考文献

1.谢自美等电子电路设计、实验、测试。武汉：华中科技大学出版社。2000年7月。二版

2.全国大学生电子设计竞赛组委会。第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编2001.北京：北京理工大学出版社。2003年1月。一版

3.孙继平等900MHZDDS|PLL在矿井无线通信系统中的应用煤炭科学技术2001年10期

4.张肃文等高频电子线路。北京：高等教育出版社。1993年4月。三版

5.王正谋PROTEL电路设计实用教程。北京：电子工业出版社。2003年6月。一版

6.郭勇等PROTEL99SE印刷电路板设计教程。北京：机械工业出版社。2004年6月。一版

7.许自图电子电路彷真平台与教程。武汉：华中科技大学出版社。2003年1月。一版

篇8

1加强实验室硬件环境建设

我校电工电子实验教学中心承担全校除人文和经管两个学科之外的全部学科的电工电子类实验和实践教学任务，包括电工电子基础实验课、电工电子实习、电子类课程设计、开放性实验和竞赛培训等实践教学任务。为更好满足实验教学任务，中心加大了实验室硬件环境建设。本中心新组建了6个新实验教室，分别是综合电子实验室、微电子设计实验室、SOPC实验室、电工第三实验室、仿真实验室和开放创新实验室。

中心教师还自主设计制作了51系列单片机开发板，EDA应用开发平台，MSP430单片机应用开发平台、电脑鼠标开发平台、工业总线开发平台、PLC开发平台、嵌入式系统开发平台、声表面波器件应用开发平台、太阳能利用应用开发平台、智能建筑系统开发平台、智能测控系统开发平台和交通控制系统开发平台等。为了使现有设备满足教学需要，中心组织人员与企业合作，改进了实验教学设备80多台，自购元器件，扩展现有设备功能40台。

2改革实验教学

2．1课堂教学与网络教学结合

中心还制作了网络实验教学平台。学生在该平台上，可以获得实验教学大纲、实验指导书、仪器使用课件、电子元器件手册和实验教学课件等教学资源，以便完成实验预习。同时，教师要求学生在实验预习后，提交预习报告，作为学生实验考核的一项重要指标，有效的保证了实验预习质量［2，3］。

2．2电路设计实验与电子设计技能培训结合

中心增加了电子设计自动化软件的课时。例如我们在基础实验内容里为“模拟电子技术”等课程增加SystemView和Multisim等模拟电路设计仿真软件的学习内容;在“数字电子设计”等课程增加了MAX+plusⅡ和ISE等数字电路设计;在系统设计型实验和大型创新实验中加入了ProteIDXP、Proteus和CCS等系统联调及嵌入式系统设计的软件。这些内容拓展了实验的深度和广度，使学生真正掌握目前业界主流的“方案设计—软件仿真—设计与制作—系统调试”设计流程，提高了学生的实践能力［4］。

2．3实验教学内容改革

实验教学中心将实验教学内容由原来的验证型、综合型和设计型实验，改革为由基础理论与实验技能型实验、系统设计型实验和大型创新实验组成的多层次实验教学内容结构。

(1)基础理论与实验技能实验

该实验是由中心原有的验证型、综合型和设计型实验内容组成。这个层次的实验主要完成学生电学素养、电路设计基本技能、电子仪器的使用、实验操作等电学基本能力和素质的培养。

(2)系统设计型实验

该实验是在基础理论与实验技能实验的基础上，综合学生所学到的多个电学理论设计一个具有特定功能的系统，以培养学生综合运用所学理论知识的能力、解决较为复杂的实际问题的能力以及简单电学功能模块设计的能力。例如，利用集成运算放大器设计一个静电测试仪，在这个系统中用到了集成运算放大器的多种基本电路设计以及蜂鸣器、滤波电路等，最终实现了一个在实验室测试静电是否超标，如超标则发出报警。

(3)大型创新实验

该实验是将嵌入式系统、单片机、FPGA、DSP设计与电路设计相结合，设计一个复杂和智能的并具有实际使用功能的系统的实验。这个层次的实验由学生自主选题，自由结合。例如，分布式温湿度控制柜系统的设计实验涉及到传感器技术、单片机技术、PCB设计和制版、TCP/IP传输技术和控制原理等。

2．4综合实验考核方式

中心对学生的实验教学效果考核采取网上实验预习、动手能力现场测试、实验报告和实验后网上应用型考试相结合的形式;考核学生在实验操作过程中能否主动搭建电路、查找问题和分析问题;防止实验报告的抄袭;实验结束后能够主动回顾实验知识和过程，将课堂教学进行复习和升华。

3加强实验室管理

本中心在实验室管理建设上制定了“事必议、议必决、决必行、行必果”的实验室运行管理方针，建立和完善了一系列包括实验室主任岗位职责、实验技术人员岗位职责、实验室设备管理制度、实验室材料管理制度、实验室考勤制度、实验室学生守则、实验室安全制度和开放实验室管理制度等。

篇9

近些年来，随着信息技术不断发展，电子技术也随着发展。电子产品更新频率不断加快，实现了电子产品的高集成、大容量和小体积开发。EDA技术的发展，创新了电子工程设计行业，为电子工程设计发展明确了新方向。21世纪将是EDA技术的高速发展期，EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。文章主要阐述EDA技术的发展概念、发展过程，明确了EDA技术特点，分析该技术的作用。

关键词：

电子工程设计；EDA技术；电子技术

近些年来，随着电子技术日益发展、革新，应用逐渐实现了快速化和大容量发展，设计系统的数字化，由传统组合芯片转变为单片系统发展。可以说，EDA技术发展，实现了电子领域、电子系统开发的变革，是科技提高、发展的重要产物，对电子工程设计而言，EDA技术的研究、分析具有十分重要的现实意义。

1EDA技术概述

EDA技术，实现了电子设计的自动化，CAM和CAE技术概念出现，逐渐产生了EDA技术，该技术以计算机为主要工具，集合拓扑逻辑结构、计算数学技术、数据库技术、数字优化技术、图形技术等学科，逐渐产生了最新理论结构，由微电子、信号处理分析、电路技术和信息技术的重要集合。现代化EDA技术特点较多，选择自顶向下方式设计程序，确保了设计方案整体性和优化性，加上该技术自动化程度较高，在电子工程设计时，可开展各类级别调试和仿真，对于电子工程设计者而言，可及时发现结构设计错误，防止设计工作浪费，防止细枝末节错误，在系统开发中能够投入更多精力，确保设计的高效率和低成本，缩短设计周期。同时，EDA技术能够并行操作，构建框架结构环境，可实现同步电子工程开发、设计。可以说，EDA是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能。

2EDA技术的特点

首先，在现代EDA技术的运用，大多选择“Top-Down”程序进行设计，保证设计方案优化性、合理性，防止“Bottom-up”的设计局部优化，避免整体结构缺陷。其次，HDL技术的设计优点，可实现语言的公开利用，保证语言描述范围，确保设计和工艺无联系，保证现场、系统编程，确保设计保存更为便捷，可实现在线升级。第三，自动化程度较高，在设计过程中，能够实现各级别仿真和调试，在早期结构设计时，设计者能够及时发现设计错误，防止设计工作重叠。另外，设计人员能够省略具体细节问题，在系统开发上能够集中精力，确保设计低成本和高效率。

3EDA技术的发展

在电子工程设计领域，随着EDA技术出现到发展，主要分为3个历史发展时期：首先，初级阶段。从1970年开始，EDA技术主要是采取CAD技术，集成电路具有小规模特点，在传统手工图设计时，因集成电路板、集成电路成本较大，周期较长，设计效率不高，主要依靠计算机技术进行设计印刷，选择CAD工具，可实现布图布线的二维设计和分析，代替了传统的高重复性工艺。其次，发展阶段。从1980年开始，EDA技术逐渐发展完善，集成电路规模也随之增大，电子系统的复杂化，开展软件开发研究，实现CAD系统集成，强化了电路功能设计、结构设计，EDA技术逐渐延伸至半导体芯片设计。第三，成熟阶段。EDA技术经过长时间发展，从1990年开始，微电子技术发展十分迅猛，一个芯片集成，就可达到几千万、上亿晶体管，对于该技术现状，对EDA技术要求也随之提高，促使EDA技术进一步发展。全球各大公司陆续研发EDA系统，开展大规模系统仿真，研究高级语言技术和综合技术。

4EDA技术软件研究

首先，EWB软件。该软件技术是基于PC电子软件设计，具有集成化、仿真分析、原理图、接口设计、文件夹设计等几个特点。其次，PROTEL软件。使用该技术，主要在PROTE199中广泛运用，立足电路原理图设计，采取印刷电路板设计和高层次设计技术。近些年来，EDA技术开发成为热门话题，得到迅速发展。在该领域，主要包含高层次模拟和硬件语言描述，是一种高层次综合技术。随着科学技术水平不断提高，EDA技术朝着更科学、更高层次设计技术逐渐发展。

5EDA技术作用

首先，使用EDA技术，可验证电路设计，保证方案正确性。确定设计方案后，通过系统仿真、结构模拟，对设计方案可行性进行验证设计，保证系统环节传递函数能够实现。推广系统仿真技术，在非电专业系统设计时，可确定某种新构思和新理论设计方案。待仿真后，可模拟分析系统各电路结构，对电路性能指标实现性、结构设计正确性进行判定。其次，使用EDA技术，可优化设计电路特性。对于元器件容差，加上工作环境温度变化，会影响电路稳定性。通过传统设计方法，难以全面分析这种影响，也难以完成整体优化设计。使用EDA技术，利用统计分析、温度分析功能，处于各种温度条件下，可分析电路特性，有利于最佳电路结构、系统稳定温度和最佳元件参数确定，保证电路优化设计。第三，使用EDA技术，可实现电路模拟测试。对于电子电路设计，在设计过程中，包含大量的特性分析、数据测试，由于受测试仪器精度、测试手段约束，存在较多测试问题，选择EDA技术，可实现功能的全部测试。

6EDA技术实现步骤

如上文所述，在现代电子设计领域，EDA技术是技术发展的重要方向，主要是一种硬件HDL描述语言，对硬件电路功能、信号连接、定时关系的语言描述。因此，EDA技术具有较高的自动化程度，能够实现并行操作，具有较广的语言描述范围，可实现语言公开利用，促使整体设计方案的优化设计。对于EDA步骤的实现，主要包含如下方法：首先，文本图编辑和原理图修改。通过图形编辑器，对文本、图形进行设计，可充分表达设计者的设计意图。其次，编译。通过编译器，对设计描述进行拍错编译，通过设计描述，直接转换成特定的文本形式。第三，综合。在该步骤中，可实现软件设计、硬件实现性的合二为一，由硬件电路代替软件设计，通过HDL综合器，促使网表文件生成。另外，以门级为出发点，可描述门电路结构。只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。第四，行为仿真。通过设计描述网表文件，实现功能仿真，对设计描述和设计意图是否一致进行判定。第五，适配。对于网表文件，利用布局布线适配器，针对某一目标器件进行逻辑映射操作，例如逻辑分割优化，布局布线，以及底层器件的优化配置，等到逻辑映射操作完成之后，EDA软件可形成多项结构，例如适配报告、下载文件。第六，功能仿真。在该步骤中，仿真精度非常高，和真实情况十分接近。第七，下载。如果上述6个步骤能够顺利实现，可将适配器文件下载，直接在目标芯片中转存。

7电子工程设计中EDA技术的应用流程

近些年来，EDA技术在各领域不断深入，涉及医疗、生物、航天、通信等领域，然而，EDA技术在电子工程设计中的运用最为突出，通过EDA技术，利用虚拟仪器进行产品测试，保证技术支持。可以说，EDA技术的运用，主要是电路特性优化和电路设计仿真。EDA技术在电子工程设计中的运用，主要应用流程如下：首先，源程序。在一般情况下，在电子工程设计时，主要是利用EDA器件软件，通过图形编辑器，展示文本、图形。不论是文本编辑器，或图形编辑器，均需依靠EDA工具编译、排错，方可实现文件格式转化，保证了逻辑综合分析。输入源程序之后，即可实现仿真器仿真。其次，逻辑综合。输入源程序之后，利用VHDL格式转化，即可进入逻辑综合分析流程，利用综合器，在电路设计过程中，通过高级指令，实现高级向层次较低语言转化，即逻辑综合。在逻辑综合过程中，可将其看作电子设计的目标优化流程，输入文件到仿真器后，实现仿真操作，确保功效、结果一致性。第三，时序仿真。逻辑综合适配后，进入到时序仿真环节，时序仿真是利用适配器、布线器，通过适当手段，将VHDL文件传输至仿真器内，逐渐开始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考虑器件特性，在适配之后，时序仿真结果比较精确。第四，仿真分析。明确了电子工程设计方案，通过结构模拟、系统仿真方法，对方案可行性、合理性进行研究分析。通过EDA技术，可实现系统函数传递，建立数学模型开展仿真分析。使用该系统仿真技术，可应用到其他非电专业设计中，在理论验证、方案构思中能够正确运用。

8结语

综上所述，随着科学技术不断发展，现代技术逐渐革新，促使EDA技术领域朝着更高层次推广、开发，且成效非常显著。在本篇文章中，笔者详细分析、研究了EDA技术的基本信息。根据研究表明，在我国电子工程设计领域，EDA技术的运用是一种技术推动和变革，基于EDA技术的电子产品，其使用性能、专业化程度明显高于传统设计方案。因此，在电子工程设计领域，使用EDA技术，可明显提升工作效率，优化电子产品，拓展产品附加值，EDA技术发展方向的高层次自动化设计技术必将取得更辉煌的成绩。无线互联科技•设计分析

作者：陈瑾 单位：徐州工程学院

[参考文献]

[1]赵欢欢.电子工程设计的EDA技术研究分析[J].电子技术与软件工程，2014（3）：140.

[2]许术利.电子工程设计的EDA技术[J].中外企业家，2014（12）：114.

[3]姚国雪.电子工程设计的EDA技术刍议[J].中小企业管理与科技(中旬刊)，2014（10）：214-215.

[4]许勇.电子工程设计中EDA技术的应用研究[J].福建电脑，2014（9）：106-107.

[5]潘松.电子设计自动化(EDA)技术及其应用(一)[J].电子与自动化，2000（1）：51-54.

[6]江燕.电子工程设计的EDA技术分析[J].电子技术与软件工程，2016（7）：125.

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“模拟电子技术基础”课程需要在有限的学时内（理论教学64学时，实验20学时）使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。新修订的课程内容体系更加注重理论教学与实践教学的衔接，在保证经典理论的基础上重点讲授集成运放组成的各种信号运算、信号处理和信号产生电路，并延伸到模拟集成电路和模数混合系统等内容，培养学生系统级的分析与设计能力。理论教学应简化器件内部机理的介绍，弱化缺乏工程背景的解题技巧及公式记忆，强化器件的组合应用与接口扩展机制，加强主流新技术的探讨；实践教学应重点引入研究型和设计型实践教学环节，为此出版了课程配套的“十一五”规划实验教材《电子技术实验与模拟电子技术课程设计》。目前，多媒体教学和电子设计自动化（EDA）的发展使得教学辅助软件能够融入课堂，为学生丰富的探索和实践提供了现代化手段。适用于该课程的研究型教学辅助软件包括EDA仿真软件Multisim、Proteus和工程计算软件Matlab、MathCAD。在此基础上，笔者将EDA仿真作为理论课的工具及学生进行硬件实验的前提，建立了“理论•仿真•硬件”相互融合的教学模式，以保证研究型教学落到实处。

教学方法与教学手段的改进

1.通过网络辅助教学平善课程体系

随着信息技术的发展，世界各国高校都在大力开展网络化教学应用，然而海量的数字化资源会使学生感到无所适从。为此，笔者通过网络辅助教学平台给学生提供少而精的数字化资源，与课堂教学相辅相成。除了教学大纲、教学日历和教学课件，网络辅助教学平台提供的数字化教学资源还包括教学辅助软件、往届试卷及答案详解、国家级电子技术精品课程和国际一流大学电子技术课程的网址，方便学生进行自主学习。网络辅助教学平台还提供与课程相关的在线辅导答疑，并通过微博、QQ群、飞信群等网络互动方式开展忆阻器、在系统可编程模拟器件、新型传感器等前沿技术的专题讨论，并让学生通过网络调查模拟电子技术的相关专利与应用，撰写调研报告，促进学生开展研究性学习。

2.将EDA仿真演示融入理论教学

EDA技术是电子设计领域的一场革命，改变了以变量估算和硬件实验为基础的电路设计方法。在理论教学中引入重点内容的EDA仿真演示，有利于快捷地将理论性和应用性融于一体，实现理论教学的拓展，并为实践教学打下基础。由于学时与场所限制，教师需要在备课时充分考虑课堂投影演示与本机显示的不同，精心设计演示范例与互动环节，引导学生思考，由学生得出结论，并事先做好演示范例的中间版本以便重点演示关键步骤。例如，笔者在课堂上利用EDA仿真软件边演示边讲解电路引入负反馈前后各种参数、输入输出信号波形、频率响应特性的异同，学生通过直观的比较加深了对负反馈作用的理解。此外，笔者在布置书面作业时还鼓励学生对作业中的疑难问题进行仿真，并在作业本上写出心得体会。

3.强化“系统化模拟电路”的定性思维

现行的理论教学往往只讲器件和基础电路，很少涉及如何由各种元器件通过某种联结组成一个实用系统。笔者在绪论课中就结合实际阐明电路系统的组成及各部分的作用，并给出简图；之后课程中每一个新内容都会回到系统简图上来，逐渐深化、细化，并引导学生寻找反例，这样不但使学生建立了系统的概念，而且能够举一反三。在EDA的辅助下，学生对各种电路无须精确的理论计算，但要掌握近似估算的方法，弄清楚电路系统的设计思路及其局限性、性能指标的折衷考虑。要注意各章节之间的相互配合和衔接，坚持培养学生“系统化模拟电路”的定性思维，强化以集成运放为基础的知识体系，使学生建立系统观念、工程观念，学会定性分析与辩证的思维方法。

多层次的实践教学

1.利用Multisim软件开展虚拟实验

研究型教学是理论和实践有机结合的一种教学方式。然而由于学时、实验条件的限制，课内实验的教学效果难以达到预期目标，利用EDA软件开展虚拟实验能够弥补当前课内实验的不足。目前EDA软件的种类很多，其中Multisim软件提供了多种常用的虚拟电子仪器与元器件，特别适合于模拟电路系统的虚拟实验。

学生可以通过这些仪器观察电路的运行状态，查看电路的仿真结果，许多设置、使用和读数与实际的测量仪器类似。因此，课内实验是首先在EDA实验室安排了一节课的Multisim认识实习，随后按教学日历分为基础实验、综合实验、课程设计三个阶段。各阶段都增加了相应的仿真设计内容。在课内实验之前，笔者要求学生预习实验内容并进行Multisim仿真及课外研究，再进入实验室通过仪器设备进行实际的硬件操作。虚拟实验和硬件实验不可重此轻彼，而应软硬结合。笔者通过实验课件的演示减少讲解时间，让学生有更多的时间用于实际操作与硬件调试。这种“理论•仿真•硬件”相互融合的教学模式将仿真考核和课外研究作为实验成绩的重要部分，增强了学生对理论知识的理解与掌握，提高了学生的仿真能力、设计能力和系统调试能力。

2.重视综合实验和课程设计

研究型教学需要一种类似科学研究的氛围以及一对一的师生互动。综合实验和课程设计能够较好地弥补理论教学大班授课的不足。有限的学时在一定程度上制约了实践教学的深入开展，为此笔者压缩了前期验证型基础实验的次数，在实验课程的后期安排了三次融合整学期知识点的综合实验，帮助学生强化“系统化模拟电路”的定性思维。期末的课程设计则由指导教师布置若干难度适中的研究课题，要求学生从查阅资料开始自主进行电路设计，对设计的电路进行仿真分析，经教师审查后方可选购器件，安装调试电路，测量各种参数，进行实验分析，提出改进意见，并根据规范格式书写课程设计报告，完成一次较完整的工程研究训练。鼓励学生进一步拓展课程设计内容并发表科技小论文，在课程设计中表现突出的学生将被选拔参加各种课外科技活动和竞赛。

结束语