电路设计的步骤范文

导语：如何才能写好一篇电路设计的步骤，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： 组合逻辑电路；Multisim ；仿真

0 引言

组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与电路以前状态无关，而与其他时间的状态无关。组合逻辑电路的分析和设计是数字电路中一个重要组成部分[1]，对于初学者和大多数电子设计人员来说，掌握了一定的基本分析和设计方法后，设计出来的结果仍然不够理想，特别是经过实际焊接电路或在面包板上搭接电路，再用仪表和分析仪器来分析判断结果后，设计达不到要求，就要重新设计，反反复复不但费时费力，浪费材料，而且在搭接电路过程中由于焊接而带来的虚焊、漏焊等接触不良现象，可能引发一系列电路问题，这些都极大的消弱设计者的积极性。随着计算机技术的发展和电路设计仿真软件不断出现，运用电路设计仿真软件设计电路，是提高组合逻辑电路设计水平和设计能力的有效方法[2]。

Multisim软件是加拿大Interactive Image Technologies

公司（图像交互技术公司，简称IIT公司）在1998年推出EWB5.0

（Electronic Workbench，称为“虚拟电子实验室”）的基础上推出的一款更高版本的电路设计与仿真软件[3-4]。将Multisim软件应用于数字电路教学和科研中，可以使组合逻辑电路的分析和设计变得简洁、方便，有利于更好更快的达到组合逻辑电路的分析和设计的目的。

因此本文利用四输入表决电路设计来对比传统设计方法和Multisim软件设计方法过程。

1 传统组合逻辑电路设计

传统组合逻辑电路设计一般步骤为：分析任务要求列出真值表，通过真值表求出逻辑表达式并根据器件化简，画出逻辑电路图，最后根据逻辑电路图构建实验电路验证结果。逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一，为了使电路简单、使用器件少，要求逻辑表达式尽可能简化。但是考虑电路选取器件、稳定可靠等要求，最简化设计往往不是最终的逻辑表达式[5]。下面就以设计四输入表决电路为例来分析组合逻辑电路设计的一般步骤过程。

2.1 四输入表决电路分析

现在有四输入表决电路如图1所示，这一电路具有怎样的功能呢？逻辑转换仪提供了八个输入和一个输出端，我们将待分析电路连到逻辑转换

仪的输入和输出端上，如图3所示，按下按钮①，可以将待分析电路转换为真值表，此时可以接着按下按钮②或③，将会把真值表转换为逻辑表达式。利用此方法在分析组合逻辑电路时，可以省去复杂的逻辑计算，使得分析复杂组合逻辑电路变得更加简单。

2.2 四输入表决电路设计

最后，需要验证逻辑电路设计，我们可以直接在Multisim

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在现今的市场经济环境下，任何的消费者都是追求性价比最大的原则。在使用一些电子元件的时候，一方面要注意产品的质量，同时还要在选择产品元件的时候注意价格因素，在价格和质量之间找到一个完美的结合点，这样的产品才是最受欢迎的和市场竞争力高的产品。

2电子电路设计的基本步骤

电子电路设计的基本步骤的了解也是进行电子电路调试的一个重要的环节，这样的话在调试的过程中间，我们也可以利用设计的步骤进行相反的推演。

2.1分析设计课题，明确功能要求

在看到设计的课题的时候，我们应该认真的研究课题，找到课题的重心，和中心，然后对课题进行深入的研究，确定课题的每个方面，考虑到每个细节，最后确定设计的电路的功能，所需要的元件，各个元件的功能，制造出顾客满意的电子电路。

2.2确定核心功能器件和总体设计方案

在明确设计课题的思路之后，对课题的设计的电子电路有一个明确的定位，根据设计的电子电路的具体功能有了具体的了解，我们才好确定所需要的功能器件，再采购功能器件，最后设计一整套的设计方案，当然方案的设计最好多设计几套，毕竟方案是理论的产物，现实的需要中可能会出现偏差，这也是有备无患，况且也可以在这些方案中间选择一个最优的方案实施。

2.3功能单元电路的设计与选择

在设计功能单元电路的时候，我们要明确对各个单元的电路的要求，针对这些具体的要求在制定出准确的指标参数。选择各个单元的功能的时候我们要注意的是不是单纯的选择，还要根据这个元件的连接的各个元件之间的配合来选择这样的单元电路的设计才是符合整体性的要求，设计出来的电路不是单纯的零件的组合，而是各个零件的相互的配合，最后形成的一个有机的结合体。

2.4初步形成整体设计

在完成以上步骤的前提之下，就要形成一个相对完整的设计方案，这个方案要求是考虑到各个方面的因素，不会出现低级的错误，加上加工整理形成一个电路设计的雏形，建立一个宏观的框架。

2.5电路试制

在电路图的设计定稿之后，就可以进行电路的试制，制作出相应的电路板，焊接相应的电路元件，最后检查相应的元件是否完好，连接的是否紧密，安装好之后还可以进行通电调试，看看是否需要优化。

2.6电路的调试和定性

最后在以上的各个步骤完成之后，就要在制作的样品中间进行测试调节，然后选出最好的电路设计，在这个过程中间首先是进行调试，对其中的问题进行检查维修，在交友相关的部门试用，确定适合以后在定性生产，在调试定性的过程中间我们要详细的记录下来各种数据。本文来自于《电子科技》杂志。电子科技杂志简介详见

3调试仪器的介绍

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关键词：电子电路；单元电路；设计方法

1 前言

在我国，电子技术是随着我国的改革开放发展起来的，虽然起步晚，但是当今的发展也在世界发展水平之列。经过几十年的发展，电子技术从电路的设计和应用的领域都发生了翻天覆地的改变，应用范围越来越广，对于我国的电子电路的工程师和设计人员来说，合理的设计出一个符合要求的完整的电路图是非常重要的。

2 电子技术和单元电路的概念

所谓的电子技术，就是在我们解决实际的电路问题时，电路工程师根据电子学的原理，将电子的某种特性设计在一个实际的电子器件上的一门新兴的技术。电子技术主要分为电子信息技术和电子电路技术两大类。在电子信息技术中，从前只有电子模拟技术，但是最近几年又新发展出一门数字电子技术，后者处理电路的能力更强，因此，成为现今社会电子技术的主流。在电子电路中，组成电子电路系统的一个主要部分就是我们要分析的单元电路。单元电路很复杂，对电子工程师要求的技术严格，为了将电子电路设计的水平不断的进行提高，我们电子工程师就要对单元电路进行设计的研究，通过这些来增加单元电路的经验。

3 单元电路的设计步骤和方法

3.1 单元电路的设计步骤

在传统的电路设计时，一般的步骤有三步。单元电路在设计上也一样，都是明确设计任务、计算单元电路的参数以及画出最后的单元电路图。

在单元电路设计前，一定要明确设计的目的和任务。主要考虑的是设计出的单元电路的性能，在单元电路设计时，我们要将电压、电阻、电流设计为最佳的状态，以使设计出的单元电路的性能达到最好，当然，在设计时，还要考虑到设计出的电路体积要小，成本要低，结构要简单，方便使用和维护、

在计算单元电路参数时，我们一定要运用我们电子工程师的专业知识，将设计的参数计算准确，保证设计出的单元电路功能达到预期的目标。举例说明，当我们在设计单元电路中的放大器电路时，我们一定要计算准确电阻值及其放大的倍率，这样才能保证放大器电路正常的工作。在参数计算时，我们要计算不止一次，将计算的结果进行比较，在误差范围内才能使用。

在单元电路设计参数计算出来后，接下来就是画单元电路图。画出完整的单元电路图主要是让我们能总体的了解单元电路和整机电路间的相互联系和转换。在画单元电路图时，要确保所画的电路图简单、明了、准确。尽可能的将电路图画在一张图纸上，这样方便电子工程师检查其中的问题和错误，单元电路的主要部分要在图纸上标明，有必要的还要画出主要部件的详细电路图。

3.2 单元电子电路的设计方法

前面详细的讲解到单元电路的设计步骤，这都是为单元电路的设计方法做准备，一个单元电子电路正常运行与否，根本还要看单元电路的设计是否合理，因此单元电子电路的设计方法尤为重要。下面主要讲三种实际生产中常用的设计方法。

第一种就是线性的集成运放组成的稳压电源的设计方法，在稳流网络，稳压电源中的电压变压器只有通过输入电压才能借助滤波网络进入最后的稳压网络中去，因此，在电子工程师设计电路时，要将电流的短路保护考虑在内，防止负载的电流超过额定电流，对电路产生损害，一般的稳压电路都是串联式，因此在设计时，要将负载区的纹波系数降低，保证电路的稳压效果，带动负载一定不能选用直流电，防止出现短路。

第二种就是单元电路的级联设计方法。在将各个分单元的电路设计好后，就要设计他们之间的级联图了，一些涉及的是模拟电路的联系，一些是数字电路的联系，更多的是两者结合的综合电路，这些电路总体是要提高电路的放大倍数和提高其负载能力，因此，我们设计时要综合考虑对电路进行匹配设计。在耦合信号的设计中，要考虑不同耦合种类的相互影响，对电路进行最优设计。对于电路中的时序配合，要总体的先对系统进行分析，确定电路系统的时序，在按照最简原则进行设计。

第三种就是对电路中的放大器的设计。放大器在电路中的作用主要是放大电路中的单元倍数，加强电路中某个模块的功能。放大器要考虑的因素主要是电源的单、双供电，电源的最优电流，最佳输入和输出电压等，在放大器设计中，一定要处理好各个参数的关系，在设计中要避免出现两级以上的放大级别，减少出现的消振问题。

4 结语

现在的电路中的单元电路种类很多，因此在设计方法上会有很多版本，随着科学技术的不断发展，集成电路逐渐成为电子市场的新宠，并且已经形成集成电路的新兴器件，这对电路的单元电路设计要求提出了更加严格的要求。这就需要我们电子工程师在电路的设计上要积极地积累设计经验，参考国外的先进技术，将我国的电子设计推向一个新的台阶。

[参考文献]

[1]徐雷.关于电子技术单元电路的级联问题[J].电子制作，2013，（9）：17-19.

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1.1明确任务

再设计电路时，首先要明确电路需要的功能，制定详细的任务书，确定需要的单元电路，星系拟定电路的性能指标，再通过计算电压需要放大的倍数、电路中输入输出电阻的大小，绘制执行流程图，通过设计，将电路所需的成本降到最低，提高每个单元电路、参数的精度，在提高设计电路的可靠性、稳定性的前提下，尽量简化设计电路。

1.2参数计算

计算参数是设计电路必须要进行得步骤，通过计算，来保证电路中各个单元电路的功能指标需要达到的要求，计算参数需要电子技术的相关知识，单元电路的设计需要强大的理论知识的支撑，才能做到炉火纯青。例如，在计算如下放大电路的时候，我们需要计算每个电阻的阻值、以及放大倍数，同一个电路，可能有很多数据，所以要正确的选择数据，注意方法。

1.3绘制电路图

电路设计时，需要将单元电路与整机电路相连，设计完整的具有一定功能的电路图，在连接时，需要注意单元电路间连接的简化，以及最重要的是，电路的电气连接，是否能够导通，实现预定功能。例如，设计单元电路间的级联时，各单元电路设计完成时，还要考虑这些，意在减少浪费，还要注意输入信号、输出信号、控制信号间的关系，同时还要注意一些事项：首先，注意电路图的可读性。绘图时，尽量将主电路图绘制在一张图纸上，其中较为独立的部分单元电路、以及次要部分可以绘制在另一张图上，但是一定要注意图之间的电气端口的连接，是否对应，各图纸间的输入输出端口都要提前做好标记。其次，注意信号流向以图形符号。信号的流向，一般从输入端、信号源开始，从左至右、从上到下，按信号的流向依次连接单元电路。而且，图中要加上适当的说明，如符号的标注、阻值等。最后，注意连接线画法。电路图中，各元件间的连接应为直线，且尽量减少交叉线，连接线的分布应为水平或者垂直，除非应对特殊情况，否则不要化斜线，如图中不可避免的出现交叉，要将连接点用原点表示。

2几种典型单元电路的设计方法

电子电路设计中，单元电路一定要设计合理，否则将会影响整个电路的联通，所以，电气工程师在设计电路时，应该更谨慎的致力于单元电路的设计。

2.1对于线性集成运放组成的稳压电源的设计

稳压电源的设计，一般先让输入电压通过电压变压器，然后进行整流，然后经过滤波电路，成为稳压电路。设计单元电路时，串联反馈式稳压电路可分为几个部分，调整部分、取样部分、比较放大电路、基准电压电路等。这样的设计能够使单元电路具有保护过流、短路电流。

2.2单元电路之间的级联设计

单元电路设计完成之后，还要考虑单元电路间的级联问题。例如，电气特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合、相互干扰等。其中信号耦合方式，还包括：直接耦合、间接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光耦合。时序配合的问题，相对比较复杂，需要对每个单元电路的信号进行详细的分析，来确定电路时序。

2.3对于运算放大器电路的设计

运算放大电路在电路设计中十分常用，它能够与反馈网络连接，组成具有特定功能的电路模块，是具有很高放大倍数的单元电路。运放电路的设计，可以通过元器件的组合，也可以通过具有相应功能的芯片构成，设计时对各种参数都要整体权衡，不能盲目的追求某个指标的先进。其中，要引起重视的是，应在消震引脚间接入适当的电容消振尽量避免两级以上的放大级相连。

3结束语

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1数字集成电路设计实验课程教学现状

数字集成电路设计课程为黑龙江大学集成电路专业学生本科阶段的必修课。传统的数字集成电路设计实验教学课程可使学生加深对所学理论知识的理解，熟练软件使用过程，增强动手操作能力，但还存在如下三方面问题:A.实验教学方法有待改进。在传统的数字集成电路设计实验教学中，上课前，学生基本不了解实验仪器和软件，也不清楚实验课的内容。课程开始后，教师需要把相应理论知识、仪器操作和软件使用等内容一一讲授清楚，在有限学时内，更多的讲授时间就压缩了学生动手实验和探索更深入问题的时间，不利于学生实践能力的培养。B.实验课程内容相对简单。目前，黑龙江大学数字集成电路设计实验课程的内容较为基础，基本单元电路的设计仿真占比较大，开放性实验项目不多。实验内容主要涉及比较器、编码器和加法器等基础门电路的仿真，学生使用ModelSim软件通过Verilog语言编写相应电路的网表，然后编写对应testbench文件并进行仿真验证所写电路网表功能的正确性。这类基础实验有利于学生熟练掌握编程语言和软件使用，并加深对基本单元电路的理解，但内容相对简单，对于学生设计综合能力的进一步培养还有所欠缺。C.实验课程考核机制单一。传统数字集成电路设计实验课程的考核成绩只做为其理论课程总成绩的一小部分。黑龙江大学的数字集成电路设计实验课程的考核形式一般为学生每次实验课程中是否完成了几项规定的实验内容，所有实验内容完成后所得成绩的叠加即为该门实验课程的总成绩。由于实验内容具有固定性和同一性，成绩较好的学生快速完成实验内容后难于进一步进行探索研究，这种简单的考核方式无法很好反映出学生掌握实验技能的梯度，也不利于学生发挥创新型思维进行设计实验，阻碍了学生的实践能力发展。

2基于翻转课堂教学模式的改革探索

A.课堂翻转，提升学生学习质量。在翻转课堂教学模式中，教师应由专注“如何教”转向研究学生“如何学”。在数字集成电路设计实验教学中，教师可根据本次课程的实验内容，在课程开始前一周将相应的学习知识点、软件操作、硬件搭建及要解决的问题以电子文档或视频的形式放于共享平台上。学生需要在共享平台上进行课前学习，学习期间应查阅相关参考资料，将简单的知识点尽量通过自学解决，将重点难点问题标记出来，在课堂中与教师或学习小组交流、讨论，并最终解决问题［2］。这种翻转课堂教学模式改变了传统课堂的教学方式，强化了学生主动学习的意识，提高了课堂时间利用率，可提升学生的学习质量［3］。B.实验课程内容和模式改革。实验课程对学生基础知识掌握情况的检验和设计能力的培养至关重要，因此，应打破传统实验课程辅助理论课程开设的现状，将数字集成电路设计课程实验部分作为一门拥有独立学分的必修课。实验内容应具有基础性、多样性、创新性和完整性，确保学生在做好基础性实验后，切实提升创新性实验能力。实验内容中应增加综合电路设计题目所占比重。目前，实验室拥有SEED－XDTKFPGA教学实验平台，拥有视频显示、LED显示、数码管等验证设备，可开设多种实验教学项目。学生可利用该平成编写源代码、综合、编写测试文件、功能仿真、约束设计、布局布线后仿真、生成FPGA下载代码文件、FPGA下载程序和实验平台验证结果全流程。应充分利用SEED－XDTKFPGA教学实验平台的强大功能，将该平台贯穿数字集成电路设计实验课程始终，如:可增加数码管显示、LED跑马灯、频率计等基础实验项目，独立电路设计项目也应利用该平台进行开展。这对于提高学生的数字电路设计能力、动手实践能力和掌握FPGA开发过程具有重要意义。C.完善实验课程考核机制，注重学生创新能力培养。应建立课前学习考核制度，督促学生做好课前学习。翻转课堂教学模式若要在数字集成电路设计实验教学中达到好的效果，就必须建立适当的课前考核机制。可将学生课前学习时长和通过课前学习掌握基础知识的程度作为一项课程考核指标，考核分数计入最终实验课程成绩内(占实验总成绩的20%)，进而督促学生必须做好课前学习。数字集成电路设计课程实验部分的主要任务是培养学生的数字集成电路设计能力，因此，要注重实验中创新性设计能力的考核。以往实验总成绩由每次实验得分累加获得，改革后，实验总成绩应为课前学习考核得分(20%)、每次完成实验内容考核得分(20%)和完成一个独立电路设计实验考核得分(60%)三项累加获得。独立电路设计实验需要完成电路建模、电路网表编写、testbench编写和在FPGA实验箱进行功能验证等工作。教师可根据学生在设计过程中每一步骤的完成情况给出准确的评价分数，这样可以较为细致地检验学生对基础知识和电路设计能力的掌握情况，而且独立电路设计实验分值占比较高，如果不能完成电路设计，则该门课程无法通过考核，可通过这种方式调动学生的积极性，加强学生的紧迫感，提高学生的学习质量。

3结语

通过对翻转课堂教学模式的研究，结合黑龙江大学数字集成电路设计实验教学课程现状，探索了基于翻转课堂的实验教学方法。该方法根据目前实验教学课程存在的问题，提出了课堂翻转、完善课程考核机制和实验内容改革的方法，可以增强师生之间的交互性，增加学生动手实验的时间，有助于教师在课堂上更好地掌握每一位学生真正的学习状态和学习效果，从而有效提升学生的数字集成电路设计能力、创新思维能力和实践能力。

参考文献:

［1］石端银，张晓鹏，李文宇.“翻转课堂”在数学实验课教学中的应用［J］．实验室研究与探索，2016，35(01):176－178.

［2］王伟.基于翻转课堂的《土木工程材料》实验教学研究［J］．四川建材，2018，44(08):245－246.

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关键词：电子电路；设计；调试

在进行电子电路设计时，要在理论基础上结合实践，并且要通过调试使之更加完善。对于电子器件来说，电路设计的好不一定安装出来会出现让人满意的效果，在实际执行中总会有误差出现，比如元器件的参数误差、电阻阻值误差等。所以在完成电路设计和安装后必须对其进行调试，在每一次调试后对出现的问题进行改进和完善，这样才能使最终设计出的电子器件满足实际需求。

1 常用电子电路的设计方式

在生活中，总会有一些问题需要设计并实现电子电路来解决。在进行电子电路的方案设计时，需要在理论的基础上结合实际情况，在种类繁多的电子元器件中选出合适的部件进行电路组装，在组合的过程中要思考如何运用巧妙的方式使最终的成品既满足实际的生产需求又满足简单、简洁的原则。设计者要完成运行良好的器件必须具备扎实的理论基础，同时还要有丰富的实践经验和灵活的头脑。除此之外，在设计过程中还要多查阅相干书籍使设计方案更加精准。

1.1 明确电子电路设计要求

在进行电子电路的设计时，要求设计者必须对产品的需求、目的、标准和性能指标做到心中有数。在确定器件参数时尽量做到精准，如果参数无法确定，那么在进行方案设定时必须根据实际情况留出一些富余量。设计者必须在进行方案设计前对实际情况作出调查，并且能够针对具体问题作出详细分析，在明确设计要求的前提下进行电子电路的方案设计。

1.2 总体设计方案的制定

在进行电子电路的设计时，首先要明确产品的性能要求和设计目的，设计者要根据这些基本信息，同时结合自身所掌握的的知识技能和参考资料提供的数据，最终制定出几套备选的总体设计方案。要求所制定的总体方案要在满足设计要求的前提下尽可能做到经济、简便、科技水平高、多功能等。然后设计者要仔细分析每一套设计方案的优点及缺点，综合考虑各方面因素，经过不断对比和筛选后选择几套比较符合标准的方案，进而再通过实际的调查探究和咨询确定一套最终方案。在进行方案设计时，要利用框图来展示设计原理，不必非常详细但要将已经确定的部分展示出来。方案系统框图要能显示出设计要求和标准，各个部件的自身功能以及各器件之间的联系。

1.3 各个单元的设计、器件及参数选取

⑴单元的设计。在进行单元设计之前，要参照已经制定出的总体设计方案和器件的设计要求，认清器件需要完成的任务是什么以及各个器件之间是怎样的关系。最好可以对主要单元的性能要求作出明确规定。如图1所示，该电路就被分成了几个小的单元分别进行设计。在进行具体单元设计时，可以参考其他的完善的电路，也可以更具自己的思路进行创新。但无论选择哪种方式都必须在保证单元性能和要求的前提下进行。在具体操作过程中，可以多翻看一些相关资料，使自身思路更加开阔，使电路尽量简单，最好具有经济节约的特性。

⑵参数确定。在进行电子电路设计时，总会用到很多参数，而这些参数是需要通过计算得到的。在计算之前必须对电路的工作原理了然于心，同时还要明确电路所要完成的具体功能，然后运用相关公式就能得到所需的参数数值。

2 常用电子电路的调试方式

电子电路在设计、安装完成后必须进行进一步的调试才能使器件最终满足总体的设计要求，它作为一项不可或缺的重要步骤，是理论与实践相结合的必要途径。要求调试者必须同时具备充足的理论知识和丰富的实践经验。实际的调试过程一般可以分为以下几步：

2.1 仔细检查

要检查电路的连接是否正确，比如电容极性是否正确、元器件的安装位置是否正确、二、三级管连接是否正确、电源正负极连接是否正确、是否有接地线和焊接是否符合要求等。

2.2 通电检测

在通电前，要先检查所用电压的数值大小和极性是否正确。在通电后要先观测器件是否出现发热、有异味或者冒烟现象，若有必须立刻断电进行检查，若无则可以继续调试。

2.3 分块调试

要将整体的电子电路按照不同功能分成不同的模块，针对不同模块分别进行调试。调试可以分为静态调试和动态调试。在进行静态调试时，对于模拟电路要检测其静态工作点以便查看电路的工作状态是否正常；对于数字电路则要检测各个输入和输出端口的电压是否正常。在调试时要先进行静态调试，一旦过关再进行下一步的动态调试。

2.4 联机调试

在完成分块调试后，可以将各个模块联接起来构成整体进行联机调试。进行联机调试的主要目的是观测实际的运行结果，将结果与设计的总目标、总要求和性能指标进行逐一对比。发现问题后进行改进，然后再测试。在经过不断调试后，电子电路将逐渐趋于完善进而达到总体的设计要求。

[参考文献]

[1]余春平.浅析电子电路设计制作常用调试方法与步骤[J].时代报告（下半月），2012（6）：57-98.

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关键词:电子电路设计；创新；路径

科技的不断进步和发展,电子产品逐渐的渗透到生产和生活的各个领域,成为国家科技生产水平的主要组成因素,推动者计算机技术的不断进步,成为国家发展的动力,为技术的全面进步提供必要的条件。但是现阶段我国进行电子电路设计的过程中存在一定的问题,创新能力不足,自主知识产权意识较弱,造成整体发展水平出现滞后性,因此在今后的发展中需要对电子电路设计的创新路径进行分析,全面的掌握创新方法,保证电子电路自主研发能力的提升,促进我国科技水平的全面进步。

1电子电路设计概述

1.1电子电路设计的原则

电子电路设计需要遵循相关的原则,这样才能更好地保证设计的科学性,首先需要对电子电路内部的各项原件相互之间的关系进行全面的分析,掌握设计的内部结构以及外部结构,整体上对原件内部的各项构造进行分析,综合地对电子电路的各项类型进行分析,全面地掌握各项设计类型。其次需要关注设计的功能性原则,在进行设计的过程中需要将电子电路系统进行更加细致全面的划分,掌握不同模块的实际功能,考虑到实现这些模块和功能的途径,从而在设计中了解掌握原件的情况,实现电子电路设计的规范性。在进行电子电路设计的过程中需要保证各项功能的完整性,在进行设计的过程中需要针对每一个部件的实际使用效果进行分析,确定整体的设计成果符合实际使用的效果,这样才能进一步提升设计的科学性与合理性,在实际使用中保证使用的质量。

1.2电子电路设计的技术

进行电子电路设计需要采用合适的方法,具体的方法包括遗传算法。这种方法在进行设计的过程中将关注的焦点放在需要解决的问题上,针对性地进行代码设计,对需要解决的问题进行相应的编程,这样的方式可以在进行程序编制的过程中避免因为竞争机制带来不同遗传操作和交叉变异的问题,满足现实情况下的管理机制,对其中较差的个体进行替代,保证代码的使用更加符合技术的需要,不断地满足现实条件,对结果进行更加全面的管理,对实际问题进行整体解决。而现场可编程逻辑阵列是将逻辑电路方式进行应用,采用在线编程的方式,将存储芯片设置在RAM内,在需要编程的过程中通过原理图和硬件对语言进行描述,然后将数据存储到RAM内,这样将数据进行存储的方式使得相关的逻辑关系得到更加科学的处理,一旦对其中的FPGA开发软件进行断电之后,就会出现RAM的逻辑关系空白,为整体的数据存储节省较多的空间,提升FPGA系统的使用效率,将不同的数据流灌入到硬件系统中,提升电子电路设计的整体质量,便于对设计方法进行全面的创新。

2电子电路设计的创新基本方法

2.1对电子电路进行层次化的设计

进行电子电路层次化的设计首先需要将基本构造分成相应的模块,对不同的模块进行分层次的设计描述,整体设计过程中需要按照从硬件顶层抽象描述向最底层结构进行转换,直到实现硬件单元描述为止,层次化设计在进行管理设计的过程中相比较而言较为灵活,可以根据实际特点选择适宜的设计方式,既能够是自顶向底的方式,也可以是自底向顶的方式,具体情况需要按照实际情况进行分析,对电子电路的设计进行全面科学的管理。

2.2对电子电路进行渐进式设计

渐进式设计也是电子电路设计中经常出现的情况,这种设计方式主要是将一些附加功能带入到管理中,将设计的相关指标使用到设计中,其中包括高频、低频模拟电路、数字电子线路的结构设计,然后依据实际情况设计相应的单元电路结构,将电子电路工作的特点和运行方式融入到设计中,并将线路设计进行全面的整合,注重输入与输出之间的相互关系,保证电路设计的规范性,将电子电路设计得更加便于操作。同时在进行设计的过程中需要对渐进式设计的步骤进行分析,根据应用型电子电路的功能,及时地对电子电路进行组合,在进行拼装时需要关注连接点信号连接的强度、幅度以及电压值之间的关系,将整体电路进行更加科学的设计。

2.3硬件语言描述设计

在进行电子电路设计的过程中还可以使用基于硬件语言描述的形式,首先需要对设计目标进行全面的管理,熟悉电子设计中对信号进行控制的相关原理,保证信号处理的各项参数。在具体信息确定完成之后需要对系统进行分解,找出硬件的总体框架,之后对设计图进行仿真设计,将较为重要的位置使用相关的记号进行标注,然后借助CAD软件对设计进行仿真测试,保证电子电路设计的逻辑关系、正负极值、时序等的正确性,提升方案设计的规范性。

3电子电路设计的创新路径

3.1电子电路构架设计

进行设计创新首先需要对整体的设计构架进行管理,在设计中对FPGA系统进行重新定义,在硬件单元内部建立连接,找出更加明确的构建系统,对设计途径进行创新。在设计结束之后需要对设计目标以及设计结果进行对比,可以采用错误的代码,验证系统在进行甄别过程中的效果,对于出现问题的地方及时进行改进。在结束之后选择适宜的子系统,其中一部分保持原本的运行状态,一部分按照遗传算法进行一定的修改,这样可以对系统进行更加完善的处理,使操作的适应性更强。进行改进之后再对系统进行整体的验证,不断地对设计方案进行改进,使得设计更加符合方案的需要。

3.2对设计环境进行创新

在设计过程中需要对系统的环境进行创新,用于测试的环境需要将测试的硬件与显示的FPGA构架和硬件进行全面的控制,制定适宜的仿真软件。计算机在使用的过程中可以通过通信电缆将数据从计算机下载到FPGA系统中,使用规范化的仪器对数据采集中的硬件和软件进行连接,对设计方案进行全面的评估,并将数据转化进行应试实验,对软件进行仿真处理,提升系统整体运行环境。

4结语

电子电路设计对于科技的发展具有较为关键的作用,需要对系统进行全面的管理,对设计方法进行不断的创新,使设计在多变的环境中实现自我重构,提升设计的科学性,使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化。不仅能提高理解分析能力,而且能提高设计能力。通过设计和模拟仿真可以快速地反映出所设计电路的性能,使设计更加生动、直观、实时、高效,更好地为人类造福。

参考文献

[1]梁光胜.电子技术系列课程教学改革的研究与实践[A].中国光学学会光电技术专业委员会,教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会,全国高等学校光学教育研究会.全国光学、光电和电子类专业教学经验交流、研讨会专集[C].中国光学学会光电技术专业委员会,教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会,全国高等学校光学教育研究会,2012.

[2]黄品高,叶懋,景新幸.电子电路基础实验教学中培养学生创新能力的基本素质的探索[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会.教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会,2010.

[3]宋菲.电子电路设计的创新路径分析[J].数字技术与应用,2015(6):17.

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【关键词】Multisim仿真软件；电子电路实验教学； 电路分析； 电路设计

1前言

随着我国电子技术与计算机技术应用的不断发展，推动了电子电路分析与设计的变革，越来越多电子设计自动软件投入使用。Multisim仿真软件的应用，为高校电子电路实验教学提供了全新平台，克服了以往实验教学中存在的弊端或不足，克服了主观与客观不利因素，同时仿真软件在实验教学中的应用，也突破了时间与地点的限制，学生可以在任何时间、任何地点使用软件进行实验学习。另外，学生还可以根据不同的实验要求，融入个人的思路和观点，调整元件参数，进而获得更直观、更真实的实验数据，树立学生在实验学习中的主体地位，提高学生探究能力与思维能力。因此，Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的应用，具有重要价值。

2 Multisim仿真软件应用概述

Multisim仿真软件主要应用于电路设计、测试与分析的仿真模拟中，其中涉及到电路模拟、电路自动控制原理、微机接口电路等若干方面。首先，在该仿真软件中，含有较为丰富的元件库，可满足于不同条件、不同要求的数据实验，与真实仪器的使用相似性较高；其次，在仿真软件中内置若干RF组件模型、元器件等，便于学生根据实验要求自行编程或者设计元器件；再次，Multisim软件的电子分析方法趋向多元化，包括参数扫描分析、傅里叶分析、瞬态分析等，还可满足直流电压表、直流电流表、信号发生器、瓦特表、数字万用表、失真分析仪等真实仪器的操作功能需求，应用范围十分广泛。

3 Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的运用

电子电路实验教学中应用Multisim软件，其可操作性较强，不需要教师或者学生掌握计算机控制语言、计算机输入及输出指令等专业的知识基础，也不涉及到电子电路图的程序编写，既简单易操作，也与真实的实验环境相接近。只需要将事先设计好的虚拟仪器、虚拟电子元件等放置到Multisim软件的电路设计窗口即可操作，利用节点将虚拟元器件和仪器仪表的测量接口相连接，就能通过虚拟仪器仪表获得波形、参数等重要实验数据。具体操作步骤，分析如下：

使用Multisim仿真软件，包括四大步骤：①创建与实验要求相符的电路图；②选择合适的仿真分析方法；③启动Multisim仿真软件；④处理经过仿真实验获得的相关数据。

首先，将Multisim仿真软件打开之后，创建一个符合实验要求的仿真电路图；其次，在软件界面左边的“元件工具栏”中选择需要使用的元器件，在软件界面右边的“仪表工具栏”中选择需要使用的仪表；在“放置栏”中选择恰当的连接点，确定连接位置，利用导线将第二步选择的元器件、仪器仪表等与连接点连接；再次，对元器件及仪器仪表的位置进行调整，启动仿真软件，获得仿真实验结果。最后，针对不同实验的要求，可以选择直流工作点或交流工作点为主要分析方法：①直流工作点分析。在软件的任务栏中，分别选择“SimulateanalyseDC Operation Point”，此时工作窗口弹出，在窗口选择需要设置的输出直流仿真量，选定后点击“Simulate”，则获得仿真结果；②交流工作点分析。在软件的任务栏中，分别选择“SimulatanalyseAC Analysis”，打开工作窗口，选择需要设置的输出交流仿真量，选定后点击“Simulate”，则获得电路的交流仿真结果。

利用Multisim仿真软件，将电子电路实验中涉及的虚拟仪器、仪表、数据等直观地展现出来，学生能够快速、直观、完整地观察实验过程，有利于对知识点的掌握和理解。

总之，通过在电子电路实验教学中应用Multisim仿真软件，学生对实验的参与和学习兴趣高涨，极大增强学习主动性和积极性，课堂学习氛围浓厚。因此，通过Multisim软件，节省了仿真实验的时间、降低了成本、提高了教学质量，同时学生的综合分析能力、思维发散能力、创新思维能力都有所提升，有利于实现了培养应用型人才的目标。

参考文献：

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    针对目前课堂教学的现状,提出自主式课题教学法。其基本理念就是改革课堂教学,即在课堂上系统地讲授电路设计方法,而不是仅仅教会学生解题。此外,将学生分成若干个学习小组,给每个小组布置不同的电路模块设计课题,通过完成自己的课题达到初步实践电路设计方法的目的。同时,由于学生都是带着设计课题听课的,这样也会提高学生自主学习理论知识的积极性。具体实施步骤如下:

    在课程教学初期,指导学生自由组成学习小组,提供若干模块设计课题供各小组挑选。选定的模块设计任务伴随该小组整个课程学习过程。这个阶段的教学要点如下:①尽量保证学生按照自己的意愿组合形成学习小组,这样小组成员在课题设计过程中才能有较好的默契,相互配合,依靠团队的力量完成设计任务。②该阶段是课程教学初期,学生对各个模块设计课题还不了解,教师应占用一定的课堂时间对课题进行解释和指点,充分激发学生自主学习的积极性,使学生自发地利用课余时间收集资料,选定设计方案。③当学习小组初步完成课题资料的收集和整理后,则安排一次课堂报告,由各个小组制作幻灯片向全班同学汇报其对课题的理解以及初步选定的设计方案,并由任课教师进行点评,指出其下一步工作重点。④模块设计课题应涵盖所讲授课程的各个章节,这样利于在讲课过程中通过讲解各个模块设计方法串联课程各章节的知识点。同时,讲课内容与学生正在进行的设计任务相关联,容易调动学生自主学习的积极性。

    在课程教学中期,将模块设计课题融入到各个章节的课堂教学中,教会学生具体的电路设计方法,同时在实验课上指导学生进行电路调试以及指标测试。这个阶段的教学要点如下:①要求各小组通过课堂学习不断改进自己初期拟定的电路设计方案以及元器件参数计算方法。充分体现了自主式课堂教学法的教学理念,即激发学生的学习主动性,从而自主采用课堂讲授方法改进自己的电路设计,使其感受到如何将课堂所学理论知识运用到实际的电路设计中。②向学生灌输团队设计的理念,针对电路设计和调试过程中团队成员间的沟通和讨论,使学生认识到如何进行团队协作,同时在教师和团队间建立畅通的交流渠道,使学生的问题能得到解答,从而有信心完成课题设计任务。③安排课堂报告,各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题设计进展,由任课教师对学生的设计进行中期考核并指出下一步工作重点。

    在课堂教学后期,对各学习小组制作的模块电路进行验收和总结。这个阶段的教学要点如下:①督促各学习小组做好指标测试工作,验证自己设计的电路是否达到设计要求,同时总结整个设计过程的经验教训。②安排课堂报告,各小组制作幻灯片向全班同学汇报课题制作成果,由任课教师对设计成果进行总结。③各小组提交课题设计报告,详细介绍整个电路设计原理、参数计算过程,并记录系统的性能指标,总结电路调试过程中发现问题、解决问题的经验教训。

    自主式课题教学法的应用实例

    我们在通信电子线路课上使用了这种教学法。首先,根据整个课程内容设计8个模块的设计课题,将该课程的主要知识点都融合在这几个课题中,课题名称。

    第一阶段:由学生自由组合形成学习小组并从这8个课题中选择一个,作为该小组在课程学习期间的设计任务。由小组成员相互配合进行资料收集以及设计方案的论证。在课程开始后的第二个教学周,组织各小组制作幻灯片报告该小组拟定的设计方案以及设计时间安排。需要说明的是,各小组进行方案设计的时候,相应的知识点还没有在课堂上进行系统地讲授,完全由学生先自学各自课题相关基础知识,然后进行资料收集整理,通过内部讨论,最终确定课题的初步设计方案。这个阶段需要学生充分发挥自己的主观能动性去熟悉课题、讨论方案以及确定初步方案。从实际情况来看,学生在这个阶段常常表现出很大的学习积极性,进行方案汇报时的现场气氛也很热烈。此外,由于设计课题涵盖了这门课程的主要知识点,相应课题方案的初步确定过程也是学生对课程知识的预习阶段。这样可以充分激发他们的求知欲,当教师在课堂上讲到相应的知识点时,能抓住学生的注意力,获得较好的教学效果。

    第二阶段:主要完成各个章节知识点的讲授,这一阶段应该注意在课上重点讲解如何充分运用教材中的知识完成模块设计课题,让学生意识到,这些书本知识并不是抽象的理论知识,只要稍加变通就可以有效地指导生产实际。例如在讲到求解高频功率放大器的题目时,计算电路输出功率用到公式(1):200cmVPR=(1)其中P0为电路输出功率,Vcm为电路输出电压幅值,R0为电路负载电阻。而在真正设计功放电路时,电路的输出功率及输出电压幅值常常是已知条件(见表1),而具体的电路以及电路中所采用元器件的参数如电阻阻值是需要进行计算的。因此只需要将公式(1)转化为公式(2):200cmVRP=(2)转化后即可用于电路中所采用负载电阻的计算。整个课程讲授过程都要将知识点具体化,让学生意识到,只要将这些公式进行简单的变化(常常是翻转)就可以用于电路设计过程中元器件的参数计算,从而使学生可以一边学习课堂知识,一边将所学知识应用起来,真正做到活学活用。此外,在实验课中要指导各小组的电路焊接以及调试工作,并监督其设计进度,从而掌握学生对所学内容的理解程度。在这个阶段,真正实现了本教学法所强调的理论联系实际,即学生可以做到边学习,边使用,边检验,整个课程的教学效果良好。最后一个阶段是课程的结束阶段,主要做好各小组课题的验收工作,并对各小组所设计的模块进行点评,最后安排一次期终汇报作为整个课堂教学的结束。本教学法已经实践了两年,学生对这种教学法的满意度较高。此外,学生的平时成绩与模块设计课题制作情况挂钩,因此各学习小组都投入了较多精力用于电路模块制作,成功率也较高。并且学生通过电路模块的制作过程也了解到了如何运用课堂所学知识进行电路设计。

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关键词: Protel DXP; 印制电路板;设计;制版

电路设计的最终目的是生产制作电子产品，各种电子产品的使用功能与物理结构都是通过印制电路板来实现的。印制电路板(PCB)是电子设备中的重要部件之一，其设计和制造是影响电子设备的质量、成本的基本因素之一。因此，印制电路板(PCB)设计质量直接影响着电子产品的性能。2002年7月底由Altium公司的Protel DXP电路设计软件，由于其良好的操作性等优点已成为电路设计者的新宠[1]。本文以Protel DXP为设计平台对PCB板主要设计步骤及其内容进行了分析，以提高电路板备板的制作效率及可靠性。

一.原理图设计

原理图设计是整个Protel工程的开始，是PCB文档设计乃至最后制版的基础。一般设计程序是:首先根据实际电路的复杂程度确定图纸的大小，即建立工作平面;然后从元器件库中取出所需元件放到工作面上，并给它们编号、对其封装进行定义和设定;最后利用Protel DXP提供的工具指令进行布线，将工作平面上的元器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，对整个电路进行信号完整性分析，确保整个电路无误。

1. 电路板规划

电路板规划的主要目的是确定其工作层结构，包括信号层、内部电源/接地层、机械层等。通过执行菜单命令Design\Board Layers，在打开的对话框中可以控制各层的显示与否，以及层的颜色等属性设置。如果不是利用PCB向导来创建一个电路板文件的话，就要自己定义PCB的形状和尺寸。绘制时需单击工作窗口底部的层标签，再由Place\Keepout 命令来单独定义。该操作步骤实际上就是在Keep Out Layer(禁止布线层)上用走线绘制出一个封闭的多边形，而所绘多边形的大小一般都可以看作是实际印制电路板的大小。

2. 元器件的选择

对元器件的选择要严格遵循设计要求。在Protel DXP软件中，常用的分立元件和接插件都在软件分目录Library 下Miscellaneous Device. Intlib和Miscellaneous Connectors. Intlib 两个集成元件库中。其它的元件主要按元器件生产厂商进行分类，提供了型号丰富的集成库。但是有时候出于个人设计的需要，设计者无法在库文件中找到完全匹配的元器件，此时就只有通过制作工具绘制所需元器件。需要注意的是，绘制元件时一般元件均放置在第四象限，象限交点即为元件基准点。

3.元器件的布局

Protel DXP 提供了强大的自动布局功能，在预放置元件锁定的情况下，可用自动布局放置其他元件。执行命令Tools\Auto Placement\Auto Placer，在Auto Place 对话框中选择自动布局器。Protel DXP提供两种自动布局工具:Cluster Placer 自动布局器使用元件簇算法，将元件依据连接分为簇，考虑元件的几何形状，用几何学方法布放簇，这种算法适用于少于100 个元件的情况;Global Placer 自动元件布局器使用基于人工智能的模拟退火算法，分析整个设计图形，考虑线长、连线密度等，采用统计算法，适用于更多元件数量的板图。自动布局较方便，但产生的板并不是最佳方案，仍需要手工调整。

3.元器件的连线

连线很讲究原则和技巧，走线应尽量美观、简洁。一些设计人员在初期使用Protel DXP进行设计时，只在表象上将元件连起，而出现“虚点”。导致在生成网络报表时出错。好的设计习惯是打开电气网络，使连线可以轻松连接到一个不在捕获网络上的实体;打开在线DRC，监控布线过程，违反规则的设计被立即显示出来。完成预布线后，为了在自动布线时保持不变，需要对预布线锁定。打开菜单Edit\Find Similar Objects，选择要锁定的对象。自动布线与交互式布线相结合可以很好地提高布线成功率和效率。自动布线的结果为手工调整提供参考。

二.电路仿真分析

所谓仿真是指在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作过程，并计算出在给定条件下电路中各关键点的输出波形。电路的仿真是否成功取决于电路原理图、元器件模型的仿真属性、电路的网表结构以及仿真设置等因素。仿真时首先通过Analyses setup对话框设置仿真方式并制定要显示的数据。该软件提供了解种分析仿真方式，包括直流工作点、直流扫描、交流小信号、瞬态过程、噪声、传输函数、参数扫描等。设置好仿真环境后单击OK按钮，系统自动进行电路仿真并显示分析结果。通过对仿真结果的分析，设计者可以对电路进行合理的调整，直到完全满意。最后将设计好的原理图通过打印输出，以供制版使用。

三.制版工艺流程

1.双面制板工艺流程(简述)

电路设计覆箔板下料表面处理打印电路图热转印补缺 腐刻(浸泡在1:4FeCl3溶液中腐刻)去膜涂助焊、防氧化剂 钻孔焊接元件检查调试 检验包装成品。

2.双面制板工艺流程(简述)

双面覆铜板下料裁板数控钻导通孔检验、去毛刺刷洗化学镀(导通孔金属化) (全板电镀薄铜) 检验刷洗网印负性电路图形、固化(干膜或湿膜、曝光、显影) 检验、修板线路图形电镀电镀锡(抗蚀镍/金) 去印料(感光膜) 蚀刻铜(退锡) 清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿油(贴感光干膜或湿膜、曝光、显影、热固化，常用感光热固化绿油) 清洗、干燥网印标记字符图形、固化(喷锡或有机保焊膜) 外形加工清洗、干燥电气通断检测检验包装成品。其详细说明这里不再赘述。

3.需要注意的问题

在初次表面处理时，需要用P240-320之间的水沙纸打磨覆铜表面，去除表面的氧化层。并且用5%FeCl3溶液浸泡1分钟，以增强印墨的粘敷力。腐刻溶液的温度最好在25℃左右。助防氧化剂是把松香按照:10的体积比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。钻孔时，按所装元件脚的直径φ+0.2mm，选择最接近标称值的钻头。

四.结束语

在集成电路不断发展的时代，计算机辅助技术(CAD)突飞猛进。熟练掌握Protel DXP软件，将极大提高电子线路的设计质量和效率。但要设计和制作出一块优良的PBC板，还需要不断的学习和实践。因此，广大电子工程设计人员要在不断的实践中去体会，通过总结经验努力提高设计和制作水平。

参考文献:

[1] 王廷才，王崇文. 电子线路计算机辅助设计Protel 2004[M]. 北京: 高等教育出版社，2006.