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電路的設(shè)計(jì)原理范文第1篇

關(guān)鍵詞: 萬用表 安裝 調(diào)試 實(shí)習(xí) 原理分析

Abstract: In order to explore the multicenter installation practice and theory analysis for the higher institutions in the electrical and electronic practice teaching, as the multicenter design principle books reference, I analyze the design concepts and circuit features of the MF47-6 multicenter as the Ohm's law basic principle in the practice teaching. I analyze one by one the first circuit, DC current, voltage, AC voltage, resistance circuits, in order to facilitate students to better understand and master the multicenter installation practice and debug design principle. This article focuses on the analysis of the circuit and DC current meter.

Key words: multicenter; installation; commissioning; practice; principle analysis

中圖分類號(hào)：TN108.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

如圖1是MF47-6萬用表的電路圖，它是由六個(gè)部分組成：表頭顯示部分、直流電壓部分、直流電流部分、交流電壓部分、電阻部分和晶體管測(cè)試部分。現(xiàn)將各部分剖析如下：

首先我們看圖2、指針式萬用表的基本測(cè)量原理圖。

指針式萬用表的基本原理，如圖所示，它有表頭、電阻測(cè)量檔、直流電壓測(cè)量檔、直流電流測(cè)量檔、交流電壓測(cè)量檔幾個(gè)部分組成。圖中SA為量程轉(zhuǎn)換開關(guān)“一”為黑表棒，“+”為紅標(biāo)棒。測(cè)量直流電流時(shí)，外部電流從“+”表棒流進(jìn)，“一”表棒流出，當(dāng)測(cè)量直流電壓時(shí)線路中用R2限流降壓，當(dāng)測(cè)量交流電壓時(shí)線路中用VD二極管半波整流，經(jīng)過電阻R3限流降壓，再由表頭顯示出來。當(dāng)測(cè)量電阻時(shí)在“+” “一”兩表棒短路連接時(shí)校零，有內(nèi)部小電池提供電流，使表頭指針偏轉(zhuǎn)到校零點(diǎn)。

具體電路分析如下：

一、表頭演示部分

如圖3所示表頭為I表=46.2uA,(約2.3KΩ的表頭動(dòng)圈導(dǎo)線電阻)和WH2（500Ω）的可調(diào)電阻組成R表=2.5KΩ的表頭內(nèi)阻 (該表在調(diào)試時(shí)就是把表頭的2.5KΩ調(diào)準(zhǔn)確) 。二極管D3、D4和C1（10uF）并聯(lián)在2.5KΩ表頭的兩端。電容C1（10uF）起到平穩(wěn)電流吸收脈沖的作用，二極管起到電壓過高電流過大時(shí)的正反雙向保護(hù)作用。R21和WH1組成表頭的分流電路。

根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等的原理由計(jì)算得出R21和WH1上的分流電流I分為：46.2 uA乘2.5K= 30K乘I分，由此可以得出I分的電流為3.85 uA。此時(shí)表頭電流的總電流為I表并=46.2+3.85=50.05 uA，取50. uA。 同時(shí)可以算出此時(shí)的并聯(lián)電阻為R表并=（2.5K乘3 0K）÷（30K+2.5K）=2.31K。故等效表頭并聯(lián)電阻為R表并=2.31K，表頭等效并聯(lián)電流I表并=50.uA，如圖3所示。

我們?cè)倏磮D3正常滿度電流時(shí)，表頭兩端的電壓U表是多少？U表=U并=I表乘R表=I并表乘電阻R并表= 50 uA乘2.31K =115.5mV=0.1155V。此電壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于硅二極管的正向?qū)妷?.6—0.7 V的值，所以D3、D4不導(dǎo)通 ，如圖4所示；圖4是二極管導(dǎo)通特性曲線。當(dāng)萬一電路接錯(cuò)使表頭電壓大于等于二極管的正向?qū)妷?.6—0.7V時(shí)，二極管D3、D4導(dǎo)通泄流，因此起到雙向保護(hù)表頭的作用。

二、直流電流檔電路的分析

如圖5所示，此時(shí)表頭為50 uA，內(nèi)阻為2.31K再和R22=2.69K串聯(lián)，組成剛好為5K的電阻，我們把它叫做R表串=5KΩ，這時(shí)表頭電流還是I表并=I表串=50 uA，這時(shí)表頭電壓降取名為U表串；U表串=R表串乘I表串=5K乘5 0 uA=250mV=0.25V。 所以當(dāng)：

2.1三層電刷的量程開關(guān)轉(zhuǎn)到直流電流DCmA0.05 mA（50 uA）檔時(shí)，（電流全部流進(jìn)表頭50 uA）既能測(cè)量直流電流0.05mA（50 uA），又能測(cè)0.25V的電壓降。

2.2電流表是根據(jù)并聯(lián)電阻擴(kuò)大分流電流達(dá)到擴(kuò)大電流表的量程的原理設(shè)計(jì)的（下同），當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA0.5檔時(shí)：電阻R4與表頭R表串=5KΩ并聯(lián)分流。同時(shí)我們知道此時(shí)

流過表頭的電流剛好設(shè)計(jì)為50 uA，內(nèi)阻為5kΩ，分流電流應(yīng)該為：500 uA—50 uA=450 uA，根據(jù)并聯(lián)分流電壓相等的原理（下同）；則450 uA乘R4=50 uA乘5K。由此可以計(jì)算得出R4=555Ω。我們的分析和電路圖上電阻一致。

2.3同理：當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA5 mA檔時(shí)：R3與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：5000uA—50uA=4950uA，則4950uA乘R3=50uA乘5K，所以R3=50.5Ω。分析也和實(shí)際一樣。

2.4當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA50 mA檔時(shí)：R2與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：50000uA—50uA=49950uA，則49950uA乘R2=50uA乘5K，所以R2=5Ω，功率取1/2瓦。

2.5當(dāng)量程開關(guān)轉(zhuǎn)到DCmA500mA檔時(shí)：用R1+ R29二個(gè)電阻串聯(lián)起來看做是一個(gè)電阻與表頭R表串=5KΩ分流，分流電流是：500000uA—50uA=499950uA，則499950uA乘（R1+ R29）=50uA乘5K，因此500 mA檔的分流電阻理論計(jì)算為0.5005Ω，實(shí)際R1+R29=0.44Ω+0.05Ω=0.49Ω。其中缺少了0.0105Ω；（要是把R1做成0.45Ω的話R1+R29=0.45Ω+0.05Ω=0.50Ω比理論計(jì)算0.5005Ω只有少了0.0005Ω 這樣誤差為很小；但是電阻阻值是國(guó)家有標(biāo)稱值的規(guī)定，不是生產(chǎn)廠家、使用單位、設(shè)計(jì)者自己可以任意決定的，為了優(yōu)先保證后面5A檔時(shí)用0.05Ω的電阻，所以這里只能選擇用R1=0.44Ω的電阻、可能就是這個(gè)原因吧？）少去的0.0105Ω我們估且把它看作是接觸電阻存在的緣故吧。

該表的設(shè)計(jì)誤差精確度直流電流0.05mA—500mA檔為2.5，5A檔時(shí)為5。我們知道分流電阻減小分流電流增加電流測(cè)量值偏小、為負(fù)誤差，我們可以來看一下誤差為：0.0105Ω/0.5005Ω= 0.020979=0.021，小于百分之二點(diǎn)一即誤差為2.1；符合設(shè)計(jì)要求小于2.5。

2.6 5A檔時(shí)（5000000—50）乘R29=50 uA乘（5K+0.44Ω），所以R29=0.05Ω ，這里電阻剛剛好。設(shè)計(jì)者的高明之處在于把5 00 mA檔的分流電阻0.5005分為的R1+R2=0.44+0.05=0.49Ω。其R29=0.05Ω正好為測(cè)量5A檔分流所用；而5A檔測(cè)量時(shí)要把檔位放在500mA檔，負(fù)表棒不變，正表棒從R29右邊5A插空直接，用R29直接分流大電流，避免了量程開關(guān)的接觸電阻對(duì)大電流測(cè)量的影響。

三、調(diào)試說明

該表在沒有校試設(shè)備的情況下，可用數(shù)字萬用表校準(zhǔn)，方法如下：

焊好表頭引線正端，數(shù)字萬用表撥至20K檔，紅表棒接A點(diǎn)，（把表頭引線負(fù)端從線路板上斷開），黑表棒接表頭引線負(fù)端，調(diào)可調(diào)電阻WH2，使電阻顯示值剛好為理論設(shè)計(jì)值2.5KΩ，（溫度為20℃），調(diào)好后焊好表頭引線負(fù)端。調(diào)試就完成了。只要裝配沒有錯(cuò)誤，通過上述方法，本表基本能校準(zhǔn)，但是有條件者最好用數(shù)字校驗(yàn)臺(tái)校試。

參考文獻(xiàn)：萬用表檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例/韓廣興等編著?！本弘娮庸I(yè)出版社，2007.5 ISBN 978-7-121-03993-5

看圖識(shí)用萬用表/門宏編著?！本弘娮庸I(yè)出版社，2011.1（看圖識(shí)電子系列叢書） ISBN 978-7-121-12195-1

電路的設(shè)計(jì)原理范文第2篇

關(guān)鍵詞：山區(qū)；農(nóng)村；公路；建設(shè)；管理；養(yǎng)護(hù)

1 加強(qiáng)邊遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)管理的重要意義

最近幾年在國(guó)家實(shí)施的精準(zhǔn)扶貧政策的指引下，在有些貧困地區(qū)實(shí)行“易地搬遷”政策，貧困地區(qū)農(nóng)村人口整體向發(fā)展環(huán)境好、適宜廣大農(nóng)牧民生產(chǎn)生活的區(qū)域流動(dòng)，同是也是為了新農(nóng)村建設(shè)需要，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)交通運(yùn)輸便捷的需求自然產(chǎn)生，都往交通較為便利的區(qū)域流動(dòng)，如果交通便捷，物流、人流和信息流都得到快速提升，那么對(duì)改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件，推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，以及改變?nèi)藗兊乃季S方式都有積極而深遠(yuǎn)的影響。如果我們能實(shí)事求是、因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，打造科學(xué)的交通經(jīng)營(yíng)理念，把農(nóng)村公路建設(shè)好管理好，一方面可以促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)人口、物資、資金的合理流動(dòng)，對(duì)發(fā)展特色養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)興起具有極大的推動(dòng)作用，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)民穩(wěn)定增收。

2 農(nóng)村公路建設(shè)管理中存在的一些問題

2.1 公路建設(shè)管理方面存在的問題

（1）在農(nóng)村公路建設(shè)中，農(nóng)村公路工程項(xiàng)目的實(shí)施，必須嚴(yán)格按照正常的項(xiàng)目管理程序進(jìn)行。但是在一些邊遠(yuǎn)山區(qū)的項(xiàng)目的實(shí)施中，特別是施工單位卻不按照正常的施工管理程序進(jìn)行施工，在施工人員缺少的時(shí)候，就緊急從當(dāng)?shù)卣惺辙r(nóng)民工或者臨時(shí)招聘人員，這樣使得新招來的農(nóng)民工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況不了解就馬上加入到工程施工中，加之這些人員缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)知識(shí)又少，這樣難以保證施工質(zhì)量。從而工程質(zhì)量就出現(xiàn)一些問題，也就與確保工程建設(shè)質(zhì)量的初衷相違背。

（2）在現(xiàn)實(shí)中，一些農(nóng)村公路使用沒多少年，就出現(xiàn)路面開裂，路面不平整，在雨季路基水毀、邊坡泥石流等各種質(zhì)量問題接連發(fā)生，有些甚至出現(xiàn)了塌陷、水泥混凝土路面斷裂、路基沖空等嚴(yán)重現(xiàn)象，嚴(yán)重阻礙車輛通行，這些都直接影響著農(nóng)牧民群眾的交通安全和物流人流的及時(shí)集散，也阻礙了區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和信息的傳播。

（3）由于受資金的限制，在農(nóng)村公路工程進(jìn)行招投標(biāo)，往往中標(biāo)的一些施工企業(yè)實(shí)力都不是很強(qiáng)，自身的技術(shù)力量薄弱，設(shè)備陳舊落后，技術(shù)性能達(dá)不到施工要求，這樣一旦投入施工就會(huì)直接影響到施工質(zhì)量和進(jìn)度，如果材料不足，就會(huì)出現(xiàn)停工待料的現(xiàn)象，更嚴(yán)重的影響到工程進(jìn)度。

2.2 養(yǎng)護(hù)管理方面存在問題

（1）建設(shè)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平不高：在邊遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)村，山大溝深、地形地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候惡劣以及農(nóng)田村莊等因素的限制，在公路建設(shè)過程中需要充分考慮到這些因素的影響，使很多農(nóng)村公路都是在以往原有的土路或者是砂石路的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)，所以在建設(shè)方案和技術(shù)指標(biāo)的選擇上都難以滿足基本的公路建設(shè)規(guī)范要求。

（2）建設(shè)和養(yǎng)護(hù)機(jī)制不完善：養(yǎng)護(hù)資金受限和養(yǎng)護(hù)機(jī)制的不完善導(dǎo)致了有些農(nóng)村地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)水平低下。由于邊遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)投資少，加之受地形地質(zhì)條件的制約，養(yǎng)護(hù)難度很大，養(yǎng)護(hù)模式主要以公路沿線家庭承包養(yǎng)護(hù)為主，其表現(xiàn)為很多公路養(yǎng)護(hù)工作都達(dá)不到要求，有些原本需要進(jìn)行定期性養(yǎng)護(hù)的農(nóng)村公路變成了季節(jié)性的養(yǎng)護(hù)，這在很大程度上影響了農(nóng)村公路正常功能的發(fā)揮，也只能勉強(qiáng)維持車輛通行。

3 ε騫路建設(shè)管理談幾點(diǎn)建議

3.1 加強(qiáng)管理，做好技術(shù)服務(wù)和督導(dǎo)

（1）在公路建設(shè)中，交通部門要努力做好技術(shù)服務(wù)和督導(dǎo)工作，施工中要嚴(yán)格執(zhí)行農(nóng)村公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立完善政府監(jiān)督、社會(huì)監(jiān)理、企業(yè)自檢三級(jí)質(zhì)量監(jiān)督體系，建立完善的工程質(zhì)量責(zé)任公示牌，公開質(zhì)量監(jiān)督電話，暢通舉報(bào)投訴渠道，確保工程按時(shí)、按質(zhì)、按量建設(shè)完工。

（2）要建立健全監(jiān)督機(jī)制，把教育、制度、監(jiān)督統(tǒng)一于公路建設(shè)每個(gè)環(huán)節(jié)，加大從源頭上預(yù)防和遏止腐敗的力度，杜絕轉(zhuǎn)包、違法分包和招投標(biāo)中的暗箱操作，堅(jiān)決治理工程建設(shè)中的商業(yè)賄賂，確保建設(shè)工程質(zhì)量，努力把農(nóng)村公路建成人民群眾的“放心工程、滿意工程”。

3.2 做好農(nóng)村公路建設(shè)管理與養(yǎng)護(hù)的科學(xué)規(guī)劃

（1）公路建設(shè)之前當(dāng)?shù)夭块T應(yīng)該做好調(diào)研與實(shí)地考察工作，對(duì)公路建設(shè)地區(qū)的交通情況、地質(zhì)條件、人口密度進(jìn)行科學(xué)合理的分析，然后綜合多方面因素提出一個(gè)科學(xué)合理的建設(shè)方案。只有這樣才能在建設(shè)過程中既能保證質(zhì)量又能夠有效避免不必要的浪費(fèi)，使公路在使用過程中發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）我們要優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)在施工過程中加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督，防止出現(xiàn)偷工減料使用劣質(zhì)材料的現(xiàn)象，嚴(yán)格按公路工程施工程序進(jìn)行施工。待公路建成后必須加強(qiáng)對(duì)公路的管控，日常養(yǎng)護(hù)與路政管理有機(jī)結(jié)合起來，杜絕超載、亂堆亂放和違章建筑的事情發(fā)生。要想對(duì)公路進(jìn)行有效管理，相關(guān)部門還必須加強(qiáng)監(jiān)督以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，保障公路的安全暢通和有效使用。

3.3 多渠道籌集資金，加快農(nóng)村公路建設(shè)

（1）政府要打破傳統(tǒng)的單一投資模式，可以適當(dāng)?shù)膭?dòng)員社會(huì)力量來出資修路，采取政府出大頭、社會(huì)、企業(yè)等出小頭的投資方式，拓寬融資渠道，解決農(nóng)村公路建設(shè)資金不足問題。

（2）統(tǒng)籌考慮干線公路和農(nóng)村公路的建設(shè)資金，推行“以路養(yǎng)路”政策，將建設(shè)干線公路繳納的重點(diǎn)公路工程增值稅及燃油稅等用于農(nóng)村公路發(fā)展。

（3）隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，今后農(nóng)村公路的發(fā)展也要逐步樹立以冠名權(quán)、綠化權(quán)、路邊資源開發(fā)權(quán)等市場(chǎng)化運(yùn)作方式的思想，鼓勵(lì)、吸引企業(yè)等社會(huì)力量投資建設(shè)農(nóng)村公路。

3.4 加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村公路建設(shè)的技術(shù)與監(jiān)管人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)

加強(qiáng)農(nóng)村公路建設(shè)施工單位工作質(zhì)量意識(shí)培養(yǎng)，采取切合實(shí)際的可行性手段來監(jiān)管施工單位。例如，我國(guó)現(xiàn)已完成的公路質(zhì)量、缺陷責(zé)任期是一年，所以有的施工單位根本不在意質(zhì)量問題，因此，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)工程質(zhì)量缺陷責(zé)任期，用延長(zhǎng)工程質(zhì)量缺陷責(zé)任期來制止施工單位對(duì)于施工質(zhì)量責(zé)任的規(guī)避，來確保我國(guó)農(nóng)村公路施工的質(zhì)量。

電路的設(shè)計(jì)原理范文第3篇

引言........................................................................... 2

第一章緒論.................................................................... 3

1.1研究背景...................................................................  3

1.1.1超聲技術(shù)的發(fā)展.............................................................3

1.1.2問題的提出 ............................................................... 4

1.1.3本文結(jié)構(gòu)安排及內(nèi)容介紹 ....................................................5

1.2超聲檢測(cè)系統(tǒng)[1]............................................................. 5

1.2.1超聲檢測(cè)系統(tǒng)的概述 ........................................................5

1.2.2超聲檢測(cè)的方法.............................................................6

第二章超聲波特征提取的基本原理.................................................9

2.1系統(tǒng)方框圖...................................................................9

2.2總體功能簡(jiǎn)介.............................................................. 11

第三章特征提取電路的方案選擇 .................................................13

3.1設(shè)計(jì)要求................................................................... 13

3.2可行性方案選擇............................................................. 13

3.2.1峰值保持/采樣器 ..........................................................13

3.2.2過零檢測(cè) ................................................................ 15

3.3方案的確立................................................................  17

第四章超聲波特征提取的硬件電路設(shè)計(jì)............................................18

4.1峰值保持電路及A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) ...........................................18

4.1.1電路基本原理及設(shè)計(jì)圖 .................................................... 18

4.1.2主要器件介紹............................................................. 19

4.2比較電路的設(shè)計(jì)..............................................................22

4.2.1電路基本原理及設(shè)計(jì)圖 .....................................................22

4.2.2主要主要器件介紹..........................................................24

4．3脈沖延拓電路的設(shè)計(jì) ........................................................24

4.3.1電路基本原理及設(shè)計(jì)圖 .................................................... 24

4.3.2主要主要器件介紹......................................................... 27

4．4計(jì)數(shù)顯示電路的設(shè)計(jì)........................................................ 28

4.4.1電路基本原理及設(shè)計(jì)圖 .....................................................28

4.4.2主要器件介紹..............................................................29

4．5報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ............................................................29

4.5.1電路基本原理及設(shè)計(jì)圖......................................................29

4.5.2主要器件介紹..............................................................32

4.6譜分析......................................................................33

4.6.1算法原理⑷ ...............................................................34

4.6.2FFT軟件實(shí)現(xiàn) .............................................................37

第五章結(jié)論及其分析............................................................42

結(jié)束語.........................................................................49

致謝 ............................................................... ..........50

參考文獻(xiàn).......................................................................50

附錄一（電路原理圖及PCB圖）................................................... 51

附錄二（程序） ............................................................... 56

電路的設(shè)計(jì)原理范文第4篇

(1)學(xué)生掌握的專業(yè)知識(shí)參差不齊，而電子設(shè)計(jì)所用的集成芯片種類型號(hào)繁多，學(xué)生必須學(xué)會(huì)自己查閱資料，尤其要會(huì)查閱英文資料。

(2)學(xué)生雖有一定的動(dòng)手能力，但容易僅憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)玫皆骷苯釉陔娐钒迳线M(jìn)行焊接，往往導(dǎo)致功能測(cè)試時(shí)糾錯(cuò)困難。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)生利用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行硬件原理圖的設(shè)計(jì)是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

(3)學(xué)生制作出的電子作品外觀布局多樣，如何將設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行科學(xué)PCB制板能力制板，才能方便焊接，且減少相互干擾，是設(shè)計(jì)最終成功的關(guān)鍵。

(4)學(xué)生在焊接技術(shù)不夠嫻熟，使得電子作品調(diào)試不能完全達(dá)到要求，焊接的好壞，直接關(guān)系到電子產(chǎn)品或制作的質(zhì)量。為了取得好的賽績(jī)，必須著力培養(yǎng)學(xué)生電子設(shè)計(jì)制作的綜合能力，即查閱資料、硬件原理圖的設(shè)計(jì)、電路板的布線與制作、焊接功能測(cè)試能力。其中硬件原理圖的設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是教學(xué)中的突出難點(diǎn)。

二、Proteus硬件仿真技術(shù)改革電子設(shè)計(jì)大賽教學(xué)內(nèi)容

電子設(shè)計(jì)大賽采取理論教學(xué)與制作訓(xùn)練結(jié)合的集訓(xùn)思路對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。理論部分進(jìn)行模塊化分解包括:基本元件;傳感器;集成芯片部分。教師按此分類進(jìn)行模塊化理論教學(xué)，學(xué)生通過模塊來構(gòu)建自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，形成個(gè)體獨(dú)特的知識(shí)體系。制作訓(xùn)練部分包括:電子儀器和Proteus仿真軟件的使用;常用的基本單元模塊的設(shè)計(jì)和制作;綜合電子制作訓(xùn)練。理論教學(xué)和制作訓(xùn)練在時(shí)間安排上遵循交替進(jìn)行原則，并增加了Proteus硬件仿真技術(shù)的應(yīng)用。Proteus是英國(guó)Lab-centerelectronics公司于1989年開發(fā)的一款電路仿真軟件，擁有豐富的元器件、各種虛擬儀器、圖形化的分析功能，現(xiàn)已在全球50多個(gè)國(guó)家得到應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于高校的大學(xué)生或研究生電子學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)以及公司實(shí)際電路設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。Proteus主要由兩部分組成:ISIS原理圖設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng);ARES印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。硬件原理圖的設(shè)計(jì)能力是困擾學(xué)生的突出難題，也是保障電子設(shè)計(jì)制作成功的重要前提。因此，在電子設(shè)計(jì)大賽中將主要應(yīng)用Proteus軟件的ISIS原理圖設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)輔助教學(xué)。Proteus軟件硬件原理圖設(shè)計(jì)及仿真的具體步驟為:新建設(shè)計(jì)文件并設(shè)置圖紙參數(shù)和相關(guān)信息;放置元器件;對(duì)原理圖進(jìn)行布線;利用ISIS提供的電氣規(guī)則檢查命令檢查原理圖，調(diào)整原理圖布局;電路運(yùn)行調(diào)試。

三、Proteus硬件仿真技術(shù)在電子設(shè)計(jì)大賽中的教學(xué)實(shí)施

Proteus硬件仿真技術(shù)作為一種先進(jìn)的教學(xué)手段，貫穿應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)大賽的理論教學(xué)和制作訓(xùn)練教學(xué)全過程。

1．Proteus硬件仿真技術(shù)在理論教學(xué)中應(yīng)用Proteus軟件提供了很多種類的虛擬仿真工具，包括探針、虛擬儀器、信號(hào)發(fā)生器、仿真圖表等。Proteus軟件的虛擬仿真模式包括交互式動(dòng)態(tài)仿真和基于圖表的靜態(tài)仿真。采用虛擬演示實(shí)驗(yàn)的方法，將Proteus仿真技術(shù)引入電子設(shè)計(jì)大賽理論教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以通過多媒體展示電路的仿真情況，形象地講解電路理論及原理，使學(xué)生清晰觀察到電路運(yùn)行的現(xiàn)象、信號(hào)波形以及各種參數(shù)曲線，從感性上加深對(duì)電路原理與性能的理解，直觀地掌握教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)的效果與效率。以非門電路組成非對(duì)稱型振蕩電路為例，電路的基本工作原理是利用電容器的充放電。當(dāng)輸入電壓達(dá)到非門的閥值電壓Vth時(shí)，非門的輸出狀態(tài)發(fā)生變化。因此，電路輸出地脈沖波形參數(shù)直接取決于電路中阻容元件的數(shù)值。通過Proteus軟件的交互式動(dòng)態(tài)仿真方式，采用虛擬示波器輸出電路中的四處節(jié)點(diǎn)波形，從波形結(jié)果發(fā)現(xiàn):非對(duì)稱型多諧振蕩器的輸出波形是不對(duì)稱的，輸出脈沖寬度tw1=RC，tw2=1．2RC，T=2．2RC。通過調(diào)節(jié)R和C值，可改變輸出信號(hào)的振蕩頻率，改變C實(shí)現(xiàn)輸出頻率的粗調(diào)，改變R實(shí)現(xiàn)輸出頻率的細(xì)調(diào)。

2．Proteus硬件仿真技術(shù)在制作訓(xùn)練中應(yīng)用

制作訓(xùn)練采用循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行，制作訓(xùn)練初期主要是電子儀器和Proteus軟件的使用;從制作訓(xùn)練中期開始，需針對(duì)常用的基本單元模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作;制作訓(xùn)練后期，以往屆賽題和模擬賽題為訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行綜合電子制作。通過分析往屆賽題發(fā)現(xiàn)，計(jì)數(shù)顯示電路的設(shè)計(jì)訓(xùn)練是賽前培訓(xùn)的重點(diǎn)之一。現(xiàn)以一款數(shù)字顯示倒計(jì)時(shí)定時(shí)基本單元電路的設(shè)計(jì)為例，該電路適用于各種需要定時(shí)的場(chǎng)合，如電話定時(shí)、路燈定時(shí)、某一種狀態(tài)或過程控制定時(shí)等。按照Proteus硬件原理圖設(shè)計(jì)步驟，電路主要由計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生電路、減法計(jì)數(shù)與數(shù)字顯示電路組成。其中計(jì)數(shù)脈沖產(chǎn)生電路可以由NE555芯片按照多諧振蕩電路進(jìn)行接線，也可以由簡(jiǎn)單的門電路產(chǎn)生，還可以由運(yùn)放電路產(chǎn)生，此處簡(jiǎn)要地用矩形波信號(hào)源表示計(jì)數(shù)脈沖輸入信號(hào)。減法計(jì)數(shù)與數(shù)字顯示電路主要由可預(yù)置4位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器U1(74HC193)、U2(譯碼/驅(qū)動(dòng)CD4511)、U3共陰極七段數(shù)碼管組成。R2與C1組成預(yù)置數(shù)電路，在通電瞬間對(duì)U1(74HC193)進(jìn)行預(yù)置數(shù)9。之后，U1的4腳每接收到一個(gè)負(fù)脈沖，U1計(jì)數(shù)一次并減一，數(shù)碼顯示由9變成8，當(dāng)定時(shí)時(shí)間一到，顯示器顯示0，并且U1的13腳TCD輸出一負(fù)脈沖，由該信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元件，如晶體管、晶閘管、繼電器、光耦合器等。本電路作為一款通用基本電路，只需稍作改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)多種功能，例如需要進(jìn)行兩位數(shù)顯示，只需改用兩片74HC193分別對(duì)個(gè)位和十位進(jìn)行計(jì)數(shù)，再用兩片CD4511驅(qū)動(dòng)兩位數(shù)字顯示即可;如果需要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)定時(shí)報(bào)警功能，只需利用U1(74HC193)的13腳TCD作為觸發(fā)信號(hào)連接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的執(zhí)行電路即可。采用Proteus硬件仿真技術(shù)，在原理圖設(shè)計(jì)階段就可以進(jìn)行評(píng)估，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路是否達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)，還可以通過改變?cè)骷?shù)使整個(gè)電路的性能最優(yōu)化，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間與經(jīng)費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量。

四、Proteus硬件仿真技術(shù)在電子設(shè)計(jì)大賽中實(shí)施的效果評(píng)價(jià)

1．Proteus為電子設(shè)計(jì)大賽提供了多媒體教學(xué)平臺(tái)

Proteus軟件為理論教學(xué)提供了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)、演示和電路分析。教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數(shù)改變對(duì)電路的影響，幫助學(xué)生突破抽象的難點(diǎn)知識(shí)的理解，形成扎實(shí)系統(tǒng)的知識(shí)體系。

2．Proteus為電子設(shè)計(jì)大賽提供了虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

Proteus軟件所提供的一系列元件庫，既能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)箱固定模塊的驗(yàn)證功能，還能根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，整個(gè)過程不受時(shí)間、空間限制，突破了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室的局限性，克服了學(xué)校經(jīng)費(fèi)不足和儀器設(shè)備不足對(duì)教學(xué)指導(dǎo)的困擾。

3．Proteus為電子設(shè)計(jì)大賽提供了創(chuàng)新平臺(tái)

Proteus軟件提供的硬件仿真功能，為電子設(shè)計(jì)大賽注入了活力，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的電子設(shè)計(jì)方法，有效地提高了學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作的能力以及創(chuàng)新發(fā)揮的能力。

五、結(jié)語

電路的設(shè)計(jì)原理范文第5篇

以集成電路為龍頭的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重要基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。國(guó)家高度重視集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2000年,國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》(18號(hào)文件),2011年1月28日,國(guó)務(wù)院了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。然而,我國(guó)的集成電路設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。2013年,全國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進(jìn)口。2014年3月5日,國(guó)務(wù)院總理在兩會(huì)上的政府工作報(bào)告中,首次提到集成電路(芯片)產(chǎn)業(yè),明確指出,要設(shè)立新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新平臺(tái),在新一代移動(dòng)通信、集成電路、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)制造、新能源、新材料等方面趕超先進(jìn),引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年6月,國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,加快推進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,10月底1200億元的國(guó)家集成電路投資基金成立。集成電路設(shè)計(jì)人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保障。2010年,我國(guó)芯片設(shè)計(jì)人員達(dá)不到需求的10%,集成電路設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)高等院校的一個(gè)迫切任務(wù)[1]。為滿足市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求,2001年,教育部開始批準(zhǔn)設(shè)置“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)[2]。

我校2002年開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè),期間,由于專業(yè)調(diào)整,暫停招生。2012年,電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)恢復(fù)本科招生,主要專業(yè)方向?yàn)榧呻娐吩O(shè)計(jì)。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,提出了集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[3]。本文根據(jù)培養(yǎng)模式要求,從課程體系設(shè)置、課程內(nèi)容優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向的專業(yè)課程體系進(jìn)行改革和優(yōu)化。

一、專業(yè)課程體系存在的主要問題

1.不太重視專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路設(shè)計(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)課,為后續(xù)更好地學(xué)習(xí)專業(yè)方向課提供理論基礎(chǔ)。如果基礎(chǔ)不打扎實(shí),將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí)存在較大困難,更甚者將導(dǎo)致其學(xué)業(yè)荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作特性,學(xué)生在后面學(xué)習(xí)CMOS模擬放大器和差分運(yùn)放電路時(shí)將會(huì)是一頭霧水,不可能學(xué)得懂。

但國(guó)內(nèi)某些高校將這些課程設(shè)置為選修課,開設(shè)較少課時(shí)量,學(xué)生不能全面、深入地學(xué)習(xí);有些院校甚至不開設(shè)這些課程[4]。比如,我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就沒有開設(shè)“晶體管原理”這門課程,而是將其內(nèi)容合并到“模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”這門課程中去。

2.課程開設(shè)順序不合理。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課和寬口徑專業(yè)課之間存在環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者理論知識(shí)的具體應(yīng)用。并且,在各類專業(yè)課的內(nèi)部也存在這樣的關(guān)系。如果在前面的知識(shí)沒學(xué)好的基礎(chǔ)上,開設(shè)后面的課程,將直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂,嚴(yán)重影響其學(xué)習(xí)積極性。例如:在某些高校的培養(yǎng)計(jì)劃中,沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”,直接開設(shè)“晶體管原理”,造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)“晶體管原理”課程時(shí)沒有“半導(dǎo)體物理”課程的基礎(chǔ),很難進(jìn)入狀態(tài),學(xué)習(xí)興趣受到嚴(yán)重影響[5]。具體比如在學(xué)習(xí)MOS晶體管的工作狀態(tài)時(shí),如果沒有半導(dǎo)體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關(guān)。

3. 課程內(nèi)容理論性太強(qiáng),嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。“專業(yè)物理”、“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”這些專業(yè)基礎(chǔ)課程本身理論性就很強(qiáng),公式推導(dǎo)較多,并且要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而我們有些教師在授課時(shí),過分強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)以及電路各性能參數(shù)的推導(dǎo),而不是側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)原理、工作機(jī)制和工作特性的掌握,使得學(xué)生(尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差的學(xué)生)學(xué)習(xí)起來很吃力,學(xué)習(xí)的積極性受到極大打擊[6]。

二、專業(yè)課程體系改革的主要措施

1“。 4+3+2”專業(yè)課程體系。形成“4+3+2”專業(yè)課程體系模式:“4”是專業(yè)基礎(chǔ)課“專業(yè)物理”、“半導(dǎo)體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業(yè)方向課“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路工藝”和“集成電路設(shè)計(jì)CAD”;“2”是寬口徑專業(yè)課“集成電路應(yīng)用”、“集成電路封裝與測(cè)試”,實(shí)行主講教師負(fù)責(zé)制。依照整體優(yōu)化和循序漸進(jìn)的原則,根據(jù)學(xué)習(xí)每門專業(yè)課所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí),環(huán)環(huán)相扣,合理設(shè)置各專業(yè)課的開課先后順序,形成先專業(yè)基礎(chǔ)課,再專業(yè)方向課,然后寬口徑專業(yè)課程的開設(shè)模式。

我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生實(shí)行信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,也就是三個(gè)本科專業(yè)

大學(xué)一年級(jí)、二年級(jí)統(tǒng)一開設(shè)課程,主要開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等課程,重在增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí),為各專業(yè)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課的學(xué)習(xí)打下很好的理論基礎(chǔ)。從大學(xué)三年級(jí)開始,分專業(yè)開設(shè)專業(yè)課程。為了均衡電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生各學(xué)期的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“理論物理導(dǎo)論”和“固體物理與半導(dǎo)體物理”兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程。其中“固體物理與半導(dǎo)體物理”這門課程是將固體物理知識(shí)和半導(dǎo)體物理知識(shí)結(jié)合在一起,課時(shí)量為64學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù),其目的是既能讓學(xué)生掌握后續(xù)專業(yè)方向課學(xué)習(xí)所需要的基礎(chǔ)知識(shí),又不過分增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)。大學(xué)三年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)“電子器件基礎(chǔ)”、“集成電路原理與設(shè)計(jì)”、“集成電路設(shè)計(jì)CAD”和“微電子工藝學(xué)”等專業(yè)課程。由于“電子器件基礎(chǔ)”是其他三門課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),為了保證學(xué)習(xí)的延續(xù)性,擬將“電子器件基礎(chǔ)”這門課程的開設(shè)時(shí)間定為學(xué)期的1~12周,而其他3門課程的開課時(shí)間從第6周開始,從而可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)方向課時(shí)具有高的學(xué)習(xí)效率和大的學(xué)習(xí)興趣。另外,“集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程設(shè)置96學(xué)時(shí),由2位教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開設(shè)時(shí)間為6~17周;再講授“CMOS數(shù)字集成電路原理與設(shè)計(jì)”的內(nèi)容,課時(shí)量為48學(xué)時(shí),開設(shè)時(shí)間為8~19周。大學(xué)四年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)“集成電路應(yīng)用”和“集成電路封裝與測(cè)試技術(shù)”等寬口徑專業(yè)課程,并設(shè)置其為選修課,這樣設(shè)置的目的在于:對(duì)于有意向考研的同學(xué),可以減少學(xué)習(xí)壓力,專心考研;同時(shí),對(duì)于要找工作的同學(xué),可以更多了解專業(yè)方面知識(shí),為找到好工作提供有力保障。 2.優(yōu)化專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容。由于我校物理與電子科學(xué)學(xué)院本科生采用信息科學(xué)大類培養(yǎng)模式,專業(yè)課程要在大學(xué)三年級(jí)才能開始開設(shè),時(shí)間緊湊。為實(shí)現(xiàn)我校集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)緊跟集成電路發(fā)展前沿、具有較強(qiáng)實(shí)用性和創(chuàng)新性的集成電路設(shè)計(jì)人才,需要對(duì)集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)I(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。

在“固體物理與半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)中,要盡量避免冗長(zhǎng)的公式及煩瑣的推導(dǎo),側(cè)重于對(duì)基本原理及特性的物理意義的學(xué)習(xí),以免削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。MOS器件是目前集成電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此,在“晶體管原理”中應(yīng)當(dāng)詳細(xì)講授MOS器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。

對(duì)于專業(yè)方向課程,教師不但要講授集成電路設(shè)計(jì)方面的知識(shí),也要側(cè)重于集成電路設(shè)計(jì)工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識(shí)、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。因此,在專業(yè)方向課程中要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設(shè)計(jì)”課程中,總課時(shí)量為48學(xué)時(shí)不變,理論課由原來的38學(xué)時(shí)減少至36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)由原來的10學(xué)時(shí)增加至12個(gè)學(xué)時(shí)。36學(xué)時(shí)的理論課包含了單級(jí)運(yùn)算放大器、差分運(yùn)算放大器、無源/有源電流鏡、基準(zhǔn)電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中2學(xué)時(shí)作為EDA工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生10個(gè)學(xué)時(shí)獨(dú)自進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從而保證學(xué)生更好地理解理論課所學(xué)知識(shí),融會(huì)貫通,有效地促進(jìn)教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。