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電路設計的過程范文第1篇

【關鍵詞】印制電路板，設計，布線，技巧

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、前言

近年來隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)迅速興起。在電子產(chǎn)品中，PCB的布局布線是最重要的。本文主要探討的就是印制電路板設計過程中的布線技巧及一般布線的注意事項。

二、印制電路板的整體布局

整體布局是PCB設計的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的視覺美感，

還可以提高產(chǎn)品的電磁兼容水平，一般來說，器件的整體布局應遵循以下原則：

1、圍繞各功能電路的核心元件進行布局，保證各元器件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受干擾的元器件不能相鄰布置，以防止信號間耦合；

2、處理敏感信號的元件要遠離電源、大功率器件等，并且不允許敏感信號線穿過大功率器件，熱敏元件應遠離發(fā)熱元件，溫度敏感元件宜置于溫度最低的區(qū)域；

3、加大具有高電位差元器件之間的距離，防止它們放電而引發(fā)短路,并可在無鉛時代減少CAF (Conductive Anodic Filament)發(fā)生的可能性。同時，高電壓元器件應盡量布設在調(diào)試時手不易觸及的地方，并加以絕緣保護；

4、對于高頻電路，推薦采用鏈布線或星形布線，并且高速數(shù)字信號應布置在與地線相鄰的信號層,并且信號線盡可能短；

5、一個過孔會帶來約0.5pF的分布電容,因此,減少過孔數(shù)量可顯著提高運行速度。

三、印制電路板設計的布線原則

1、輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免生反饋藕合。

2、印制導線的最小寬度主要由導線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時.通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此導線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選O.02～0.3mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。

3、印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熟產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

四、印制電路板的布線技巧分析

PCB的布線是整個設計流程中最為關鍵的環(huán)節(jié)，布線的是否合理科學，布線時間的長短，線路的是否合理等多方面的因素都會對整個電路的運行狀況有著是否嚴重的影響，因此，做好布線工作，有著重要的經(jīng)濟意義和安全效益。

1、確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設計初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(stack-up)方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實現(xiàn)期望的設計效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

2、組件的布局

組件的布局是布線中比較關鍵的環(huán)節(jié)，布局會受到可制造性設計規(guī)則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動時候，便于電路的優(yōu)化組合，便于實施布線的自動化。一般而言，組件的布局要重點關注幾個關鍵點，首先，在電源線的布置過程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關電路附近，避免和電源相近，其次，電路內(nèi)部的電流方向安排，要堅持按照優(yōu)先級來進行供電，比如從最后一級到最前面一級的開始供電，一般而言，電源的濾波電容會設計在最后最末尾的一級，最后是對主流電流通道的設計，要在印制導線上設計電流的缺口，方便后續(xù)調(diào)試和監(jiān)測。

在組件的布局中，要把穩(wěn)壓電源安排在單獨的印制板上，當不得不合用時候，要盡力讓電路中的各種元件的布置分開，且不能讓電源和電路的地線相互重合或者是發(fā)生共用。

3、扇出設計

在扇出設計階段，表面貼裝器件的每一個引腳至少應有一個過孔，以便在需要更多的連接時，電路板能夠進行內(nèi)層連接、在線測試和電路再處理。為了使自動布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)最大的過孔類型。經(jīng)過慎重考慮和預測，電路在線測試的設計可在設計初期進行，在生產(chǎn)過程后期實現(xiàn)。根據(jù)布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型，電源和接地也會影響到布線和扇出設計。

4、手動布線以及關鍵信號的處理

手動布線是在整個印制板電路設計布線中的重要環(huán)節(jié)之一。通過手動布線可以讓自動布線工具能更方便更順利的實施自動布線過程，在手動布線中，手動選出網(wǎng)絡，并加以固定，有利于形成自動布線的可靠布線路徑。

在手動布線過程中，要科學對關鍵信號實施布線設計，實施手動布線為主，并采用自動布線工具輔助，在關鍵信號布線完成后，必須要有專業(yè)人員進行質量檢測，看各種標準是否符合國家要求。在檢測完成后，可以把已經(jīng)布置好的線路固定，再實施對剩下的信號布線。

在手動布線中，地線中存在阻抗，使得電路中存在一定的阻抗干擾，故在布線過程中，要謹慎連接帶有地線符號點的連接，否則會產(chǎn)生耦合壞損，電路難以正常運行。

5、自動布線技術

對關鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后，自動布線的質量在一定程度上得到保證。

在對信號進行自動布線時應該采用通用規(guī)則。通過設置限制條件和禁止布線區(qū)來限定給定信號所使用的層以及所用到的過孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設計思想來自動布線。在設置好約束條件和應用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動布線將會達到與預期相近的結果，在一部分設計完成以后，將其固定下來，以防止受到后邊布線過程的影響。布線次數(shù)取決于電路的復雜性和所定義的通用規(guī)則的多少。現(xiàn)在的自動布線工具功能非常強大，通?？赏瓿?00%的布線。但是，當自動布線工具未完成全部信號布線時，就需對余下的信號進行手動布線。

五、走線的注意事項

1、印刷電路板導線線走線時拐彎一般取斜45度線,直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。在雙面布線時,兩面的導線應該相互垂直、斜交或彎曲走線,避免相互平行,以減少寄生電容。

2、導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定,一般要求2000V電位差之間線距離應該大于2mm。在布線密度低的情況下,間距應該盡可能的大,通常線間距最好不要低于0.3mm。

3、當使用過孔完成走線的換層時,注意過孔的位置不能放在數(shù)字芯片下方。因為這樣會引入不必要的電磁干擾,使元件工作不穩(wěn)定。

4、元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因為焊接過程中通常需要在焊接面進行各種參數(shù)的檢測,故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查,調(diào)試及檢修。

5、同一級電路的接地點應盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發(fā)射極的接地點不能離得太遠,否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激,采用這樣“一點接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,不易自激。

六、結束語

以上是對印制電路板設計過程中的布線技巧的分析與探討，在實際操作中，布線是否合理嚴重影響的電子產(chǎn)品的功效，因此施工人員應該本著嚴謹?shù)氖┕B(tài)度、科學的布線技巧進行印制電路板的布線，這樣才能顯示自己的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能，切實可行地提高人民的生活品質。

參考文獻：

[1]周斌 趙肖運 印制電路板的電磁兼容性設計 中國集成電路-2010年5期

[2]賀寧 印刷電路板設計中的布線布局技巧 科技與生活-2010年11期

電路設計的過程范文第2篇

3G智能手機是我國消費市場熱點。TD-SCDMA芯片出貨在2014年將達到1.2億顆，而WCDMA芯片出貨在2014年預計達到近2億顆，考慮到WCDMA在全球市場的容量巨大及用戶的國際漫游需求，同時支持TD-SCDMA和WCDMA的多模終端芯片市場機會巨大。

我國大陸彩電1.2億臺的年產(chǎn)量，需要從臺資和外資芯片公司采購約1.1億顆電視SoC主芯片，其灣的聯(lián)發(fā)科（已并購晨星）是主要供應商，約占我國大陸電視芯片采購量的90%。目前我國市場上使用的數(shù)字電視SoC主芯片大部分從臺資和外資企業(yè)采購， 為我國本土芯片企業(yè)研發(fā)“進口替代”產(chǎn)品提供了市場機會。

據(jù)對抽樣IC設計企業(yè)的調(diào)查顯示，2012年大部分IC設計企業(yè)銷售額均取得增長，總體增長率約為21%，其中有7家企業(yè)今年銷售額實現(xiàn)了翻番。

我國IC設計企業(yè)的產(chǎn)品覆蓋廣泛的應用領域，在手機、平板電腦、多媒體播放機、電子書等消費類產(chǎn)品上，國產(chǎn)芯片具有很強的競爭力，制造工藝達到40nm甚至28nm，手機SoC芯片、電源管理芯片等已經(jīng)進入三星等國際大廠的供應鏈。

調(diào)查顯示，我國芯片主流量產(chǎn)工藝采用0.18微米和0.13 微米，兩者相加所占比例為調(diào)查樣本企業(yè)的52%。有25% 的公司采用65納米及以下工藝。采用40nm高端工藝的企業(yè)繼續(xù)增加，占9%，比2011年的7%提高了兩個百分點，并且有企業(yè)開始采用目前最先進的28nm工藝。

從產(chǎn)品的集成度來看，我國IC設計企業(yè)普遍具備了百萬門規(guī)模以上的設計能力，設計能力超過1000萬門以上的IC企業(yè)比例達到了36 %，與2011年相比上升了3個百分點。設計能力在100～1000萬門規(guī)模的IC設計企業(yè)占到調(diào)查樣本企業(yè)總數(shù)的50%。

IC設計企業(yè)碰到的主要問題是要降低設計成本、縮短設計周期，以及在日益復雜的SoC芯片上實現(xiàn)軟硬協(xié)同設計。

電路設計的過程范文第3篇

關鍵詞： 超濾 膜通量 化學加強反洗 化學清洗

中圖分類號：TN2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-02

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源越來越匱乏，超濾的應用也越來越廣泛，已逐漸成為一種發(fā)展趨勢。目前我國的發(fā)電廠以火力發(fā)電為主，而火力發(fā)電廠的鍋爐進水有著嚴格的指標，其傳統(tǒng)工藝往往很難達到要求，且運行成本高，隨著水資源的日益緊缺，火電廠鍋爐補給水系統(tǒng)中超濾工藝應運而生。望亭發(fā)電廠改建工程中鍋爐補給水系統(tǒng)即采用了超濾系統(tǒng)。根據(jù)設計要求，系統(tǒng)建成后要求出水水質滿足DL/Z 952―2005《火力發(fā)電廠超濾水處理裝置驗收導則》的要求，達到反滲透系統(tǒng)進水標準。

1 超濾原理

超濾膜技術是在壓差的推動力作用下進行的液相分離過程。即在一定的壓力作用下，當含有高分子溶質和低分子溶質的混合液流過膜表面時，溶劑和小于膜孔的低分子溶質透過膜，成為滲透液被收集，大于膜孔的高分子溶質則被膜截留而作為濃縮液被回收[1]。超濾膜的孔徑大約在0.001～0.1 μs范圍內(nèi)（切割分子量（MWCO）約為1，000～500，000Dalton）。對于水中懸浮，固體、膠體、大分子物質、細菌有較高的去除率，對BOD和COD有部分的去除率。

2 廢水來源和進出水水質

2.1 廢水來源

望亭發(fā)電廠用水取自望虞河望亭立交樞紐上游的太湖水。

2.2 進水水質

原水水質濁度平均小于60 NTU，經(jīng)混凝、沉淀、過濾后，濁度低于5NTU，原水電導率平均為750 μs/cm（25°C），總硬度（以（2Ca+/2+2Mg+/2）計）平均為3 mmol/L。

2.3 產(chǎn)水水質

產(chǎn)水水質滿足DL/Z 952―2005《火力發(fā)電廠超濾水處理裝置驗收導則》要求：

SDI≤3濁度0.4NTU

懸浮物1 mg/L回收率≥90%

3 設計參數(shù)和處理工藝流程

3.1 設計參數(shù)

總設計進水量：2003 m/h

超濾系統(tǒng)產(chǎn)水量：803 m/h×2（回收率≥90%），自動控制運行。

3.2 工藝流程

圖1 超濾系統(tǒng)流程圖

4 工藝計算

4.1 超濾計算（按單套計算）

本項目超濾膜選用德國membrana品牌Ultra-Flux61膜組件，單根膜面積61 m2。設計要求超濾系統(tǒng)單套凈產(chǎn)水量為80 m3/h，膜通量不大于65 L/（m2?h），則

膜數(shù)量=出水量/（單根膜面積×膜通量）=（80000÷90%）/（61×65）≈22.4（支）

故每套超濾裝置取23支膜組件。

反洗水泵流量的選擇：反洗通量為進水通量的2～3倍，取3倍，則反洗流量為：Q=膜數(shù)量×單根膜面積×膜通量=23×61×65×3=273.585 m3/h，取280 m3/h，揚程：0.3 mPa，電機功率為55 kW，過流材質：304 SS，配變頻電機，防護等級：IP54，F(xiàn)級絕緣，B級溫升考核，選用型號：IH200-150-315

4.2 加藥量計算

4.2.1 超濾反洗加藥

反洗加藥系統(tǒng)包括反洗加藥箱和加藥泵（計量泵），在超濾系統(tǒng)進行反洗時，反洗加藥一并進行（若原水進入超濾前已連續(xù)加氯殺菌，反洗可不必加藥）。

反洗所加藥劑為10%NaClO溶液，直接倒入加藥箱中，在管道中稀釋成3～5 ppm。設計反洗水量為產(chǎn)水量的3倍，Q反洗=3×80 m3/h =240 m3/h

需10%NaClO溶液量=240 m3/h×3 mg/L /10%=7.2 kg/h

則所需反洗加藥計量泵的流量為8 L/h

4.2.2 超濾化學加強反洗（CEB）

CEB系統(tǒng)包括酸洗（pH值=2的HCl）加藥箱和酸洗計量泵，以及堿洗（pH值=12的NaOH和50-100 ppm的NaClO）加藥箱和堿洗計量泵。

CEB水量計算

QCEB=120 L/（m2?h）×總膜面積m2

本工程每套23支Ultra-Flux61組件，則

QCEB=120 L/（m2?h）×61 m2×23=168.4 m3/h

酸洗計量泵計算

pH值=2酸洗水需加HCl量

=168.4m3/h×10-2 mol/L×36.5 g/ mol=61.5 kg/h

需加30%HCl溶液=61.5/30%=205 kg/h

則酸洗計量泵流量=205 L/h

堿洗計量泵計算（NaClO和NaOH計量泵合用）

NaOH原料為固體，在加藥箱中配成40%濃度，在管道中稀釋成pH值=12。

需NaOH量=168.4 m3/h×10-2 mol/L×40 g/mol= 67.4 kg/h

需加40%NaOH溶液=67.4/40%=168 kg/h

NaClO原料為10%的溶液，直接倒在加藥箱中，在管道中稀釋成50～100 ppm。

需NaClO量=168.4 m3/h×50 mg/L=8.4 kg/h，需加10%NaClO溶液=8.4/10%=84 kg/h

故需堿洗計量泵流量=168+84=252 L/h

4.2.3 超濾化學清洗

化學清洗水量根據(jù)組件支數(shù)而定。

每套23支Ultra-Flux61組件，則

Q化清=3.9 m3/h×23=90 m3/h。

清洗藥劑包括pH值=2的HCl以及pH值=12的NaOH和50～100 ppm的NaClO。

按一年進行兩次化學清洗，每次加藥30 min

則所需30%HCl溶液量=90 m3/h×10-2 mol/L×36.5 g/mol /30%=110 kg/h

每次清洗需HCl量=110 kg/h×0.5 h=55 kg/次

所需固體NaOH量=90 m3/h×10-2 mol/L×40 g/mol

=36 kg/h

每次清洗需NaOH量=36 kg/h×0.5 h=18 kg/次

所需10%NaClO溶液量=90 m3/h×100 mg/L/10%=90 kg/h

每次清洗需NaClO量=90 kg/h×0.5h=45 kg/次

4.3 疊片過濾器的設計（按單套計算）

疊片過濾器選用以色列ARKAL的產(chǎn)品，其回收率≥90%，按90%計算，則疊片過濾器進水流量：80 3m/h÷90%÷90%=98.77 m3/h≈100 m3/h

則疊片過濾器出力：100 m3/h；單元規(guī)格：3"增強尼龍；每臺過濾器單元數(shù)量：5個；過濾面積：4400 cm2；過濾精度：100 ?m；疊片材質：PP；進出水口徑：6"×6"；工作壓力：0.1～0.5 MPa；設備選型：ARKAL 3SK5IS

4.4 超濾進水泵的設計選型

超濾水泵進水流量取100 m3/h，揚程0.5 Mpa，電機功率為22 KW，過流材質：304 SS，配變頻電機，防護等級：IP55，F(xiàn)級絕緣，B級溫升考核，選用型號：IH100-65-200

5 運行效果

運行效果能滿足反滲透進水要求，根據(jù)近3年的運行抽樣數(shù)據(jù)看，該系統(tǒng)產(chǎn)水品質很好，運行穩(wěn)定。

圖2 超濾系統(tǒng)產(chǎn)水SDI變化曲線

圖3 超濾系統(tǒng)跨膜壓差TMP變化曲線

圖2與圖3清晰地反應了污堵指數(shù)（SDI）與跨膜壓差（TMP）隨時間的變化。在跨膜壓差為25～40 kPa的情況下，其產(chǎn)水污堵指數(shù)基本在3以下。需要說明的是，系統(tǒng)運行與操作人員的素質也成正比，該套系統(tǒng)自運行以來，運行情況良好，基本4-6個月才化學清洗一次，可見超濾膜通量的取值是恰當?shù)?，超濾系統(tǒng)的設計是合理的。

6 結語

（1）超濾作為反滲透的預處理單元是合適的，超濾系統(tǒng)出水水質穩(wěn)定，完全滿足RO進水SDI15

電路設計的過程范文第4篇

[關鍵詞]計算機；電路設計；分析；輔助；方法

中圖分類號：TP391.7；TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0284-01

一、 計算機輔助電路設計的優(yōu)點

電路設計，是指按照一定規(guī)則，使用特定方法設計出符合使用要求的電路系統(tǒng)。在進行計算機輔助電路設計的過程中，主要是利用計算機能夠模擬的特點取締傳統(tǒng)采用搭接方式進行電路實驗的方法。利用計算機之后，可以在電路設計階段可以大量減少驗證電路正確過程中使用的時間和工作量，讓進行整個電路設計過程的進程比傳統(tǒng)電路設計的進程速度快得多，同時還保障了電路設計的效率。

在很多相關電路設計的專業(yè)軟件里面都會設置有電路設計中會涉及的許多參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及圖形數(shù)據(jù)庫，在進行電路設計的時候，設計人員可以通過這些數(shù)據(jù)庫中選取到所需用到的電子元件模型，即使數(shù)據(jù)庫中沒有所需要的電子元件，也能電路設計之前在相關界面中設計出所需的電子元件模型，并設置其參數(shù)，然后再將其放入進對應數(shù)據(jù)庫中，很多電子元件都可以在數(shù)據(jù)庫中直接拿出來使用。另外在對電路板設計進行印刷的時候，也可以找到相關專業(yè)的印刷電路板設計的軟件，這些軟件可以對其電路設計中的電子元件間布線布局的自動進行，還可以起到后期處理的作用。在電路圖紙進行繪制的時候，也能使用專業(yè)的軟件進行制版?？傊?，在計算機的輔助下，讓電路設計更加簡便，大大縮短其設計周期，同時在一定程度上會可以節(jié)約電路設計的成本費用。

二、 計算機輔助電路設計的方法

設計一個完整的電路，并讓其實現(xiàn)一個功能，其前提就是要設計好一個完整有效的電路原理圖。通過計算機進行電路設計是非?？旖莸模疫€能很容易的將設計好的電路進行再次的修改，通過計算機的相關軟件自帶的自動布線就能夠很容易的把電路原理圖生成電路板版圖。

1、 電路原理圖設計

首先設計人員通過調(diào)用電路設計軟件，建立新文件并對其命名，然后加載所需要的原理圖器件庫，因為在電路設計中電子元件的種類存在千差萬別的差距，所以有些時候所需要的元件在對應數(shù)據(jù)庫中沒有，所以設計人員就要通過元器件生成軟件或者電路設計軟件中自帶可以設計元器件的選項，創(chuàng)造出需要的元器件，然后根據(jù)設計電路構思的結構進行電路原理圖的設計，將有電性能元件的管教利用線連接起來，如果是總線電路就可以由一條總線連接，這樣可以有效減少線路太多所造成不必要的麻煩，而總線的兩端始終會分出很多條線，就有必要將其明確的標注，有節(jié)點的話在電路上應該必須標上節(jié)點，否則在后期電路查看和系統(tǒng)會將兩條線認為不相連。

在將電路原理圖設計完畢之后，就應該創(chuàng)建網(wǎng)絡表。網(wǎng)絡表是作為原理圖和印制線路版圖間的橋梁，只有通過網(wǎng)絡表才能將電路原理圖轉換為對應的電路板版圖。調(diào)用PCB圖生成軟件，在其加載相關的元器件庫，通過在禁止布線層上畫好PCB圖的外形，然后更改其自動布線，讓其達到前期的設計要求。通過自動布局命令將加載到PCB圖中的組件擺好，然后對其進行自動布線，該過程會需要一段時間，因為有的時候自動布線并不是完全合理有效的，所以在進行自動布線之后還要對其進行手工調(diào)整。

2、 電路板版圖設計

電路板廠都是按照用戶設計的PCB圖對電路板進行生產(chǎn)的，針對成型的一塊電路板，想要再制一塊或者多塊的話，就要利用計算機輔助進行電路設計了，通過形成的PCB圖再次進行電路板的生產(chǎn)。

利用刻度尺度量成型的電路板，將對應數(shù)據(jù)進行記錄后將數(shù)據(jù)輸入進計算機中，這類方法主要使用在線路簡單的電路板上，在線路上尋找一個點來作為原點，將電路板上的其他點一原點為參照，對照PCB圖左下角的橫縱坐標，將元器件放在對應的PCB圖上。而對于元器件較多且線路復雜的電路板則通常使用掃描儀將其數(shù)據(jù)輸入進計算機中，因為用尺度量就會太花費時間，且制作也會相比掃描儀粗糙，在對電路板進行掃描的時候也要注意正確的放置電路板的位置，不然會影響掃描效果。

三、結束語

計算機輔助電路設計的出現(xiàn)，讓電路設計擺脫了傳統(tǒng)以手工為主的設計方式，而且在使用計算機進行電路設計的時候，不僅節(jié)省設計時間，還能在電路設計出現(xiàn)錯誤的時候方便及時的對其進行修改，大大提升了電路設計的效率，還可以做大程度保障設計的電路產(chǎn)品的性價比。

參考文獻

[1]葉勇盛. 計算機輔助電路設計教學方法研究與實踐[J]. 職業(yè)教育研究，2010，03：90-91.

[2]王秀娟. 行動導向法在《計算機輔助電路設計》課程中的應用[J]. 科技信息，2010，30：618.

電路設計的過程范文第5篇

模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。依據(jù)能力目標的不同，可以劃分不同的任務類型，并據(jù)此確定任務目標，設計任務結構。

關鍵詞：模擬電路電路設計教學模式

以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應用領域。但是現(xiàn)實的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數(shù)字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動控制、通信等涉電類專業(yè)的核心課程之一。

模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術還是專業(yè)能力結構而言，模擬電子技術都處于較為底層的位置，通過該課程的學習獲取的知識、經(jīng)驗、工程技術方法是順利學習上述專業(yè)幾乎所有其它專業(yè)課程的基礎。

模擬電路是教學難度相對較大的課程。其學習的困難性在于，學生是第一次接觸以半導體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結構化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學工具又較為復雜；模擬電路的工程技術方法很難實現(xiàn)程序化，常常需要依賴經(jīng)驗知識解決問題。

電路設計是電子技術人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設計過程相當完整地體現(xiàn)了模擬電路技術應用能力的內(nèi)容和要求。構建基于模擬電路設計的學習任務，依據(jù)設計工作過程組織教學活動，能夠較好地實現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術應用能力的教學目標。

1、工作過程、能力與任務類型

一個較完整的電子系統(tǒng)電路設計的工作過程，包括：技術指標分析，方案設計，單元電路設計與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測試。通過對模擬電路設計工作內(nèi)容和過程的分析，完成電路原理設計過程必須具備的、應由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術文件和電原理圖的能力、單元電路設計能力、電路綜合設計能力、計算機輔助設計能力、編寫設計文件的能力。因此模擬電路課程的學習任務有4種類型：識讀電原理圖和技術資料、單元電路設計與電路綜合、計算機仿真測試、編制設計文件。

單元電路設計與電路綜合是基本任務，它引領其它類型任務和整個項目的實施完成。

不同類型的任務可以根據(jù)設計任務的需要和本身的復雜程度，作為單獨的任務存在，與相關的設計任務共同組成學習項目，也可以作為完成設計的準備知識存在于設計任務之中。例如，反饋放大器設計可以作為一個學習項目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設計3個關聯(lián)的任務組成。

識讀電原理圖和閱讀元器件技術文件是基本能力。電路設計，特別是在原理設計和電路結構設計時，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對已有電路的適用性改進和重新組合，這種改進和組合需要閱讀已有的設計資料，借鑒他人的技術經(jīng)驗和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書及典型應用電路。識讀電原理圖和技術文件對于形成和提高電路設計能力具有基礎性的意義。

目前，電子電路計算機輔助設計（EDA）包括電子工程設計的全過程，例如系統(tǒng)結構模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設計中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術人員必須具備的專業(yè)技術能力之一。在模擬電路課程的學習任務中，主要是指應用計算機完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測試與分析、編制設計文件等工作。

在電路設計的實際工作過程中，編寫設計文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒有設計文件，無法進行初步設計完成以后的后繼工作。對于學習任務而言，編寫設計文件，是一個總結和提高的過程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設計文件也是判斷和評價項目或任務完成情況的重要依據(jù)。

2、任務目標

(1)電路識讀任務，是對針對設計任務收集技術資料（主要是可供設計參考的電路）并進行分析，屬于電路設計的準備工作，任務的目的是為完成設計任務建立必要的知識儲備。大致分為互相關聯(lián)的3個層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術指標。依據(jù)符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎，作為專業(yè)入門課程，對此應該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術指標。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構成，功能單一的單元電路也可以進一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎。3)指出電路的結構特點，估算分析電路技術指標。分析電路形式與結構，可以得出電路大致的技術性能指標，定性判斷元器件參數(shù)對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結構的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據(jù)級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號幅值。

(2)設計任務目標包括典型單元電路設計與電子線路綜合設計，在定性分析的基礎上實現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設計。依據(jù)設計工作過程，可以分解為以下階段目標。1)正確理解任務要求，分析各項技術指標的含義。仔細研究任務的工程背景和要求，正確分析和理解各項技術指標的含義，分析實現(xiàn)任務要求的技術途徑，這是完成設計的前提條件。2)設計總體框圖，分配技術指標。參考與任務相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術指標要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個任務，實現(xiàn)的方案可以有多個，應具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優(yōu)的方案。

依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個互相聯(lián)系的模塊，將技術指標和功能分配給各個模塊。3)單元電路設計。依據(jù)模塊的功能和技術指標要求，參考典型電路，確定電路結構，計算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設計。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進行多次調(diào)整才能達到技術指標要求。要能夠在計算機上對單元電路仿真測試，修改電路參數(shù)，觀測性能指標，直至滿足技術指標要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測試技術指標。在單元電路完成逐步設計的基礎上，通常依據(jù)信號流向，逐級完成級聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術指標達到設計要求。這個過程是電路綜合的過程，也可以在計算機上模擬仿真實現(xiàn)。

(3)仿真測試調(diào)整任務的目標是在電子電路設計過程中實現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個方面。[3]1)驗證電路方案設計的正確性。當要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結構模擬的方法驗證系統(tǒng)方案的可行性，進而對構成系統(tǒng)的各單元電路結構進行模擬分析，以判斷電路結構設計的正確性及性能指標的可實現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設計。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數(shù)、電路結構以及適當?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實現(xiàn)電路的優(yōu)化設計。3)實現(xiàn)電路的模擬測試。電子電路的設計過程中大量的工作是元器件參數(shù)計算、各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。在工程估算的基礎上，通過仿真測試與分析加以調(diào)整，能有效提高設計工作的效率。4)技術文件編寫要求在完成電路設計的同時編寫盡可能詳細的符合工程標準的技術文件，包括方案設計說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術說明、元器件參數(shù)計算、技術指標與特性測試數(shù)據(jù)、元器件清單等。

3、任務結構及實施

一個典型的電路設計任務由工程背景描述、任務要求、基礎知識學習、設計方法與步驟、電路設計等學習單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應用背景、技術發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實質是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實例，解決關于學習目標的問題。

3.2 任務要求

設計任務必須具備明確的工程應用背景，必須提出具體的設計要求（技術指標）。例如交流放大器設計任務，應明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術指標。提出任務要求，應依據(jù)由淺入深循序漸進的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個技術指標開始，逐步增加技術指標數(shù)量，提高設計難度。

3.3基礎知識學習

基礎知識學習包括任務分析、相關理論知識學習、參考方案與參考電路分析及相應的基礎練習等?；A知識的學習包括理論知識、技術知識、經(jīng)驗知識和經(jīng)驗技能的學習。理論知識是重要的，因為它是能力的組成部分，同時對于學生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關鍵的作用。在工程實踐中學習和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應該以實現(xiàn)電路設計任務為依據(jù)，確定理論知識的學習內(nèi)容和學習深度，力求將理論與實踐、數(shù)學方法與物理概念更緊密地結合起來。

提供設計參考的電路必須是工程電路，但學習是一個循序漸進的過程，基礎知識的學習會使用原理電路為學習對象，原理電路不能僅有電路結構和元器件標號，也要標注元器件主要參數(shù)，使學生在定性分析階段就能對電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學生是十分重要的。

3.4設計方法與步驟

不同功能和結構的電路，具體的設計內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術要求不同，設計時考慮的重點、設計依據(jù)、電路結構等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個設計過程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設計步驟如下:

選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級數(shù)，確定放大級數(shù)，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結構，計算電路參數(shù)，仿真測試和參數(shù)調(diào)整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎之上。

3.5 電路設計

這是學生在相對獨立的情況下，完成電路設計的過程。盡量采用與前面4個學習單元及撰寫設計文件交叉進行的方式實施。

不同類型的學習任務，其結構不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類型的學習任務以“定性分析、工程估算與仿真測試調(diào)整相結合”的方法實現(xiàn)。

4、結語

電路設計在知識的運用上不同于單純的電路分析與計算，依據(jù)模擬電路原理設計過程構建學習任務，組織和實施教學過程，不僅能夠有效控制理論知識學習深度，促使學生較為自主地獲取經(jīng)驗知識，并在獲取知識的同時實現(xiàn)知識轉換為技術應用能力，更有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學生模擬電路技術應用能力的教學目標。

參考文獻

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[3] 趙世強 等. 電子電路EDA技術[M].西安電子科技大學出版社,2000.

[4] M.Herpy.模擬集成電路[M].高等教育出版社,1984.