时间：2023-06-05 10:16:06
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电子电路设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
在电气、电子、自动化、计算机等类型的专业中，模拟电子电路设计是基础的技术课程，其理论知识较为抽象且电路的原理较为复杂，对于学生来说比较困难，教师也难以教好。本文提出将Pspice应用在模拟电子电路设计中，有了该软件，就等于有了电路以及实验室，完美地将理论与实践结合，为教师和学生提供便利。
1 Pspice软件概述
Pspice软件由Schematics（电路模拟器）、Pspice（仿真软件的数据处理器）、Probe（软件的图形后期处理器）、Stmed（产生信号的工具）、Parts（为器件建立模型的工具）和Pspice Optimizer（软件的优化设置工具）等组成，能够提供强大的电路图绘制、电路模拟仿真、图形后期处理等功能。
Pspice包括以下主要功能：直流特性分析，其中包囊直流静态工作点分析、直流灵敏度分析、直流扫描分析以及直流小信号传递函数值分析；交流扫描分析，包括频率特性分析和噪声分析；瞬态特性分析；蒙特卡罗分析；温度特性和参数扫描分析；最坏情况分析等。
在设计电子电路期间，以既定的功能及技术参数来制定设计方案，可以应用Pspice模拟和连接电路并检测电路设计有无达到预期效果，也可以在计算机上对电路的结构和相关参数进行修改，不断测试、观察输出的波形，直至达到设计要求，以便取得电路的最优技术指标，为电路设计的精准性评价提供便利。此外，还能够分析容差、敏捷性、最坏状况、温度特性等，这些都是传统的方法难以完成的，还能够比较各种设计方案的优劣，方便选择最优的方案，使电路设计最优化。
2 Pspice软件的仿真实例
Pspice软件在电子电路设计中的应用可以提高教学效率，仿真电路的步骤大致分为五步：第一，绘制电路图；第二，分析电路的特性和仿真参数；第三，仿真测验；第四，显示仿真的结果；第五，分析并输出相应的实验结果。下面对Pspice软件的仿真实例进行分析。
2.1 限幅电路的设计实验
限幅电路的示意图如图1所示，二极管的型号为DIN4148，电阻为1kΩ，电源电压为3伏特，当输入电压达到6sin wt的时候，电路要达到限制输入电压幅值的目的。
设置直流扫描分析以及瞬态分析，得出输入电压Ui以及输出电压U0的波形，如图2所示，可见电路对输入电压幅值的限制效果。
在限幅电路的瞬态分析结果示意图中可见（图3），当输入的电压超出固定范围时，超出的部分就会被截止，这样就能使信号的电压在一定的幅值内，防止电路受信号电压的影响出现故障。
2.2 RC正弦振荡电路设计实验
RC振荡电路在电子技术中得到广泛应用，振荡电路在自动进行振荡的过程中，其达到平衡的条件所花费的时长极短，在课堂上，教师直接讲授相关的理论会令学生难以在有限的课堂时间内理解并掌握，因为学生难以根据抽象的理论想象出波形。就此，将Pspice运用到其中，可以观察出振荡电路建立振荡的过程以及振荡器在稳定之后的波形，同时，可以改变电阻或电容，观察其对振荡电路会产生怎样的影响，更加便捷、直观地掌握振荡电路的设计原理及运行原理。
3 总结
从上述的设计实验中可知，在模拟电子电路设计中应用Pspice能够使设计仿真的效果精准且直观形象，为电子电路的设计提供极大便捷。Pspice是应用极广的电路设计及分析软件，具有绘制电路图、模拟仿真电路、图形后期处理等强大功能，在建立真实的电路之前，在该软件上设计、绘制仿真电路，依据具体的需求来设置相应的参数，断定电路设计是否科学、性能是否可靠、能否达到设计的要求、有无必要修改电路等，还可以对元件的变化会对电路造成怎样的影响进行综合评估，同时也能对一些电路的特性进行测量分析。总之，Pspice的应用能够为电子电路的模拟仿真设计带来很好的内外部条件，帮助设计者设计出最优电路，提高教师的教学效率和学生的掌握速率，从根本上减少成本支出，使电路设计最优化，提高电路性能的可靠性，是模拟电子电路设计中必不可少的仿真设计软件。
参考文献
[1]杨慧梅，朱勇.PSPICE仿真软件在《低频电子线路》教学中的应用[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2010（05）.
[2]付巍.Pspice在模拟电子电路设计中的应用[J].机械工程与自动化，2006（03）.
[3]段天睿，滕照宇，姚勇，李兴红.柔性线路板串扰Pspice仿真分析及应用[J].安全与电磁兼容，2009（05）.
[4]宋国民，王宁，张爱云，周维.Pspice仿真平台在共轨ECU设计中的应用[J]. 现代车用动力，2009（03）
[5]周润景，张丽娜，王志军.Pspice 电子电路设计与分析[M].北京： 机械工业出版社，2011
关键词：电子电路设计 创新 路径
中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0115-02
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M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.
【关键词】PCB；布局；布线；可制造性
0 引言
《电子电路设计与仿真》课程是一门理论与实际结合性很强，极具实践性的新兴课程，是电气类专业的核心技能课程之一。在近年来高职院校的项目教学改革中发现，在对这门课程的教学过程中，往往只是将重点放在对电子电路CAD应用软件的熟练操作上，却忽视了对PCB板设计的一些技巧应用，特别是对设计出来的产品在可制造性上与企业的生产实践脱节，这样设计出来的产品如果走上生产环节，要么会大大提高了生产成本，要么是不符合生产实践。那么如何在这门课程的教学中实现与生产的联接，将是本文将要探讨的问题。
实践证明，对电子产品设计师尤其是线路板设计人员来说，即使电路原理图设计正确，可是如果印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。同时产品的可制造性（工艺性）也是一个必须要考虑的因素，如果线路板设计不符合可制造性（工艺性）要求，将大大降低产品的生产效率，提高了生产成本，在严重的情况中甚至会导致所设计的产品根本无法制造出来。因此，在设计印制电路板的时候，应学会掌握各种电路设计技巧，注意采用正确的设计方法。为此，我们在《电子CAD》课程的教学内容方面做了全面的创新，增加了PCB设计技巧及可制造性应用技能，充分提高了课程的教学质量，增强了技能课程的实践性。
1 PCB布局技巧
在设计中，布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果，所以合理的布局是PCB设计成功的第一步。
考虑整体美观，一个产品的成功与否，一是要注重内在质量，二是兼顾整体的美观，这样两者都较完美才能认为该产品是成功的。同时我们还要注意一些问题如：
1）布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起 ，避免走线太长；
2）数字器件和模拟器件要分开，尽量远离，避免干扰；
3）去耦电容尽量靠近器件的VCC；
4）放置器件时要考虑以后的焊接，同时还有散热，不要太密集；
5）多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率。
2 PCB布线技巧
一般来讲PCB设计软件提供的手工布线功能十分强大，包括自动推挤、在线设计规则检查（DRC），自动布线由Specctra的布线引擎进行，通常这两种方法配合使用，常用的步骤是手工―自动―手工。
2.1 布线是PCB设计过程中的一个重要环节，所有的前期准备工作都是为它而做的，而在整个PCB设计过程中，就属布线的设计过程技巧最细、限定最高。PCB布线有单面、双面及多层布线，方式有两种：自动及交互式布线，在自动布线之前，可预先用交互式对要求比较高的线进行布线，输入端与输出端的边线不应相邻平行，这样可避免产生反射干扰。在必要时，可加地线进行隔离，且两相邻层的布线要互相垂直，因为平行比较容易产生寄生耦合。
2.2 电源、地线的处理。即使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。每个从事电子产品设计的工程师都明白，为何会产生电源线与地线之间的干扰，现只对降低式抑制干扰作以表述。要在电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源及地线，最好是地线比电源线宽，其关系为：地线>电源线>信号线。因此对电源、地线的布线要认真对待，把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。
使用大面积铜层作地线，在印制板上把没被使用的地方都与地相连，作地线使用或是做成多层板，电源，地线各占用一层。
2.3 数字电路与模拟电路的共地处理。现在大部分的PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路和模拟电路两种电路构成的。因此在布线时就需要考虑这两种电路之间互相干扰问题，特别是地线上的噪音干扰。
3 可制造性分析
现代电子电路产品的生产基本都是依靠SMT，因此我们在设计的时候就必须要考虑SMT的制造过程，这样我们设计出来的产品才能符合生产的要求，在这里我以一个多功能灯为例。
多功能灯组成结构分析
多功能灯的主要组成有：LED灯头、螺旋钢管灯头支臂、三防外壳、带导线充电电池（MiNMaX LICI8650）、电源插座（DC-005 2.1MM内芯）、按钮、主控板（50mm*32mm）。
在SMT生产工艺流程中，通常把SMT分为挂胶制程（波峰焊）和锡膏制程（回流焊）。它们的主要区别为：贴片前的工艺不同，前者使用贴片胶，后者使用焊锡膏。贴片后的工艺不同，前者过回流炉只起固定作用、还须过波峰焊，后者过回流炉起焊接作用。那么在设计和选择主控板的的时候除了考虑以上特点，我们就要考虑下面的几个问题：
1）拼板是否用阴阳板及各自优缺点；2）是否采用拼板及拼板的个数。
根据实际生产情况分析得出，多功能灯的主控板采用：双面锡膏回流焊接工艺。因此我们选择多功能灯的主控板元件配置图top层 和bot层将设计出对应的拼版图，最终设计拼版方案A和方案B如下图。
论证：主控板正面元件较多，而背面元件较少，照成了元件极度分布不均；元件集中的区域吸热多，散热不良，温度较高，这样容易造成主控板在进入回流焊接时板子的翘曲。方案A和方案B比较，后者较前者的合理性更好，故选择方案B。
采取此种拼版形式的原因：一是可以充分利用SMT长线的优势，以达到更高的打件效率；二是节省网板；三是此板若（下转第76页）（上接第89页）做单面板，要采用手工焊接元器件，降低了生产效率。
采用此种拼版形式的优点：
1）降低了生产成本。
2）采用阴阳板，在开始编制程序的时候就可以节省优化程序的时间。采用阴阳板，也就是将两面的程序合成一个程序来做，这样只要针对一个程序来考虑优化条件。
3）采用阴阳板，在附加工具和辅料方面也会有很大的节省（针对部分产品来说）。比如，钢网就可以少做一片，如果需要托盘的话，那么节省的物料就会更多。
4）在生产效率上面来说，可以提高产量。原因是在生产过程中不需要换产，那么这部分时间就会多生产产品。还有就是由于阴阳板是一个贴装程序，这样在生产的时候就比两面程序，减少了一半的基板搬运时间，这部分时间又可以多生产产品。
这些PCB技巧在我们的平时课堂教学及高职教材上面总是容易被忽视，可是对PCB专业人员来说却是必需掌握的。因此，在本门课程教学上，我们增加了这些PCB设计技巧及可制造性分析，达到了对课程改革的职业目标要求。
【参考文献】
[1]比秀梅周南权.电子线路板设计项目化教程[M].化学工业出版社，2010.
关键词：任务驱动法；微任务；电子电路；实训教学
中图分类号：G4
文献标识码：A
文章编号：16723198（2015）22018502
1电子电路设计实训课程教学现状
电子电路设计是电类专业为绘制电子电路图所必需掌握的一门计算机综合性设计课程。然而，随着课程改革在各高校逐渐开展，一些课程的课时量也相应递减，比如笔者所在学校电气自动化专业的《电子电路设计》课程已由原36学时减至24学时。如何在减少的课时的课程中让学生掌握同样程度的技能水平以适应社会的需求，考验着每一位专业教师。
以往传统的电路设计教学的方式大多是由教师先讲授知识点，然后将知识点所涉及到的图例向学生绘制演示，最后让学生依样画葫芦。在整个教学过程中，教师为主导，而学生仅限于单纯的模仿与记忆，并没有主动学习，导致学习效率低下。因此在教学中应该有意识到加入兴趣式教学，调动他们的求知欲，激发学生更积极主动的思考，学习甚至创新，打造优质课堂，全面提高教学质量与学习效率。
2任务驱动法
2.1任务驱动法原理
任务驱动法是近年来被广为应用的一种教学手法，它一改传统的灌输式教学，尝试采用任务驱动式的教学方法。需要教师将课程学习内容划分为多个特定任务，每个任务包含一定知识点，只要学生完成了课程中设定的任务，就可以掌握课程学习的内容。
任务驱动法的核心内容就是由教师在教学过程中创设任务情境，教学任务必须融合学生所需要掌握的技能点和相关的知识点，同时又具有一定的生活性、探究性和创造性，让学生带着解决问题完成任务，激发他们的学习兴趣，让学生自主或协作性学习，使他们真正了解知识点在实际工程中的应用，学以致用。
2.2任务驱动法在电路设计实训中的应用
电路设计实训课程的教学目的为电子电路图形绘制，电路图形仅为简单的二维制版，因此在绘制电路原理图时较为简单易学。但无论多简单的图形，在绘制的过程中都要利用到基本绘图工具、图形编辑和图层管理各知识点综合才能完成。因而课程教授过程中不能简单的按书本章节顺序来讲，而是应该由教师将所有知识融会贯通后重新组织，将它们融入到一个个工程任务中再向学生展示，如向学生展示电动小车电路设计图纸，将其作为一个工程任务，让学生尝试用学过的知识来绘制，或让学生在绘制过程中遇到难题再提出并讲解。这样就更能增添学生的学习兴趣和在完成任务后的成就感，形成良性循环。因此电路设计实训课程非常适合采用任务驱动式教学法。
3微任务驱动法
3.1微任务驱动法原理
采用任务驱动法教学所提供的任务由于综合性较强所以工程量较大且难度较高，学生在一节课中难以完成，即使有些基础好，动手能力强的学生完成了任务，也会因为知识点过多过杂而难以消化。因此需要由教师把握学生素质和能力，将大任务进行科学性的分解，将之细化为中任务，小任务甚至微任务。让具有不同层次知识能力的学生都能被激发兴趣，在任务量合适的微任务环境中尝试和实践。
以上所述即为微任务驱动教学法，它就是以任务驱动法为基础，将总任务依靠知识的内在逻辑或采取分类的方式进行具体化，以微任务的形呈现。较之任务驱动法，其目标更为明确，导向性更强，教师使用这种方法教学也更容易控制课堂教学的节奏，保证能在规定时间内完成教学进度。
3.2微任务教学设计
微任务驱动法的实施过程是：教师先依据教学目标设计一个总任务，引起学生的学习兴趣。再引导学生分析总任务的解决方法并将总任务拆分为一个个的微任务，各微任务之间可以是从属或并列关系。拆分出来的微任务不能太难或任务量太大，应设计为学生较易完成的程度，以便于将学生的理解逐步引向深入。通过一个个的微任务引导和推动学生一步步上升，一层层提高，不断接近并最终达到复杂的学习任务的顶点。
微任务法的核心是如何科学合理的设计微任务。首先，任务必须要有明确的目的性，教师提出的每一个微任务，原则上都是为了完成总任务而设计的，尽量不设置多余任务，不能本末倒置。其次，教师选择微任务时应考虑到大多数学生的水平，注意难易适度。并且在教学过程中，根据学生的反应与掌握程度以及课程进度随时调整微任务，不能任务教条化僵化。第三，微任务还应遵循完整性原则。教师所设计的微任务必须连贯，不能有断续感，让学生知道自己要做什么，可以解决什么问题，使他们获取的知识完整且有条理。最后，微任务的设计要适当增添趣味性，可以在教学过程中加上图片插画，视频音频等数字教学资源，让学生在完成任务的同时体会到学习的乐趣。
3.3微任务驱动法在电路设计实训课程中的应用
Altium Designer软件的工具栏较多，常用工具栏中的各命令参数也较杂，若逐个讲解，则显得各知识点杂乱无章，学生记的多忘得快，但在实际绘图时还是束手无策，不知该用哪个工具来绘制。
例如，在介绍AD软件常用绘图工具栏中的直线、多边形、椭圆弧线、文字和文本框等，若单纯讲述这些知识点，难免枯燥乏味，且容易与布线工具栏的功能弄混。围绕这些教学内容，可设计对应电路制图微任务，围绕一个小目标，教师可以设计多个由简单到复杂的小任务，布置学生循序渐进地完成任务，在练习中熟悉各种命令的操作。例如，基本绘图训练可将学生已在模拟电路和数字电路课程中学过的常用电子元件符号如：变压器、运算放大器（如图1（a）、（b）所示）融入其中，将它们设计为一个个需要完成的微任务。每个任务都考虑到学习课程的前后连贯和趣味性，让学生绘制自己所熟悉的事物。随着学习的深入，可以布置学生完成如图1（c）所示的七段数码管等稍复杂的绘制任务。完成任务后的喜悦感和成就感会更加强烈，也为以后的学习增添了动力。
微任务驱动法在教学过程中将知识点分解到一些小任务中进行，学生头脑中的知识是零散的，有时会降低知识的系统性和完整性。因此，这样的设计任务和完成过程是十分必要的，教师可以通过一个较为完整的任务引导学生将已完成的微任务中的知识点进行归纳总结，加深对所学知识和技能的记忆和理解，完成真正意义上的知识建构。
例如，上完第三次课后，教师即可布置学生完成如图2所示“八路彩灯控制电路图”大任务。从创建元器件、调用常用元件开始，直至综合运用各种绘图指令及编辑工具完成绘图。让学生在本次课中复习巩固了前面微任务中所学的小知识并将其融合，初步完成了一张简单的电子电路设计原理图样，并总体上掌握了一张较完整电子电路工程图的绘制过程，具有综合应用性。
3.4电路设计课程与其余课程的前后融合
电路设计课程在介绍一般电路绘图技巧与制版规则时，还会涉及到数字电路、模拟电路、单片机技术应用等课程的接续关系。将本课程绘制图中所涉及到的器件类原理基础前移到数字电路和模拟电路等课程中解决，诸如实际译码电路、三态电路与缓冲器芯片等知识点不再占用本课程学时。本课程把握好衔接关系，主讲等电路板制版规范、电路设计的仿真方法等要点主题，把以往重复性内容节省的学时用于应用层面。
在重点讲述电子电路图绘制方式的时候，还应适当向学生加强常用接口电路的连接方法知识点，并向学生扩展对嵌入式处理器及新技术的了解，为后续单片机原理课以及传感与检测技术中各种传感器与微处理器的连接使用，智能传感器、数字式一体传感器等内容的讲授打下基础。
4总结
本文提出在电路设计实训课程中提出微任务驱动教学的思路，该方式以“微任务为主线，教师为主导，学生为主题”崭新教学模式，改变了往常的以教定学到被动教学模式，让学生学会在解决任务中学习知识点与解决问题的方法，通过这种方法，既能激发学生勤于思考的热情，有加深了对知识点理解，提高了创新思维的能力。在教学中始终贯穿“应用入手，学中建，建中学；分解项目，逐步深入与完善”的理念，对人才培育重点落在实际操作能力的培养上，提升整体教学水平。
参考文献
[1]苏秋慧.微任务驱动法在中职CAD教学中的实验研究[J].长春：东北师范大学，2013.
[2]周红丽.《电子线路》任务型课堂教学过程和实施步骤的探讨[J].新课程学习，2009，（2）：105108.
[3]杨瑞萍.基于工作过程的项目化课程教学改革实践――以“计算机辅助电子线路设计”课程改革为例[J].吉林省教育学院学报，2015，31（7）.
关键词 电子技术；单元电路；设计步骤；设计方法
中图分类号：TN792 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）15-0074-01
设计电子电路，首先应该明确设计任务，然后根据任务进行方案的选择。完成总体的电路设计，应该准确的完成各个单元电路的设计，完成参数的计算、元器件的选择，之后连接各个单元电路，组成完整的电子电路。所以，单元电路的设计是基础，也是电子设计中重要的一部分。
1 电子技术及单元电路的概念
电子技术就是根据电子学原理，将各功能的电子元件，按照一定功能、一定实现顺序连接，实现某种功能，这是一门实践性很强的学科，电子技术包括两大分支：信息电子技术、电路电子技术。其中信息电子技术是电工类基础学科，包括模拟电子技术、数字电子技术。电子技术主要的处理对象是针对信号的，我们生活中常见的卫星信号、超声波信号等，处理的方式包括放大、滤波、转换等。
电子电路设计需要用到大量的电子元器件，电子元件是指电容器、电阻器、变压器、开关等，电子器件包括晶体管、电子管、离子管等。电子电路按照组成分类，可以分为集成电路、分立电路，单元电路是电子电路中，具有一定功能的一个小部分，常用的单元电路有放大电路、整流电路、振荡电路、检波电路、数字电路。数字电路中还包括的常用的逻辑电路有：与门、或门、非门、及组合起来的计数电路、触发器、加减运算器等。提高单元电路的设计精度，能够提高电子电路整体的精度。
2 单元电路的设计步骤
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
3 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。
3.1 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。
3.2 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。
3.3 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。
4 结束语
电子电路种类繁多，其中涉及的理论和技巧也比较多，所以，为实现某种功能，有很多设计方法。随着集成电路的迅猛发展，很多新型元器件层出不穷，使电子设计又出现了新的格局。要求工程师在设计时，能够渐渐地脱离复杂繁多的单元电路，更多的利用集成的电路芯片，同时，还要求设计者深入了解集成芯片的功能，以及单元电路的连接，实现集成电路与单元电路的合理的连接，进而简化总体的电路设计。
参考文献
[1]李妙长.浅谈电子技术中单元电路的设计[J].中国校外教育（基教版），2012（05）：12-16.
[2]索静，刘杰.电子技术中单元电路的设计方法研究[J].数字技术与应用，2011（11）：21-25.
[3]雷时荣.电子技术中单元电路的设计方法[J].电子世界，2011（11）：04-09.
[关键词]电路设计 技术 技巧
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0214-01
前言：大量的事实表明，在电子产品进行生产的时候，如果在最初的电路设计方面出现了问题，那么所耗费的成本是十分巨大的，对公司所造成的损失也是相当巨大的。因此，在进行电路设计时，必须使用一定的技巧，应用比较先进的技术，这样才能使得电子产品的性能更加良好，更受用户的欢迎。本文将从电子电路设计的技术和技巧两个方面进行分析，对于电路设计的技术方面，从线路设计、线路布局、STM技术应用等三个方面进行分析，而对电路设计的技巧方面，则从电源优化、地线设计、配件安全认证等三个方面进行分析，以求能对电子产品的电路设计的优化起到作用。
1 电路设计的技术分析
1.1 电路设计中的线路分析
一般情况下，电子产品都采用的是手工布线，而手工布线包含有两种方法，一种是自动推挤，另一种是布线，这两种方法通常都是相互配合的。在电子电路设计中，布线工作十分重要，而且最讲究技巧性，因此必须备受重视。布线有单面布线和双面布线两种，其设计形式也有两种，一种是自动式设计，另一种是交互式设计。两者在应用中也有先后顺序，一般情况下先用交互式设计进行部分布线。然而在线路可能会产生反射，从而造成干扰，为了防止这一干扰，不能让输出与输入端的之间的线路平行，而且仅仅这样做还是不够的，还要增加地线，将这两路线进行隔离。寄生耦合有利于线路的运行，而要产生这样的效果，必须让布线产生垂直效果。除了以上这些工作以外，要想使得电路设计中的线路更加完美，必须消除电源带来的一些干扰，怎么做呢？要在电源和电线之间增加耦电容，还要尽可能将电源与地线之间的距离增大，同时将电线加宽，这样就可以明显地降低电源与地线之间的相互影响，使得线路运转中没有过多的额外损耗，从而使得电路能够使用更长时间，也使得产品质量大大提高。
1.2 电路设计中的布局分析
电子线路的布局设计也是十分重要的，如果布局设计产生了问题，那么，电路的运行效果就会大打折扣，甚至会严重缩短电子产品的使用时限，因此，在进行布局设计时必须十分认真，注重布局设计的合理性及效果。从整体上来说，产品的质量和外观是产品能否被大众所认可的关键因素，对于一个成功地产品来说，这两者缺一不可。要想使得线路设计更完美，就不得不注重一些细节，比如，一般走线不宜过长，而为了避免这一问题，在进行飞线连接时，要将相连的电子元件放在一起，而且放置的位置要尽量宽松一点，对器件进行散热处理，因为这些器件都是要进行焊接的，挤在一起可能会将错误的线路焊接起来；为了防止出现干扰的情况，应该将数字以及模拟器件尽可能地隔离；要更多地利用Array功能。
1.3 电路设计中的STM技术应用
SMT技术在电子电路中应用十分广泛，所以要想使得电子产品的质量得到保证，就必须要重视STM技术的研究与应用，那么接下来我们就通过对多功能灯的设计理念来具体讲解一下SMT技术。通常来说，多功能灯有以下三个重要部件：LED灯头、螺旋钢管、三防外亮灯。在应用STM技术时，可以将其分为两个过程，其一是挂胶，其二是锡膏，这两个过程在进行贴片工作之前所采用的工艺是不同的，一般情况下，挂胶过程使用的是贴片胶，而锡膏过程所使用的焊锡膏。而且贴片所起到的作用也不相同，挂胶过程只是用来固定的，锡膏过程是用来焊接的。除此之外，在进行电路设计的时候，还要注意以下几点问题：拼版的选择问题以及拼版的数量问题。通过分析，我们可以知道多功能灯主控板的关键在于双面锡膏回流焊接，那么在选择主控板时就有以下两个方案：TOP层设计方案和BOT层设计方案。至于具体要使用哪一种，则要根据具体情况进行分析，根据电子元件的特点：元件数量多、元件分布不甚合理、散热不利等特点综合考虑，应该选择BOT设计方案，因为它有很多好处：提高打件效率、节约网板、将主控板做成单面板时可以手工焊接元件。主控板采用阴阳板也有很多优点：降低成本、节省优化时间、节约辅助材料、提高生产效率、生产期间用不着换产，可以生产更多的产品、节省很多的搬运时间。因此，设计中阴阳板的使用非常广泛。
2 电路设计的技巧说明
2.1 优化电源设置
一般来说，比较大型的电子产品，诸如音响等，对电源的依赖程度较高，需要各种不同型号的电源来供应线路的运转，因此，在进行线路设计时一定要将这些电源区分开来。在选择电源时，一定要根据线路的承载力以及元件的电功承受力来选择电源，一定不能选择过大的电源，以免使得元件或者线路过度发热而造成损害，减少电子产品的使用寿命。然而还需要考虑的是，对于桥式整合电路，必须要较低杂波，以免桥式整合电路的波形被杂波干扰，这就必须要增加源滤波电路，从而过滤掉咋波，这样还可以同时起到提高产品性能的效果。
2.2 地线的设置技巧
对于一些音频电子设备来说，地线处理比较复杂，其原因是由于这些电子设备的电流较大。一般来说，电路的位置是由电源来决定的。通常情况下，FM音频、DA解码芯片等地线都会连接到功放的底线上，但不排除，有的电子产品将功放电路单点接地，并将其与滤波电源相连接，这样做比较安全。但是这样做是有局限性的，可以看以下这样一个分析：假定某电源的电压为0V，功放到电源的地线之间具有0.25R的电阻，那这段电路的电流是2A，那么功放电压就提高到0.5V。有实验证明，若AUX输入的电压为1V，接入电源后，电源与功放的电压就只有0.5V。因此，我们可以知道，功放的扩大倍数将会受到限制，除此之外，因为AUX此时属于音频信号，会产生电幅的波动，进而导致功放不稳定，很显然这会使得一些音频设备的声音十分难听。
2.3 对电路配件进行安全认证
有些电子设备属于高电压产品，所以，在出厂时必须要进行安全认证。在进行安全认证时，要使用没有受到侵漆的变压器，而测试的重点则是耐压性。假如可以在电路中安装几段保险丝，那么，就会极大地避免电路因电流过大而使得元件损坏。另外，还有一些其他的比较常用的安全认证方式，例如，在连接线上添加磁环就是一个非常简便且实用的方法。对于广大用户来说，在购买这些产品时，一定要细心查看安全认证标识，确保合格后方可购买。
结语：通过以上的分析，我们已经对电子电路的设计技术及设计技巧有所了解，能够明白其复杂性和难易程度，所以，对于从事电子电路设计的工程师而言，这是一项巨大的挑战，需要设计者尽心尽力地去完成这一设计，而且不仅仅只是完成这么简单，更要完成的更好才行，要全力以赴设计出更完美的、性能更好的电路。这就要求设计者要多多联系实际，积极探索，努力从实践中积累经验，这样才能够设计出更加有效的电路，从而能够提高公司产品的质量。
参考文献：
[1]卫永琴，刘春晖.浅谈时序逻辑电路设计中的小技巧[J].科技视界，2014，30：16+62.
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。
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.
电子设计正朝向自动化方向发展，使电路设计教学中开始采用一些虚拟设备，通过仿真分析使原本抽象的教学内容更为直观。电工电子实验教学中引入了电路仿真软件，可以使电路设计更为直观，且有助于教师在教学中针对设计电路进行分析，以提高学生对设计电路的理解能力。
1 Multisim 仿真软件是电子类课程教学中的常用软件
在众多的电路仿真软件中，Multisim 仿真软件是较为常用的，主要在于其操作方便，且电路的仿真分析能力很强。具体操作中，Multisim 仿真软件可以在Windows基础上配备虚拟测量仪器，将电路原理图输入软件操作平台上，就可以启动仿真软件进行仿真教学了。很多开设电子类课程的学校都逐步引进了Multisim 仿真软件，仿真电路在电脑显示器上清晰地呈现出来，不仅激发了学生的学习兴趣，而且还让学生的实践操作能力得到了训练，大大地提高了电工电子教学效率。
2 Multisim软件简述
Multisim软件是Electronics Workbench（简称：EWB）的升级版。作为仿真设计软件，主要用于电子电路的设计，其仿真功能是非常强大的。目前所普遍使用的Multisim软件为Multisim 12.0，与其他的仿真软件相比，Multisim的功能性更强，在虚拟操作中，软件可以提供电路元器件达几千个，还可以提供各种电路设计中所使用的虚拟仪器，包括信号发生器、万用表以及示波器等等，而且这些电路元件和虚拟仪器的图形与实物具有很高的相似性。操作功能上，Multisim软件可以对所设计的电子电路进行演示，对电子电路的操作情况进行测试，且能够设计所需要类型的电路诸如，数字电路、基础电路、射频电路、微控制器电路、接口电路等等。设计者在进行电路设计的时候，可以将Multisim所提供的虚拟元器件利用起来进行电路设计，并将所选择的各种设备连接起来。电路就通过计算机绘制出来。当电路设计完毕之后，还要对各种元器件的参数进行确定，还要测试元器件的性能指标。从电子类课程教学的角度而言，由于Multisim操作简单，学生在短时间内就可以进行基本操作。由于操作简单且仿真软件所涉及的电路直观性较强，因此而在电子类教学中广泛使用。
3 电工电子试验中电路仿真软件的应用
3.1 学生应用Multisim 软件绘制电路仿真图
电工电子试验教学中，以试验教学为主，将理论教学内容融入到实验教学中，以提高学生的理论应用能力。学生应用Multisim 软件绘制电路仿真图，在计算机上启动Multisim 软件，根据试验内容将实验电路绘制出来之后，选择所需要的虚拟电子元器件配备到电路中，并进行仿真操作和测试，将实验结果记录下来。对电路的仿真测试合格之后，学生课可以利用实物将与虚拟电路相同的实际电路构建起来，对电路进行调试，并将调试结果详细地记录下来。在实验操作总，还要仔细观察实际电路的运行状态，以及所获得的运行结果，采用对比分析法对虚拟电路的方针结果与实物运行中所获得的结果进行比照。由于虚拟仿真电路所连接的元器件以及各种仪器设备都是处于理想运行状态，因而虚拟电路和实际电路的运行结果会存在一定的误差。如果误差范围没有超过规定的范围，这个试验操作所获得的结果就是有效的。在电工电子试验中，采用电路仿真软件进行仿真操作，实现了电子类课程的理论教学与实际教学的有效结合，而且还使试验结果更为清晰，加之学生亲自参与虚拟仿真试验，学生对相关理论知识通过试验得到了验证，不仅可以提高电工电子实验教学的质量，还使学生的学习积极性被激发起来。
3.2 Multisim 软件仿真试验的动态观测
对Multisim 软件仿真试验进行动态观测，以流水灯实验为例。
使用Multisim 软件所设计的电路为自行振荡电路和显示器对各种电路轮流显示。按照规定的设计内容，流水灯电路设计需要使用的器具包括四位二进制计数器、译码器、LM555、发光二极管显示器8个。其中，四位二进制计数器是将74IS163连接成为二进制的计数形式。使用指示灯监测其对74IS163的计数进行检测。将三个指示灯接入到地址控制端，使能端都处于使能状态。输出端所连接的是发光二极管显示器，共8个，都连接在LED显示管的负极上。当进行仿真调试的时候，可以看出三个指示灯都按照三位二进制数进行计数发光。与此同时，还将LED显示管依次点亮。当两边的灯都亮起来的时候，就现实译码器5处于低电平状体的时候，所连接的发光二极管就会亮起来，这就可以证明电路设计是有效的。
4 总结
综上所述，计算机技术的发展，人们的生产生活方式都发生了变化。为了促进教学与实践有效结合，一些学校在电工电子实验教学中使用了电路仿真软件，以使学生可以在实验室模式实验，不仅可以激发学生的学习积极性，还能够激发学生对知识探索的兴趣。Multisim软件是电子类实验教学中的常用工具，由于操作简单，学生能够利用软件自主设计电路，由此而使得学生的操作能力得以增强。
参考文献
[1]吴根忠，李剑清.基于 Multisim的电工学虚拟实验教学[J].实验室科学，2011，14（03）：19-21.
[2]姜凤利，朴在林，王义明，等.电工与电子技术课程网络教学研究与实践[J].沈阳农业大学学报（社科版），2013，15（02）：196-199.
Multisim是美国NI公司推出的一款原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，适合电子技术教学。利用Multisim对电子电路进行虚拟仿真，有助于通过简化电路模型来学习电子电路中的基本概念、基本理论和基本方法。在利用软件Multisim对模拟电子电路分析和仿真时应明确如下问题。（1）应用Multisim仿真工具进行电路仿真的基础是建立相应的电路模型，搭建电路原理图，定性分析电路中元器件的参数要求。（2）模拟电子电路的分析是利用理论分析和仿真分析对电路设计进行分析，明确该电路要分析的基本概念，进而指导电路调试和测试。理论分析是指理解电路的工作原理、明确电路的功能特点、建立电路的等效模型，即将非线性的半导体器件进行线性等效。根据电路理论，估算该电路的重要基本概念，如基本放大电路需要估算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等重要参数。（3）仿真分析需要考虑半导体器件的非线性特性，分析结果在一定程度上接近理论分析，是比较精确的计算，可将理论分析作为指导进行仿真分析。理论分析和仿真分析相结合，可用于试验性的电路设计，边仿真边设计电路中元器件的参数，达到电路设计的要求。
2、基于Multisim仿真软件的教学实例
2.1理论分析
一个实际放大电路的构成要满足直流通路和交流通路都正确这个条件。直流通路为偏置电路，保证放大电路有合适的静态工作点Q。而交流通路则决定了放大电路的组态，保证输入信号能够加入放大电路，输出信号能够正常取出，最终实现放大。构建共射基本放大电路，如图1所示。给定三极管的UBE=0.7V，β=50，rbb'=300Ω。直流通路和小信号等效电路如图1（b）和图1（c）所示。（1）直流分析：根据输入回路和输出回路，计算静态工作点的电压和电流如下：基极电流IBQ=26μA，集电极、发射极电流ICQ=IEQ=1.3mA，管压降UCEQ=5.5V。（2）交流分析：根据小信号等效电路，计算性能指标如下：电压放大倍数≈-94.7，输入电阻Ri≈1.32kΩ，输出电阻Ro=5kΩ。
2.2仿真分析
Multisim提供的虚拟三极管（BJT_NPN_VIRTUAL）采用的是低频小信号模型，其特性接近理想三极管。电路仿真中使用虚拟三极管，其参数输入电阻为0，电流放大倍数恒定，输入与输出特性均为线性，器件特性与频率无关。搭建仿真电路，如图2所示，选择虚拟三极管，双击弹出三极管“属性”编辑窗口，在其中的“编辑模型”对话框中编辑参数，更改β=BE=50，rbb'=RB=300Ω=0.3kΩ。其他元器件参数选取参照图1。（1）直流分析。利用Multisim10基本分析方法中的直流工作点分析法（DCOperatingPoint）来分析电路的静态工作点Q设置情况。启动“仿真”，单击“分析”功能中的“直流工作点分析”命令，打开Multisim10的“直流工作点分析”对话框，如图3所示。单击“输出”选项，添加仿真变量到右边选项框，然后单击“仿真”按钮，系统自动显示运行结果，如图4所示。根据图4可知，各个仿真节点的变量含义为V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V，I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA。（2）交流分析。给定10mV/10kHz的正弦波输入信号，将输入信号和输出信号连接到虚拟仪器示波器，打开仿真开关，双击示波器得到输入和输出信号波形，如图5所示。根据输入、输出波形标尺线处的读数，计算电压放大倍数为根据输入电阻Ri的定义，Ri=Ui/Ii，其中Ui是输入端口的电压，Ii是输入端口的电流。在放大电路的输入回路接入电压表和电流表，仿真时利用电压表测量输入端口基极和发射极之间的电压为7.071mV；利用电流表测量输入端口基极的电流为5.439μA，如图6所示。可得放大电路的输入电阻为Ri=7.071mV/5.439μA=1.3kΩ。注意在使用万用表测量电压和电流时要设置为相应的电压、电流作为电压表和电流表，以及设置为交流来测量。在输出回路采用外加电压方法，断开负载电阻，将电路中的信号源置零，在输出端接入一个10mV/10kHz的正弦信号源，同时在输出端接入电流表用来测量端口电流，接入电压表用来测量端口电压，单击“仿真”按钮，双击电流表及电压表，创建的电路如图7所示，可得放大电路R0=10mV/2μA=5kΩ。
2.3分析总结
（1）直流分析的目的是估算或测试静态工作点Q，确定三极管是否工作在放大区。当Q点过高时会产生饱和失真，当Q点过低时会产生截止失真。该电路的直流偏置电路为固定偏置电路，若出现饱和失真，可增大Rb电阻，使Q点沿交流负载线向下移动；若出现截止失真，可减小Rb电阻，使Q点沿交流负载线向上移动。直流分析的内容是输入回路的电流IBQ和电压UBEQ，输出回路的电流ICQ和电压UCEQ。根据理论分析估算可知，集电极电流ICQ=1.3mA，管压降UCEQ=5.5V；而仿真分析得到的参数为：I(ccvcc)=ICQ=1.32969mA，V(2)=UBE=0.789V，V(3)=UCEQ=5.48191V。可知静态工作点Q位置合适，保证放大电路能够正常工作。对比结果可知理论估算和仿真分析的结果近乎相等。理论估算时给定UBE=0.7V，β==50为一个常数，没有考虑三极管的非线性，所以不是精确计算。而仿真分析是根据三极管的模型分析验证，考虑了三极管的非线性问题。（2）交流分析的目的是观察输入信号和输出信号的关系，分析的内容是放大电路电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标。三极管放大电路的放大作用是利用三极管的基极对集电极电流的控制来实现的，从而将直流电源所提供的能量转化为负载所需要的能量。放大的实质是能力的控制和转换，是对变化量的放大。（3）仿真分析与理论分析的结论相一致，验证了理论分析的正确性。
3、结语
关键词:数字电子钟; 层次电路; Multisim 9; 集成电路
中图分类号:TP319;TN79+1 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)09-0184-03
Design and Simulation of the Digital Electronic Clock Based on Multisim 9
LUO Ying-xiang
(School of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China)
Abstract:Digital electronic clock is widely used in various public places, the general methods of circuit design make the connection complex, and are difficult to understand construction of the circuit. The digital electronic clock is designed by medium-scale integrated circuits, the hierarchical circuit design method is used to divid various cell-level circuit design into blocks, connect blocks of all levels into the machine circuit. It has artistic connection, and is easy to understand each unit circuit functions.
Keywords: digital electronic clock; hierarchical circuit; Multisim 9; integrated circuit
数字电子钟是用数字集成电路构成并有数字显示特点的一种现代计数器,与传统的机械计时器相比,它具有走时准、显示直观、无机械磨损等,因而广泛应用于车站、码头、商店等公共场所。目前,数字电子钟的设计,主要是采用计数器等集成电路构成,由于所用集成电路多,连线杂乱,不便阅读。本文采用层次电路设计,将各单元电路设计成层次电路,这样每个单元电路和整体电路连线一目了然,既美观也便于阅读,还有利于团队设计,因每一层次电路为一独立电路,便于独立设计和修改。
1 设计任务
(1) 电子钟能显示“时”、“分”、“秒”;
(2) 能够实现对“时”、“分”、“秒”的校时。
2 整机框图
数字电子钟主要由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码显示器、校时电路等组成。秒信号发生器主要由石英晶体振荡器或555振荡器分频后得到;秒、分都是60进制,故由60进制计数器构成;时为24进制,即由24进制计数器构成;显示部分由译码和数码显示构成;校时电路由门电路和开关等构成。整机框图如图1所示。
图1 数字电子钟整机框图
3 各部分电路设计
3.1 秒、分、时计数器
秒、分计数采用60进制计数器,时采用24进制计数器。它们都是8个BCD码输出,1个进位输出,1个时钟脉冲输入。在设计层次电路时,皆可设计为1个输入端,9个输出端。在Multisim仿真软件中,执行Place/New Hierachical Block命令,在file name of Hierachical Block中填入你要设计的电路名称,如“60进制计数器”等,再根据需要在输入、输出端口数中填写所需数字,点“OK”后,即得如图2所示电路层次模块。双击它,得到图3所示窗口,点Edit HB/SC对其内电路进行设计。若要进行修改,同样采用以上步骤。
图2 60进制计数器层次模块
图3 层次块电路设置
由此,采用4518十进制计数器,设计了60进制和24进制的计数器,计数器的内部电路分别如图4、图5所示。
图4 60进制计数器连线图
3.2 校准电路
同样的方法,设计校准电路的层次电路时,设计为6个输入口、3个输出口,其内部电路如图6所示。为便于使用,将校准开关外接。
校时电路工作过程如图7所示,正常工作情况下,J3断开,J1,J2闭合,秒脉冲进入计数器。当需要对秒进行校正时,闭合和断开J3,直到需要的数字为止;需要对分校正时,J3处于闭合的情况下,断开J2,秒脉冲进入到分计时,则分计数器快速计数,直到显示的时间为需要的数字为止,再闭合J2;同理,可以对时进行校正。
图5 24进制计数器连线图
图6 核准电路连线图
图7 数字电子钟连线图
4 整机电路安装调试
在Multisim中,执行Place/Hierachical Block命令,找到已存储的层次块,点打开即可出现在电路模板中,再在元件库中找出信号发生器和数码显示器。本例中采用现成的信号发生器,可以将信号频率设置为较高频率,以便快速调节。数码显示器直接采用16位数码显示管,因本例中不会出现大于9的数码,即使初始可能出现,可以通过校时电路快速调节为所需数字。
为使各电路接线后能顺利工作,对各层次块可以先分别测试其功能。将信号发生器分别接入60进制和24进制计数器层次块,其输出接数码管或示波器看其是否能完成其功能。对其校准电路,只有当整机电路接好后,按校准电路所说工作方式,看是否能起到时、分、秒的校准。本例中各模块皆能完成其功能,接好整机电路后,能完成所需功能,故本例数字电子钟满足设计任务。
5 结 语
采用层次电路设计方法,对数字电子钟进行了设计,较好地完成了该电路的设计任务。整机电路连线美观,各部分电路功能明确,便于理解整体电路的构成、工作原理等。在数字电路及其他更多的课程中都涉及到较复杂的电路设计,若是采用层次电路设计方法,既便于对电路的理解,也便于团队协作,共同完成设计任务,故而层次电路设计方法将会广泛地应用在大型复杂电路系统的设计中。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].5版.北京:高等教育出版社,2006.
[2]杨志忠.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3]聂典.Multisim 9计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2007.
[4]周凯.EWB虚拟电子实验室:Multisim 7 & Ultiboard 7电子电路设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.
[5]罗映祥.Multisim电路仿真软件在差分电路分析中的应用[J].电脑知识与技术,2008(1):169-173.
[6]罗映祥.Multisim 2001电路仿真软件在负反馈电路教学中的应用[J].现代电子技术,2008,31(7):161-162.
[7]汪建立.基于Multisim 2001软件的数显抢答器设计与仿真[J].鄂州大学学报,2004,11(4):23-26.
1“电力电子技术”教学内容改革
“电力电子技术”课程教学的基本框架还是以所选教材为基础，但在具体内容上应当以让学生认识该课程的用途与重要性为出发点进行设计，紧扣行业应用，提高学生的学习积极性与主动性。首先，注意开好头，要重视绪论课的教学，如在介绍“1.3电力电子技术的应用”时应将重点侧重到交通运输和电子这一领域中，重点介绍电力电子技术在汽车与轨道车辆上的应用。针对新能源汽车专业学生可举例介绍车辆能源系统的“骨架结构”，如油电混合动力汽车等新能源汽车的能量系统的基本结构图与基本工作原理；针对城市轨道车辆专业学生介绍地铁车辆的电源系统结构图等等，紧紧抓住行业应用为起始点引发学生的兴趣。另外针对电子装置用电源可从大家时刻不离身的手机充电器说起，让学生认识到电力电子技术无处不在，实用性很强，提高学生积极性。其次，随着课程内容教学的深入，应继续围绕专业行业应用，将原来的“骨架结构”补充上“血肉”，即实际具体电路，进行内容的丰富。如介绍DC/DC变换时，可以将原先介绍的地铁车辆电源系统中DC/DC的变流电路具体化，在知识认知的体系结构中进一步具体化，加深知识点的理解和印象。最后为提高学生对电力电子技术的关注度，提高学生资料收集与自学能力，一方面对部分内容调整为课后自学内容，要求学生利用网络、图书馆等资源条件完成学习，如器件中IGCT、功率集成电路、脉宽调节电路等的相关内容将由学生进行资料收集并选择部分主题由学生在课堂上给大家进行介绍，提高学习的相关性。另外一方面提供一些已经完成的电源板，让有兴趣的同学进行实际调试，在实践中体会电能的变换与控制，实现“自主行走”。这些同学能在今后相关的实践设计中有较好的基础，且能帮助并带动其他同学提高实践能力。
2“电力电子技术”课程设计改革
“电力电子技术”课程应用性强，因此要求学生有较强的动手实践能力。课程开设了6个学时的实验，对学生来说实践时间较少。因此率先在车辆工程专业新能源汽车专业方向开设了“汽车电力电子技术课程设计”课题，时间为一周，精选了“太阳能电动车SPWM控制逆变电路设计”、“车载逆变电源—推挽式直流变换电路设计”、“车载逆变电源—工频逆变电路设计”等设计课题，要求学生通过课程设计能充分了解电力电子技术在汽车上的应用以及应用设计，要求学生“脚踏实地”进行电路方案论证比较，完成电力电子电路的参数计算、器件的选型、绘制电路原理图等过程，掌握电力电子电路的设计，并能够掌握电力电子器件常用的驱动电路设计，合理设计保护电路。同时对于电路原理图要求采用EDA（电子设计自动化，ElectronicDesignAu-tomation）软件进行绘图，将学生所学的电力电子技术、自动控制技术、EDA技术等几门课程在汽车电力电子技术课程设计中进行融合，提高学生的实际设计能力。对multisim实践能力较强、学有余力的同学进一步指导其采用仿真手段（Matlab或者Multisim）进行仿真实习，论证设计结果。通过紧张而充实的课程设计，大部分的同学对电力电子技术在汽车上的应用有了进一步的认识，并对所学的相关课程进行贯通融合，充分了解所学专业课程之间的相互联系，增强了对自身所学专业知识架构的认识，能够熟练利用相关课程、相关技术手段进行电路设计，实现在专业知识架构中的“自由天地”。
3总结
课程教学内容和实践环节改革在近三届学生中的教学实践证明，教学效果较好，学生学习积极性高，对专业的理解较以往有所加深。这也说明，教师教好一门课，需结合行业实际，应结合科学技术的实际情况适时适当地进行教学改革，要注重教学内容理论与实践的结合，努力将学生培养成厚基础、实践强的应用型人才。
作者：顾新艳 单位：南京工程学院汽车与轨道交通学院
