时间：2023-10-12 16:12:13
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篇电路的设计原理，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。
关键词: 万用表 安装 调试 实习 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
中图分类号：TN108.7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
如图1是MF47-6万用表的电路图，它是由六个部分组成：表头显示部分、直流电压部分、直流电流部分、交流电压部分、电阻部分和晶体管测试部分。现将各部分剖析如下：
首先我们看图2、指针式万用表的基本测量原理图。
指针式万用表的基本原理，如图所示，它有表头、电阻测量档、直流电压测量档、直流电流测量档、交流电压测量档几个部分组成。图中SA为量程转换开关“一”为黑表棒，“+”为红标棒。测量直流电流时，外部电流从“+”表棒流进，“一”表棒流出，当测量直流电压时线路中用R2限流降压，当测量交流电压时线路中用VD二极管半波整流，经过电阻R3限流降压，再由表头显示出来。当测量电阻时在“+” “一”两表棒短路连接时校零，有内部小电池提供电流，使表头指针偏转到校零点。
具体电路分析如下：
一、表头演示部分
如图3所示表头为I表=46.2uA,(约2.3KΩ的表头动圈导线电阻)和WH2（500Ω）的可调电阻组成R表=2.5KΩ的表头内阻 (该表在调试时就是把表头的2.5KΩ调准确) 。二极管D3、D4和C1（10uF）并联在2.5KΩ表头的两端。电容C1（10uF）起到平稳电流吸收脉冲的作用，二极管起到电压过高电流过大时的正反双向保护作用。R21和WH1组成表头的分流电路。
根据并联电路电压相等的原理由计算得出R21和WH1上的分流电流I分为：46.2 uA乘2.5K= 30K乘I分，由此可以得出I分的电流为3.85 uA。此时表头电流的总电流为I表并=46.2+3.85=50.05 uA，取50. uA。 同时可以算出此时的并联电阻为R表并=（2.5K乘3 0K）÷（30K+2.5K）=2.31K。故等效表头并联电阻为R表并=2.31K，表头等效并联电流I表并=50.uA，如图3所示。
我们再看图3正常满度电流时，表头两端的电压U表是多少？U表=U并=I表乘R表=I并表乘电阻R并表= 50 uA乘2.31K =115.5mV=0.1155V。此电压降远远小于硅二极管的正向导通电压0.6—0.7 V的值，所以D3、D4不导通 ，如图4所示；图4是二极管导通特性曲线。当万一电路接错使表头电压大于等于二极管的正向导通电压0.6—0.7V时，二极管D3、D4导通泄流，因此起到双向保护表头的作用。
二、直流电流档电路的分析
如图5所示，此时表头为50 uA，内阻为2.31K再和R22=2.69K串联，组成刚好为5K的电阻，我们把它叫做R表串=5KΩ，这时表头电流还是I表并=I表串=50 uA，这时表头电压降取名为U表串；U表串=R表串乘I表串=5K乘5 0 uA=250mV=0.25V。 所以当：
2.1三层电刷的量程开关转到直流电流DCmA0.05 mA（50 uA）档时，（电流全部流进表头50 uA）既能测量直流电流0.05mA（50 uA），又能测0.25V的电压降。
2.2电流表是根据并联电阻扩大分流电流达到扩大电流表的量程的原理设计的（下同），当量程开关转到DCmA0.5档时：电阻R4与表头R表串=5KΩ并联分流。同时我们知道此时
流过表头的电流刚好设计为50 uA，内阻为5kΩ，分流电流应该为：500 uA—50 uA=450 uA，根据并联分流电压相等的原理（下同）；则450 uA乘R4=50 uA乘5K。由此可以计算得出R4=555Ω。我们的分析和电路图上电阻一致。
2.3同理：当量程开关转到DCmA5 mA档时：R3与表头R表串=5KΩ分流，分流电流是：5000uA—50uA=4950uA，则4950uA乘R3=50uA乘5K，所以R3=50.5Ω。分析也和实际一样。
2.4当量程开关转到DCmA50 mA档时：R2与表头R表串=5KΩ分流，分流电流是：50000uA—50uA=49950uA，则49950uA乘R2=50uA乘5K，所以R2=5Ω，功率取1/2瓦。
2.5当量程开关转到DCmA500mA档时：用R1+ R29二个电阻串联起来看做是一个电阻与表头R表串=5KΩ分流，分流电流是：500000uA—50uA=499950uA，则499950uA乘（R1+ R29）=50uA乘5K，因此500 mA档的分流电阻理论计算为0.5005Ω，实际R1+R29=0.44Ω+0.05Ω=0.49Ω。其中缺少了0.0105Ω；（要是把R1做成0.45Ω的话R1+R29=0.45Ω+0.05Ω=0.50Ω比理论计算0.5005Ω只有少了0.0005Ω 这样误差为很小；但是电阻阻值是国家有标称值的规定，不是生产厂家、使用单位、设计者自己可以任意决定的，为了优先保证后面5A档时用0.05Ω的电阻，所以这里只能选择用R1=0.44Ω的电阻、可能就是这个原因吧？）少去的0.0105Ω我们估且把它看作是接触电阻存在的缘故吧。
该表的设计误差精确度直流电流0.05mA—500mA档为2.5，5A档时为5。我们知道分流电阻减小分流电流增加电流测量值偏小、为负误差，我们可以来看一下误差为：0.0105Ω/0.5005Ω= 0.020979=0.021，小于百分之二点一即误差为2.1；符合设计要求小于2.5。
2.6 5A档时（5000000—50）乘R29=50 uA乘（5K+0.44Ω），所以R29=0.05Ω ，这里电阻刚刚好。设计者的高明之处在于把5 00 mA档的分流电阻0.5005分为的R1+R2=0.44+0.05=0.49Ω。其R29=0.05Ω正好为测量5A档分流所用；而5A档测量时要把档位放在500mA档，负表棒不变，正表棒从R29右边5A插空直接，用R29直接分流大电流，避免了量程开关的接触电阻对大电流测量的影响。
三、调试说明
该表在没有校试设备的情况下，可用数字万用表校准，方法如下：
焊好表头引线正端，数字万用表拨至20K档，红表棒接A点，（把表头引线负端从线路板上断开），黑表棒接表头引线负端，调可调电阻WH2，使电阻显示值刚好为理论设计值2.5KΩ，（温度为20℃），调好后焊好表头引线负端。调试就完成了。只要装配没有错误，通过上述方法，本表基本能校准，但是有条件者最好用数字校验台校试。
参考文献：万用表检测应用实例/韩广兴等编著。—北京：电子工业出版社，2007.5 ISBN 978-7-121-03993-5
看图识用万用表/门宏编著。—北京：电子工业出版社，2011.1（看图识电子系列丛书） ISBN 978-7-121-12195-1
关键词： Protel99SE；电路原理图；PCB；布局布线；构建网络
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210060－01
1 从原理图到PCB
可以分为三大步骤，第一是绘制电路原理图，第二是根据电路原理图产生网络表，第三是印制电路板设计。详细操作过程如下：
1）创建一个设计数据库文件。建立一个空的设计数据库并为该数据库文件命名和选择存储位置。
2）新建电路原理图。新建电路原理图文件，并直接修改电路原理图文件名，进入Sch99SE后，设置图纸参数。
3）加载元器件库、放置元器件并布局原理图布线。将放置好的元器件各管脚用电气导线、网络标号、I/O端口标号等连接起来。使各电路模块之间建立满足设计要求的电气连接关系。Protel99SE提供直接连线、网络连线和I/O端口标号连线3种方式。简单的电路模块宜采用直接连线方式，连线一次画完。而对于复杂的电路模块多采用网络连线和I/O端口标号连线方式（两种连线方式其实都是用英文字母标识电气上连接在一起的各导线），其网络标号最好放在管脚端点引出的端线上。
4）ERC和生成网络表。使用Protel提供的智能化电气规则检查（ERC）功能对该电路系统进行电气规则检查，主要包括两方面的内容：① 检查原理图的电气规则冲突，如一个元器件的输出引脚与另一个元器件的输出引脚连在一起；② 检查未连接或重复使用的网络标号。网络表（netlist）是电路原理图文件和PCB设计之间的纽带。
5）新建一个PCB文件，规划印制电路板。规划电路板主要是确定电路板的物理边界、电气边界、板层结构和布局要求任务。
首先，定义电路板的形状和尺寸（物理边界），用户在4个机械层中的一个确定电路板物理边界，而在其它的机械层上放置尺寸、角标、参考孔位置。然后，定义电路板的电气边界。电气边界是用来限定布线和元件放置的范围，通常用户应将电气边界的范围与物理边界的范围规划成相同大小。所有信号层的目标对象（如焊盘、过孔和走线）都限定在电气边界内。
6）设置参数制。参数设置包括工作层的参数、PCB编辑器的工作参数、自动布局和布线数的设置等。在进行印制电路板设计时，确定其工作层，包括信号层（Signallayers）电源/接地层（IntemalPlanes）、（Mechanicallayers）等。印制电路单层板、双层板和多层板。在实际应用中，双层板因其布线相对比较简单、价格适中而成为现在最常使用的一种印制电路板。双层板包括顶层（TopLaye底层（BottomLayer）两层，双面敷铜，中间为绝缘层。双层板两面都可以布线，一般需要由过孔（Via）或焊盘（Pad）连通。
7）加载网络表。网络表是自动布线的关键，是连接电路原理图和PCB图的桥梁。只有正确加载网络表，才能对电路板进行自动布局和自动布线操作。
8）元器件的放置与布局。元器件的放置要符合元器件布局的一般规则。布局是指将元件的封装整齐、合理地放置在电路板所限定的范围内。布局有两种方式：手工布局和自动布局。手工布局是指以手工的方式将元件的封装及焊盘、过孔、字符串等重新排列。对于较为复杂的电路，绝大多数采用自动布局，然后再进行手工调整进行布局。
9）布线（Routing）规则。元器件的封装在印制电路板上布局完成后，就可以布线了。布线同布局一样，可分为手工布线和自动布线，复杂的电路一般都是采用自动布线，然后手工进行调整，以达到最佳效果。在进行自动布线之前，首要工作就是设置“自动线规则”。
10）自动布线和手工调整。一般来说，PCB自动布线后会存在一些不合理的地方，例如布线拐弯过多、布线重复连接以及布线直接穿过元件引脚等。另外，某些情况下设计者需要放置一些焊盘、过孔、尺寸标注和字符串等，以满足实际设计的需要。对于以上情况。需要设计者采用手工布线的方法来完成。
11）生成各种PCB报表及输出PCB报表是为方便用户查询和管理电路板而建，印制电路板详细信息可以记录在各种不同报表中。PCB可生成“已选管脚报表”（Selected Pins）“电路板信报表”（Board Information）、
“（Bill Of Materials）、“设计文档报表”“网络状态报表”（Netlist Status）、“钻孔文档”等等文档。电路板布线完毕后，就可以输出电路板图，并将输出结果送到厂家进行制作。
12）文件的保存和输出完成PCB设计后，应将文件保存，然后利用各种图形输出设备，输出PCB图。
2 手工设计PCB
和从原理图到PCB的一些步骤是相同的，在此就不再详细描述了。
1）新建PCB文件。在设计数据库文件中，新建一个PCB文件。选择File/New菜单，在弹出的对话框中选择PCB Document选项在创建的数据库中新建一个PCB文件。
2）规划电路板。在绘制PCB图前，用户对电路板应有一个初步的规划，主要包括3个方面的设置，分别是工作层面的设置、环境参数的设置和电路板的规划设置。其中最重要的是电路板的规划设置，包括采用几层电路板、电路板的结构、尺寸、各元件的封装形式及其安装位置、接口形式、元件的布置参数、板层参数和布线参数等。
3）放置封装，修改封装属性，放置电源连接件的封装。
4）布局，构建网络。按照网络关系表，建立所有的网络。这是最为关键的一步，创建所有器件的连接关系。
5）设置布线规则，布线。Protel提供两种布线方式：自动布线和手工布线。Protel99SE用先进的无网格和基于形状的对角线自动布线技术，使用Auto Boute/All菜单，进行布线参数和布线规则设置后。Protel99SE开始为用户的电路板自动布线。手工布线是指设计者按照PCB中预拉线的引导手工在PCB上进行布线操作。对于设计者来说，一般的布线原则是先自动布线，然后再进行手工布线。一般来说，PCB自动布线后会存在一些不合理的地方，例如布线拐弯过多、布线重复连接以及布线直接穿过元件引脚等。另外，某些情况下设计者需要放置一些焊盘、过孔、尺寸标注和字符串等，以满足实际设计的需要。对于以上情况。需要设计者采用手工布线的方法来完成。
6）规则检查，保存设计。
3 结束语
对于硬件电路设计者来说．Protel99SE是必须掌握的一项基本技能。要想设计一款高质量的电路板必须对电路的原理、元器件的选择、空间电磁波的干扰等诸多问题都要考虑，所以设计绘制印制电路板的工作是项复杂的系统工程，需要有很多PCB设计的经验和技巧。
参考文献：
[1]曾峰、巩海洪、曾波，印刷电路板（PCB）设计与制作（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2005．
[2]余宏生、吴建设，电子CAD技能实训[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[2]江雪松、陈绮、许灵军等，印刷电路板设计[M].北京：机械出版社，2006.
[关键词] EDA； Altium Designer； 电路仿真
一 前言
电路设计自动化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路原理图（Schematic）的绘制、印刷电路板（PCB）文件的制作、执行电路仿真（Simulation）等设计工作。随着电子科技的蓬勃发展，新型元器件层出不穷，电子线路变得越来越复杂，电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成，电子线路计算机辅助设计已经成为必然趋势，越来越多的设计人员使用快捷、高效的CAD设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，打印各种报表。
Altium Designer是原Protel软件开发商Altium公司于推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows XP操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。
电子产品的开发过程中，从电路原理的绘制到印刷电路板的制成，一般还要经过一个重要过程，即电路仿真。在制作印刷电路板之前，如果可以对电路原理图进行必要的仿真，就能明确系统的性能，并根据仿真的结果进行适当的调整，将会尽可能地减少设计的差错，节省大量的时间和财力。
二 基于Altium Designer电路仿真的设计步骤及流程
三 仿真参数的设置
1、Altium Designer 的仿真元件库
Altium Designer 为用户提供了大部分常用的仿真元件，这些仿真元件库在Altium Designer 安装目录下＼Library＼Simulation目录中，如图3所示。其中，仿真信号源的元件库为Simulation Sources.IntLib；仿真专用函数元件库为Simulation Special Function.IntLib；仿真数学函数元件库为Simulation Math Function.IntLib；信号仿真传输线元件库为Simulation Transmission Line.IntLib。
2、初始状态的设置
设置初始状态是为计算偏置点电压（或电流）而设定的一个或多个电压值（或电流值）。在分析模拟非线性电路、振荡电路及触发器电路的交流或瞬态特性时，常出现解的不收敛现象，当然涉及电路是有解的，其原因是发散或收敛的偏置点不能适应多种情况。设置初始值最通常的原因就是在两个或更多的稳态工作点中选择一个，使仿真能够顺利进行。
在库文件Simulation Sources.IntLib中，包含了两个特别的初始状态定义符，如图4所示。
（1）.NS，即NODE SET（节点电压设置）。
（2）.IC，即Initial Condition（初始条件设置）。
这两个特别的符号可以用来设置电路仿真的节点电压和初始条件。只要向当前的仿真原理图添加这两个元件符号，然后进行设置，即可实现整个仿真电路的节点电压和初始条件设置。
3、仿真器的设置
在进行仿真前，设计者必须选择对电路进行哪种分析，需要收集哪个变量数据，以及仿真完成后自动显示哪个变量的波形等。
当完成了对电路的编辑后，设计者此时可对电路进行仿真分析对象的选择和设置。
执行菜单命令Design＼Simulate＼Mixed Sim，出现如图5所示电路仿真分析设置对话框。
选择General Setup选项，在对话框中显示的是仿真分析的一般设置，如图6-18所示。设计者可以选择分析对象，在Available Signals列表中显示的是可以进行仿真分析的信号；Active Signals列表框中显示的是激活的信号，即将要进行仿真分析的信号；单击 或 按钮可以添加或移去激活的信号。具体参数包括：工作点分析、瞬态特性分析与傅立叶分析、直流传输特性分析、交流小信号分析、噪声分析、零―极点分析、传递函数分析、温度扫描、参数扫描、蒙特卡罗分析。
4、执行仿真命令
完成了上述各项设置以后，执行Design/Simulate/Mixed Sim命令，系统即可开始电路仿真。并把仿真结果存放在后缀名为“.sdf”的文件中。随后即可在该文件中查看仿真的波形及数据，并对电路的性能进行分析。
Altium Designer系统把混合信号电路仿真完全集成到原理图的编辑环境中，用户可以直接从电路原理图进行大量的仿真分析，如零―极点分析、噪声分析、温度和参数扫描等。其仿真引擎不但支持SPICE 3f5/Xspice标准，而且还支持目前很多使用制造商所采用的Pspice模型，为用户提供了更广泛的器件仿真选择。此外，仿真结果还可以在强大的波形浏览器中显示，用户可对生成的仿真数据进行充分的分析、处理，以获得更详细、更准确的电路性能。
四 电路仿真实例
下面以模拟电路中常见的共射极放大电路为例，详细介绍在Altium Designer 的仿真环境下进行电路仿真的方法和步骤。
1、生成原理图文件
这是进行仿真的基础和前提。在此实例中，采用如图6所示的共射极放大电路。这是一个简单的共射极放大电路。直流电源12V，输入幅值为10mV，频率为1000Hz的正弦信号源。选择测试点为Q1的基极电位VB和集电极电位VC，输入信号Vi和输出信号Vo。
2、仿真器的设置
执行Design＼Simulate＼Mixed Sim命令，得到电路仿真分析设置对话框。在本次仿真中，采用如图7所示的仿真设置，即分别设置静态工作点分析和瞬态特性分析参数，对这两种模拟信号特性进行分析，并对Vi、VB、VC、Vo网络的信号进行仿真分析。
设置完以后，单击【OK】按钮开始仿真。
3、仿真器将输出仿真结果
4、设计者通过仿真完善原理图的设计
仿真器输出了一系列的波形，设计者借助这些波形，可以很方便地发现设计中的不足和问题，从而不必经过实际的制板就可以完全了解所设计原理图的电气特性。
五 小结
仿真（Simulation）是通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。在电路仿真软件问世之前，当完成某个具体电路的构思却又没有足够的把握时，通常只能在万能实验板上用实际元器件和一些导线去构建实验电路，然后根据预先设定好的方案去检测在一定的初始条件和给定输入下，该电路实际的输出信号是否和预期的输出信号相吻合。这种方法不仅工作量大，开发周期长，而且一旦出现问题时，针对错误的排查对每个硬件工程师来说都是一种折磨。
[参考文献]
【关键词】锂电池；89C2051单片机；充电控制；电池保护
一、锂电池的性能特点
锂电池是目前常用的二次电池，可以反复充电和放电，其对充电器的要求是：在电池电压较低时，应采用不大的电流进行充电，当电池电压在正常范围时，采用标准容量电流进行充电，当充电快结束时，充电电流限制在较小的电流上。一般情况下，当电池电压小于3V时，充电电流应小于0.5C；当电池电压在3V-4.1V之间时，充电电流大约1C（此处C指电池容量）；当电池电压接近4.2V时，充电电流为0.1C，进入涓流充电一段时间，就应停止充电。当电池温度超出规定时，应停止充电以保护电池。
二、充电器的系统设计
1.系统组成的设计
作为技能大赛课题，电路系统设计时除了要考虑能良好实现上述锂电池充电的功能要求外，还要充分考虑技能大赛相关的知识和技能要求。根据国家电子技能大赛的有关文件，其知识内容应涵盖：模拟电路、数字电路、单片机原理与接口电路、通信原理、传感器原理、电子测量技术、电子产品整机制造与装接工艺、Protel99 SE软件、C语言编程、电子装接工、调试工等应知内容；其技能内容应涵盖：元器件识读与检测、手工焊接、各种仪器仪表的使用与检测方法、单元电路装接与检测调试、电子电路读图方法、单片机电路装接与调试、检测等。结合锂电池充电器的实际要求，本电路系统组成如图1所示。
（1）CPU控制采用89C2051单片机，考核单片机原理与接口电路相关知识；
（2）稳压电源采用7805，考核稳压电源相关知识；
（3）开关电源采用LM2576，体现新材料和和新知识；
（4）电流控制与电压判别采用LM358，考核集成运放的基本应用。LM358选用贴片元件，体现了电子产品制造新技术的应用；
（5）温度检测电路由LM324和热敏电阻构成，体现传感器于接口电路知识；
（6）模拟电池由LM358和分立元件构成，体现模拟电路知识；
（7）倒计时定时控制电路设计成单独的电路，需学生在万能板上装接布线，考核学生的电路装接能力。
2.系统参数设计
1.CPU
2.开关电源充电电路
3.电流控制电路
4.电压判别电路
5.温度检测电路
6.键盘控制
五、充电器制作
1.PCB板设计
PCB板的设计与制作直接影响硬件设计的成败，设计PCB板时，首先确保原理图正确，原理图见附图，然后进行元件布局与电路布线，努力将系统中各元件之间、电路之间可能产生的不良影响降到最低。
原理图绘制完成后，先检查每个元件的封装由于Protel2004采用了原理图符号和PCB封装集成在一起的集成库，故可在原理图中直接修改每个元件的封装，再使用设计项中的Update命令将封装传递到同一项目中的PCB中。
在将原理图成功传递到PCB后，先进行元件布局，再通过布线将其一一连接，在所有器件的连线和网络都传递到PCB后，仔细检查PCB图上的封装会连接飞线，根据实际情况进行调整元件位置。
考虑到技能大赛的实际需要，元件封装既有通孔元件，也有贴片元件，以考核学生两种不同性质元件的手工焊接技能；电路板也设计成印刷电路板和万能板两部分，全面考核学生的装接技能。电路板见图10。
2.装配焊接与要求
（1）印制板插件位置正确，元器件极性正确，元器件、导线安装及字标方向均应符合工艺要求；接插件、紧固件安装可靠牢固，印制板安装对位；无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。
（2）要求电子产品的焊点大小适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光滑、圆润、干净，无毛刺；引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥头长度符合工艺要求，芯线完好，捻头镀锡。
3.电路调试
（1）不接模拟电池，调W3使充电电压为4.2V（3分）。
（2）按键选择进入在充电状态，调节模拟电池电压为3.5V，调节W4使限流电流为0.6A。
（3）完成上述调节以后，按键选择进入低压充电状态，测量此时充电电流为为0.2A，如果偏离很大，则要修改软件参数。
（4）按键选择进入涓流充电状态，测量此时的充电电流为60mA，如果偏离很大，则要修改软件参数。
（5）调节W1，使UC4的2脚未4.1V实现涓流判断，调节W2使UC4的6脚为3V时实现低压判断。
（6）按键选择进入自动状态，调节电池电压（调W5），使电路进入低压充电状态，检测电池电压是否≤3V，调节电池电压使电路进入涓流充电状态，检测电池电压是否≥4.1V。
关键词： 仿真；原理图；仿真器
中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220175－01
1 电路仿真过程
采用SIM99进行混合信号仿真的设计流程如图1所示。
下面将通过对一个简单模拟电路的仿真，具体说明Protel99se中仿真器的使用。
2 绘制仿真原理图
用户在进行电路图仿真之前，首先第一步应是绘制仿真原理图的绘制，即参考电路原理图将其仿真原理图绘制出来。具体地说，就是要用仿真元件将电路原理图重新连接一遍，成为一张仿真原理图，电路原理图与仿真原理图的区别之一就是所用的元件，电路原理图中所用的元器件只是表明该元件的电气特性和封装形式，而仿真原理图要用专门的仿真元器件。所以用户在绘制电路原理图时，要用仿真库有的元件。
在此实例中，采用如图2所示的模拟电路，这是一个简单的整流稳压电路。在该电路中定义了一个正弦波电压源，同时，在需要显示波形处添加了网络标号，如Vin和OUT，用于显示输入波形、输出波形以及一些中间波形。
3 初始状态的设置
设置初始状态是为计算偏置点而设定一个或多个电压（或电流值）。在模拟非线性电路、震荡电路及触发器电路的直流或瞬态特性时，常出现解的不收敛现象，当然实际电路是有解的。其原因是偏置点发散或收敛的偏置点不能适应多种情况。设置初始值最通常的原因就是在两个或更多的稳定工作点中选择一个，使模拟顺利进行。
4 仿真器的设置
在原理图编辑器窗口中，执行菜单命令[Simulate][Setup]，即可进入仿真器的设置对话框，如图3所示，在该对话框中提供了十种仿真分析类别给用户选择，设计者必须选择对电路进行哪种分析，所要收集哪个变量数据，以及仿真完成后自动显示哪个变量的波形等。仿真的设置视具体的电路而定，在这次仿真中，将采用对电路进行瞬态分析和交流小信号分析。
设置完以后，单击Run Analyses按钮开始仿真，或单击Close按钮结束该设置。仿真完成后，生成一些文件。
在仿真设置后，将生成“.cfg”文件，前缀即为当前的SCH文件名。该文件以文本的方式记录下了仿真器的设置环境。配置文件是相当于图3选择项的一些配置。至于其他的配置，配置文件中关于该设置的等式右边都为空，或为0或False。
5 仿真结果的输出
仿真器的输出文件为“.nsx”和“.sdf”文件。其中，“.nsx”文件为原理图的SPICE模式表示，设计者可借助该文件更好地了解源文件。“.sdf”为输出波形的显示。
【关键词】 电子实习 新模式 Altium Designer
1 引言
随着计算机技术的飞速发展，计算机辅助设计在现代电子技术的发展和应用中扮演了非常重要的角色。大学生是未来科技文明发展的主力，因此在理工科大学生的电子实习课程中引入计算机辅助设计教学是时展的必然。电路设计与仿真方面的计算机辅助设计软件种类很多，其中Protel设计软件在我国拥有众多的用户，其升级版本为Altium Designer，功能更加强大，所以我校选择该软件作为电子实习课程的计算机辅助设计教学软件。该软件简单易学，具有常用的电路图设计功能、电路仿真功能和电路板设计功能，还集成了FPGA设计开发功能，并且兼容以前各个版本。
2 在电子实习中引入Altium Designer教学的具体实现方法
2.1 电子实习的流程
我校电子实习采用学生自主选题的方式，即由老师提供多个电路，如表1所示。学生根据自己的专业和兴趣进行选择，对于基础好的学生，允许其自立课题。学生对所选择的电路进行电路仿真、PCB设计与制作、电路焊接和调试，并最终制作成功一个产品。电路分为模拟部分和数字部分，学生主要学习模拟部分的仿真与设计。本文将以“红外线心律计”产品的模拟电路部分为例介绍Altium Designer软件的具体应用。
2.2 用Altium Designer软件进行电路原理图设计与仿真
使用Altium Designer软件可以方便地进行模拟电路的设计与仿真。采用计算机模拟仿真可以随时修改元器件的参数，随时观察仿真结果，缩短产品的开发周期。
（1）电路原理图的设计。红外线心律计的模拟电路部分由传感器电路、放大电路、滤波电路、整形电路组成。作用是由红外线传感器采集心跳信号，经过信号调理电路输出幅度足够大的方波信号，供后续的数字电路进行处理。
原理图的设计是电路仿真和设计电路板的基础，也是初学该软件的难点。主要有以下几个步骤，如表2。
在实践教学中，重点是针对学生经常会犯错误的操作进行讲解，有如下几个方面：
一是准确找到所需的元器件。教学中把常用元件所在的元件库和元件名称做在PPT的表格中，方便学生查找元器件。二是正确连接元器件之间的导线。要求学生必须把导线连接到元器件引脚的顶端，或者元器件之间的连接采用管脚对管脚的连接方式，防止电路开路。三是正确标注元器件的参数。在元器件的“Value”选项，正确标注该元器件的参数值，单位为国际标准单位。四是排除电气检查的错误。“ERC”检查会发现原理图中隐藏着的“BUG”，其中的“Error”必须排除，部分“Warning”可以忽略。
（2）原理图仿真。原理图绘制完成后，通过反复修改参数并仿真来达到设计的要求。传感器上得到的信号一般为10mV左右，放大器的设计要求的放大倍数在1000倍左右。滤波器的设计要求截至频率为10Hz左右。比较器的设计要求为能够输出占空比为50%左右的方波信号。仿真时，在电路的输入端加入10mV、1Hz的正弦波激励源，整个电路的工作电压为±12V。通过仿真观察各个输出点的波形，经过不断的调整，下图的参数能够满足设计的要求，如图1。
图2为各个主要点的瞬态仿真波形。第一个为激励信号的波形，第二个为放大后的波形，第三个是低通滤波后的波形，第四个是整型后的方波，该方波接到后续的数字电路。
2.3 用Altium Designer软件进行电路板设计
经过仿真验证的原理图经过设计成为能够焊接元器件的电路板文件，实现了虚拟电路到真实电路板的转变。一般有以下几个步骤，如表3。
电路板的设计工作比较复杂，因此在课程中选择了较为简单的模拟部分进行设计，而且电路板是在实验室通过手工制作，所以在教学中，有针对性地对以下几个知识点做重点介绍：
一是导入元器件时的错误。原因是原理图绘制有误，返回原理图修改对应的错误。二是元器件的排版和布线规则的设定。按照信号的流程从左往右排版，元器件排列均匀紧凑、美观。为了方便制板和焊接，电器间距值大于0.5mm，信号线粗0.5mm，电源线和接地线加粗到0.6mm―1mm，焊盘直径加大到1.6―2mm，电路板规划成大小合适的长方形，采用顶层布线、自动布线和手工布线相结合的方式。三是设计规则检查。“DRC”检查中的错误要认真排除，比如网络名称不同的导线不能交叉；没有导线连接的焊盘要仔细检查是否有误。
图3是设计完成的电路板图纸：
2.4 电路板的制作与调试
（1）电路板的制作。在实验室里采用手工制作电路板的方式，具有快速、便宜、方便的特点，满足简单电路设计调试的要求。一般经过如下几个步骤：
下图为焊接完毕的电路板，如图4。
（2）电路板的调试。电路板完成焊接后，进入调试环节。通入±12V的电压，在输入端接信号发生器产生的信号（或者接传感器），通过测试仿真时各个点的波形，验证了仿真结果与实际电路的测试结果相吻合。
3 结语
在电子实习中引入Altium Designer软件教学，不光使学生掌握了一种EDA软件的使用，更重要的是学习到了电路图的设计方法和电路板的设计方法，并与电子产品的设计紧密结合，为学生在以后的课程学习和工作上都有所帮助。
参考文献：
《模拟电子技术基础》理论课教学基本要求
序号
教学内容
要求程度
熟练掌握
正确理解
一般了解
1
普通二极管，稳压管
外特性，主要参数
PN结
2
双极型、单极型三极管
外特性，主要参数
工作原理
3
基本放大电路
共射（共源）、共集（共漏）和共基组态放大电路工作原理；静态工作点；用微变等效电路法分析增益、输入和输出电阻
图解分析法
4
电流源
工作原理
5
放大电路的频率特性
含有一个时间常数的单级放大电路的fH和fL
Bode图
频率失真和增益带宽积
6
差动放大电路
工作原理，输入和输出方式，差模增益，差模输入和输出电阻
共模抑制
7
多级放大电路
直接耦合式多级放大电路的工作原理，增益的计算
零点漂移
其它耦合方式
8
运算放大器
理想运放，实际运放的主要参数
不同类型运放的的特点
一种典型运放电路的工作原理
9
放大电路中的反馈
用集成运放组成的反馈放大电路类型和极性判断，负反馈对放大电路性能的影响，深度负反馈下的闭环增益
虚短和虚断，公式的含义，根据要求引入反馈
10
反馈放大电路的自激
自激的条件
消振原理
11
正弦波发生电路
产生正弦振荡的条件，RC正弦波发生电路
LC正弦波产生电路
石英晶体振荡电路
12
集成运放组成的基本运算电路
比例、求和、积分运算电路
其它运算电路
13
有源滤波电路
二价低通滤波电路
14
比较电路和非正弦波发生电路
比较电路基本特性
非正弦波发生电路
15
单相整流滤波电路
电容滤波整流电路的工作原理和整流电压的估算
电感滤波电路的特点
16
稳压电路
线性稳压电路
开关稳压电路
17
功率放大电路
工作原理、输出功率和和效率的估算
非线性失真
18
噪声与干扰
来源与抑制
19
20
《数字电子技术基础》理论课教学基本要求
序号
教学内容
要求程度
熟练掌握
正确理解
一般了解
1
数制、码制
二、十六进制及其与十进制的相互转换，8421码
其它常用编码
2
逻辑代数
逻辑代数基本定律与定理，逻辑问题的描述方法，逻辑函数的化简与变换
3
逻辑门电路
TTL和CMOS门的逻辑功能、特性、参数和使用方法
TTL和CMOS门电路结构及工作原理（推拉、三态、OC）
其它逻辑门电路
4
组合逻辑电路
分析与设计的基本方法
竞争冒险
5
常用集成组合逻辑器件
逻辑功能及使用方法
工作原理
6
触发器
逻辑功能、触发方式、特性和参数
工作原理
电路结构
7
时序逻辑电路
基本分析方法
同步时序逻辑电路的基本设计方法
8
常用集成时序逻辑器件
逻辑功能及使用方法
工作原理
动态MOS移位寄存器
9
半导体存储器（RAM、ROM）
功能和使用方法
工作原理
10
可编程逻辑器件
GAL的工作原理和使用方法，其它PLD器件
11
脉冲的产生与整形
555定时器的工作原理及其应用
集成单稳、石英晶体多谐振荡器
压控振荡器
12
A/D、D/A转换器和采样保持电路
典型的A/D、D/A转换器的主要性能指标及使用方法
A/D、D/A转换器的工作原理
常用集成采样/保持器件
13
硬件描述语言
《电子技术基础实验》基本教学要求
1．实验内容
应覆盖基本要求中的主要内容
2．能力要求
⑴
正确使用常用电子仪器，如示波器、信号发生器、数字繁用表、交流毫伏表和稳压电源等。
⑵
掌握电子电路的基本测试技术，如电压放大倍数，输入、输出电阻，频率特性，脉冲波形参数的测量以及逻辑功能的测试等等。
⑶
具有正确处理实验数据，分析误差的能力。
⑷
具有查阅电子器件手册的能力。
⑸
根据技术要求能选用合适的元器件，初步具有设计电子小系统并进行组装和调试的能力。
⑹
初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。
⑺
能独立写出严谨的、有理论分析的、实事求是的、文理通顺的、字迹端正的实验报告。
关键词：高职 电子设计 电子线路CAD技术 应用
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0186-01
对于高职学生而言，要学习的不仅仅是专业知识，动手能力是在学好专业知识的基础上更高的一个层次，也是他们必须拥有的一种能力。在高职院校中，电子信息工程技术专业的学生经常会遇到电子设计等问题，因此，在进行电子设计的时候需要用到的很多专业知识他们是必须掌握的。而电子线路CAD技术在电路板的制作方面的应用就必不可少了。下面我们将对电子线路CAD技术在电子设计中的应用进行研究与探索，说明电子线路CAD技术与电子设计的关系以及在电子设计中发挥的作用。
1、电子线路CAD技术与电子设计的关系
随着电子技术的广泛发展以及新型元器件和集成电路的广泛应用，电路在设计方面也越来越复杂与集成化，因此，对电路的要求也越来越精密。而为了达到电路在复杂与集成化方面的要求，在制作电路的时候单靠手工的操作已经不能完成设计的目的了。所以，就产生了现在我们所用到的电子线路CAD技术。我们在电子设计过程中利用它就能达到电路所要求的精密度。
2、电子线路CAD技术在电子设计中的应用
电子线路CAD技术是使用当前被广泛应用的计算机辅助绘图和设计软件，然后结合学过的专业知识进行设计，以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量等。电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要是一下几个方面：
2.1 绘制电路图
在进行电子设计的过程中，要实现电路的功能最重要的就是编程，但是只有编程并不能完善整个设计，还需要有一个完善的电路来承载这个程序，让它实现它本该实现的功能。在电子设计中，我们一般运用的软件是PROTEL,绘制电路原理图的时候就会用到PROTEL的原理图输入功能。该绘图软件在电路原理图输入方面有着非常丰富的电子器件库，能够为我们电子设计的绘图提供所需的各种电子器件。利用该软件进行电子设计确保了电路原理图的精密度，并且绘制过程也更为方便。比如：我们在画好一个元器件后，觉得它应该放在其他的位置，则只要将它拖动到我们想要放置的位置即可。
2.2 计算机仿真
电子线路CAD技术在电子设计的应用过程中还具备运用其仿真的功能，检查电路的功能是否达到了我们所预期的功能，并且能够对一些数据进行仿真，可进一步对电路进行分析。对于PROTEL软件而言，在它的MULTISIM中有很多种仿真功能，这些仿真功能可以进行直流工作电的分析、瞬态分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、最坏情况分析以及蒙特卡罗分析等。在进行仿真的时候，我们首先要进行一个功能仿真，大致了解一下该电路的功能是否达到了预期的功能，然后进行数据仿真，对该电路进行具体的分析，并改正错误的地方。在进行仿真过后，分析结果一般都是以数值或波形的方式显示出来。
2.3 PCB板的设计
PCB板是PROTEL软件将电路原理图进行布线后的一种电路板。在进行PCB板的设计之前，首先要将电路原理图导入，而导入的电路原理图必须是通过仿真的，而且电路原理图中各元器件的电器特性必须与PCB板相同元器件的电器特性相同。最后，设计者就可以利用PCB板自动布线以及手动布线的功能对其进行布线。采用该软件对电路图进行布线，设计者可以先采用自动布线功能对电路进行大致的布线，然后用手动布线功能对其进行美化。这样的过程能够让电路的布线更加美观。
2.4 三维视图
在将PCB板设计好之后，在这样的绘图软件上都有三维视图的菜单，只要点击三维视图的菜单就可以观看设计电路板的三维视图。
3、让学生更好地掌握电子线路CAD技术
如上所述，掌握了电子线路CAD技术对于学生而言，可以更好地进行电子线路方面的设计工作。但在学习这一项技术的过程中，我们往往会发现学生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL软件为蓝本，介绍软件的功能、菜单等，辅以一些应用的例子。学生学习后多呈现一种临时性的记忆，即在课程中会用，考核结束后在不长的时间后就不再掌握的现象。
解决这一问题的方法以，通过实践我们认为采用类似德国职业教育所推行的以行动为导向的项目教学法为好。其基本的思路是：
(1)先整体后具体：在学习CAD技术时，先期进行总体介绍，让学生有全局的认识，打消畏难的情绪；而后开始进入各项目的的学习实践。
(2)先低频后高频：总体而言学生进入学习后应从简而繁，低频的一些电子产品其电路较之高频的简单，学习应从其中入手。
(3)先规范后异型：突出异型电路板的设计制做，其目的是让学生今后在实际工作中具有变通的能力，在CAD技术中也手工调整电路布局的精华所在。
(4)先单层后多层，先分立后贴片。此处不再缀言。
最后一点是，对于各个CAD制作的电路，不应仅停留于电脑的设计，在教学的过程中应让学生的设计成为成品。这样可使学习更为直观，并更有成就感，随之的效果是学生对学习到的技术弥久常新。当然，这种做法也会使教学的成本大幅上扬，但从人才培养的角度看，这样的投入是值得的。
4、结语
在电子设计中运用电子线路CAD技术，不仅解决了电子设计中电路原理图绘制以及功能分析和布线方面的苦难。同时，让学生通过在自主地进行一些电子设计，并在的过程中运用该技术，适于锻炼他们使用电子线路CAD技术的实际能力并有助于其真正了解和掌握这一技术。
参考文献
[1]朱洁.电子线路CAD技术在高职电子信息工程专业毕业设计中的应用[J].中国现代教育装备,2010,(15):55～57.
1方案
我们的方案是：利用Proteus构建虚拟实验室，教师给出设计任务书，学生在PC机上根据任务书在Proteus上设计电路，并利用系统提供的功能完成电气检查及仿真调试，当仿真结果满足任务书要求后，再在面包板上进行实物的安装调试。下面以数字钟的设计为例加以说明。
1.1进行Proteus软件的讲授
Proteus软件与学生之前学过的Protel99se具有相似之处，其电路原理图的设计流程是一致的，都包含新建设计文档、设置编辑环境、放置元器件、原理图布线、建立网络表、电气检查、仿真、存盘输出的基本过程。在教学中应充分利用知识的迁移作用，把Proteus与Protell99联系起来，使新旧知识建立联系，从而降低学习的难度。在这里主要要求学生掌握Proteus的界面组成、菜单、工具栏的使用方法以及电路原理图的设计流程。
1.2布置任务书
数字钟的设计可以用多种元件来实现，但为了便于组织教学，在任务书中可对元件进行统一规定。任务书如下：设计要求：1）用Proteus画出原理图并进行仿真调试2）在面包板上用6只LED数码管输出显示时、分、秒3）写出详细的设计报告所用元器件：1）集成电路：74LS1606片，CD45116片，与非门74LS005片，CC7555定时器1片，2）电阻：10K电阻2个3）电容：47μF1个，0.01μF1个4）其他：共阴极显示器6片
1.3原理图的设计与仿真
1）教师给出电路框图，并分析各单元电路的功能。电路框图是整个课程设计的总体框架，教师直接给出电路框图，可以避免学生设计的盲目性，提高针对性，数字钟的电路框图如图1所示2）电路原理图的设计这项工作是整个课程设计的核心工作。第一步，教师可对学生学过的555定时器构成的多谐振荡器、计数器、译码器及数码管的知识进行针对性的复习，指导学生查阅74LS160、CD4511、74LS00及CC7555定时器的功能及引脚图。第二步，学生根据教师给定的元件在Proteus平台上行各单元电路原理图的设计。可采用设计与仿真调试交叉进行的方法。按照由易到难的原则，可采用如下的设计顺序：①振荡器的设计与仿真调试；②显示器、译码器的设计与仿真调试；③计数器的设计与仿真调试。设计的基本操作步骤是：①选择、放置元件；②设置元件的属性；③连线。仿真调试的基本操作步骤是：①单击仿真工具栏中的“开始”按钮，即可进行仿真；②系统自动检测电路，如有错误，会有出错提示。或者运行结果不符合任务书要求时，可单击仿真工具栏上的停止按钮；③修改电路；④再仿真，直至运行结果符合要求为止。3）总电路的设计把上述已设计好的各单元电路按照电路框图连接起来，即可得到总电路原理图。4）总电路的仿真单击仿真工具栏中的“开始”按钮，即可进行仿真，如有错误，则对电路进行修改，再进行仿真，直至6只数码管均能正常显示时间为止。
1.4在面包板上完成搭建并调试
经过前期在Proteus上的设计及仿真成功，已经证明电路图的正确性。在面包板上的搭建及调试，主要是锻炼学生的实践动手能力，培养认真细致的工作态度，熟练掌握常用仪器的使用方法。
2注意事项
【关键词】软件仿真 电子设计 虚拟仪器 测试分析 电子测量
随着时代的进步，信息技术的高速发展，单纯的原理性解读已不能满足广大电子产品设计者对信息摄取的要求。对于电路各部分原理的分析，人们希望能简化操作，直观展现现象和结果。Multisim软件正是一款电子线路仿真软件，能有效地实现原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试等功能的电路仿真与分析软件。它将虚拟仪器技术灵活地应用于电子设计平台，弥补测试与设计之间的缺口。
1 Multisim仿真软件简述
目前，电子产品的纯手工设计已基本上不复存在，现代化的电子产品设计过程，从产品功能的确立，到电路原理、PCB版图、程序设计、FPGA的构建及仿真、外观界面、元器件清单等设计生产所需资料全部都可以在计算机上完成。电路设计的计算机应用程度非常之高。multisim仿真软件在电子线路的设计与分析过程中，起到了很至关重要的作用。它是美国NI公司推出的一款电子线路仿真软件，是一款专门用于电子线路仿真与设计的电子设计自动化工具。它将专业理论知识用计算机仿真展现出来，很好地解决理论设计与实际测试脱节的问题。Multisim仿真软件在电子设计中的广泛应用，将打破传统电路设计模式难以入门的僵局，能极大地提高电子产品设计爱好者对电路设计与测试的积极性。
2 Multisim仿真软件的应用性探索
本文以Multisim9版本为例，对电路设计仿真软件在电子线路设计与分析过程中起到的积极作用进行探索。Multisim9为设计者提供了大量的元件库及仪器仪表，可进行元器件的编辑、选取、放置和电路图编辑绘制等操作。可实现电路工作状态测试和电路特性分析。最后，还可以实现电路图报表的输出、打印等功能。所以说，又可将其称为虚拟电子实验平台。
对于刚入门电子技术行业的初学者来讲，电路的原理及各元器件的性能分析，无疑是晦涩难懂的。如果用传统的讲解或领悟方式，会使初学者对于电路的设计摸不到头脑、找不着方向、甚至丧失信心。然而，引入Multisim9仿真软件以后，电路中各工作点的特性将可透过仪表显示的数据和波形，会变得清晰明了。
我们以电子技术初学者必须掌握的电路--单管放大电路为例，分析电路仿真软件在虚拟电子线路设计与测试过程中起到的积极作用。图1给出利用Multisim9来仿真单管放大电路的分压式偏置电路，引入虚拟仪器进行测试，进而深入分析整个电路的工作状态。如图1所示。
首先我们来分析三极管处于放大工作状态的条件：集电结反向偏置、发射结正向偏置。图一中XMM1，XMM2两块虚拟万用表所测电压确实满足此条件。那么，输出电压应该与输入电压成电压幅值放大、相位反向的状态。我们在信号的输入端和输出端引出两个测试点分别接到示波器的A、B端。得出图二示波器显示的波形。图2可以非常直观地读出输入、输出信号之间的关系。整个电路的分析过程，理论与实践相结合，简单易懂。理论知识不再晦涩难懂，电路分析不再深不可测，都能透过虚拟仪器仪表上显示的数据，得出实际结果。
而且，就电子技术初学者来讲，三极管的几种常见失真也是非常不容易理解，也很容易混淆，主要还是因为电路的原理没有分析清楚。基本原理没有分析清楚，如何拿来应用于难度较大的电路？所以说，基本电路的原理分析，对于每一个电子产品设计者来讲，都必须牢牢掌握。在Multisim9仿真软件界面下，各种失真的现象及此刻电路各元件的工作状态能利用虚拟仪表直接地显示出来，这样，电路分析不再是纸上谈兵，理论计算。在图1单管放大电路的基础上，以快捷键shift+a来减小电阻R6的阻值，使其降低至20kΩ。可得出三极管处于饱和工作状态的失真，如图3所示。理论上此种失真是由于三极管处于发射结正偏、集电结正偏造成的。而从XMM1和XMM2两个万用表上也证实了，确实如此。当三极管处于饱和状态时，射极电流和集电极电流都比较大，导致三极管C、E两端分压很小，从万用表XMM3的读数中可以明确这一论断。三极管饱和状态的工作原理即刻分析清楚。
同理，改变滑动变阻器R6的值，使得三极管发射结无法达到正向偏置电压，可得出三极管截止失真状态的电路分析。详见图4。
3 Multisim仿真软件“实物化”展示
不仅仅是在晦涩难懂的模拟电路设计过程中，Multisim9仿真软件能分析原理、简化过程、得出结论。在其他电路中也是一样，实际应用相当广泛。这里仅以同步二进制计数器的逻辑分析和十进制计数器的安捷伦数字示波器显示来说明其具体应用。如图4、图5所示。
在图5中，从逻辑分析仪显示的波形可以明确看出，4520BD芯片确实在对CP1接入的信号进行二进制加法计数，并以指示灯的亮灭来形象化时钟频率。
不仅如此，Multisim9仿真软件还提供了更为贴近实物的器件--3D器件，使得电路图更贴近实际电路，管脚位置一致[4]。采用的测试仪器界面更是跟实物几乎完全一样，使得设计者能感受到如同实物般的真实感。这里选用安捷伦示波器来加以说明，可以更加直观地以虚拟仪器来替代实物仪器仪表。如图6所示。
4 关于multisim仿真的几点思考
通过对multisim仿真软件在电路设计和分析过程中的具体操作，我们不难发现，multisim仿真在电子技术理论研究与实践探索过程中能发挥其强大优势。
4.1 检查验证电路原理
在实践工程中，随时测量出重点部位的电压电流值，有效地避免因为实物连接而造成的短路断路现象。能准确地判断电路中各器件的工作特性，对于不符合要求的参数，可迅速地进行更改。
4.2 加强对电路功能的理解
对于电子技术应用方面的初学者来讲，理论知识的学习往往晦涩难懂，单纯用理论化的知识加以理解，会感到“力不从心”。这是我们都不愿意看到的。利用仿真软件，有效地将理论知识拉到现象中，简单直接，难点更易化解。
4.3 虚拟仪器的使用大幅提升对实际仪器的熟练度
以示波器为例，在使用过程中，经常会出现波形幅值过大，超过显示屏幕的情况，这时，常常会有设计者不加思索地放大或缩小一下每格表示的电压大小，来找到一个适合的波形。然而，虚拟仪器在这方面更直观，波形过大，说明每一格表示的幅值过小，所以应该放大每格表示的大小来使整个波形缩小。这种方式，能纠正很多人在使用仪器时不严谨的工作状态。
4.4 Mlutisim仿真软件能有效地提高电子技术爱好者的兴趣
仪表显示简单直观，理论知识实践化。能及时纠正错误，修正电路，能对似懂非懂的电路进行深入分析，明确电路的结构，能更快更好地理解原理，才会对电路设计有更大的兴趣。
总而言之，multisim仿真软件在电子技术应用过程中，起到了不可小觑的作用，现代化的电子设计，更是全计算机化的设计方式，这种自带元件库和虚拟仪器的仿真软件，对于完全虚拟化的电路设计，起到了有效的补充和积极的测试验证等作用。所以，须将此应用大力推广，使更多的电子技术爱好者熟知并使用这类仿真软件，提高设计电路效率、提升个人专业素质。
参考文献
[1]蔡大山.PCB制图与电路仿真[M].北京：电子工业出版社，2010.
[2]李爱淑.陆微.电子技术在工程领域的应用[J].科技创新与应用，2014（25）.
[3]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].电子技术工程，2012，20（14）.
[4]刘洪伟.电子技术在工业工程中的应用[J].数字化用户，2014（03）.
[5]吴泳.陶永进.仿真软件Multisim在电子学中的应用探讨[J].湖南工业职业技术学院学报，2013，13（1）.
作者简介
桂丹（1982-），女，湖北省武汉市人。硕士研究生学历。现为武汉软件工程职业学院讲师。研究方向为PCB制图与仿真、电子产品CAD与制造、FPGA设计与电路仿真。
作者单位
关键词：电子技术基础 理实一体化 课程设计
理实一体化课程通常是指“理论与实践有机融合”的课程，即充分利用现代教育技术，将理论、实验、实训等教学内容一体化设置；讲授、听课、实验、操作等教学形式一体化实施；教室、实验室、实训场等教学条件一体化配置；知识、技能、素质等职业要求一体化训练，从而形成融知识传授、能力培养、素质教育于一体的课程模式。因此，如何设计理实一体化课程，成为探索中等职业教育课程改革的重点课题之一。电子技术基础理实一体化课程设计主要应包括以下几方面内容。
一、设计思路确定
在充分分析企业岗位需求的基础上，我们确定如下设计思路：以岗位能力培养为主线，以工作任务为引领，采用模块化内容设计，突出技能训练，对于理论知识的讲解以实用、够用为原则，从而提高学生的就业能力与岗位适应能力。
二、课程目标设计
我们通过本课程的学习，使学生充分了解电子技术的基本知识，理解电子元件及电子电路的基本结构及原理，学会检测元件、制作电路、调试电路，掌握电子产品的制作流程、工艺及调试方法，同时，锻炼学生的分析问题、解决问题的能力，提高学生的专业素质。
三、课程内容设计
设计课程内容时，我们应充分考虑理实一体的特点，以工作任务为出发点，采用项目教学的方式，具体内容见下表。
表 电子技术基础理实一体化课程内容一览表
项目 工作任务 知识要求 能力要求
项目一认识电子元件 任务一：晶体二极管的检测 1.了解晶体二极管的结构、型号、简单工作原理
2.掌握晶体二极管的选用原则
3.掌握晶体二极管的检测方法 能用万用表检测晶体二极管
任务二：晶体三极管的检测 1.了解晶体三极管的结构、型号、简单工作原理
2.掌握晶体三极管的选用原则
3.掌握晶体三极管的检测方法 能用万用表检测晶体三极管
任务三：晶闸管的检测 1.了解晶闸管的结构、型号、简单工作原理
2.掌握晶闸管的选用原则
3.掌握晶闸管的检测方法 能用万用表检测晶闸管
项目二模拟电路的制作 任务一：直流稳压电路的制作与测试 1.掌握桥式整流电路的基本结构，了解其工作原理
2.掌握电感、电容滤波电路的基本结构，了解滤波的原理
3.掌握稳压管的特点，了解其工作原理 能够按照电路图连接电路，并用万用表测量输出电压
项目二模拟电路的制作 任务二：台灯调光电路的制作 了解晶闸管可控整流的基本原理及在实际中的简单应用 能够制作台灯调光电路，并进行测试
任务三：放大电路的制作 1.掌握共射极放大电路的构成及工作原理
2.了解其他形式放大电路的基本特性 1.能够熟练使用常用的电子仪器
2.能够安装共射极放大电路，并检测其性能
项目三综合训练 任务一：收音机的安装与调试 掌握收音机生产工艺流程，学会分析整机电路 识读电路图，独立组装、调试、检修收音机
项目四数字电路的制作 任务一：多人表决器的制作 1.掌握组合逻辑电路的基本特点
2.掌握常用的逻辑门集成电路
3.能够正确认识、理解、分析组合逻辑电路 能够根据电路逻辑图选用元件并进行实物焊接，检查电路是否能够正常工作
任务二：抢答器的制作 1.熟悉常用钟控触发器的基本特点、符号及逻辑功能
2.理解抢答器的工作原理，能够正确分析抢答器电路 能够根据电路图正确选用元件，进行实物焊接，并对电路进行必要的检测
任务三：计数器的制作 1.掌握计数器的作用，了解其工作原理
2.了解555集成电路的结构和使用方法
3.熟悉二―十进制的转换方法 能够独立完成计数器电路的制作，并能进行调试使之达到设计要求
四、考核评价设计
对于理实一体化课程，考核内容应是理论与实践有机结合，即理论考核内容与实践操作考核内容具有关联性。同时，我们应注重过程考核，每完成一个任务或一个模块就要对学生进行考核。
例如：在完成电子元件的教学内容后，教师可以让学生在一定的时间内挑出规定的元件，并对元件进行检查，写出考核报告，并在报告中，对所选的电子元件的结构、特性及必要的参数进行描述。
五、教学环境设计
电子技术基础课程教学应在理实一体化教室完成，教室应设置三个功能区。
一是教学区。完成理论教学功能，采用分组式学习的布局，配有多媒体教学设备。
二是实训区。完成实践技能训练功能，配有电子电路实训台、各种电子仪器仪表、电工工具、电子焊接设备、电子元件及电路板加工设备。
三是资料查询区。完成学生自主学习、查询资料的功能，配有可上网的电脑，以便学生在学习过程中，可以通过上网查资料，解决学习中的困难。
参考文献：
[1]李雄杰.职业教育理实一体化课程研究[M].北京：北京师范大学出版社，2011.
关键词:教学观念 教学准备 实践教学
一、树立Protel99 se软件教学正确观念
Protel99 se是一款电路设计软件,其强大的功能性使其广泛的应用在电路设计领域。在学习这款软件的过程中对于初学者往往会遇到很多的问题,包括理论、操作、设计等方面。可想而知,在教学中学生也会出现相同的问题,因此在教学过程中应当从软件的实用角度出发,将软件看成是一个辅助我们学习和实现设计思路的工具,这样才能让学生更好的学习该软件。要将Protel99 se的全部功能教授给学生就应当首先帮助学生树立明确的学习观念:
1、不要以软件是从
Protel99se作为一个电路设计软其功能当然是无可厚非的,但是强大的系统功能却往往束缚了学生的主观能动性。这是因为,在学习的过程中,软件的功能往往可以保证设计的“准确”性,这往往造成了学生在学习中出现套用模式,为了设计而设计的情况,这样反而不利于学生的学习,尤其是在教学中,要学生掌握软件的时候也能够掌握相关的基础知识,如果学生只是学会了“画图”,当然不是我们教学的目标。因此,在教学中首先要将软件的基本原理告诉学生,并使之对软件形成一个正确的认识,即软件的功能是辅助电路设计,而不是利用软件来找错并保证设计的准确。这样才能在实际的应用中让学生能够从分发挥能动性,真正的学会、用好Protel99软件。
2、对学生灌输专业的思维模式
在教学的过程中要改善学生的学习态度,才能实现对学生学习效果的提高。Protel99 se软件是一个辅助设计的软件,其专业性较强,针对的学生的专业性也比较明显。所以在教学中实践教学的方法是最适合对这一类课程和学生的教学。因此,在教授软件的应用和实习中应当树立学生的专业思维模式,教育学生,现在学习的设计软件仅仅是实现你们设计思路的工具,真正体现价值的你们自身的专业知识和设计思路。让学生明白,自己从事的是专业的设计工作。为了达到这个目标,教师应当指导学生切实的实践设计流程,即让学生按照正确的方法、正确的步骤进行整改设计直至完成。例如:在教学中让学生设计一个原理图,首先从纸质风格开始,确定电路布局,然后规划电气元件,调整元件,进行元件连接,然后附加说明。还有在设计印制电路板的时候:从设计绘制原理图,到生成网络表,到PCB系统设置,到引入网络表,到封装,到修改,到自动布线,到最后调整,通过这些步骤让学生明白在设计的过程中,无处不在的是专业的思维模式。
在软件的教学中,教师还应当针对不同专业的学生设计不同的设计实践课,让他们有针对性的掌握Protel99的专业“思维”从而让软件在学生们的心中成为辅助工具而不是主导他们思维的“依靠”。
二、Protel99 se课堂中的实践教学
1、采用实践教学法的准备工作
在进行Protel99 se教学之前,应当明确其教学的目标,即让学生学会使用软件,并且利用软件设计电路,最后还有保证设计的电路可以应用。按照这样的思路来进行实践法教学的准备才是有的放矢的。教师在教学前应当调整课时,尽量保证学生能够得到充分的实际上机操作的时间,并且保证学生能够进入实验室进行实践制作,以此才能实现实践法教学的效果。
2、思想准备
教学中学习的Protel99se是一款英语软件,在学生的学习中最大的难度也是这一点。所以在进行实践教学之前应当让学生从思想上做好准备,不要对软件当中的英语环境有所恐惧,导致厌烦情绪。教师可以从这样几点开始做好思想工作中:1)对学生表达该课程的重要性,因为面对的学生大多是电子专业的学生,其就业后也将面对软件应用的问题,现在学会对未来的工作是十分重要的。2)让学生明白软件的操作和功能的实现并不是一件十分困难的事,可以通过几个简单的操作让学生对软件有一个初步的了解,明白其功能的优越性,对其产生兴趣。3)另外,实践教学开始前,可以让学生进行分组,这样在遇到问题的时候也可以让他们共同商讨增加学习的乐趣。
三、Protel99se的实践教学
1、原理讲解与软件结合
在教授中从电路的原理开始进行Portel99se软件的基础知识讲解。这是因为电路设计就是软件的功能。要实现电路设计的准确就应当掌握其设计和工作的原理。实践法教学中我们可以利用Protel99se来进行原理图的绘制,这样可以让学生从操作中明白电路的基本原理。具体的做法,将电子线路设计和制作的课程与Protel99se软件绘制电路原理图的操作方法结合起来,并开展讲解。在课堂上通过实际的例子对电路的设计原理等进行深入阐述,并进行实际的Protel99se的操作演示,这样就可以形成一个软件和理论向呼应的讲解过程,让学生不但明白了组成电子电路元件的组成和电路的原理,也学会了利用Protel99se软件进行原理图的绘制,一举两得。
2、对Protel99se的仿真测试的讲解
在学习软件的过程中,要抓住主要的功能进行实践性的讲解。Protel99se的仿真测试功能就是一个很好的教学突破口。承接上一个电原理图的绘制或者印制板线路的设计之后,我们应当及时的对软件的仿真测试功能进行引出和讲解。这样做就好比是趁热打铁,因为设计完成后,学生们的惯性思维就是想知道设计的电路是否准确和功能如何。所以此时对软件的仿真测试进行讲解是最好的时机。一旦测试出错,也可以让学生针对自身的问题进行反省和思考,有利于提高学生的兴趣和教学质量。
3、完成实际制作
在设计和讲解完成后,不能够忽略的是实践当中的动手过程。也就是教师应当创造条件让学生能够动手制作一块自己设计的印制板线路。在这里教师可以帮助学生完成绘制同铜板、辅食、打孔、检测元件、焊接和安装元件直至最终完成。这样的过程虽然看上去和软件教学没有关系。但是要知道动手时最好的记忆过程,在对电路板实际制作的过程中学生就是在将设计的思路从新理顺和回放了一次,着是一个最好的学习过程。也提高了学生的综合动手能力。
参考文献:
[1]李微荣.Protel99中的常见问题及解决方法[J].计算机时代, 2009,(04) .
[2]刘秋艳.关于“Protel 99 SE”教学的探讨[J].文教资料, 2008,(30) .
[3]廖新. Protel设计电路的教学方法探讨[J]. 考试周刊, 2008,(52)
[4]黄晚青.Protel 99se网络表装载中纠错探索[J]. 职业, 2009,(24)
