时间：2023-10-13 16:13:44
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篇组合电路的设计，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。
中图分类号： TP331.1 文献标识码： A 文章编号：
1 组合逻辑电路的分析
组合逻辑电路的分析过程如下：
(1)由给定的逻辑电路图，写出输出端的逻辑表达式；
(2)列出真值表；
(3)从真值炭概括出逻辑功能；
(4)对原电路进行改进设计，寻找最佳方案。
举例说明分析过程如下：
已知逻辑电路如图1所示，分析其功能。
解：第一步：写出逻辑表达式。由前级到后级写出各个门的输出函数
第二步：如出真值表，如表2所示。
第三步；逻辑功能描述。真值表已经全面地反映了该电路的逻辑功能。下面用文字描
述其功能。达一步对初学者有一定的困难，但通过多练习，多接触逻辑学问题，也不难
掌握。
由真值表可以看出，在输入三变量中，只要有两个以上变量为1，则输出为1，故该电路可概括为：三变量多数表决器。
第四步；检验该电路设计是否最简，并改进。
画出卡诺图，化简结果与原电路一致，说明原设计合理，无改进的必要。
（图1） （图2）
2组合逻辑电路的设计
电路设计的任务就是根据功能设计电路。一般按如下步骤进行：
(1)将文字描述的逻辑命题变换为真值表，这是十分重要的一步。作出真值表前要仔
细分析解决逻辑问题的条件，作出输入、输出变量的逻辑规定，然后列出真值表。
(2)进行函数化简，化简形式应依据选择什么门而定。
(3)根据化简结果和选定的门电路，画出逻辑电路。
（例2）设计三变量表决器，其中A具有否决权。
解第一步：列出真值表。
设A、B、C分别代表参加表决的逻辑变量，F为表决结果。对于变量我们作如下规
定：A、B、C为1表示赞成，为0表示反对。F＝1表示通过，F＝0表示被否决。真值表如
图3所示。
第二步：函数化简。
我们选用与非门来实现。画出卡诺图，其化简过程如图4所示，逻辑电路如图5所示。
（图3）
（图4）（图5）
参考文献：
1、罗朝杰．数字逻辑设计基础．北京：人民邮电出版社，1982．
2、(美)纳尔逊(Neslon，V．P．)，等．数字逻辑电路分析与设计．英文影印本．
华大学出版社，1997．
3、王毓银．脉冲与数字电路．3版．北京：高等教育出版社，1999．
1明确教学目标
不管是哪一门学科的教学，明确教学目标都是非常重要的。只有明确了教学的目标，课堂教学才能够有序的进行。例如，某个高职机电院校的教师，其所教育的学生有一些基本的电子产品装配的经验，他们对新鲜的事物有较强的接受能力，并且十分喜欢亲自动手进行试验操作。由此，这名教师就通过对教材的分析和研究，为学生确立了“了解组合逻辑电路设计的步骤及其设计思维”的教学目标。这一教学目标需要学生积极的参与课堂内容，并且对课堂的内容进行简单的动手操作，制作出简单的电子产品。在教学进行的过程中，教师采用分组进行的教学方式，将学生固有的实习经验应用在课堂之中，从而提高学生的团队合作精神和学生对课堂的兴趣。
2改进教学方法
教学方法是应该不断的改进和创新的，固有的教学方法会随着时代的发展和特定情况的出现而受到影响，出现弊端。只有不断更新教学方法，才能避免旧方式弊端的出现。而且教学方法的巧妙运用能够明确学生学习的内容还能够提高课堂的积极性和学生的学习兴趣。例如，某校教师在课堂教学中采用情景教学的方式，在教学的过程中为学生设立各种问题，通过各种方式启发学生自主寻找答案。这种方法大大提高了学生的学习能力。除此之外，采用分组合作的方法或者任务驱动的方法也对课堂教学的效率提高有所帮助。
3教学的组织和实施
3.1情景设置，任务导入
对于情景的设置可以通过播放视频和图片的方式来进行。例如，为学生播放中国达人秀的视频，让同学们对节目海选中评委所使用的表决器进行观察，其后通过图片的方式对这种表决器的优点及其实用性进行分析和说明：这种表决器在各类综艺选拔类节目中普遍应用，不仅如此，在体育竞赛或者人大表决的时候也时常会应用到这种表决器。在视频和图片的帮助和引导之下，学生会逐渐的对课堂产生兴趣，从而开始对表决器的组织结构进行思考和分析。这种方式就大大的提高了学生的课堂效率和对课堂的集中程度。此外，还要做好课堂任务的布置。视频和图片的说明再具体详尽也不如学生亲自动手操作来的直观具体。所以，除了观看视频和图片之外，教师还可以鼓励同学进行简单的动手操作。以表决器为例，教师可以为学生播放表决器制作的的基本流程和理论，通过教师的讲解和学生自主的观察，在教师的引导下使学生运用组合逻辑电路设计的知识理论进行表决器的基础设计，从而使学生带着任务学习，激发学生在学习过程中的探索精神。
3.2实施任务
组合逻辑电路设计大约分为四个步骤：通过对逻辑问题的分析和理解列出真值表、通过真值表来进行逻辑表达方式的书写、再将逻辑表达方式进行简化和变换的输出、最后画出电路逻辑图。在教学过程中，为了使学生顺利的完成教学任务，一定要让学生合理有序的进行组合逻辑电路的设计，并且在教学的过程中对学生加以启发，使学生能够自主的思考问题并且提出问题。鼓励学生进行积极的思考，活跃自己的思维。也可以采用分组的形式对教学任务进行实行。将学生分成固定人数的小组，对小组内的各个成员进行合理具体的分工，这些分工可以包括采供部、销售部、产品研发部等等。其中采购部主要负责实验操作中所需要零件和工具的采集购买，以及对零件、仪器和制作出来的成品进行效果检测。
销售部的成员可以负责小组制作的产品在目前市场中的市场调研和信息采集。产品研发部可以负责查阅各项资料和相关的文献，对所要制作的产品进行深入的研究，并且及时对其所具有的新功能、这个物品在市场上的反馈以及其上一次进行的改良时间进行了解和分析，使小组将要制作的物品能够适应现代市场的需求，有合理的实用性。通过合理的分工合作和职能分配，可以将学生全部带入到动手操作的过程之中，并且使学生在各项调查和分析的过程中了解到更多关于组合逻辑电路设计的知识，使学生在学习组合逻辑电路设计的时候有更加清晰的认识，提高学生的动手能力和思考能力，调动了学生在课堂上学习的主观能动性。除此之外，在任务计划推行的过程中，教师也要对学生的操作能力和实践经验充分的了解和考虑，在课堂上教师主要负责引导学生，而学生作为课堂的主体来展开教学内容。教师可以通过多媒体讲解等方式来对学生作出示范，从而引导学生进行正确的实践流程。
此外，教师还要对学生无法掌握的重点和难点进行归纳和总结，将这些重点、难点详细的为学生进行讲解，还要对学生容易出现操作错误的部分进行及时的纠正和正确的操作演示。在学生遇到操作瓶颈的时候给予学生适当的启示和帮助，避免学生产生消极情绪。将自己的经验以及一些操作技巧传授给学生。例如，在进行操作的时候发现某一个小组的成员只懂得理论逻辑，并没有具体的实践经验，这就需要教师帮助学生对电路的设计进行构建以及变量的输出处理等等问题。在教师的协助之下学生通过自己的思考得出答案。在任务完成之后，小组成员之间要进行经验的交流和总结，归纳出本组所出现过的问题和情况。并且将小组作品进行班级内的展示，选派一位同学对本组产品的构造原理、设计思路等内容进行阐述和分析。最后教师对各组的产品进行分析和评价，及时向学生反馈学生操作中所出现的各类常见问题。对优秀的小组进行鼓励和赞赏，增强学生学习的自信心。
4结束语
使用小规模集成门电路实现时，首先，对标准逻辑表达式进行化简，得到最简逻辑表达式，即逻辑表达式中相加的乘积项最少、每个乘积项的因子最少;然后，将最简逻辑表达式变换为与给定门电路相对应的形式。用逻辑代数或卡诺图化简得到三人表决最简逻辑表达式为。三种实现方法中，前两种门电路的个数都是4个，成本差不多，第三种用了8个门电路，成本要高一些。
2中规模集成电路实现三人表决
2.1用译码器实现译码器是一类多输入、多输出组合逻辑器件，n变量二进制译码器具有2n个输出变量，恰为n变量的最小项。任何组合逻辑电路都可用最小项之和的标准形式表示，因此，可用n变量二进制译码器和必要的门电路实现n输入变量逻辑电路。3～8线译码器74HC138输出低电平有效［8］，用译码器74HC138和“与非”门可以实现三人表决电路。74HC138译码器输出的逻辑表达式为.
2.2用数据选择器实现数据选择器的输出端具有标准“与或”的形式。n选1数据选择器在选择输入控制下，从n个数据中选择某个数据送到输出端。采用n选1数据选择器可以实现任何输入变量数不大于n+1的组合逻辑电路。三人表决电路可选用4选1或者8选1数据选择器实现。
2.3用加法器实现加法器是产生数和的装置，分为半加器和全加器。若加数、被加数与低位的进位为输入，和数与进位为输出则为全加器。74LS283是超前进位四位二进制全加器［8］，即所有各位的进位直接从最低位进位CIN产生。
3ROM和PLA实现三人表决
只读存储器ROM和可编程逻辑阵列PLA都属于组合逻辑电路，都有一个与阵列和一个或阵列，但PLA的与阵列和或阵列都是可编程的，而ROM中与阵列是固定连接，只有或阵列可编程。ROM中的与阵列是一个产生2n个输出的译码器，即产生2n个最小项(与阵列的输出mi)。用ROM实现组合逻辑电路时，首先，将逻辑表达式表示成最小项之和的形式;然后，把逻辑表达式的输入作为ROM的输入;最后，根据要实现的逻辑表达式对ROM的或阵列进行编程，画出相应的阵列图。用ROM实现三人表决的阵列图如图5(a)所示。用PLA实现组合逻辑电路的方法与用ROM实现非常相似。两者的区别在于，用ROM实现是基于最小项表达式，而用PLA实现是基于最简与或表达式，所以用PLA实现组合逻辑比用ROM实现更简单、灵活、经济。首先，将逻辑表达式化简为最简与或表达式;然后，根据最简表达式中的不同与项以及各与项之和分别对PLA的与阵列和或阵列进行编程，画出阵列图。用PLA实现三人表决如图5(b)所示。
4结束语
组合逻辑电路设计中，首先，根据给出的实际问题建立输入、输出变量，列出所有可能的输入、输出状态，即真值表;然后，根据真值表写出输入、输出的标准逻辑表达式，用逻辑代数或卡诺图根据设计要求化简、变换逻辑表达式;最后，根据化简、变换的逻辑表达式采用标准器件实现逻辑电路，力求所用器件数、器件的种类、器件之间的连线均最少。
【关键词】数字电路;故障;特点;原因;诊断
一、数字电路特点
数字电路就是运用数字信号完成对数字量进行算数运算和逻辑运算的电路。因为它具备逻辑运算和逻辑处理的功能，因此又被称作数字逻辑电路。数字电路按照功能来分可以分为两类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路，组合逻辑电路是由最基本的逻辑门电路组合而成的，电路没有记忆功能，它的输出值仅与输入值有关，所以出输出值总随着输入值的变化而变化;时序逻辑电路是由最基本的逻辑门电路和反馈逻辑回来或器件组合而成的，不同于组合电路，时序电路拥有记忆功能，因此它的输出值不仅与输入值有关，与电路之前的状态也有关。首先数字运算使用的是二进制数字信号，同时具备算术运算和逻辑运算的功能，非常适用于运算、比较、存储和决策等多方面的应用;以二进制为基础，操作实现起来比较简单，受电源电压的波动较小，对温差和工艺偏差的包容性较大，可靠性非常好;数字电路的突出优点还体现在它集成度高、体积小、功耗低等多方面上，电路在设计、调试、维护上比较灵活，随着微电子技术的高速发展，数字电路将会取得更大的进步。
随着微电子技术的迅速发展，电路将会越来越复杂，技术人员在设计、调试、安装、维修的时候将会遇到很多无法避免的故障。当电路在运行中，由于不可测的故障影响，电路可能不能正常工作，器械工作也会受到影响。电路故障是指一个或者多个电子元器件因为损坏或接触不良而引起导线短路、虚焊造成电路逻辑功能出现错误不能正常运行的现象。对于组合电路来说，电路如果没有按照真值表要求运行，就被认为出现故障;对于时序电路来说，如果不能按照规定的状态转换图来运行，就被认为存在故障。当电路出现故障时，就必须及时对电路进行检修，只有这样才能保证其他工作的正常运转。电路检修是一项复杂的工作，因为待检测的数字电路，输入值输出值高达上百个;电路包含了组合逻辑和时序逻辑两种结构，并非是简单的组合;有的电路门和记忆元件是封装于一个芯片之内的，本身存在的物理缺陷就很多，难以去直接测量，为此必须找准电路故障原因，对症下药，才能选择合适的检测方法，有效地解决故障问题。
二、电路产生故障的原因分析
1.电路在设计工作中没有充分考虑到电路的参数及其工作条件
（1）数字电路集成度高，负载能力有限
随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，从小规模集成电路集成、中规模电路集成、大规模电路集成发展至超大规模电路集成，虽然集成规模越来越大，但是针对于具体某一个电路来说，负载能力还十分有限。比如说一个普通的与非门的输出低电压最多可以带10个同类门电路，这就是它的极限值，如果超过了极限值就会出现问题，就会使得电路输出的低电压急速升高破坏电路的原有功能，致使系统不能正常的工作。为此我们必须选择那些负载能力强的集成电路。
（2）集成电路的工作速度较慢
因为数字化集成电路的工作原理，只有当第一组集成电路稳定输出之后才能输入第二组信号，当然也会出现内部延时的状况，进而影响了电路的工作状态。如果电路信号输出挡在输入脉冲较高的时候，就会在输出端产生不稳定故障现象。这些故障还不是很容易检测的，因此在设计的时候就需要考虑到这个因此，选用一些工作速度高的集成电路。
2.线路安装不当，导致接触不良
在线路安装的时候就特别要注意，如果布线和电路芯片安装不当，就会影响电路工作的正常运行。特别是在安装中如果出现断线、桥接、漏线、插错电子元器件、闲置输入端等情况，就都会使得电路运转出现故障。
3.电路工作环境较为恶劣，影响了电路的正常工作
因为现代数字化设备对自身的工作环境都是有一定的要求的，像温度偏高或者是偏低，湿度过大等都会影响电路设备的正常工作，另外对于电器产品来说，环境中过多的电磁干扰也会影响设备的正常运行。
三、数字电路的故障诊断
早在上世纪60年代，数字系统的故障诊断就引起了科技界、工业界的重视，也取得了重大的成果。在数字电路故障诊断中，关键的一步是测试向量的生成，确定施加什么样的激励、在什么地方施加激励可以使故障激活以及确定在什么地方作测量。目前获得数字系统测试主要有两种方法，那就是确定性测试生成和非测试生成两大类，确定性测试生成是指采用测试生成算法自动推导数字电路的测试矢量;非确定性测试生成算法是指人工测试生成，即由测试人员根据对被测系统功能的了解，并结合实际测试经验，用人工的方法产生检测被测系统故障。
不同种类的数字化系统电路有着不同的功能和故障特点。主要有故障字典法、特征分析法和边界扫描测试法。故障字典法就是根据故障特征编制编制成一部故障与特征对应的字典，将其存入标准数据库，建立故障查寻表;特征分析法就是在窗口内观测数据信号的波形，进而提取有效特征;边界扫描测试法是指是一种扩展的自测试技术，在测试时不需要其它的测试设备，只适用于具有边界扫描特性器件的电路板。
现代信息化社会，数字技术应用面非常广泛。随着微电子技术的迅速发展，电路将会越来越复杂。为了提升数字电路工作运行的效率，提高电器使用和产品的制造质量，必须加强对数字电路故障的诊断研究，。只有这样才能有效地提升数字电路的应用水平，提升数字电路的应用质量，拓展其应用范围。
四、总结
作为一名合格的工程技术人员首先必须要充分了解数字电路及其发生故障的特点、原因，然后根据实际情况进行故障诊断工作。只有这样才能保证电路工作的正常运行，促进数字化电路系统的健康发展。
参考文献
[1]江国栋.数字AV产品的抗干扰设计[J].电声技术，1999.
关键词：数字电子技术；教材改革；工程应用
1.引言
《数字电子技术》是高等学校通信工程、电子信息工程、自动化、电气工程及自动化等专业的重要专业基础课程［1］。随着数字电子技术、数字系统的高速发展，以FPGA(FieldPro-grammableGateArray）和CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice)为代表的大规模可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice，PLD)的广泛应用，使传统“板上数字系统”被“片上数字系统”替代［2］。为适应数字电子技术的发展趋势，对传统《数字电子技术》教材内容进行了改革，在教材内容的安排和例题选用上，立足于应用型人才培养，以现代信息技术为依托，注重理论联系实际，取得较好的应用效果。
2.教材改革的基本思路
随着数字电子技术的快速发展，如何处理数字电子技术的经典内容与现代内容、传统分析设计方法与现代分析设计方法之间的关系，是教材内容改革的重点。教材以“基础知识器件原理器件应用器件仿真系统构建系统仿真”为主线，构建数字系统的知识框架。在教材内容组织上，将数字电子技术和数字系统有关知识融为一体，系统介绍数字电子技术与数字系统的基本分析方法和设计方法；在教材内容编写上，以培养学生的应用能力和实践能力为目的，采用案例式或项目式编写思路，将理论知识和实际应用相结合，把突出知识的应用性和实践性作为主要方向，做到理论和实践并重，既强调理论基础，又突出应用性。对于集成电路注重逻辑功能和使用方法介绍，增加EDA(ElectronicDesignAutomation)技术基础知识［3］，利用Multisim软件对部分电路进行功能仿真，并介绍VHDL语言、QuartusⅡ软件的基本使用方法，利用VHDL语言设计部分数字电路，利用QuartusⅡ软件进行仿真分析，适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。
3.教材的主要特点
3.1教材内容组织
按照教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会对《数字电子技术基础》课程教学的基本要求，对《数字电子技术》教材内容进行重新组织，将教材内容分为十章［4］。第一章介绍逻辑代数的基础知识，主要包括各种数制、常用的编码规则、逻辑代数的基本定理、逻辑函数的表示方法和化简方法等。第二章介绍EDA技术的基础知识，包括Multisim、VHDL语言、QuartusⅡ的基础知识。第三章介绍分立门电路、集成门电路和可编程逻辑器件的特点，并介绍利用VHDL语言设计门电路的方法。第四章首先介绍组合逻辑电路的基础知识，然后讲解组合逻辑电路的应用，最后利用Multi-sim对组合逻辑电路进行功能仿真和设计分析，并介绍组合逻辑电路的VHDL语言设计方法。第五章介绍各种触发器的功能和应用，并利用Multisim对触发器进行功能仿真，介绍触发器的VHDL语言设计方法。第六章介绍时序逻辑电路的分析方法和设计方法，介绍常用时序逻辑电路的功能和应用，并分别利用VHDL语言和Multisim进行功能描述和仿真。第七章介绍脉冲波形的产生与整形电路，重点介绍集成电路的应用。第八章介绍半导体存储器的特点和应用。第九章介绍A/D转换和D/A转换的工作原理和主要技术指标，对集成DAC和ADC的基础知识及应用进行简单介绍，并利用Multisim对基本转换电路进行功能仿真。第十章介绍数字系统设计的基本流程，通过3个实例介绍数字系统的不同设计方法。
3.2强调基础理论
随着数字电子技术的发展，数字电子技术已逐渐渗透到各个行业，《数字电子技术》课程作为高校电类专业的基础课程，是学生走向数字化时代的第一门课程，也是某些高校相关专业的考研课程，其重要性不言而喻。教材编写强调《数字电子技术》基础知识的系统性、完整性，将逻辑代数基础、组合逻辑电路分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计等基础知识作为教材核心内容，并结合部分高校相关专业《数字电子技术》研究生考试大纲的要求，增加部分教学内容。例如，在第六章“时序逻辑电路”中增加利用观察法和隐含表法进行状态化简的内容，使学生能够更容易掌握时序逻辑电路的传统设计方法。在教材内容编排上，反复训练基础理论知识，使学生更好地学习并掌握基础理论知识，为进一步学习打下坚实的基础。例如，第四章“组合逻辑电路”首先介绍组合逻辑电路的分析方法和设计方法，然后介绍常用集成组合逻辑电路的原理和应用，其中译码器、数值比较器按照组合逻辑电路的分析方法进行阐述，编码器、数据选择器、加法器按照组合逻辑电路的设计方法阐述，使教材内容循序渐进、深入浅出，适用于学生自学，有利于培养学生自主学习能力。
3.3突出实践应用
在教材编写过程中，注重学生对知识应用能力培养的需要，强调具体操作过程中学习理论基础，将知识应用能力培养贯穿整本教材，突出教材知识的实践应用性。在介绍集成电路时，删除集成电路内部电路的分析，强调集成电路的逻辑功能和使用方法［5］，例如，介绍555定时器时，在简单介绍555定时器的电路结构和工作原理的基础上，以“触摸式定时控制开关电路”、“双音门铃电路”等应用电路介绍555定时器的使用方法。在第九章“数/模和模/数转换器”中，以DAC0808、DAC0832、AD7543为例介绍常用集成数/模转换器的工作原理和使用方法，并分别给出DAC0832、AD7543与单片机AT89C51的接口电路，既加强与后续课程单片机、微机原理等的联系［6］，又突出教材内容的应用性。
3.4增加EDA技术知识
EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写，是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。教材第二章EDA技术基础知识介绍了Multisim和QuartusⅡ两种EDA工具的操作界面和使用方法，并介绍了VHDL语言的基本结构、数据对象、数据结构、操作符和基本语句结构，使学生借助EDA工具进行电路分析和设计。教材给出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成电路的Multisim仿真电路和VHDL描述方法，并在第十章“数字系统设计”中，以“计数报警器”、“简易交通灯控制器”、“函数信号发生器”为例，结合Multisim和QuartusⅡ软件，详细介绍简单数字系统的设计过程，丰富教材内容。
4.结语
《数字电子技术》教材改革是一项长期工程，随着数字电子技术的发展，必将对教材内容产生深刻影响。本教材于2012年10月由北京大学出版社作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”出版，2013年12月被评为河南省“十二五”普通高等教育规划教材。教材经过3年多的使用，得到了广大师生的关注，收集了各方面建议和意见。为了更好地适应现代数字电子技术的发展和应用，需要对教材内容进行进一步改革。
参考文献：
［1］陆冰，魏芸，闾燕,等.“数字电子技术”课程教学改革的实践［J］.电气电子教学学，2013，35（4）：46-47.
［2］宁改娣，杜亚利.教材：《数字电子技术》教材改革探索［J］.教育教学论坛，2012（8）：98-99.
［3］黎艺华，谢兰清.高职数字电子技术项目课程教材建设探索［J］.教育与职业，2011（15）：131-132.
［4］秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术［M］.北京大学出版社，2012.
［5］王国新，张桂凤，宋婀娜.“数字电子技术”课程教学改革探究［J］.中国电力教育，2014（12）：73-74.
论文关键词：课程改革；工作任务；课程项目；技术情境；教学导航
随着我国科技和经济的迅猛发展，社会对人才的需求正在发生着深刻的变化，教育行业受到各方面的重视。在教育部和财政部实施的国家示范性院校建设政策鼓舞下，高等职业技术学院以服务为宗旨，以就业为导向，以培养高级应用型、技艺型人才为目标。这类人才主要是在不同行业、企业的工作和生产过程中负责管理、监督、检测、分析、技术服务等几项工作。因此，高等职业技术学院正进行较大规模的专业建设和课程改革，要求高职专业的学生除了具备必要的基础理论、专业技术知识外，还必须具有解决工作生产中实际问题的能力，以适应今后的工作。
“电子技术”分为模拟电子和数字电子两大部分，在教学中从职业岗位工作任务分析着手以掌握知识和技能为根本、以工作方向为培养目标、以工作过程为导向，强调把完整的工作过程及其操作要求作为课程内容。当工作过程导向课程运用项目载体设计学习情境时，这一工作过程实际上就成了完成具体项目的自始至终的步骤。通过课程分析和知识、能力、素质分析，打破传统的教学模式，构建了“以工作任务为中心、以课程项目为主体的教学方法”。在教学中掌握课程技术原理及应用方面知识体系的完整性是非常重要的，使学生在完整的工作过程中培养应对复杂技术情境的能力。在教学中以典型电子电路制作的工作任务为中心，以多模块应用为切入点，引入对学生创新能力的培养，让学生在具体应用电路的制作过程中开发创新思维，完成相应工作任务，并构建相关的理论知识，发展职业能力。
一、模拟电子技术教学导航
模拟电子技术是研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。
理论知识：基本半导体知识、放大电路、集成运算放大电路、直流稳压电源。
技能训练：常用元件的识别与测量、放大电路性能分析、集成运算放大电路基本应用。
1.模块1：半导体器件
（1）知识重点：半导体基础知识；半导体二极管外部特性；晶体三极管外部特性。（2）知识难点：半导体PN结。（3）教学方式：从半导体PN结入手，简单介绍半导体的基本结构与工作原理。结合实践教学，重点掌握半导体的外部特性。（4）技能要求：二极管与三极管的简易测试。
2.模块2：放大电路
（1）知识重点：放大电路的基本组成；放大电路的分析；多级放大电路的极间耦合；负反馈对放大电路的性能的影响。（2）知识难点：放大电路的分析；放大电路的负反馈。（3）教学方式：从基本放大电路入手，介绍放大电路的静态与动态分析、多级放大、电路反馈；结合实践教学，重点掌握放大器的外部特性。（4）技能要求：放大电路静态工作点的调整与动态参数测试。
3.模块3：集成运算放大器
（1）知识重点：集成运放的结构和特点；基本运算电路；集成运放的线性应用电路。（2）知识难点：集成运放的线性应用电路。（3）教学方式：从理论集成运放条件入手，掌握各基本运算电路和电压比较器的功能；结合实践教学，重点掌握集成运放的外部特性。（4）技能要求：电路的调整与测试。
4.模块4：直流稳压电源
（1）知识重点：整流与滤波电路；稳压电路；开关电源。（2）知识难点：开关电源。（3）教学方式：从二极管整流特性、电容器充放电入手，讲解整流、滤波电路；稳压电源重点讲授集成稳压电路和开关电源。（4）技能要求：电路的调整与测试。
二、数字电子技术教学导航
数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片各脚功能。随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能，可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。
理论知识：集成门电路与组合逻辑电路、时序逻辑电路、波形产生与整形电路、中规模集成电路应用。
技能训练：组合逻辑电路应用、时序逻辑电路应用、逻辑电路限定符号识图。
1.模块1：数字电路基础
（1）知识重点：数字脉冲信号；二进制与8421BCD码；基本函数与逻辑运算；逻辑函数的化简和变换。（2）知识难点：逻辑函数的化简和变换。（3）教学方式：从二进制与逻辑函数基本规则入手，学习逻辑运算规则、逻辑函数化简与变换。（4）技能要求：逻辑函数的化简和变换。
2.模块2：组合逻辑电路
（1）知识重点：基本逻辑符号及意义；门电路的逻辑功能和基本特性；组合逻辑电路的分析常用组合逻辑电路的逻辑功能。（2）知识难点：基本逻辑符号及意义；组合逻辑电路。（3）教学方式：从基本原理与逻辑符号读解入手，重点介绍电路的逻辑功能与外部特性。（4）技能要求：基本逻辑符号读图；门电路和组合逻辑电路。
3.模块3：触发器
（1）知识重点：各类触发器的逻辑功能；触发器限定符号及其意义。（2）知识难点：触发器之间的转换关系。（3）教学方式：借助限定符号意义读解，帮助理解各种触发器的逻辑功能与控制方式；结合实践教学，重点掌握电路的外特性。（4）技能要求：触发器的逻辑功能测试。
4.模块4：时序逻辑电路
（1）知识重点：时序逻辑电路的特点；时序逻辑电路的限定符号及其意义；寄存器；集成计数器应用。（2）知识难点：集成计数器应用；限定符号及其意义。（3）教学方式：从触发器入手，由D触发器构成寄存器；由T和Tˊ触发器分别构成同步和异步二进制计数器。借助限定符号的意义来理解时序逻辑电路的逻辑功能。结合实践教学，重点掌握电路的外特性。（4）技能要求：常用的相关集成电路的应用。
5.模块5：波形产生与整形电路
（1）知识重点：555定时器；多谐振荡器与单稳态电路；施密特触发器；石英晶体振荡器。（2）知识难点：555定时器；多谐振荡器。（3）教学方式：以555定时器为重点，介绍多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器的功能。重点掌握电路的外特性。石英晶体振荡器从阻抗频率特性入手。（4）技能要求：常用的相关电路的应用入手。
三、电路组装、测量与调试教学导航
电子电路组装、测量与调试在电子工程技术中占有重要的地位，任何一个电子产品都是由设计焊接组装调试形成的，焊接是保证电子产品质量和可靠性最基本环节，调试是保证电子产品正常工作的最关键环节。
理论知识：常用电子仪表、电路的装配、调试与测量知识。
技能训练：常用电子测量仪表的使用、常用电路元件与数字集成电路测量、电路的装配与调试。
1.模块1：常用电子仪器知识重点
（1）知识重点：双踪示波器；半导体管特性图示仪；毫伏表；信号发生器；集成电路测试仪。（2）知识难点：双踪示波器；半导体管特性图示仪。（3）教学方式：重点讲授电子仪器的操作和使用方法。（4）技能要求：仪器的基本操作方法；半导体特性测量。
2.模块2：电子元器件的识别与简易测量
（1）知识重点：电子无源元器件；电子有源元器件；表面安装元器件。（2）知识难点：表面安装元器件。（3）教学方式：重点讲授各种电子元器件的识别与选用方法。（4）技能要求：元器件的识别与选用方法、常用数字集成电路测试。
3.模块3：电路的装配、调试与测量
（1）知识重点：装配、焊接工艺；电路测试与测量。（2）知识难点：电路测试。（3）教学方式：介绍电路装配工艺，分析电路测试与测量基本方法，结合实训进行教学。（4）技能要求：电路装配、测试与测量。
四、电子电路仿真教学导航
电路仿真技术是近十年来在电子技术研究领域的一场革命。设计人员利用计算机及其软件的强大功能，在电路模型上进行电路的性能分析和模拟实验，从而得到准确的结果，然后再付诸生产，极大地减少了实验周期和试制成本，提高了生产效率和经济效益，受到了电子生产厂家的一致欢迎。现在，电子仿真技术已成为电子工业领域不可缺少的先进技术，因此为了确保电路设计的成功，消除代价昂贵并且存在潜在危险的设计缺陷，就必须在设计流程的每个阶段进行周密地计划与评价。电路仿真给出了一个成本低、效率高的方法，能够在进入更为昂贵费时的原型开发阶段之前，找出问题所在。
理论知识：EWB与Multisim平台基本知识，Multisim在电子仿真实验中的应用。
技能训练：模拟电路电子仿真和数字电路电子仿真。
模块：电子电路仿真。
（1）知识重点：Multisim平台的使用；Multisim在电子仿真实验中的应用。（2）知识难点：Multisim软件的使用。（3）教学方式：从电子实验实例入手，学习Multisim软件的使用，在学会使用的基础上，结合电子知识，完成电子实验的仿真。（4）技能要求：用Multisim进行电子仿真的方法。
五、综合实训项目——有源多媒体音箱的设计与制作
1.知识要求
掌握模拟电子技术和数字电子技术的综合应用思路；掌握电子产品综合设计的基本思路。
2.技能要求
能进行电子电路的综合制作调试；能有条理地撰写设计说明书；能对设计项目进行总结展示。
3.教学任务
通过有源多媒体音箱的设计、制作及测试，掌握电子产品的设计流程及注意事项，学会元器件的特性测试和电路组装、测试，熟悉电子产品组装的工艺要求及生产过程。
4.教学活动设计
（1）通过让学生利用图书馆、上网等手段查阅相关资料，在教师指导下对有源多媒体音箱进行设计，掌握电子产品的设计流程及注意事项。
（2）在校内生产线的工作岗位上，根据所设计电路选择元器件，进行元器件的性能、参数测试。规划电路板，进行元器件的布局和印制电路板的制作。完成各部分电路的焊接、组装，对已经组装的电子产品进行参数测试及调试，使其达到设计要求。
（3）要求学生撰写实践报告及产品说明书。
5.相关知识
（1）理论知识。元器件的识别、测试方法；印制电路板的制作，元器件的布局；焊接工艺、电路调试方法；产品说明书的撰写。
关键词：小井眼；应变片；张力
当仪器在井内运动时经常会遇到不同的力量作用，通过传感器把它变换成与此力量成正比的电阻值，然后通过测量此电阻的阻值来测量仪器受力的大小，继而为仪器在测井过程中的安全运行提供参考。
1、张力探头
在钢制的弹性体上，成对的在纵向和横向上贴有R1，R2，R3，R4共4个电阻应变片，它们组成一个全桥式测量电路。如图1所示，图中C、D两点接入直流激励电压Uo，A、B两点为输出端，工作时将输出电压信号USC。这种桥式测量电路，可以灵敏地测量极微小的电阻变化。当弹性体受物体的作用时，弹性体便产生弹性形变，粘在其表面的电阻应变片随其同步地变形，因而改变了它们的电阻值。电阻应变片的长度L，截面积S，电阻率P均随之发生变化。由于电阻应变片组成的桥式电路是平衡的，电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡，从而输出电压信号，该信号与所受的载荷成正比。
2、张力电路
张力传感器位于SZL-701张力短节内，由SZL-702张力电路短节向张力传
感器提供12V恒压源。张力传感器利用电桥原理，把贴在应变梁上的四个应变片结成桥路，当应变梁受力时，贴在应变梁上的应变片阻值将发生变化，电桥失去平衡，从而输出一个与载荷力成正比的电信号，这个电信号接入到SZL-702张力电路短节进行放大、滤波处理。当载荷力从-ST-+5T变化时，张力传感器输出的电信号大约从-10mV-+10mV变化，经过放大滤波后大约从-5V-+5V变化，然后经过电源变压器的中心抽头和10#缆芯上传到数控进行采集处理。
3、电路设计
SZL-702张力电路短节不带保温瓶，且需要达到175℃一个小时的目标，经过细致筛选后选用了西安秦原公司的QY0628模块和TL081集成电路。
电源电路选用成熟的LH20-12电源模块，输出比较稳定且能够达到所需的温度指标。
测量电路做了两级放大、两级滤波。放大电路是由QY0628和TL081及其的电阻电容组成；QY0628进行的约400倍的放大，且倍数是固定的，后面的TL081主要是调整整个电路具体的放大倍数，且使整个电路达到精确的500倍放大；后面用电阻电容搭建了一个Rc滤波器，把输出中的交流干扰滤除；最后用了两个稳压二极管和一个电阻的组合来防止变密度换挡时的高压信号对电路的冲击。原理图如图2所示：
QY0628模块内部是一个高性能的差动放大器，放大倍数内部固定为约400倍差动放大，通过调节跟随器N4的输入信号来调节整个电路的零点输出信号，在电路输入为零且输出不为零时调节此调零信号，以达到吊零的目的。
4、结构设计
SZL-702张力电路短节用来配合SZL-701张力短节完成张力测量，要求的接口形式为SIT-701。
张力电路短节主要由上下盖帽、电路钢筒、电路骨架组成。仪器总长852mm，有效长度500mm。
电路骨架组装分别有29芯插座、骨架组件、29芯插头等组成，骨架组件上依次固定了变压器和电路板，张力电源电路板和张力测量电路板背对背放置。
关键词：数字系统 CPLD/FPGA 设计
中图分类号：TP332 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-01
1 CPLD/FPGA技术
CPLD/FPGA是复杂的可编程逻辑器件，属于规模化的集成电路的范畴。目前，该技术的集成度已经达到200万门/片，融合了ASIC高集成度的特点以及可编程逻辑器便于设计生产的特点，比较适用于开发小批量产品和样品的研究制造，缩短了产品上市的时间。
CPLD内利用长度固定的金属线把各逻辑块连接起来，设计出的各种逻辑电路都可以很好的预测时间，有效地弥补了分段式互连结构在时序不完全预测中的缺点。CPLD的特点有编程灵活、设计开发周期短、集成度高、适用范围宽、工具先进、成本较低、不用测试、价格大众化等。CPLD在众多的电路设计规模比较大，所以在产品的设计和生产上得到广泛应用，可以说CPLD适用于所有可以使用中小型数字系统的集成电路的场合。目前，CPLD技术的数字系统器件已经成为电子产品必要的组成部分，关于CPLD的设计和使用是电子工程师一种必备的技能。
FPGA也是由PAL和GAL等发展而来，它以半定制电路的形式在ASIC中出现，既弥补了定制电路的缺陷，又消除了可编程器件的缺点。
FPGA主要由输出输入模块、可配置逻辑模块和内部连线构成，在编程方面不限次数。FPGA作为复杂的可编程逻辑器件，在结构上和传统逻辑电路以及PAL和GAL器件有着很大的不同。FPGA采用小型查找表进行组合逻辑，每一个查找表都通过输入端连接一个触发器，再由触发器驱动另外的逻辑电路，构成的这种基本的逻辑单元模块有组合逻辑功能和时序逻辑功能，不同的逻辑模块之间是由金属线连接在一起的。FPGA的逻辑由静态的存储单元通过加载逻辑编程的数据来完成，储存在存储器单元的数据值对它的逻辑功能和不同模块间的连接方式有决定作用，同时对FPGA可实现的功能也有决定作用。
CPLD和FPGA都属于可编程ASIC器件，但又有着较大的不同。CPLD比较适合于在各种算法以及组合逻辑上使用，它布线结构的连续性对延时起着决定的作用，保密性比较好；FPGA比较适于在时序逻辑方面使用，它采用分段式的布线结构，比CPLD的布线结构更为复杂，逻辑实现也更困难，造成了延时不便于很准确的预测，保密性比较差。
2 CPLD/FPGA技术的数字电路系统设计方法
2.1 基于面积的优化设计
在CPLD/FPGA技术的数字系统设计时，对它的器件资源进行优化设计，即使是较小的CPLD/FPGA器件也可以达到相当的数字系统功能，优化后的系统器件资源越少，消耗的费用就越少，有效的节约了系统器件的成本。基于面积的优化设计主要有资源共享设计和串行化设计两种方式。
利用CPLD/FPGA技术设计数字系统时，常常会碰到同一个模块需要多次调用的状况。这种电路结构通常占用的器件资源很多，一般为算术模块，例如多位加法器、乘法器等，大部分的数字系统资源都由他们占据。利用资源共享为这种电路结构进行设计时，可以大大提高电路器件资源的使用率。
预进位加法器主要用来提升加法器中信号的传输，加法器的进位是xn，系统的速度主要由信号中每个分组的位数n所决定。
资源共享设计通常有先加后选的方式和先选后加的方式，综合考虑两种方式，加法器这种方式比选择器耗费的资源多，一般采用先选后加这种方式会更好。
串行化设计主要是通过分割耗费资源大以及单个时钟周期内完成的电路功能的方式，提取电路功能相同的模块，并用这些模块在多个时钟周期做同样的数字系统功能。数字系统设计串行化后，会使电路逻辑变得复杂了，不过资源消耗却少了，有着明显的使用效果。
2.2 基于速度的优化设计
在CPLD/FPGA技术的数字系统设计时，运行速度通常是最重要的。影响CPLD/FPGA技术的数字系统运行速度的因素很多，主要有CPLD/FPGA的组成结构特征、数字系统的电路构成、综合器的性能等。
流水线设计技术可以显著的提高数字系统的运行速度，目前，微处理器、高速数字和数字信号处理器等系统设计时一般都是用流水线技术进行设计。对于数字系统的设计，一般速度是设计中首先要考虑的问题，采用CPLD/FPGA技术，高速运行往往是首要的需求。如果设计好一个系统电路，速度方面没有达到期望的要求，往往需要更换运行更快的器件并重新设计，很显然会增加很多不必要的成本。
基于CPLD/FPGA技术的数字系统设计，除了流水线设计之外，还有其他一些方式。寄存器配平法，这种方式主要是利用配平寄存器之间的各种组合来延时数字系统逻辑块。寄存器配平是在流水线设计基础上深化而成的方式，流水线设计是把组合逻辑延时块分为数个较小的延时块，寄存器配平则是把延时不同的两个组合逻辑块的延时平均分配。关键路径法，这种方式是在数字系统的设计中延时最长的逻辑路径，可以有效的提高器件运行速度。一般来说延时的长短与信号是否经过最大路径有关，与延时所经过的较小路径没有关系。
3 结语
在CPLD/FPGA技术的数字系统设计时，是选择对面积进行优化设计还是选择对速度进行设计，往往要根据实际情况进行考虑。因为很多情况下两种选择是有矛盾的，一般不能同时满足要求。假如考虑面积设计的需要，会使运行时间加长，降低了该数字系统的运行速度；假如考虑速度设计的需要，往往要增加很多逻辑器件，速度相应的提高了，但是占用的空间也大了，所以在实际应用中应该根据具体的环境综合考虑各种参数。
参考文献
[1] 宋翠方，王连明，于安宁.基于FPGA数字系统设计的速度优化方法研究[J].东北师大学报（自然科学版），2011（4）.
[2] 李桂林，苗长新.基于Verilog HDL的FPGA数字系统设计优化[J].计算机与数字工程，2010（8）.
[3] 杜志传，郑建立.基于CPLD/FPGA的VHDL语言电路优化设计[J].现代电子技术，2010（3）.
在很多细分市场上，电池充电的实际操作涉及多种电池化学组成、电压和电流水平。例如，随着现有及全新电池化学组成之新型应用的不断涌现 (太阳能应用中密封铅酸电池使用量的急剧增加便是一个例子)，工业、医疗和汽车电池充电器都持续需要更高的电压和电流。输入电压、充电电压和充电电流的组合很多，基于单个集成电路(IC)的现有解决方案仅能满足其中一部分组合的要求。人们一般用IC和分立式组件的笨重组合来满足大多数电压电流组合及拓扑的要求。
目前的市场趋势表明，人们对大容量SL A电池重新产生了兴趣，大容量SL A电池不再仅用于汽车了，这勉强算是一种复兴吧。从价格/功率输出的角度来看，汽车或“为启动供电的”SL A电池并不算贵，可以提供短持续时间的大脉冲电流，从而非常适用于汽车和其他车辆启动器应用。深周期铅酸电池是另一种在工业应用中非常流行的技术。这类电池的极板比汽车电池厚，设计为放电至其满充电量的20%。这通常用于要求在较长时间内供电的应用，例如，叉车和高尔夫球推车等。然而，铅酸电池对过充电非常敏感，因此小心谨慎地充电非常重要。
显然，太阳能供电应用在增加。各种不同尺寸的太阳能电池板现在能给各种创新性应用供电，例如，人行横道标志灯、垃圾压实机、海上航标灯等应用。在太阳能供电应用中使用的电池是一种深周期电池，除了深度放电以外，还能承受长时间重复的充电周期。这种类型的电池常见于“脱离电网”(即未与电力公司的供电网连接) 的可再生能源系统，如太阳能或风力发电系统。
LTC4000/LTC3789，针对4节LiFePO4电池应用（见图3）。
这个演示电路板的输出专门为Tenergy的10Ahr电池而定制。其他电压可以通过改变外部电阻器来设定。利用微调电阻器可以准确地微调所希望的标称电压。设计该电路的目的是要说明在一个具智能电源通路(PowerPath)管理器的降压-升压型转换器电池充电器中使用这些器件能获得高性能水平、效率与小巧解决方案尺寸。
该电路以400kHz工作，在6～36V的输入电压范围内，产生稳定的5A/14.6V电池充电器输出以及高达6.25A的系统输出，适用于种类繁多的便携式应用(包括仪表、工业设备、电动工具和电脑)。该电路的总体占板面积为12.4cm2(如果仅用LTC4000电路，则为3.6cm2)，从而能实现非常紧凑的解决方案(见图4)。同步整流有助于在满负载和标称输入时获得超过96%的效率(见图5)。
为了增加电路评估和仿真功能，不久将推出演示电路DC1830，从而允许LTC4000电路板与采用其他兼容DC/DC转换器的独立评估电路板连接。
1项目设计案例化
培训内容的确定，结合职业岗位定位，选择与实际电路产品相关的案例，面向应用，因用而学，学以致用。以丙级为例，其具体案例如：（1）时序逻辑电路设计与制作：设计制作一个数位电子钟。（2）组合逻辑电路设计与操作：①半加减法器；②具有智能控制的2to4译码器；③具有优先权的4to2编码器；④4to1多任务数据选择器；⑤1to4多任务数据分配器。（3）CPLD设计与应用：①电子骰子控制；②二位数计时器；③红绿灯控制。
2培训的组织实施
培训的实施采用面向职业岗位，以工作任务为引领，教学做一体的项目教学法进行培训授课。如表2，即为实用丙级的实施方案示例。
3培训的鉴定认证
培训的鉴定认证，是参照台湾嵌入式系统发展协会的职业能力认证考核标准，制定出包括PLD电子设计专业知识和职业技能兼具的鉴定认证系统，从专业知识和工程实践技能两大模块分别进行考核鉴定。在实用丙级中，专业知识模块由100道选择题组成，由在线测试系统（OSTS）从题库中以随机方式产生，以考核学员对专业知识的掌握。而实践技能的考评，主要包括组合逻辑电路的设计与操作、时序逻辑电路的设计与制作、综合逻辑电路的设计与应用以及数位逻辑功能的模拟与纪录等四个项目，规划为二个阶段来进行：第一阶段主要考量学员对于传统数位逻辑电路的设计及制作能力，其中包含逻辑化简、电路设计、电路板规划、组件辨识及焊接等能力；第二阶段则考量有关CPLD的设计与应用能力，包含功能分析、工具使用、电路设计、程序撰写以及功能模拟纪录等能力。
4结束语
随着超大规模集成芯片的发展，PLD电子设计自动化应用越来越广泛，在减少电路板的体积，产品的更新速度方面显示出极大的优越性。目前将其运用于设计电路产品已经成为一个主流，掌握PLD技术也成为电子设计人员的迫切需要。我们研究的培训鉴定认证方案，其创新之处在于：（1）系统方案是以行业协会的职业能力认证为标准，衔接行业最新技术，直接面向企业的需求，凸显了面向职业培训的所学即所需的特色。（2）台湾的电子产业在业界比较领先，在长三角地区也有大量的投资。基于台湾行业协会的培训认证，在外资企业，尤其是台资企业有较高的认可度。（3）数位逻辑设计能力认证按照实用级、专业级、专家级逐次递进，可分别面向不同的需求开展培训。
作者：汤朝霞单位：苏州工业职业技术学院
关键词：大同站；联锁过渡；实施方案
1 联锁电路过渡方案原则
1.1 简化既有电路修改，避免修改6502电气集中网络电路。
1.2 充分利用新敷设的信号电缆及新安装的室内外信号设备，节约过渡设备投资。
1.3 必须确保联锁关系正确，确保行车安全。
2 既有四线制道岔控制电路过渡为五线制道岔控制电路过渡方案
2.1 既有信号机械室内新增设交流提速道岔电源屏，为交流五线制道岔提供转换电源。既有信号机械室内新安装过渡交流提速道岔组合，以便控制新增交流道岔。
2.2 原位将四线制转辙机更换为交流五线制液压转辙机联锁电路过渡方案：
2.2.1 修改既有道岔组合内部配线，将既有道岔锁闭条件（SJ）、进路操纵条件（DCJ、FCJ）接入至新增提速道岔组合1DQJ励磁电路，实现用既有联锁条件控制新增提速道岔组合。启动电路修改详见图1。
2.2.2 既有信号机械室至新信号机械室敷设过渡电缆，既有机械室新设提速道岔组合通过过渡电缆与新敷设道岔电缆连接，控制室外新更换的五线制交流转辙机，并根据室外实际开通位置给出相应道岔表示。道岔电缆过渡详见图2。
2.2.3 修改室内道岔表示电路：用过渡道岔组合BDJ、FBJ前接点作为既有道岔组合DBJ、FBJ励磁条件，给出道岔表示。道岔表示电路修改详见图3。
2.2.4 双动等多动道岔转辙机同时更换，室内道岔控制电路一次修改完毕，降低反复修改电路的安全风险。
2.2.5 该方案优点：将更换转辙机、安装装置工作提前进行，开通时只需倒接电缆既可（每组道岔只需倒接5芯电缆），大幅减少联锁开通时更换转辙机及安装装置工作量。同时过渡组合、过渡电源屏仍可重复使用。
2.3 配合工务成组更换道岔、插入新增道岔过渡方案：
2.3.1 为实现道岔锁闭功能、进路选排的一致性，成组更换道岔、插入新增道岔前需现场核实插入位置，通过移设轨道电路（包括防护信号机）的方法，确保基本联锁关系正确。
2.3.2 双动（多动）道岔分步更换时，交直流转辙机混用过渡方案：双动道岔只更换一端时，成组更换的交流道岔按单动处理，通过过渡组合控制并给出位置表示；修改室外既有电缆配线，另一端既有直流道岔也按单动处理，通过既有道岔组合控制并给出位置表示（将过渡道岔组合BDJ、FBJ前接点串入既有道岔组合DBJ、FBJ励磁电路），实现交、直流转辙机混用过渡控制。拆除既有道岔一动、末动电路修改图详见下图4、图5，新成组更换道岔电路修改图参阅图1、图2、图3。
3 站联电路过渡方案
3.1 大同站有3个发车口（区间为ZPW-2000A自动闭塞设备）、1个驼峰场联系电路，且2个发车口具备反方向运行条件，联锁条件较为复杂。为降低联锁开通时工作量，利用复联试验施工点，提前割接站联电缆，将新信号机械室联锁电路与既有站联电缆接通，进行联锁试验，具备条件后，利用新机械室与既有机械室过渡电缆倒接，实现站联设备复旧。详见下图6：
3.2 方案优点：联锁开通时，只需在新机械室分线盘甩开过渡电缆，恢复正式电缆配线进行联锁试验即可，室外无电缆割接工作量。
4 轨道电路过渡方案
4.1 大同站共有轨道电路133个区段，其中既有集中供电区段105个，为降低联锁开通时工作量，利用封锁点提前将非电码化轨道电路新设备接入、调试，利用新机械室轨道继电器前接点控制既有旧机械室轨道继电器，实现非电码化区段提前倒接使用。详见下图7：
4.2 方案优点：联锁开通时，只需拆除新旧机械室间过渡电缆进行联锁试验即可，室外轨道设备倒接、调试工作量大幅度减少。
5 信号机过渡方案
5.1 大同站共有信号机132架，受地理位置限制，既有信号机影响新信号机安装的共有16架，为降低联锁开通时工作量，利用封锁点提前将室外新信号机接入、调试，利用新旧机械室过渡电缆连接到既有信号机组合，实现部分信号机提前倒接使用。详见下图8：
5.2 方案优点：联锁开通时，只需拆除新旧机械室间过渡电缆进行联锁试验即可，室外轨道设备倒接、调试工作量大幅度减少。
关键词：轨道交通；全电子化联锁系统；安全技术；应用
全电子化联锁系统的应用，可以提高轨道交通运营的安全性、智能性和高效性，能够在一定程度上降低轨道交通的运营成本。而了解轨道交通全电子化联锁系统的安全技术，则能够为系统的推广应用提供科学的依据。因此，有必要对轨道交通全电子化联锁系统安全技术的应用问题展开探讨。从而为全电子化联锁系统的推广应用打下良好的基础。
1轨道交通全电子化联锁系统结构及其安全技术
从结构上来看，轨道交通全电子化联锁系统主要由全电子执行单元和联锁主机构成。其中，全电子执行单元需要进行轨道电路、转辙机和信号机等设备状态的采集和控制，联锁主机需要完成联锁逻辑运算。就目前来看，全电子执行单元一共由11种控制模块组成，可以按照类型和数量进行模块的组合，并将模块安装在机柜中。而联锁主机需要利用CAN总线与各模块连接，利用CAN总线将联锁命令传送至各模块叫。
根据欧洲铁路标准EN50129，目前系统的安全性设计主要使用3种安全技术，即组合式故障安全、反应式故障安全和固有式故障安全。其中，组合式故障安全技术需要用2个部件执行相关安全功能，而每个部件相互独立，可以避免系统出现共因失效问题。在铁路信号系统中，该技术的常用结构模式为“二取二”，能够检测出系统部件中的危险故障，并能在足够时间内拒绝故障再次在系统发生。反应式故障安全技术可以由单独部件执行安全相关功能，但是需要以快速实现危险故障检测和拒绝为前提，以便确保系统的安全操作。在应用该技术的过程中，虽然其安全相关功能只由1个部件实施，但是也可以将检查功能当作是第2部件。但是，检查功能与安全功能的实现是相互独立的，可以避免出现共因失效现象。此外，固有式故障安全也是常用的安全技术，并且也由单个部件执行安全相关功能。而该技术应用的前提是，假定部件的所有失效模式都是安全的。利用该技术，可以在应用其他安全技术的系统中进行某些安全功能的实现。就目前来看，“故障安全”型电子元器件是得到普遍使用的应用固有式故障安全技术的电子器件。但是，由于该技术本身具有故障不对称性，因此往往会在系统安全的最后关口使用。
2轨道交通全电子化联锁系统安全技术的应用
在轨道交通系统中，道岔控制是系统设计的关键环节。而使用全电子化联锁系统安全技术设计道岔控制单元，可以为系统的安全运行提供保障。
2.1道岔模块结构安全设计
从系统结构上来看，道岔模块由信号采集电路、微控制电路、通信电路和动作电路等多个电路组成。利用信号采集电路，可以实时进行转辙机位置情况的检查，继而为系统安全提供保障。利用开关控制电控，可以控制三相交流转辙机的反转或正转，所以该电路同样是系统安全功能电路。再者，利用微控制器电路可以完成整个模块的核心逻辑运算，而利用控制通道通信电路能够实现模块与联锁机的通信，并且进行道岔转动操作命令和表示状态的接收和传送，同样为系统的安全功能电路。
2.2安全技术在信号采集上的应用
在检测道岔模块位置时，信号采集电路可能发生2种危险性故障。具体来讲，就是将道岔无表示错误采集为反位或将道岔定位错误采集为反位。此时，可以利用道岔模块位置检测功能故障树结构进行电路故障的分析，然后根据电路的对称性进行故障事件的安全性分析。在分析的过程中，需要将道岔无表示错误采集为反位设定为事件A，并将道岔定位错误采集为反位设定为事件B。通过分析可以发现，道岔无表示时，可以将此故障等效为A点处断开。采用Relex工具进行定量分析可以发现，事件A的安全性指标并不满足安全需求。而分析导致A事件发生的电路重要度较大的部件，则可以通过改进该部件实现对电路的改进，继而使事件A的安全性指标满足安全需求。采取同样的方法可以完成对事件B的故障树的构建，同时也能够提高其安全性指标，继而使信号采集电路的设计具有一定的安全性。
2.3安全技术在道岔动作电路设计中的应用
从结构上来看，道岔动作电路由隔离驱动电路、反馈检测电路和微控制器电路等多个电路组成。根据联锁计算机命令发出的动作指令，微控制器电路设计“0”为有效电平输出电路，可以进行开关控制电路的控制。而电路输出如果为“1”。系统将不进行转辙机的操作。在分析电路的安全性时，可以使用“二取二”系统架构，并使用故障树分析法分析道岔模块动作功能故障。而利用Relex工具，可以进行动作电路安全性指标的计算。此外，在分析的过程中，通过建立五线制道岔模块动作电路故障树，可以完成该模块电路的安全性指标的分析。而通过分析各事件的重要度，则可以找出重要度最高的事件，并通过提高这些事件的安全性来提高道岔模块的动作电路的安全性。但是，单独采用“二取二”的“组合式故障安全”的安全技术进行电路的设计，一般难以达到系统的安全性指标要求。因此，在设计此部分电路时，还需要使用反应式故障安全和固有式故障安全等其他安全技术。例如，在检测电路的单故障时，由于电路故障主要体现在错误动作上，所以需要重点检测开关的错误闭合状态。根据系统故障的安全设计原则，应该将有能量状态下的电路设计为危险侧。在道岔动作时，如果检测到电路故障，就不能进行开关闭合状态的检测。而根据这一原理，就可以实现对安全型检测电路的设计。在检测完成后，第1个危险故障如果以单独形式与第2个故障组合出现，并且迅速被检测到，同时也能够进入到安全状态，就意味着电路满足反应式故障安全条件。而在这种情况下，故障检测和拒绝的时间将不超过潜在危险输出持续时间限制。
2.4安全技术在道岔模块与联锁计算机通信设计中的应用
在设计道岔模块与联锁计算机的通信接口时，需要满足欧标对安全通信系统的设计技术要求。具体来讲，道岔模块与联锁计算机将使用CAN现场总线为通信接口，而该接口具有抗干扰能力强和实时性好等多方面的优势。但是，通信系统安全性不仅与通信可靠性有关，同时也将与通信故障安全性有关。所以，在使用CAN总线基础上，需要设计具有故障安全性的通信协议，以满足轨道交通系统信息安全传输的要求。根据这些要求，需要将CAN总线格式设计为扩展帧格式，而联锁机传输的报文信息需要包含定位操控命令、道岔锁闭防护命令和反位操控命令等命令，道岔模块需要传输的报文信息包含了锁闭防护状态、道岔定位表示和转动状态等。在此基础上，还要完成通信接口安全性的定性分析和定量分析，以便了解系统传输的可靠性。
