前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的電子電路設計步驟主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：電子電路設計步驟范文

關鍵詞：電路設計；proteus；應用

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0248-01

二十一世紀的今天，社會科技進步較快，proteus仿真軟件在電路設計中的應用也越來越廣泛。該仿真軟件是計算機技術發(fā)展的重要成果之一，可以對模擬電路，數(shù)字電路和電路進行仿真操作，軟件自身具備先進的虛擬器，包括示波器，邏輯分析儀，信號發(fā)生器等，為了更全面的了解和更深刻的分析proteus在電子電路設計中的應用，就要在軟件開啟的仿真條件下，對整體電路和包含的各個零部件進行逐一研究，為之后的電路設計打下堅實的基礎思路。

1 Proteus仿真軟件簡述

Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及器件。它是目前比較好的仿真單片機及器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。該軟件包含ISIS和ARES兩個軟件部分，這兩個部分在大環(huán)境下扮演著兩個不同的重要角色，都有著舉足輕重的作用。在日常工作中，ARES部分是用來當PCB設計工作的助手，進行有效輔佐，而ISIS則是主要負責在仿真開啟的環(huán)境下對電路原理和模擬電路的設計工作。

2 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的過程分析

在電子電路實訓過程中，proteus仿真軟件在進行仿真電路設計時，要在軟件編輯界面，按照需要模擬的實際電路思路，設計出一套最符合實際情況的電子電路圖，再通過許多相關數(shù)據(jù)計算，盡可能在最短的時間內完成對電路的初步設計和對數(shù)據(jù)的測量與計算整理，最后完成整體的模擬電路設計，然后利用軟件的電路生成功能，輸出最后的電路設計圖。為了確保電路設計的順利進行，仿真電路設計過程可以這樣：先確定核實設計項目，然后運行proteus軟件，繪制初步的電路原理圖，然后根據(jù)原理確定需要的元件種類和數(shù)量，啟動仿真系統(tǒng)，用虛擬儀器檢測然后讀出數(shù)據(jù)，分析結果，如不符合要求，對元件或者電路作適當修改然后再次檢測，當符合要求時，要對電路進行完善，確定無誤后敲定最終設計方案，然后系統(tǒng)自動生成電路圖。

3 Proteus仿真軟件的仿真電路設計與調試

在進行電路工作前，相關人員要檢查虛擬測量儀器與被測量點的兩個終端是否處于正常連接狀態(tài)，還要確定信號源良好的接地情況，其中還要注意示波器與地線的連接狀況。測量結束后要確保測量結果是GND的相反波形，有利于后續(xù)對電路的研究。實驗過程中，要時刻注意電壓表，電流表的指針位置，而在仿真電路時，要注意串聯(lián)電路中電流指針的指數(shù)，如有任何問題，要及時地在相應的執(zhí)行操作界面，通過網(wǎng)絡，對電壓作出適當調整，然后繼續(xù)進行仿真電路的研究試驗，推動proteus仿真軟件在電子電路設計應用中的發(fā)展。

4 Proteus仿真軟件的實用電路分析

在今后的與電路設計有關的工作當中，我們不光要充分發(fā)揮并發(fā)展proteus仿真軟件，還要通過合理的方法來判斷研究proteus仿真軟件在未來電路研究中的發(fā)展趨勢，然后進行相應改進。而proteus軟件還需要通過傳感器電路，正弦電路等實用電路中不斷的進行試驗和探索，最后才能把此項技術落實到實際電子科技產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中去。所以，我們再使用該軟件進行電路設計和分析時，要把重點放到傳感器電路和正弦電路等電路的實用性上，結合實際情況探究，才能更好地讓軟件適用于各種實用電路的應用。還能開發(fā)出仿真系統(tǒng)的其他用法和功能，促使電子行業(yè)發(fā)展，為以后的研究工作打下堅實的基礎。

5 結語

綜上所述，現(xiàn)階段proteus仿真軟件的應用已經(jīng)十分廣泛，而其使用功能也十分便利和強大，在進行電子電路設計時，為了能夠更深刻研究電路的工作情況，更準確地對電路中存在的不足之處進行調整，我們要進一步對軟件進行挖掘研究，明確操作規(guī)范，開發(fā)出更實用的功能以便使用。還能改善傳統(tǒng)的電子電路設計工作，并z測出其中的缺陷，為降低電路實驗成本，更有效地完成實驗和縮短實驗時間等方面，都有積極的推進意義。

參考文祥

第2篇：電子電路設計步驟范文

計算機系統(tǒng)所要求解決的問題日趨復雜，與此同時，計算機系統(tǒng)本身的結構也越來越復雜。而復雜性的提高就意味著可靠性的降低，實踐經(jīng)驗表明，要想使如此復雜的實時系統(tǒng)實現(xiàn)零出錯率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統(tǒng)的容錯性能：即系統(tǒng)在出現(xiàn)錯誤的情況下的適應能力。對于如何同時實現(xiàn)系統(tǒng)的復雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍本。人體是迄今為止我們所知道的最復雜的生物系統(tǒng)，通過千萬年基因進化，使得人體可以在某些細胞發(fā)生病變的情況下，不斷地進行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機理，科學家們研究出可進化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構消除錯誤，而且可以在設計要求或系統(tǒng)工作環(huán)境發(fā)生變化的情況下，通過自我重構來使電路適應這種變化而繼續(xù)正常工作。嚴格地說，EHW具有兩個方面的目的，一方面是把進化算法應用于電子電路的設計中；另一方面是硬件具有通過動態(tài)地、自主地重構自己實現(xiàn)在線適應變化的能力。前者強調的是進化算法在電子設計中可替代傳統(tǒng)基于規(guī)范的設計方法；后者強調的是硬件的可適應機理。當然二者的區(qū)別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個方面的問題。

對EHW的研究主要采用了進化理論中的進化計算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設計算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設計中以現(xiàn)場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進行的。此外還有建立在晶體管級的現(xiàn)場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時設計數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個可靠的平臺。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場可編程門陣列的相關知識，并以數(shù)字電路為例介紹可進化硬件設計方法。

1．1遺傳算法

遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程的一種自適應全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個體。先通過初始化隨機產(chǎn)生一群個體，稱為種群，它們都是假設解。然后把這些假設解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應值或某種競爭機制選擇個體（適應值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個體，即重疊種群），如此進化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。

1．2現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)

現(xiàn)場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,LookupTable)結構的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態(tài)，工作時需要對片內的RAM進行編程。當用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個邏輯電路以后，F(xiàn)PGA開發(fā)軟件會把設計方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進化電子電路的設計中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。

2進化電子電路設計架構

本節(jié)以設計高容錯性的數(shù)字電路設計為例來闡述EHW的設計架構及主要設計步驟。對于通過進化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯性，所設計的電路系統(tǒng)可以看作一個具有持續(xù)性地、實時地適應變化的硬件系統(tǒng)。對于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導致的錯誤，設計要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。

從進化論的角度來看，當這些變化發(fā)生時，個體的適應度會作相應的改變。當進化進行時，個體會適應這些變化重新獲得高的適應度。基于進化論的電子電路設計就是利用這種原理,通過對設計結果進行多次地進化來提高其適應變化的能力。

電子電路進化設計架構如圖1所示。圖中給出了電子電路的設計的兩種進化，分別是內部進化和外部進化。其中內部進化是指硬件內部結構的進化，而外部進化是指軟件模擬的電路的進化。這兩種進化是相互獨立的，當然通過外部進化得到的最終設計結果還是要由硬件結構的變化來實際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進化過程是一個循環(huán)往復的過程，其中是根據(jù)進化算法（遺傳算法）的計算結果來進行的。整個進化設計包括以下步驟：

（1）根據(jù)設計的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個個體表示的是設計的一部分。染色體轉化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關狀態(tài)，從而確定可重構硬件內部各單元的聯(lián)結，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設計進化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會導致器件的損害。

（2）將設計結果與目標要求進行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應度的衡量準則。這需要一定的檢測手段和評估軟件的支持。對不同的個體，根據(jù)適應度進行排序，下一代的個體將由最優(yōu)的個體來產(chǎn)生。

（3）根據(jù)適應度再對新的個體組進行統(tǒng)計，并根據(jù)統(tǒng)計結果挑選一些個體。一

部分被選個體保持原樣，另一部分個體根據(jù)遺傳算法進行修改，如進行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應性的下一代。把新一代染色體轉化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對硬件進行進化。

（4）重復上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個體，直到新的個體表示的設計方案表現(xiàn)出接近要求的適應能力為止。

一般來說通過遺傳算法最后會得到一個或數(shù)個設計結果，最后設計方案具有對設計要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應性。這一過程又叫內部進化或硬件進化。

圖中的右邊展示了另一種設計可進化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進化或軟件進化。這種方法中進化過程完全模擬進行，只有最后的結果才在器件上實施。

進化電子電路設計中，最關鍵的是遺傳算法的應用。在遺傳算法的應用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關系到個體變異的程度，也關系到個體對環(huán)境變化做出反應的能力，而這兩個因素相互抵觸。變異因子越大，個體更容易適應環(huán)境變化，對系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤做出快速反應，但個體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時，系統(tǒng)的反應力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應度的設計方案時可以保持穩(wěn)定。

對于可進化數(shù)字電路的設計，可以在兩個層面上進行。一個是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎上進行進化設計，一個是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎上進行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應用。有人提出了一種基于進化細胞機（CellularAutomaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡模塊設計架構。采用這一結構設計時，只需要定義整個模塊的適應度，而對于每一模塊如何實現(xiàn)它復雜的功能可以不予理睬，對于超大規(guī)模線路的設計可以采用這一方法來將電路進行整體優(yōu)化設計。

3可進化電路設計環(huán)境

上面描述的軟硬件進化電子電路設計可在圖2所示的設計系統(tǒng)環(huán)境下進行。這一設計系統(tǒng)環(huán)境對于測試可重構硬件的構架及展示在FPGA可重構硬件上的進化設計很有用處。該設計系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應度評估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。

遺傳算法由計算機上運行的一個程序包實現(xiàn)。由它來實現(xiàn)進化計算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計算機下載到有FPGA器件的實驗板上。然后通過接口將布線結果傳回計算機。適應度評估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設計方案在此得到評估。同時還有一個圖形用戶接口以便于設計結果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉化為數(shù)據(jù)流傳入實驗板上。至于通過軟件進化的電子電路設計，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運行情況，通過相應軟件來評估設計結果。

4結論與展望

進化過程廣義上可以看作是一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)變化。在這個意義上，可以將“可進化”這一特性運用到無數(shù)的人工系統(tǒng)中，只要這些系統(tǒng)的性能會受到環(huán)境的影響。不僅是遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡、人工智能工程以及胚胎學都可以應用到可進化系統(tǒng)中。雖然目前設計出的可進化硬件還存在著許多需要解決的問題，如系統(tǒng)的魯棒性等。但在未來的發(fā)展中，電子電路可進化的設計方法將不可避免的取代傳統(tǒng)的自頂向下設計方法，系統(tǒng)的復雜性將不再成為系統(tǒng)設計的障礙。另一方面，硬件本身的自我重構能力對于那些在復雜多變的環(huán)境，特別是人不能直接參與的環(huán)境工作的系統(tǒng)來說將帶來極大的影響。因此可進化硬件的研究將會進一步深入并會得到廣泛的應用而造福人類。

第3篇：電子電路設計步驟范文

【關鍵詞】EDA技術;QuartusⅡ;電子設計;VHDL

1.引言

集成電路設計不斷向超大規(guī)模、低功率、超高速方向發(fā)展，其核心技術是基于EDA技術的現(xiàn)代電子設計技術。EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）技術，以集成電路設計為目標，以可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）為載體，以硬件描述語言（VHDL、VerilogHDL）為設計語言，以EDA軟件工具為開發(fā)環(huán)境，利用強大計算機技術來輔助人們自動完成邏輯化和仿真測試，直到既定的電子產(chǎn)品的設計完成。其融合了，大規(guī)模集成電路制造技術、計算機技術、智能化技術，可以進行電子電路設計、仿真，PCB設計，CPLD/FPGA設計等。簡言之，EDA技術可概括為在開發(fā)軟件（本文用QuartusⅡ）環(huán)境里，用硬件描述語言對電路進行描述，然后經(jīng)過編譯、仿真、修改環(huán)節(jié)后，最終下載到設計載體（CPLD、FPGA）中，從而完成電路設計的新技術。

以EDA技術為核心的現(xiàn)代電子設計方法和傳統(tǒng)的電子設計方法相比有很大的優(yōu)點，兩種設計方法的流程如下圖：

圖1 傳統(tǒng)電子設計流程圖

圖2 基于EDA的現(xiàn)代電子設計流程圖

比較兩種設計方法，基于EDA技術的現(xiàn)在電子設計方法采用自上而下的設計方法，系統(tǒng)設計的早期便可進行逐層仿真和修改，借助計算機平臺，降低了電路設計和測試的難度，極大程度地縮短了電子產(chǎn)品的設計周期、節(jié)約了電子產(chǎn)品的設計成本。DEA技術極大的促進了現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，已成為現(xiàn)代電子技術的核心。

2.QuartusⅡ軟件開發(fā)環(huán)境介紹

QuartusⅡ軟件是Alter公司開發(fā)的綜合性EDA工具軟件，提供了強大的電子設計功能，充分發(fā)揮了FPGA、CPLD和結構化ASIC的效率和性能，包含自有的綜合器及仿真器，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL等多種設計輸入，把設計、布局布線和驗證功能以及第三方EDA工具無縫的集成在一起。QuartusⅡ與Alter公司的上一代設計工具MAX+plusⅡ具有一定的相似性，和繼承性。使熟悉MAX+plusⅡ開發(fā)環(huán)境的設計人員可以快速熟練應用。相比之下，QuartusⅡ軟件功能更為強大、設計電路更為便捷，支持的器件更多。增強了自動化程度，縮短了編譯時間，提升了調試效率。從而縮短了電子產(chǎn)品的設計周期。利用QuartusⅡ軟件進行電子電路設計流程如圖3所示。

圖3 QuartusⅡ設計流程圖

3.在QuartusⅡ環(huán)境下的EDA方法設計實例

下面本文在QuartusⅡ環(huán)境下，以下降沿D觸發(fā)器的設計為例來說明基于EDA技術的現(xiàn)代電子設計方法（本文以QuartusⅡ9.0為例）。

3.1 在計算機上安裝QuartusⅡ9.0版本軟件

QuartusⅡ9.0對計算機硬件配置要求不高，現(xiàn)階段的主流配置完全可以滿足其要求。QuartusⅡ9.0安裝過程很簡單，按照提示操作即可。

3.2 D觸發(fā)器功能分析

從D觸發(fā)器真值表可以看出，當時鐘信號clk不論是高電平還是低電平，其輸出q的狀態(tài)都保持不變，當時鐘信號clk由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，輸出信號q和輸入信號d的狀態(tài)相同。

表1 D觸發(fā)器真值表

輸入d 時鐘clk 輸出q

× 0 不變

× 1 不變

0 下降沿 0

1 下降沿 1

3.3 D觸發(fā)器的VHDL描述設計

下面給出D觸發(fā)器的VHDL描述：

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity dff1 is

port（d，clk：in std_logic;

q：out std_logic）;

end dff1;

architecture bhv of dff1 is

begin

process（clk）

begin

if clk='1' then

q<=d;

end if;

end process;

end bhv;

上面程序在QuartusⅡ9.0環(huán)境下，經(jīng)保存后進行編譯，然后可進行波形仿真。

3.4 設計仿真

VHDL描述程序編譯后，建立矢量波形文件，之后可以進行波形仿真，得到如下波形仿真圖（如圖4所示）：

圖4 D觸發(fā)器仿真波形圖

此仿真波形符合D觸發(fā)器真值表，說明電路設計正確。如果波形仿真不符合真值表，說明電路設計有問題，此時可以回到3.3步驟修改VHDL描述程序，直至仿真結果正確為止。

波形仿真正確后，可得出相應的邏輯電路圖，D觸發(fā)器電路圖（如圖5所示）如下：

圖5 D觸發(fā)器邏輯電路圖

3.5 配置下載測試

整個電路設計、編譯仿真無誤后，按照FPGA開發(fā)板說明書進行引腳鎖定，重新進行編譯后，然后通過下載電纜線，將產(chǎn)生的sof文件下載至FPGA中，對電路進行測試、驗證，完成電路的最終設計。

4.結束語

本文以QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境下的實際電路設計為例，介紹了基于EDA技術的現(xiàn)代電子設計方法。通過設計過程可知，DEA技術在現(xiàn)代電子電路設計中的重要性。在電子技術飛速發(fā)展的信息時代，EDA技術也在不斷發(fā)展。電子產(chǎn)品設計者有必要熟練掌握硬件描述語言、可編程邏輯器件以及各種主流軟件開發(fā)環(huán)境，這樣才可以在最短的時間內完成高質量的電子產(chǎn)品設計任務。

參考文獻

[1]閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社（第五版），2006.

[2]劉江海.EDA技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

第4篇：電子電路設計步驟范文

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)調整，電路綜合聯(lián)調與性能測試。通過對模擬電路設計工作內容和過程的分析，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，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)和調試直至全部電路調試完成，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

[1] Sergio Franco.基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計[M].西安交通大學出版社,2009.

[2] 謝自美 等.電子線路綜合設計[M].華中科技大學出版社,2006.

[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.

第5篇：電子電路設計步驟范文

關鍵詞： 帶通濾波器； EDA； FilterPro； Proteus； 仿真分析

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0024?03

0 引 言

帶通濾波器是一種僅允許特定頻率通過，同時對其余頻率的信號進行有效抑制的電路。由于它對信號具有選擇性，故而被廣泛地應用現(xiàn)在電子設計中。但是，帶通濾波器的種類繁多，各個類型的設計差異也很大，這就導致了在傳統(tǒng)濾波器的設計方法中不可避免地要進行大量的理論計算與分析，不但損失了寶貴的時間，同時也提升了電路的設計門檻[1]。為了解決上述弊端，本文介紹了一種使用FilterPro和Proteus相結合的有源帶通濾波器的設計方案，隨著EDA技術的不斷發(fā)展，這種方法的優(yōu)勢也將越來越明顯。

1 帶通濾波器設計工具簡介

1.1 濾波器設計軟件FilterPro

FilterPro是美國TI（德州儀器）公司推出的一款優(yōu)秀的濾波器設計軟件，它支持低通、高通、帶通以及全通濾波器的設計，同時也支持常見的貝塞爾、巴特沃斯以及切比雪夫響應類型。設計人員只需要根據(jù)濾波器的設計向導按部就班地往下進行，就可以得到符合要求的濾波器電路，同時還可以得到與之相對應的響應曲線。但是有一點需要注意：這款軟件的計算結果是一個連續(xù)域的計算結果，只有當使用的運算放大器是絕對理想的運放時才能得到與所給響應曲線完全吻合的響應結果，但這并不影響我們使用它進行濾波器的設計。因此只需要使用其他基于Spice模型的EDA仿真軟件對電路進行仿真分析和調整，這就可以設計出性能穩(wěn)定的濾波器電路[2]。

1.2 電路仿真軟件Proteus

Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司開發(fā)的一款功能強大的EDA軟件，它自身集成了豐富的元件庫，更具有其他軟件無法與之相媲美的單片機仿真功能，使得它被廣大單片機設計人員所熟知。其實Proteus在模擬電子的設計與仿真中做的同樣出色，只不過對它在這方面的介紹較少。

4 結 語

本文介紹的這種帶通濾波器的設計方法具有很強的通用性。實踐表明，該方法不但可以避免一些復雜的理論計算和分析，同時通過仿真還可以直觀的檢驗電路的輸入和輸出，進而使得濾波器的性能更加的穩(wěn)定。另外，使用EDA軟件進行電路設計和仿真測試也可以有效地降低設計難度和設計成本，這種設計方法也為濾波器的設計提供了一種新的設計思路。

參考文獻

[1] 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].4版.北京：高等教育出版社，2010.

（下轉第30頁）

[2] Texas Instruments.FilterPro用戶指南[EB/OL].[2011?07?09].http：//.cn/tool/cn/filterpro.

[3] 吳小花.基于Proteus的電子電路設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2011，34（15）：174?176.

[4] CARTER B， MANCINI R.運算放大器權威指南[M].3版.北京：人民郵電出版社，2010.

第6篇：電子電路設計步驟范文

關鍵詞：電力仿真軟件；電力電子技術；仿真效果；軟件選擇

作者簡介：馮興田（1978-），男，山東廣饒人，中國石油大學（華東）信息與控制工程學院，講師；王艷松（1965-），女，山東蓬萊人，中國石油大學（華東）信息與控制工程學院電氣工程系主任，教授。（山東 青島 266580）

基金項目：本文系中國石油大學（華東）教學改革項目（項目編號：JY-A201210）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0065-02

“電力電子技術”課程作為電力學、電子學和控制理論的交叉學科，是電氣工程專業(yè)非常重要的必修課。隨著電力電子器件的迅速發(fā)展，變流技術的發(fā)展也是日新月異，使得“電力電子技術”在電氣類本科教學中的地位和作用越來越突出。然而，該課程涉及的內容較多且復雜，并在不斷更新，如何能夠讓學生較快、較好地掌握所學內容成為教師們面臨的一大難題。

電力仿真軟件走進“電力電子技術”的教學課堂在很大程度上有效地解決了這一難題。電力仿真軟件通過數(shù)字仿真實現(xiàn)電力電子電路的分析、設計、調試等，直觀的仿真結果給學生帶來了濃厚的學習興趣，并為將來的電路設計、科學研究打下一定的基礎，因為小到本科學習中的基本實驗、畢業(yè)設計，大到科研中的課題研究、設備裝置的開發(fā)，通常都要通過仿真結果提供實驗參數(shù)的參考依據(jù)。然而，面臨眾多電力仿真軟件，如何根據(jù)實際情況進行合理的選擇成為另一難題。本文將通過分析“電力電子技術”教學中常用的幾種電力仿真軟件提供合理選擇的依據(jù)。

一、常用電力仿真軟件

“電力電子技術”教學中常用的電力仿真軟件主要有以下幾種：MATLAB、PSIM、PSpice、PSCAD。MATLAB是主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境，功能全面，能夠用于各個行業(yè)的建模仿真分析。MATLAB最重要的組件之一Simulink提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。其中，電力系統(tǒng)Power System工具箱包含的模組側重電力系統(tǒng)方面的建模仿真，而電力電子元件模組則是專門針對電力電子電路的仿真設計的。

PSIM是針對電力電子領域以及電機控制領域的仿真應用包軟件。它具有仿真高速、用戶界面友好、波形解析等功能，為電力電子電路的解析、控制系統(tǒng)設計、電機驅動研究等有效提供強有力的仿真環(huán)境。

PSpice軟件具有強大的電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能和圖形后處理功能等，以圖形方式輸入，自動進行電路檢查，生成圖表，模擬計算電路。它不僅可以用于電路分析和優(yōu)化設計，還可與印制版設計軟件配合使用，實現(xiàn)電子設計自動化，并且適用于“電力電子技術”課程的計算機輔助教學。

PSCAD可以較為簡單地模擬復雜電力系統(tǒng)，包括直流輸電系統(tǒng)和其相關的控制系統(tǒng)，并能夠顯著地提高電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)模擬研究的效率。它還可通過聯(lián)合使用實時數(shù)字模擬器RTDS硬件來開發(fā)模擬器，用以模擬包含高壓直流輸電系統(tǒng)的大型互聯(lián)電力系統(tǒng)。

二、常用電力仿真軟件的特點

比較分析上述幾種電力仿真軟件的性能及其在“電力電子技術”教學中的實際仿真應用情況，其特點如下：

1.圖形界面友好，操作簡單易用

通過拖曳相應的功能模塊，按照電氣聯(lián)結關系進行連接，操作過程非常簡單，而且緊密結合“電力電子技術”的內容，只要具備基本的計算機軟件操作水平和電力電子技術知識就很容易上手。

2.建立仿真工程的步驟類似

采用這些軟件進行仿真工作，其基本步驟主要包括：建立仿真工程文件、放置電路元件、設置元件參數(shù)、電氣連接元件、設定仿真步長和仿真時間等參數(shù)、運行仿真操作、觀察各點波形結果、分析仿真數(shù)據(jù)等，使用過程大致相同。

3.節(jié)省時間和儀器設備

進行實際電路設計之前，先采用這些軟件進行設計分析，可以隨意設置電路參數(shù)、更換電路元件，并在軟件中反復調試、“實驗”，簡化實際電路操作中的一些步驟，大大縮減電路設計人員的設計周期；通過采用軟件中的功能元件還可省去一些測量儀器的使用，并能夠避免實際電路實驗中的元器件消耗，能夠盡可能接近實際電路的雛形。

4.軟件升級迅速及時

仿真軟件的產(chǎn)品升級緊跟科技的發(fā)展。諸如，隨著新能源的快速發(fā)展，這些仿真軟件中也及時增加了風機、光伏發(fā)電等模型，滿足廣大科技工作者的使用。而且，軟件版本也在不斷升級換代，各個方面針對用戶在不斷完善。

三、常用電力仿真軟件選擇與應用

綜合分析上述幾種電力仿真軟件的特點，結合多年來在“電力電子技術”教學中的仿真應用實踐，總結了幾點區(qū)別，以期提供選擇和應用合適軟件的依據(jù)。

1.元件模型及參數(shù)設置

這四種軟件的元件模型不盡相同，特別是對于一些較為復雜的元件，諸如變壓器、晶閘管等，其仿真過程中的暫態(tài)變化曲線并不一致。而且，其參數(shù)設置也不盡相同，MATLAB/Simulink里的元件參數(shù)設置較為細致全面，尤其是對于“電力電子技術”中涉及的晶閘管、IGBT等大功率器件，對它們本身的性能參數(shù)有詳細的設置，比如器件的上升時間、下降時間等，因而MATLAB/Simulink常用于仿真一些暫態(tài)響應過程，比如變壓器的磁飽和特性、晶閘管的強制關斷過程、狀態(tài)切換的暫態(tài)響應等。其余幾種軟件主要適用于仿真一些常用的電力電子電路，諸如整流電路、逆變電路、DC/DC變換電路等，對于元件本身性能參數(shù)沒有嚴格的要求，或者說主要用于仿真電力電子電路的穩(wěn)態(tài)響應過程。

2.具體仿真操作

在實際的仿真操作中，幾種軟件也略有差異。像連接元器件的方式上，MATLAB/Simulink的元件大多具有輸入輸出順序，要根據(jù)元件在電路中的位置選擇合適的元件。如果選擇不正確，元件之間不會實現(xiàn)電氣連接，搭建電路的過程相對復雜。而其他幾種軟件的連接方式較為簡單，通常元件都可實現(xiàn)電氣連接，當然，這就需要用戶自己判斷元件之間的電路連接關系了。另外，各種軟件的波形顯示窗口、數(shù)據(jù)文件處理、波形拷貝使用、波形暫態(tài)特性、特殊功能部件、THD及損耗測量等只是細節(jié)的操作不同。特別指出的是，鑒于MATLAB在數(shù)據(jù)處理方面的強大功能，而有些軟件的仿真波形不適合在文章中使用（比如清晰度不夠、橫縱坐標難設置等），用戶可采用其他軟件進行仿真工作，最后生成數(shù)據(jù)文件之后再將該數(shù)據(jù)文件導入MATLAB進行數(shù)據(jù)處理，以得到較好波形效果和處理操作，也不失為一種方法。

3.仿真精度、速度和準確度

仿真精度與仿真步長有直接的關系，各軟件的步長設置定義不盡相同，因而仿真精度難以直接比較。然而，MATLAB/Simulink里可以選擇不同的數(shù)學算法，從某種程度上講，其仿真精度較高；而且，MATLAB也是各行業(yè)較為認可的仿真軟件之一。從仿真速度來講，針對“電力電子技術”中的電路，通常情況下PSIM和PSCAD的仿真速度相對較快一些，其次是PSpice，當然，這也跟用戶搭建電路的風格特點以及實際情況有關。而MATLAB/Simulink如果采用圖庫的電路元件按照實際電力電子電路搭建電路仿真，速度會很慢。如果自己建立數(shù)學模型仿真，速度會很快。比如，在一個具有光伏發(fā)電、風力發(fā)電、傳統(tǒng)同步機發(fā)電源的電網(wǎng)系統(tǒng)中，包含了“電力電子技術”中的整流器、逆變器、DC/DC變換器等典型電力電子電路。如果采用圖庫中的大功率器件晶閘管、IGBT等搭建電路實現(xiàn)整流器、逆變器、DC/DC變換器時，仿真速度會大大降低；若自己建立整流器、逆變器、DC/DC變換器的數(shù)學模型或者采用向量模型進行仿真時，速度會大幅提高。當然，這就增加了建立數(shù)學模型的過程，讀者可根據(jù)實際情況選擇。另外，對于仿真確定的參數(shù)雖然可以提供實際電路參數(shù)的依據(jù)，但與實際電路參數(shù)之間還是有一定的差距，還需要綜合分析比較計算數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實際情況來定，當然最終還需要實驗來驗證，但這畢竟大大減小了實驗的風險和不確定性。

4.復合功能和應用領域

Simulink 依托于MATLAB，能夠利用MATLAB強大的數(shù)據(jù)處理功能并結合其他的功能函數(shù)等進行電力電子電路的仿真，復合功能相對豐富，應用領域也更寬廣，而且易于實現(xiàn)與其他設備、軟件的銜接。比如RTLAB仿真系統(tǒng)就將實際功率設備通過MATLAB進行銜接控制，實現(xiàn)實時仿真。PSIM仿真系統(tǒng)不只是回路仿真單體，還可以和其他公司的仿真器連接，為用戶提供高開發(fā)效率的仿真環(huán)境。例如，在電機驅動開發(fā)領域，控制部分用MATLAB/Simulink實現(xiàn)，主回路部分以及其周邊回路用PSIM實現(xiàn)，電機部分用電磁界解析軟件JMAG實現(xiàn)，由此進行連成解析，實現(xiàn)更高精度的全面仿真系統(tǒng)。PSpice集成度高，集成了許多仿真功能，如直流分析、交流分析、噪聲分析、溫度分析等；而且，PSpice程序采用改進節(jié)點法列電路方程，用牛頓-萊普生方法的改進算法進行非線性分析，用變節(jié)步長的隱式積分法進行瞬態(tài)分析，在求解線性代數(shù)方程組時采用了稀疏矩陣技術，大大提高了仿真結果的準確性。PSCAD則適用于富含電力電子電路的復雜電力系統(tǒng)，包括現(xiàn)今發(fā)展迅速的高壓直流輸電系統(tǒng)及其相關控制系統(tǒng)、含有各種分布式能源的大型互聯(lián)電力系統(tǒng)等等。

5.故障模擬與功率器件性能

對于初學“電力電子技術”的同學來說，搭建實際電力電子電路實驗容易帶來一些問題，如觸發(fā)脈沖不合適帶來的功率器件上下直通現(xiàn)象、功率器件耐壓耐流參數(shù)選擇不合適等都會帶來器件的損壞、系統(tǒng)的崩潰。通過采用仿真軟件仿真可以事先發(fā)現(xiàn)這些問題，及時解決。從另一方面說，學生亦可借助電力仿真軟件進行故障模擬，直觀地觀察波形變化情況，注意出現(xiàn)的問題，強化認識，比如可以人為設置IGBT等功率器件的直通現(xiàn)象、耐壓參數(shù)、擊穿電流等，通過觀察各點波形變化情況，達到教學與實踐結合的效果。這種故障模擬和器件性能測試方面的仿真通常通過MATLAB/Simulink實現(xiàn)，能夠達到較好的仿真觀察效果。

“電力電子技術”教學中可參考上文對學生給予指導，可以先介紹簡單易操作的軟件，如PSIM、PSCAD等，結合各種軟件的特點與適用范圍，針對不同的仿真對象和問題進行適當?shù)倪x擇，也可以多種軟件結合使用，效果更佳。

四、結語

電力仿真軟件在“電力電子技術”教學中發(fā)揮重要的作用，有針對性地選擇電力仿真軟件可以提高仿真速度、精度及準確度。本文通過詳細分析比較常用的四種電力仿真軟件的特點和適用領域，結合教學仿真中的一些實際問題與使用操作，給出了它們具體應用的選擇依據(jù)。

參考文獻：

[1]陳建業(yè).電力電子電路的計算機仿真[M].北京：清華大學出版社，2003.

[2]飛，葉文.MATLAB 仿真軟件在“電力電子技術”教學中的應用[J].中國電力教育，2010，（3）：85-87.

[3]孫佐.基于PSCAD/EMTDC 的電力電子技術仿真教學[J].池州學院學報，2009，（6）.

第7篇：電子電路設計步驟范文

關鍵詞：ORCAD；Pspice；電路；仿真

中圖分類號：F407.63文獻標識碼：A 文章編號：

1前言

電子設計自動化(EDA)是以電子系統(tǒng)設計軟件為工具，借助于計算機來完成數(shù)據(jù)處理、模擬評價、設計驗證等工序，以實現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品的整個或大部分設計過程的技術。它具有設計周期短、設計費用低、設計質量高、數(shù)據(jù)處理能力強，設計資源可以共享等特點。電路通用分析軟件OrCAD／PSpice以其良好的人機交互性能，完善的電路模擬、仿真、設計等功能，已成為微機EDA的標準系列軟件之一[1]。

2 OrCAD／Pspice 介紹

Spice最開始是由美國加利福尼亞大學伯克利分校的計算機輔助設計小組于1972年開發(fā)出的用于分析復雜電路特別是集成電路的一套程序，在1984年正式由美國MicroSim公司開發(fā)了一種SPICE的個人計算機版本，稱為PSPICE，在這個版本中，最突出的特點就是利用PROBE功能可以對的數(shù)據(jù)進行圖像化顯示，比較直觀。后來， OrCAD公司將其并購，這套程序就正式更名為了OrCAD Capture。使用該軟件可以直接利用Capture軟件在屏幕上繪制出原理圖，并執(zhí)行程序，然后由PSpice A/D部分進行分析，并輸出結果。

OrCAD／Pspice是個通用的電子線路計算機輔助分析設計軟件，具備強大的電路設計與仿真能力，可對電路進行各種分析，包括直流工作點分析、交流掃描分析、瞬態(tài)分析、參數(shù)掃描分析、溫度分析、靈敏度分析、直流傳輸特性分析等基本電路特性分析，以及蒙特卡羅分析、最壞情況分析、優(yōu)化設計等較為復雜的電路特性分析，能實現(xiàn)數(shù)／?；旌想娐贩抡?，且功能強大，可隨時分析觀察仿真結果[2]。

隨著OrCAD／Pspice快速發(fā)展，實現(xiàn)各種功能時的操作變得更為簡化，受編程過程限制也越來越少，且對電路的計算和仿真更加準確。在掌握電路原理的基礎上，能方便地利用電子輔助仿真設計軟件Pspice完成所需電路的設計分析[3-4]和器件特性分析[5]。

利用PSpice進行電路分析的基本操作流程如圖1所示。

圖1 PSpice 分析流程圖

3 電子電路仿真實例

下面通過一個簡單的實例，介紹一下用PSpice對電路進行性能分析的具體方法和步驟。一個簡單的差分電路如圖2所示，分別進行直流掃描分析、交流掃描分析和瞬態(tài)分析。

圖2 差分電路圖

在ORCAD Capture中繪制差分電路原理圖，如圖2所示。其中，電阻取自analog模型庫，電壓源和地取自source模型庫，三極管在bipolar模型庫中。

圖3 直流分析結果

PSpice的直流分析功能可以分析電路的靜態(tài)工作點、直流小信號傳遞特性、直流掃描特性、直流靈敏度。分析時設定電路中某一參數(shù)(稱為自變量)在一定范圍內變化，計算電路的直流偏置特性。在此選定以電壓源V3為自變量，令其取值從-0.5V線性增長到0.5V，步長為0.01V。圖3為直流分析的結果，圖中兩條曲線分別是三極管Q1和Q2集電極的直流工作狀態(tài)。

圖4 交流/噪聲分析結果

交流/噪聲分析是計算電路中交流小信號的頻率響應特性，并將電路中各個器件對選定的輸出點產(chǎn)生的噪聲等效到選定的輸入源上，研究差分放大電路的頻率特性就是研究其在不同信號頻率下的增益以及通頻帶。設置交流分析的掃描頻率從10KHZ到1GHZ。采用l0倍頻增量進行遞增。需要注意的是，應用OrCAD進行交流分析時，必須在電路圖中設置相應的獨立交流激勵源，否則仿真無法進行。在此， 可將圖2中的正弦激勵源V3改為幅值固定、頻率可變的交流激勵源VAC。OrCAD仿真結果如圖4所示，從圖4中可見，當激勵源保持幅值0.1V不變，而頻率從10KHZ遞增到1GHZ時，三極管Q2集電極的電壓幅值和相位特性。

圖5 瞬態(tài)分析結果

在電路進行瞬態(tài)分析時，需要給定輸入信號和初始值。為了能夠獲得可靠的數(shù)值分析結果，時間步長的選取是很重要的，最大計算步長則限定PSpice的內部計算步廠不得超過此值。瞬態(tài)分析可以計算動態(tài)電路的結點電壓、支路電壓和支路電流瞬態(tài)值，能夠獲得瞬時值隨時間的變化曲線。從圖5中可以得到Q1和Q2集電極在不同時刻的瞬時電壓值，該分析中設置的參數(shù)為：從零時刻開始記錄數(shù)據(jù)，到400ns結束，最大步長為0.1ns。

4結束語

應用OrCAD／PsDice對電路進行分析，極大地改進了傳統(tǒng)的電路實物分析理念，使用該軟件只需畫出電路仿真圖形，就能獲取和處理實驗數(shù)據(jù)，形成直觀的波形圖，非常方便快捷，減少了使用實物進行分析的復雜性并大大降低了開發(fā)成本。所設計的電路和實物電路相比較，能夠隨意更改參數(shù)，同時也能及時觀察電路的變化，使設計過程得到了很大的簡化，方便了開發(fā)設計。

參考文獻

[1] 陳茂青. 基于OrCAD／Pspice電梯主板開關電源的仿真[J].大科技，2011,15:435-436

[2] 王杰. PSpice在軟件電路設計中的應用[J]. 電子科技，2012，25（9）：112-114

[3] 陶瑞蓮．0rCAD PSpice在電子線路實驗仿真研究[J]．通信電源技術，2010，27(2)：27—29．

第8篇：電子電路設計步驟范文

在本文中，效率高，仿真精度高，可靠性高，成本低，已廣泛應用于電力電子電路的分析設計（或系統(tǒng)）。計算機仿真不僅可以取代許多繁瑣的手工分析系統(tǒng)，降低了工人的勞動強度，提高設計能力的分析，避免因在電子信息專業(yè)課程的逼近誤差分析的方法是更大的，根據(jù)實際教學，通過教學實例分析和電單片微機原理課程的仿真分析，并給出了計算機仿真實驗教學模式，提供了一種用于學生的當代大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的平臺，提高教學效果，對提高教學質量具有重要的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】

計算機仿真；實驗教學；探討

1 計算機技術的發(fā)展，使得它更密切，電子信息和其他相關學科，教學內容，教學相關的計算機技術尤為重要

計算機仿真技術在工程中的應用越來越廣泛，在設計過程中，計算機仿真技術，利用計算機模擬教學法，計算機仿真技術和專業(yè)課程的整合，使教學更加生動，直觀，使當代大學生通過感性認識，加深對理論知識的理解和掌握計算機仿真的方法，可以提高教學效果，提高教學效率，同時拓展了當代大學生的思維空間，大學生的創(chuàng)新能力，適應工作。

2 仿真實驗在教學中的應用

開放式實驗教學仿真是一個最重要的資源。所謂的“模擬”，與物理實驗相比，主要的區(qū)別在于，在這個過程中，受試者達到什么是真實的。在物理實驗的實驗工具，對象出現(xiàn)在物理形式；在仿真實驗中，沒有物理實驗儀器和對象，該過程主要是虛擬實驗儀器和設備的操作。仿真結果是很難實現(xiàn)的，物理實驗完全相同的程度，但其良好的教學效果明顯，性能。

2.1 建立一個多元化的教學環(huán)境，提高學習興趣

對于大多數(shù)學生，實驗，是感覺到一些概念性的介紹，這本書是很抽象的。雖然一些儀器的照片，但我仍然顯得單調。學生缺乏興趣，易于制備實驗原理并不能真正理解。如果學生沒有接觸實驗設備，實驗可能是由于操作不當，損壞設備，實驗誤差。仿真結果可以提供一個可視化的學習環(huán)境，內容豐富，圖文并茂，運動，有節(jié)奏的表達的實驗內容的聲音和圖像，幫助學生在許多方面，這無疑會增加學生的學習興趣，調動他們的積極性，促進了熟悉的理論和實驗設備。特別是一些奇怪的和復雜的工具，為學生，通過實踐，實驗操作簡單，一個深思熟慮的計劃，以提高教學效率。在同一時間，降低損失率。

2.2 打破時間和空間的限制，以確保實施開放式實驗教學

結合仿真和網(wǎng)絡，網(wǎng)絡作為一個平臺來模擬實驗教學。實驗教學，學生可以利用校園網(wǎng)或Internet，課程內容預習和復習，在時間和空間上的擴展教學內容，學生可以全面了解和把握實驗教學內容。作為一個“開放實驗室，學生可以根據(jù)自己的時間，在任何地方自主學習，讓學生根據(jù)興趣，可以滿足不同層次的需要，學生的學習。同時，實驗環(huán)境下學生的自主學習能力，學生的自主學習能力測驗。

2.3 節(jié)約實驗經(jīng)費，無所畏懼的環(huán)境下，項目的數(shù)量，并確保測試

高新技術在自然科學領域和設備是昂貴的，和擴大規(guī)模，數(shù)量和有限的教育資金，設備相對匱乏，教學模式單一不能滿足傳統(tǒng)實驗教學的需要。多媒體仿真結果具有投資少，更多的靈活性，以緩解緊張局勢。同時，學生可以在不同的環(huán)境下測試他的想法建立自己的測試。另一方面，一些實驗也有一定的風險，在實驗項目開放，通常有許多學校保留，學生不能大膽實驗。在很大程度上培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。誤差仿真系統(tǒng)是非常強大的，一旦學生操作誤差仿真過程，系統(tǒng)立即指出，調整誤差，如果調整好了在前面的步驟是不允許采取下一步行動，迫使學生排練直到成功，學生的創(chuàng)造性思維得到很好的發(fā)展。確保數(shù)量和實驗項目。

2.4 電子技術的飛速發(fā)展

教學內容，課程內容越來越多。電路分析，電子電路，數(shù)字電路，高頻電子電路，信號與系統(tǒng)，微機原理已被電子信息的一門必修課，如在許多專業(yè)仿真軟件的計算機仿真技術的發(fā)展已被廣泛應用在電子信息領域，如魯鎮(zhèn)，MATLAB。如果集成仿真軟件的研究教學內容，不僅可以節(jié)省類，也可以使教學更加生動，直觀的，視覺的理論很難理解，當代大學生可以通過計算機模擬實驗觀察到的現(xiàn)象，過程和結果。當代大學生有一個感性認識，可以加深我們對記憶理論的理解，特別是在計算機仿真技術，提高學習能力，分析和解決問題的能力起著重要的作用。在教學過程中，計算機教學的理論分析，計算機模擬和電子電路技術，模擬電路，數(shù)字電路，單片機原理的應用，結合課程理論，教學更生動，直觀，容易理解。同時，由于計算機仿真技術已被廣泛應用于工程實踐中，計算機仿真技術的重要作用，大學生就業(yè)。下面的電路分析和單片機原理課程為例，計算機仿真技術在教學中的應用。設計變更的平臺設計，克服了傳統(tǒng)實驗設計的缺點是窮人，提高當代大學生的創(chuàng)新能力。

2.5 個傳統(tǒng)實驗教學設計的常規(guī)實驗室試驗，對當代大學生的電路設計中，經(jīng)常會有問題，如果直接測試，損失和設備裝配將是一個嚴重的原因，很難在規(guī)定時間內完成實驗。因此，如何開展當代大學生實驗教學，根據(jù)電路實驗教學，只有測試電路理論，理論知識是有限的，電路不改變，很難提高學生的創(chuàng)新能力，創(chuàng)新能力。

2.6 模擬實驗教學的虛擬電子實驗室，基于電路仿真，當代大學生可以通過使用虛擬裝配仿真產(chǎn)生電路，基于虛擬儀器的分析。虛擬實驗平臺的電路設計，創(chuàng)造了一個當代的大學生，觀察實驗現(xiàn)象，對實驗結果的分析，利用虛擬儀器，實驗成本不會損壞的組件和工具。也可以隨時更換，驗證了理論知識，提高創(chuàng)新能力。因此，電路仿真軟件可以用來改變傳統(tǒng)的教學模式，也可以增加綜合性，設計性實驗。與傳統(tǒng)的電子實驗室相比，低成本，高速電路仿真平臺，效率高。當代大學生的實驗設計，分析了電路仿真，改進后的電路在任何時間，提高學習的積極性，拓展思維空間，提高分析問題和解決問題的能力。

3 結論

教學理論與實踐，理論和計算機模擬的問題相結合，簡化了復雜的視覺效果，提高當代大學生學習的主動性和學習興趣，提高教學效果，提高教學效率。實踐證明，計算機仿真，模擬電路，數(shù)字電路，電路實驗教學，電子電路，高頻，單片機原理如教學，會收到較好的教學效果，更實際，深化教學改革

【參考文獻】

[1]孫春麗.多媒體CAI在中學化學實驗教學中的應用與研究[D].內蒙古師范大學，2005年

[2]韋漢吉.新課改語境下師范生探究型教學能力培養(yǎng)[D].廣西師范大學，2006年

第9篇：電子電路設計步驟范文

【關鍵詞】獨立學院實驗教學現(xiàn)狀

電子電路實驗教學是一門基礎性實驗課程，是電子信息專業(yè)學生學習和掌握現(xiàn)代電子技術的學生進一步學習其他專業(yè)課程的基礎，是高校電子信息專業(yè)教學計劃里重要組成部分，在本科人才培養(yǎng)體系中發(fā)揮重要作用。獨立學院的目標是培養(yǎng)應用型人才，跟技術學院相比，獨立學院學生的動手能力普遍偏低，理論水平又不如二本院校。獨立學院電子電路實驗教學是否能讓學生自己操作儀器設備，進行科學實驗，從而強化對理論知識的理解，提高動手能力。

一、獨立學院電子電路實驗教學面臨的現(xiàn)狀

1、大部分院校和學生思想上缺乏認識，輕視實驗教學傳統(tǒng)的電子電路實驗教學實驗一般比較簡單、實驗指導書過于詳盡、學生過份依賴教師、缺乏獨立分析，解決問題的能力。

2、缺乏獨立的實驗教學體系和配套的實驗教學教材

實驗和理論教學應該是并行的，相互促進的兩種教學模式，而不應該是以前認為的那種實驗教學附屬理論教學模式。兩種教學體系完全不同，而目前真正的實驗教學體系還沒有從根本上建立起來，或者說只是理論教學的一個分支而存在，不是一種嚴格意義上的獨立教學體系。教材的配套建設是新體系建設中不可缺少的一環(huán)，它也是學生學習的指南針。改編實驗教學教材并不意味著對以前的教材的全盤否認，而對其進行一種有益的改進。

3、其他方面的不足

實驗設計題和綜合題數(shù)量不足，質量不高。獨立學院的學生對電子電路實驗興趣不高，相互抄襲。原因是多方面的，實驗環(huán)境、實驗教師等也是其中很重要的因素。實驗場地和實驗時間的矛盾，實驗場地和實驗時間總是充滿矛盾。實驗時間短暫，使學生在實驗中出現(xiàn)的問題沒有時間冷靜地、認真地思考。缺少開放性實驗室、沒有給優(yōu)秀學生提供自由發(fā)揮、提高、創(chuàng)新的環(huán)境。沒有充分利用教室宿舍等其他可以利用的資源。學生對知識的渴求和實驗教師知識的相對貧乏。獨立學院的實驗員普遍學歷不高，加上電子電路實驗的專業(yè)性強等原因，導致這種矛盾突出。

二、創(chuàng)新獨立學院電子電路實驗教學模式，改革實驗內容

1、實驗內容與時俱進，適應學生需要

為了適應獨立學院人才培養(yǎng)目標和社會需求，獨立學院學生的動手操作能力、知識應用能力及創(chuàng)新能力得到全面提高，就必須創(chuàng)新實驗教學模式，改革實驗內容。

建立全方位的設計性實驗和綜合性實驗替代純驗證性的實驗，對所有學生都應該參與進行實驗設計、實驗仿真及搭建實驗電路進行實驗測試，對綜合實驗進行實驗分析和實驗改進。雖然學生的層次、興趣不一樣，在選題和設計及分析中有所差異。但幾乎所有的設計和綜合實驗都要求實用性和趣味性相結合。近幾年的全國大學生電子設計大賽也充分體現(xiàn)了這點，設計大賽的題幾乎沒有偏題和怪題，都是一些有實際應用背景的較容易完成的題，但要成為一個十分理想的作品，擴展部分難度很高，需要學生的知識面廣，創(chuàng)新意識強，這顯然也是現(xiàn)代社會的要求。由于要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，所以新器件和新技術的使用當然必不可少，所以實驗教師更需要跟蹤世界和國內的研究前沿，使實驗內容新穎，有獨創(chuàng)性。

2、實驗教學的教學方式和學習方式同步創(chuàng)新

實驗教學應該是在理論教學的基礎上進一步提高學生分析和解決問題的能力。這種提高不僅是一般的理論提高，實驗教學必須整體性和細節(jié)性兩者兼顧。實驗教學還必須將經(jīng)典理論和實際應用兩者結合起來，甚至要將多個經(jīng)典理論同時應用到一個實際電路中，有時還會出現(xiàn)由于實際的需要，將好像不相關的理論用到實際電路中等。實驗教師的教學要以學生為中心，在考慮多種細節(jié)的情況下將理論和實際應用結合起來，以提建議的方式指導學生，使學生逐步養(yǎng)成獨立分析和解決題的習慣，逐步提高動手操作能力，新理論知識應用能力及知識創(chuàng)新能力。

而學生的學習方式必須化被動為主動，必須開放性地學。每位學生參加實驗之前，必須預習，完整的預習報告應具有實驗名稱、原理摘要、儀器描述、實驗步驟（可以自己設計）、實驗數(shù)據(jù)表格，另外還有一些思考題，要求在預習報告中答出，這些思考題讓學生真正弄清要做什么實驗、實驗的目的、實驗原理以及用什么實驗儀器。

3、實驗教學的課堂管理過程進一步加強

實驗課堂教學中，教師應根據(jù)各個實驗的不同情況，改變傳統(tǒng)的教學方式和管理。針對不同的實驗采用不同的方法，應重要內容提倡采用精講，讓學生先提問題，找出解決本次實驗的重要內容。這樣既調動學生思考，又對預習進行檢驗，效果容易體現(xiàn)。在實驗教學的管理過程中規(guī)范實驗操作是很有必要的。做實驗的操作過程非常重要，這部分主要是考核學生在做實驗項目過程中的主動參與性、探究性、動手性、獨立性，以及團隊合作精神。實驗操作一般包括：連線、儀器的使用、數(shù)據(jù)處理、分析解決問題的能力等五個方面。

4、實驗教學的考核辦法急需改變