電路設計的步驟精選(九篇)

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路設計的步驟主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：電路設計的步驟范文

【關鍵詞】時序邏輯電路；原始狀態(tài)；電路設計

1.引言

數(shù)字電子技術是自動化、電氣、通信、電子等電類專業(yè)必須掌握的重要專業(yè)基礎，是《數(shù)字電子技術》的核心內容、學習的重點和難點。而時序邏輯電路的設計是實踐教學的重要內容。時序邏輯電路的分析和設計只有通過對它的研究與實踐，才能真正具有設計數(shù)字電路的能力。目前同步時序邏輯電路的設計方法可按以下幾個步驟進行：設計要求；原始狀態(tài)圖；最簡狀態(tài)圖；狀態(tài)分配；選定觸發(fā)器類型，求出狀態(tài)方程、驅動方程和輸出方程；畫邏輯電路圖[1]-[3]。在數(shù)字電子技術的通用教材中，對時序邏輯電路設計方法的敘述不夠具體，以至于時序邏輯電路設計實例的設計過程往往不夠清晰，教學過程中學生難于理解和掌握。本文通過對具體設計實例的設計過程和步驟進行分析研究。提出強化原始狀態(tài)確定在給定邏輯問題的邏輯抽象過程中的應用，使設計過程更加清晰易懂。本文通過對具體實例的設計分析，對時序邏輯電路設計的一般規(guī)律、原則、方法及步驟作了探討和研究。

2.設計實例剖析

設計一個自動售飲料機的邏輯電路，它的投幣口每次只能投入一枚五角或一元的硬幣。投入一元五角錢硬幣后機器自動給出一杯飲料；投以兩元（兩枚一元）硬幣后，在給出飲料的同時找回一枚五角的硬幣。

此設計實例是很多數(shù)字電子技術課程教材時序邏輯電路設計部分的設計實例，但其設計分析過程不甚清晰，學生在學習過程中理解困難，原因之一就是對原始狀態(tài)的設定和分配沒有闡述或闡述不清晰，如果通過邏輯分析和邏輯抽象首先確定電路的原始狀態(tài)，那么后面的設計就會水到渠成。下面本文將從原始狀態(tài)確定開始，從新對此設計實例進行設計剖析。

（1）確定原始狀態(tài)

（2）原始狀態(tài)化簡

根據狀態(tài)化簡原則，首先尋找等價狀態(tài)，在相同的輸入下有相同的輸出并轉換到同一個次態(tài)的狀態(tài)為等價狀態(tài)。由表1-1可知，S0、S3和S4為等價狀態(tài)，合并為S0狀態(tài)。狀態(tài)含義分別為：S0為初始狀態(tài)，即等待新交易開始的狀態(tài)；S1為投入一枚五角硬幣后的狀態(tài)；S2為投入滿一元錢后的狀態(tài)。從而得到化簡后的狀態(tài)裝換表如表1-2所示。

（4）選定觸發(fā)器并列狀態(tài)及輸出方程

3.總結

在時序邏輯電路的設計過程中，原始狀態(tài)的分析和確定對于初學者來說非常重要，如果原始狀態(tài)與系統(tǒng)的實際工作狀態(tài)無法清晰地對應，后續(xù)所有的設計步驟都無從談起，因此，無論對教或學的任何一個角度而言，在時序邏輯電路的設計的設計步驟中強化原始狀態(tài)的確定都是十分重要的。本文通過對自動售貨系統(tǒng)設計過程中原始狀態(tài)的分析和確定，強化了對于給定邏輯問題的邏輯抽象過程中原始狀態(tài)的重要性，使時序邏輯電路的設計思路更加清晰。另外，在設計過程中，考慮到了一元和五角同時投入的情況，即A、B同時為1時電路的工作情況，減少了系統(tǒng)在實際工作過程中進入混亂狀態(tài)的幾率，使整個邏輯系統(tǒng)更趨完善。

參考文獻

[1]閻石.數(shù)字電子技術基礎(5版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]夏路易.數(shù)字電子技術基礎教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[3]秦曾煌.電工學簡明教程[M].北京:高等教育出版社,2001.

作者簡介：

第2篇：電路設計的步驟范文

【關鍵詞】EDA Quartus II VHDL

隨著大規(guī)模和超大規(guī)模可編程邏輯器件CPLD/FPGA在EDA技術基礎上的廣泛應用，利用EDA技術把可編程邏輯器件及其設計與數(shù)字電子技術的教學有機相結合，可以提高學生學習的主動性、積極性很高，教學效果在專業(yè)課中比較突出。

一、EDA技術的特點

EDA技術是以計算機和微電子技術為先導，匯集了計算機圖形學、拓撲學、邏輯學、微電子工藝與結構學和計算數(shù)學多種計算機應用學科最新成果的先進技術。EDA技術以計算機為工具，代替人完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線和設計仿真等工作。設計人員只需要完成對系統(tǒng)功能的描述，就可以由計算機軟件進行處理，得到設計結果，而且修改設計如同修改軟件一樣方便，極大地提高了設計效率。

常用的EDA軟件有Quartus II，它可以開發(fā)FPGA、CPLD和結構化ASIC，是MAX+plus II 的升級版本。Quartus II提供了方便的設計輸入方式、快速的編譯和直接、易懂的器件編程，能夠支持邏輯門數(shù)在百萬門以上的邏輯器件的開發(fā)，并且為第三方工具提供了無縫接口。

二、在數(shù)字電路中引入EDA技術的必要性

一般數(shù)字電路的教學，是由理論教學、實踐教學環(huán)節(jié)構成的。傳統(tǒng)的數(shù)字電路采用自下而上（Bottom Up）的設計方法，其主要步驟是：根據系統(tǒng)對硬件的要求，并畫出系統(tǒng)控制流程圖；然后根對系統(tǒng)的功能進行分并畫出系統(tǒng)功能框圖；接著就是進行各功能模塊的細化和電路設計；各功能模塊電路設計調試完畢以后，將各功能模塊的硬件電路連接起來，再進行系統(tǒng)的調試；最后完成整個系統(tǒng)的電路設計。

采用EDA設計方法是自上而下（Top to Bottom），其思路是：從系統(tǒng)總體要求出發(fā)，自上而下地逐步將設計內容細化，最后完成系統(tǒng)硬件的整體設計。因此，將數(shù)字電路引入EDA技術的優(yōu)點有：

（一）電路設計更趨合理。對設計的每一級都進行仿真，可在系統(tǒng)設計早期發(fā)現(xiàn)設計存在問題，使電路設計更趨合理，其體積和功耗也大為縮小。

（二）降低了數(shù)字電路設計的難度。采用了HDL，就可免除編寫邏輯表達式或真值表的過程，使設計難度大幅度下降，從而也縮短了設計周期。

（三）設計文件用HDL編寫源代碼。

三、利用EDA技術實現(xiàn)數(shù)字電子系統(tǒng)的設計

使用EDA中硬件描述語言提供的豐富語言結構的設計方法，用VHDL語言進行數(shù)字系統(tǒng)的設計。下面以十進制計數(shù)器的設計為例來描述EDA技術實現(xiàn)數(shù)字電子系統(tǒng)的整個過程。

在數(shù)字電路教學中，有計數(shù)器設計的內容，比如要求學生設計十進制計數(shù)器，傳統(tǒng)方法的步驟為：根據設計要求設定狀態(tài)并畫狀態(tài)轉換圖，進行狀態(tài)分配并列出狀態(tài)轉換編碼表，選擇觸發(fā)器類型并求出相應方程，根化，據驅動方程和輸出方程畫邏輯圖，最后檢查電路有無啟動能力。如果設計有誤，則需要按照剛才敘述的步驟重新來過，電路也需要重新搭建。但如果采用 EDA技術，利用上面提到的QuartusⅡ軟件及硬件描述語言 VHDL 來設計十進制計數(shù)器，需要設計計數(shù)時鐘信號CLK、清零信號CLR、計數(shù)使能信號ENA，4位計數(shù)輸出信號CQ和進位信號CARRY_OUT。

當CLK=1，CLR=0，ENA=1時，進行計數(shù)，當計數(shù)為小于9時，無進位輸出，否則有進位輸出，計數(shù)器清零。程序如下：

上述程序借助QuartusⅡ軟件平臺，可以很直觀地觀察十進制計數(shù)的時序仿真圖，如圖1所示。

觀察圖1所得的仿真圖，與設計的需要一致，就再次通過QuartusⅡ軟件平臺得到十進制計數(shù)器的邏輯圖，如圖2所示。

這樣所得的電路，設計會無誤。如果通過VHDL程序所得的波形仿真圖與設計需要有誤時，只需回到源程序進行修改程序，再次仿真波形，直到仿真波形正確為止。

四、結論

因此，通過QuartusⅡ軟件平臺，可以很直觀地觀察設計是否成功與否，并且很容易進行修改設計的電路是否能達到設計要求。前面只通過一個具體的例子說明了數(shù)字電路教學中應用 EDA技術，教師可將數(shù)字電路的電路設計以項目的方式展開，要學生自己動手去設計和實踐，如設計搶答器、數(shù)字鐘、交通燈控制器等，使學生有更多的機會動手設計電路，驗證自己的想法，激發(fā)了學生的熱情，為設計復雜的數(shù)字系統(tǒng)打下基礎。充分發(fā)揮數(shù)字電子技術與EDA技術相輔相成的特點，對“教”與“學”都有積極作用。

參考文獻：

[1]韓進EDA技術在“數(shù)字邏輯”教學實踐中的應用[J].實驗技術與管理，2005，22（5）：40一42，55.

第3篇：電路設計的步驟范文

關鍵詞：模8計數(shù)器 Multisim2001 交通燈控制器 BCD碼顯示器

中圖分類號:TN702 文獻標識碼：B 文章編號：1007-9416(2012)01-0001-03

1、交通燈控制器的功能及要求

設計目標及任務分析。

本設計的交通燈系統(tǒng)工作的十字路口由A、B兩條交叉的道路組成，要求實現(xiàn)的控制過程為：

A街道綠燈亮，同時B街道紅燈亮，保持3秒；3秒后A街道綠燈熄滅，黃燈亮，保持1秒；1秒后A街道黃燈與B街道紅燈同時熄滅，繼而A街道紅等亮，B街道綠燈亮，并保持3秒；3秒后B街道綠燈熄滅，黃燈亮，保持1秒；1秒后A街道紅燈與B街道黃燈同時熄滅，繼而A街道綠燈與B街道紅燈亮。依照上述過程如此循環(huán)。

路通燈控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)一樣，劃分為控制器和受控電路兩部分。根據交通燈控制器的設計要求，本課題需要實現(xiàn)一個8秒的周期循環(huán)控制。整個系統(tǒng)由一個模8計數(shù)器和6個交通燈組成，為了更直觀地觀察模8計數(shù)器工作過程及交通燈的受控狀態(tài)，電路中接入BCD碼顯示其顯示循環(huán)過程。

2、交通燈控制器數(shù)字電路設計

2.1 模8計數(shù)器設計

74LS160 是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進制上升沿計數(shù)器,功能管腳圖及功能說明分別如圖1和表1所示。

因為74LS160兼有異步置零和同步預置數(shù)功能，所以置零法和置數(shù)法均可采用。圖2所示電路是采用異步置零法接成的八進制計數(shù)器。由于要產生8s的控制信號，所以CLK端輸入1Hz的脈沖信號，而8s一循環(huán)相當于摸8計數(shù)器，即0000-0111，當計數(shù)器計成QDQCQBQA=1000狀態(tài)時，非門74LS04D將QD=1的信號轉化為低電平信號給CLR端，將計數(shù)器置零，QDQCQBQA回到0000狀態(tài)。

2.2 顯示電路

譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進制代碼譯成對應的輸出高、低電平信號或另外一個代碼。在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中得到廣泛的采用，一方面供人們直接讀取測量和運算的結果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。

本邏輯系統(tǒng)電路采用CTCMOSIC，這是一種采用CMOS-TTL混合集成工藝的CMOS邏輯電路。因此，它既具有一般COMS集成電路的各種特點，還具有一般CMOSIC所欠缺的強驅動特性，即所謂的低能耗、強驅動的特性，是一種COMS-TTL兼容的集成電路，具有靜電功耗低（一般為微瓦數(shù)量級）；電源電壓范圍寬（4～15V），適宜與各種電平的電路相匹配；抗噪聲能力大。直流噪聲容限可達45%電源電壓；負載能力強，可直接匹配驅動LED數(shù)碼管等特點。完成的設計的電路圖如圖3所示。

2.3 交通燈邏輯表達式的設計

首先對A街道綠燈（GA）的設計進行分析。根據設計要求GA的時序波形如圖4a)所示；根據波形圖得到GA真值表，如表2所示；得到真值表后可以根據卡諾圖的步驟進行卡諾圖化簡如圖6b)所示。

化簡后的邏輯表達式為：

同理可以得到A街道黃燈（YA）、A街道紅燈（RA）、B街道綠燈（GB）、B街道黃燈（YB）、B街道紅燈（RB）的化簡后的邏輯表達式，分別為：

3、交通燈控制器電路實現(xiàn)及仿真

根據上述邏輯表達式，可以用門電路畫出相應的電路圖。在完成電路設計后就可以采用Multisim軟件進行仿真分析，其步驟為：創(chuàng)建仿真電路原理圖電路圖選項的設置使用仿真儀器設定仿真分析方法啟動Multisim仿真。

步驟一：按照常規(guī)方式從各元件庫中調用元器件放置到電路窗口中，并按照已經計算好的參數(shù)對元器件進行相應的設置。Multisim的界面上的In Use List欄內列出了電路所使用的所有元器件，使用它可以檢查所調用的元器件是否正確。放置完所有元器件后需要按照設計好的原理圖對其進行線路連接，連接后的交通燈控制器電路如圖5所示。

步驟二：正確連接電路及邏輯分析儀后啟動Simulate菜單中的Run命令或者按下F5

步驟三：交通燈交替閃爍過程及時間顯示功能的仿真結果。

如圖6a)所示，上排的是A街道燈，下排是B街道燈，圖6b)所示的是BCD碼顯示器，可以觀察到的現(xiàn)象：BCD碼顯示器自0開始計數(shù)當計數(shù)到7時回到0重新計數(shù)，如此循環(huán)。與此同時A街道綠燈（GA）和B街道紅燈（RB）同時亮，依照計數(shù)器的計數(shù)節(jié)奏3秒后，GA熄滅YA亮；1秒后YA與RB同時熄滅，RA與GB亮；隨后相對于上半周期，3秒后GB熄滅YB 亮，并且在1秒后同RA一起熄滅。如此完成一個周期，再回到計數(shù)器0狀態(tài)繼續(xù)循環(huán)。

步驟四：通過邏輯分析儀對電路的工作情況進行分析，得到時序邏輯圖，如圖7a)所示為的仿真時序波形圖，圖7b)所示為的仿真時序波形圖。邏輯分析儀窗口，自上到下的波形依次是，A街道綠燈（GA）、A 街道黃燈（YA）、A街道紅燈（RA）、B街道綠燈(GB)、B街道黃燈（YB）B街道紅燈（RB）。

注意事項：Simulate菜單中的Default Instrument Settings...命令，在打開的Default Instrument Settings對話框中選擇“Real”或“Ideal”可調整仿真速度。邏輯分析儀的時鐘設置為1Hz。

4、結語

本課題是為十字路通燈的控制而設計的，可以實現(xiàn)交通控制的自動化。結合課題設計的要求，確立了一個基于74LS160計數(shù)器的交通燈控制器的設計方案。交通燈控制器的設計采用的是時序邏輯電路的設計方法，按設計要求將同步十進制計數(shù)器構成為八進制計數(shù)器，通過對實際情況的分析，得出交通燈相應的時序波形圖，之后得到真值表，最后通過卡諾圖依次對各交通燈狀態(tài)進行化簡得出邏輯表達式，完成了整個設計。

為了進一步驗證設計的正確性，本課題通過Multisim軟件來創(chuàng)建電路原理圖，然后再通過基本操作對電路仿真情況進行觀察。通過仿真，可以看出仿真結果符合設計要求，結果正確，達到了預期的目的。

參考文獻

[1]劉建沁.從零開始學電路仿真Multisim與電路設計Protsl技術[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006.

[2]王冠華，王伊娜. Multisim 8電路設計應用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006.

[3]康華光.電子技術基礎模擬部分（第四版）[M].北京:高等教育出版社,2000.

[4]鄭步生,吳渭.Multisim 2001電路設計及仿真入門與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.

[5]郭勇.EDA技術基礎（第二版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2006.

作者簡介

第4篇：電路設計的步驟范文

【關鍵詞】集成電路；EDA；項目化

0 前言

21世紀是信息時代，信息社會的快速發(fā)展對集成電路設計人才的需求激增。我國高校開設集成電路設計課程的相關專業(yè)，每年畢業(yè)的人數(shù)遠遠滿足不了市場的需求，因此加大相關專業(yè)人才的培養(yǎng)力度是各大高校的當務之急。針對這種市場需求，我校電子信息工程專業(yè)電子方向致力于培養(yǎng)基礎知識扎實，工程實踐動手能力強的集成電路設計人才[1]。

針對集成電路設計課程體系，進行課程教學改革。教學改革的核心是教學課程體系的改革，包括理論教學內容改革和實踐教學環(huán)節(jié)改革，旨在改進教學方法，提高教學質量，現(xiàn)已做了大量的實際工作，取得了一定的教學成效。改革以集成電路設計流程為主線，通過對主流集成電路開發(fā)工具Tanner Pro EDA設計工具的學習和使用，讓學生掌握現(xiàn)代設計思想和方法，理論與實踐并重，熟悉從系統(tǒng)建模到芯片版圖設計的全過程，培養(yǎng)學生具備從簡單的電路設計到復雜電子系統(tǒng)設計的能力，具備進行集成電路設計的基本專業(yè)知識和技能。

1 理論教學內容的改革

集成電路設計課程的主要內容包括半導體材料、半導體制造工藝、半導體器件原理、模擬電路設計、數(shù)字電路設計、版圖設計及Tanner EDA工具等內容，涉及到集成電路從選材到制造的不同階段。傳統(tǒng)的理論課程教學方式，以教師講解為主，板書教學，但由于課程所具有的獨特性，在介紹半導體材料和半導體工藝時，主要靠教師的描述，不直觀形象，因此引進計算機輔助教學。計算機輔助教學是對傳統(tǒng)教學的補充和完善，以多媒體教學為主，結合板書教學，以圖片形式展現(xiàn)各種形態(tài)的半導體材料，以動畫的形式播放集成電路的制造工藝流程，每一種基本電路結構都給出其典型的版圖照片，使學生對集成電路建立直觀的感性認識，充分激發(fā)教師和學生在教學活動中的主動性和互動性，提高教學效率和教學質量。

2 實踐教學內容的改革

實踐教學的目的是依托主流的集成電路設計實驗平臺，讓學生初步掌握集成電路設計流程和基本的集成電路設計能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎。傳統(tǒng)的教學方式是老師提前編好實驗指導書，學生按照實驗指導書的要求，一步步來完成實驗。傳統(tǒng)的實驗方式不能很好調動學生的積極性，再加上考核方式比較單一，學生對集成電路設計的概念和流程比較模糊，為了打破這種局面，實踐環(huán)節(jié)采用與企業(yè)密切相關的工程項目來完成。項目化實踐環(huán)節(jié)可以充分發(fā)揮學生的主動性，使學生能夠積極參與到教學當中，從而更好的完成教學目標，同時也能夠增強學生的工程意識和合作意識。

實踐環(huán)節(jié)選取CMOS帶隙基準電壓源作為本次實踐教學的項目。該項目來源于企業(yè)，是數(shù)模轉換器和模數(shù)轉換器的一個重要的組成模塊。本項目從電路設計、電路仿真、版圖設計、版圖驗證等流程對學生做全面的訓練，使學生對集成電路設計流程有深刻的認識。學生要理解CMOS帶隙基準電壓源的原理，參與到整個設計過程中，對整個電路進行仿真測試，驗證其功能的正確性，然后進行各個元件的設計及布局布線，最后對版圖進行了規(guī)則檢查和一致性檢查，完成整個電路的版圖設計和版圖原理圖比對，生成GDS II文件用于后續(xù)流片[2]。

CMOS帶隙基準電壓源設計項目可分為四個部分啟動電路、提供偏置電路、運算放大器和帶隙基準的核心電路部分。電路設計可由以下步驟來完成：

1）子功能塊電路設計及仿真；

2）整體電路參數(shù)調整及優(yōu)化；

3）基本元器件NMOS/PMOS的版圖；

4）基本單元與電路的版圖；

5）子功能塊版圖設計和整體版圖設計；

6）電路設計與版圖設計比對。

在整個項目化教學過程，參照企業(yè)項目合作模式將學生分為4個項目小組，每個小組完成一部分電路設計及版圖設計，每個小組推選一名專業(yè)能力較強且具有一定組織能力的同學擔任組長對小組進行管理。這樣做可以在培養(yǎng)學生設計能力的同時，加強學生的團隊合作意識。在整個項目設計過程中，以學生探索和討論為主，教師起引導作用，給學生合理的建議，引導學生找出解決問題的方法。項目完成后，根據項目實施情況對學生進行考核，實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)的目標。

3 教學改革效果與創(chuàng)新

理論教學改革采用計算機輔助教學，以多媒體教學為主，結合板書教學，對集成電路材料和工藝有直觀感性的認識，學生的課堂效率明顯提高，課堂氣氛活躍，師生互動融洽。實踐環(huán)節(jié)改革通過項目化教學方式，學生對該課程的學習興趣明顯提高，設計目標明確，在設計過程中學會了查找文獻資料，學會與人交流，溝通的能力也得到提高。同時項目化教學方式使學生對集成電路的設計特點及設計流程有了整體的認識和把握，對元件的版圖設計流程有了一定的認識。學生已經初步掌握了集成電路的設計方法，但要達到較高的設計水平，設計出性能良好的器件，還需要在以后的工作中不斷總結經驗[3]。

4 存在問題及今后改進方向

集成電路設計課程改革雖然取得了一定的成果，但仍存在一些問題：由于微電子技術發(fā)展速度很快，最新的行業(yè)技術在課堂教學中體現(xiàn)較少；學生實踐能力不高，動手能力不強。

針對上述問題，我們提出如下解決方法：

1）在課堂教學中及時引進行業(yè)最新發(fā)展趨勢和（下轉第220頁）（上接第235頁）技術，使學生能夠及時接觸到行業(yè)前沿知識，增加與企業(yè)的合作；

2）加大實驗室開放力度，建立一個開放的實驗室供學生在課余時間自由使用，為學生提供實踐機會，并且鼓勵能力較強的學生參與到教師研項目當中。

【參考文獻】

[1]段吉海.“半導體集成電路”課程建設與教學實踐[J].電氣電子教學學報，2007，05（29）.

第5篇：電路設計的步驟范文

關鍵詞：集成電路設計；應用型人才；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0059-02

一、引言

在過去的20多年來，中國教育實現(xiàn)兩大歷史性跨越。第一是實現(xiàn)了基本普及義務教育，基本掃除青壯年文盲的目標；第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段，高教毛入學率達到17%。據《2012年中國大學生就業(yè)報告》顯示[1]，在2011年畢業(yè)的大學生中，有近57萬人處于失業(yè)狀態(tài)，10多萬人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對工作的滿意率也只有47%。2012年，全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模達到680萬人，畢業(yè)人數(shù)再創(chuàng)新高，大學生將面臨越來越沉重的就業(yè)壓力。面對這樣的困境，國家相關部分提出了一系列的舉措，其中對本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標逐漸向應用型人才轉變[2-4]。集成電路作為信息產業(yè)的基礎和核心，是國民經濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性產業(yè)，已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要標志。本文將在對集成電路設計專業(yè)特點分析的基礎上，以北京信息科技大學集成電路設計專業(yè)課程設置為例，介紹面向應用型人才培養(yǎng)目標地集成電路設計本科課程現(xiàn)階段存在的問題并給出相關可行的改革方案。

二、集成電路設計專業(yè)特點

進入本世紀后，我國的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設計需求劇增。為了適應社會發(fā)展的需要，國家開始加大推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作[5]。經過十年多的發(fā)展，集成電路設計專業(yè)特色也越來越明顯。

首先，集成電路設計專業(yè)對學生的專業(yè)基礎知識要求高。隨著工藝的不斷進步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強，功耗越來越低，速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降，組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對電路性能的影響越來越大。除了器件基礎，電路設計人員同時還需要了解后端電路設計相關的版圖、工藝、封裝、測試等相關基礎知識，而這些流程環(huán)環(huán)相扣，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對于一個合格的電路設計人員，深厚的專業(yè)基礎知識是必不可少的。

其次，集成電路設計專業(yè)需要學生對各種電子設計自動化工具熟悉，實踐能力強。隨著電子設計自動化工具的不斷發(fā)展，在電路設計的每一個階段，電路設計人員可以通過計算機完成電路設計的部分或全部的相關內容。另一方面，電子設計自動化工具的相關比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當快，集成電路設計工具種類繁多，而且沒有統(tǒng)一的標準這對集成電路設計教學增加了很大的難度。

再次，集成電路設計專業(yè)的相關教學工作量大。正如前面所介紹，要完成一個電路芯片的設計，需要電路設計人員需要了解從器件基礎到電路搭建、電路仿真調試、版圖、工藝、封裝、測試等相關知識，同時還要通過實驗熟悉各種電子設計自動化工具的使用。所有相關內容對集成電路設計專業(yè)的教學內容提出了更多的要求，但從現(xiàn)有的情況看，相關專業(yè)的課時數(shù)目難以改變，所以在有限的課時內如何合理分配教學內容是集成電路設計專業(yè)教師重要的工作。

最后，集成電路設計專業(yè)對配套的軟、硬件平臺要求高，投入資金成本高。從現(xiàn)有的情況看，國際上有4大集成電路設計EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個公司的產品各不相同，即使針對相同的電路芯片，設計自動化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴重地阻礙了國內很多高等院校的集成電路設計專業(yè)發(fā)展。

三、集成電路設計專業(yè)課程設置及存在的問題

在集成電路設計專業(yè)課程設置方面，不同的學校的課程設置各不相同。但總的來說可以分為三類：基礎課、專業(yè)課和選修課。在三類課程的設置方面，每個學校的定義各不相同，主要是根據本校集成電路設計專業(yè)的側重點不同而有所區(qū)別。從國內幾大相關院校的課程設置看，基礎課主要包括：《固體物理》、《半導體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術》、《數(shù)字電子技術》等；專業(yè)課主要包括：《模擬集成電路設計》、《數(shù)字集成電路設計》、《信號處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測試》、《集成電路版圖設計》、《集成電路封裝》等。

從現(xiàn)有的課程設置可以看到，針對國家應用型人才培養(yǎng)目標，現(xiàn)有的課程設置還存在很多問題，具體地說：

首先，課程設置偏于理論課程，實踐內容缺乏，不符合應用型人才的培養(yǎng)目標要求。從上面的課程設置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側重于理論教學，缺乏實踐內容。比如：《模擬集成電路設計》課程總學時為48，實驗學時為8，遠遠低于實際需求，難以在短短8學時內完成模擬集成電路設計相關實踐活動。雖然集成電路設計專業(yè)對于專業(yè)基礎知識要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費太多時間在每個設計流程相關的理論知識的闡述是不合適的，也不符合我國大學生的現(xiàn)狀。

其次，實踐活動不能與集成電路設計業(yè)界實際需要相結合，實踐內容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內容方面調研結果表明，對于本科教學情況，90%以上的實踐內容都是教師根據理論教學內容設置一些簡單可行的小電路，學生按照實驗指導書的內容按相關步驟操作即可完成整個實驗過程。實驗內容簡單、重復，與集成電路設計業(yè)界實際需要完全不相關，這對學生以后的就業(yè)、擇業(yè)意義不大。

最后，沒有突現(xiàn)學校的專業(yè)特色，不適于當今社會集成電路設計業(yè)界對本科畢業(yè)生的要求。但在競爭激烈的電子信息產業(yè)界，如果想要畢業(yè)生擇業(yè)或者就業(yè)時有更強的競爭力，各大高校需要有自己的專業(yè)特色，但現(xiàn)在各個高校的現(xiàn)狀仍然是“全面發(fā)展，沒有特色”。這對于地方高校的集成電路設計專業(yè)畢業(yè)生是一個劣勢。

四、面向應用型人才培養(yǎng)目標的課程改革

針對上面闡述的相關問題，本文給出了面向應用型人才培養(yǎng)目標的集成電路設計專業(yè)課程改革的幾點方案，具體地說：

首先，削減理論課的課時，加大實驗內容比例。理論課時遠遠高于實踐課時是當今大學生教育的一個重要弊端，這也直接導致了大學生動手能力差、實踐活動參與度低、分工合作意識薄弱。而在不增加授課學時的前提下要改變這一現(xiàn)象，唯一的方法就是改變授課內容，適當削減理論課的課時，加大實驗內容的比例。這樣既能滿足國家對于本科畢業(yè)生應用型人才的培養(yǎng)目標，也符合創(chuàng)新型本科生的特點。

其次，積極推進“校企聯(lián)合辦學”，讓學生更早接觸業(yè)界發(fā)展，指導擇業(yè)、就業(yè)。正如前面介紹，現(xiàn)在各大高等院校的教學內容理論性太強，學生在大學四年學習到的相關知識與實際應用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業(yè)生在入職后的第一年難以進入工作狀態(tài)，工作效率差，影響后面學生的就業(yè)、擇業(yè)。如果能在學生在校期間，比如大學三年級或更早，推進“校企聯(lián)合辦學”，使學生更早了解到業(yè)界真正工作模式以及業(yè)界關注的重點，這對于學生后續(xù)進入工作非常有利，同時也能推進學校科研工作。

最后，實現(xiàn)優(yōu)質教學資源的共享。這里的教學資源，除了包括授課筆記、教案、教學講義外還包括高水平教師。雖然現(xiàn)在高等教育研究相關機構也開設了一些青年教師課程培訓相關內容，但真正取得的成效還相對比較小。另外，針對集成電路設計專業(yè)來說，跟隨業(yè)界發(fā)展的相關知識更新較快，配套的軟硬件代價較高，如果能實現(xiàn)高校軟硬件教學資源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，這將更有利于提高畢業(yè)生的整體水平。

五、結論

本文詳細分析面對應用型人才培養(yǎng)目標的集成電路設計專業(yè)的特點，并在對國內相關院校集成電路設計專業(yè)調研基礎上給出集成電路設計專業(yè)的基礎課、專業(yè)課、選修課課程的內容以及教學方式情況，指出面向應用型人才培養(yǎng)目標現(xiàn)在課程設置方面存在的問題。同時，文章給出了在當今大學生招生人數(shù)劇增情況下，如何合理安排集成電路設計專業(yè)課程的方案從而實現(xiàn)應用型培養(yǎng)目標。

參考文獻：

[1]王興芬.面向應用型人才培養(yǎng)的實踐教學內涵建設及其管理機制改革[J].實驗技術與管理，2012，（29）：117-119.

[2]殷樹娟，齊臣杰.集成電路設計的本科教學現(xiàn)狀及探索[J].中國電力教育，2012，（4）：64-66.

[3]侯燕芝，王軍，等.實驗教學過程規(guī)范化管理的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，（10）：124-126.

[4]張宏勛，和蔭林，等.高校實驗室教學文化變革的阻力及其化解[J].實驗室研究與探索，2012，（10）：162-165.

第6篇：電路設計的步驟范文

關鍵詞：高中物理；電路設計；實驗能力

老師在對我們進行物理教學過程中，讓我對電學實驗設計產生了深厚的興趣，在老師的引導下，我意識到了物理實驗是整個高中物理學習的重難點。因此，我通過自身的思考，針對一些常規(guī)電路設計進行了分析。在老師的指導下，我對電路設計進行了一些改變，不僅提高了我自身的實驗能力，同時還增強了我對物理知識學習的信心。

一、電路補償設計方法，培養(yǎng)物理實驗能力

我在進行電路設計學習時，發(fā)現(xiàn)許多同學都會遇到電流表和電壓表只存在一種的情況。在這樣的一個情況下，有的同學就會無法直接進行伏安法的應用。在老師地指導下，我發(fā)現(xiàn)在這樣的情況下，我們可以利用并聯(lián)或者串聯(lián)電路所具有的特點，進行電路補償設計。對于這種電路設計，我把其分為了兩種不同的形式。第一種，在只提供電壓表的情況下，我會考慮通過串聯(lián)電路的形式來進行設計。然后我會利用好串聯(lián)電流強度均等的特點，解決了沒有電流表所帶來的困難。比如：我現(xiàn)在擁有一只電壓表，并且我已經知道內阻為RV，而另一外有一個電池，明確這個電池的電動勢不會超過電壓表量程，這樣我就可以對內阻進行忽略。如果要求我利用這個電壓表和電池，通過開關以及相關的實驗器材來測量某個高值電阻RX。我會結合我以往的經驗，繪制出相應的電路圖（如圖1所示）。并且會按照我自己的習慣對實驗步驟進行簡單地描述，同時寫出RX的表達式。

我在對這個實驗進行設計分析時，發(fā)現(xiàn)只有一只電壓表，那么應該采用串聯(lián)的形式來進行電路設計。利用好K1和K2的閉合，來讀出電壓數(shù)U1。如果我把K2進行閉合，打開K1時，就可以從電壓表上讀出電壓數(shù)U2。那么RX的表達式應該是RX=（U1-U2）RV/U2。

第二種情況是只有一只電流表的情況，我在這種情況下，經常會以我的習慣來采用并聯(lián)電路來進行設計。所利用的就是并聯(lián)電路支路電壓相等的特點，解決了沒有電壓表的問題。比如：我們針對一個已知的測量電阻的電路（如圖2所示），RX為需要測量的電阻，并且在這個電路中，我們已經明確地知識了R的阻值。R1在這個電路中是保護電阻，但是其阻值未知識。E所代表的是電源，電動勢未知。K1和K2是兩個單刀雙擲開關。A為電流表，不計內阻。

同樣，按我自己的習慣，我會先對這個電路設計進行分析。因此這個實驗只提供了電流表，我可以利用好并聯(lián)電路的特點來進行設計。把K1和K2分別向a和d進行閉合，分別讀出電流數(shù)I1和I2。這樣就可以得出I1RX=I1R，從而可以得出RX=I2R/I。

二、特殊的半偏設計方法，拓展物理思維空間

除了上面所提到的設計方法之外，我個人還特別喜歡利用一些特殊的設計方法。這樣可以有效地開拓我的思路，并且能夠讓我對物理電路實驗的探索性，有一個更加深入地了解。下面我就給介紹一下我自己所經常使用的一種方法――半偏設計方法。這種設計方法，需要對電路中的某個部分的電阻進行替換，通過替換讓第二次的電表的讀精是第一次的1/2。結合電表中所表示的讀數(shù)之間的關系，可以得出兩次電陰間的關系，就可以實現(xiàn)得出相應的電阻。這種設計方法是一種較為另類的設計方法。并且在一些現(xiàn)在較為主流的實驗冊中，已經有了其中的一種方法的介紹。同樣，半偏法也具有兩種方式。一種是電流表半偏法，另一種則是電壓表半偏法。當前主流的實驗冊中，只是針對電流表半偏法進行了介紹。對于電壓表半偏法的介紹相對較少。下面我就針對我在采用半偏法進行電路設計的思路進行介紹。

比如：如圖3所示，我們要對電壓表V中的電阻RV進行測量，并且我們已經知道電壓表的量程為15V，內阻為3000Ω。在整個實驗過程中，我們擁有的是電流表A（0-0.6A）、電阻箱R1（0-9999.9Ω）、滑動電阻器R2、電池E。R2的最大阻值50Ω，額定電流1A。電池E的電動勢為9V。要求寫出RV的表達式。

我對這個實驗進行了分析，并且按照圖4進行了電路設計。通過閉合K1和K2來對R2進行調節(jié)，這樣能夠讓電壓表的指針產生一個很大的偏轉。并且我要在這個時候記錄下讀數(shù)U。當我在斷開K1時。在R2不變的情況下，對R1進行調節(jié)，讓電壓表的讀數(shù)控制在U/2，然后記錄下變阻箱的示數(shù)R1。這時就可以得出RV=R1。在這里值得一提的是，在實現(xiàn)這個結果，需要有一個必要的條件即：R2小于RV。

通過這樣的一種特殊方式，我們就可以很容易地進行解題。不過我自己還總結出了一個更加簡單的設計方法。

我通過思考設計出相應的電路圖如圖5所示，閉合K1和K2，記錄下相應的讀數(shù)U。當我斷開K1并對R1進行調節(jié)時，保證電壓表的讀數(shù)在U/2。并記錄下相應的變阻箱的讀數(shù)R1，則更加快捷地得出RV=R1。

三、結語

總而言之，我在進行高中物理學習過程中，通過自己不斷地思考，會針對不同的方法來進行測試。并且認真地對每一種方法進行總結，分析出其電路設計方法的可行性。在我不斷地練習中發(fā)現(xiàn)，這樣的我的這種學習方法，能夠有效地提高我對物理知識的理解能力，同時也拓展了我自身的物理思維空間，不僅有利于物理知識結構的構建，還能夠有效地提高電學實驗的能力。（作者單位：湖南省益陽市一中1302班）

參考文獻：

第7篇：電路設計的步驟范文

關鍵詞：數(shù)字邏輯；課堂教學；實驗教學

作者簡介：徐銀霞（1979-），女，湖北武漢人，武漢工程大學計算機科學與工程學院，講師。（湖北 武漢 430073）

中圖分類號：G642.421 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0104-02

“數(shù)字邏輯”是計算機專業(yè)一門重要的硬件基礎課程，其主要目的是使學生掌握數(shù)字系統(tǒng)分析與設計的理論知識，熟悉各種不同規(guī)模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設計的基本方法，為數(shù)字計算機或其它硬件電路分析與設計奠定基礎。[1]“數(shù)字邏輯”課程教學一般采用課堂教學與實驗教學相結合的方式，使得學生掌握數(shù)字電路分析與設計的一些理論知識，同時培養(yǎng)學生電路設計、制作與調試以及分析問題、解決問題的能力。學生的學習效果一直是教學當中的重中之重，因此如何有效利用有限的理論與實驗教學時間培養(yǎng)學生的綜合素質是一個值得探討的問題。筆者結合多年的教學實踐經驗，分別對課堂教學和實驗教學環(huán)節(jié)就“數(shù)字邏輯”課程的教學方法做一次探討。

一、“數(shù)字邏輯”課程的課堂教學

課堂教學效果直接決定學生理論知識掌握的程度，也影響隨后的實驗及實踐能否順利進行。在課堂教學中采用任務式教學、課堂討論、電路仿真演示以及硬件描述語言電路設計等方式進行教學，取得了滿意的效果。

1.任務式教學

明確任務，使學生掌握方法，做到舉一反三。教學過程中將 “數(shù)字邏輯”課程的知識點歸納整理成若干個任務。比如數(shù)字電路按邏輯功能分成組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類，主要的問題是電路分析與設計兩個方面。按電路規(guī)模要求重點掌握的是小規(guī)模和中規(guī)模電路，所以任務主要有小規(guī)模組合電路的分析、小規(guī)模組合電路的設計、中規(guī)模組合集成芯片、中規(guī)模組合電路分析、中規(guī)模組合電路設計；小規(guī)模時序電路分析、小規(guī)模時序電路設計、中規(guī)模時序集成芯片、中規(guī)模時序電路分析、中規(guī)模時序電路設計等等。對于每一個問題明確任務，分析解決辦法，歸納一般的解答步驟及注意事項，舉例證明方法的可行性。比如對于中規(guī)模組合芯片的學習，僅以數(shù)據選擇器為例，引導學生上網查閱芯片資料，閱讀資料找出芯片的功能表、輸出表達式，邏輯圖和引腳圖以及典型應用。這樣，學生不僅掌握了該芯片的全部知識要點，還可以掌握中規(guī)模組合集成芯片這類芯片的學習方法。此后，對于所有此類芯片學生都能夠通過自行查找芯片資料來掌握，節(jié)約了課堂時間，學生也獲得了自主學習的成就感。

2.增加課堂討論

精講多練，給予學生充分的討論時間。為提高學習效果，在提出任務、介紹原理及方法后，布置課堂練習。學生可以一邊練習一邊自由討論，已理解的同學在討論中充當老師，可以加深印象，鞏固知識；而沒有理解的同學可以在討論中積極主動地學習，同時也激發(fā)了學生后續(xù)學習的積極性，比教師反復講解的效果好。這種方式可以避免“滿堂灌”式的教學方式，活躍課堂氣氛，創(chuàng)造學習氛圍，提高學習興趣，實踐證明取得了良好的效果。

3.電路仿真演示

在數(shù)字電路分析與設計的理論教學過程中，很多學生會覺得枯燥且難以理解。借助Multisim11.0仿真軟件進行數(shù)字電路的模擬和課堂演示，可以直觀地顯示電路的功能和時序電路的時序波形。比如在講解中用16進制計數(shù)器74161實現(xiàn)12進制計數(shù)器時，其中復位法可通過置0或者異步清零兩種方法使得計數(shù)器從11回0，但置0法必須在計數(shù)到1011時使得置數(shù)端為0，異步清零必須在計數(shù)器為1100時使得清零端為0才能保證計數(shù)器為12進制。如果僅用理論講解學生比較難理解，但通過仿真演示后學生能夠恍然大悟。因此仿真軟件的使用可以使“數(shù)字邏輯”理論課的教學更加生動活潑，而且學生在遇到疑問時也可以通過仿真軟件進行驗證。學生通過直觀的仿真結果，對電路的工作過程進行透徹的分析，提高了學習的興趣和效率，促進自學能力和創(chuàng)新能力的提高。

4.引入硬件描述語言

硬件描述語言用軟件編程的方式來描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結構和連接形式，適合大規(guī)模系統(tǒng)的設計。在教學的過程中將硬件描述語言Verilog HDL引入課堂，比如在講解邏輯門、數(shù)據選擇器、觸發(fā)器、計數(shù)器等基本單元電路的原理之后，給出模塊對應的硬件描述語言，演示仿真波形和綜合結果。學生從仿真波形中觀察信號的邏輯變化，對數(shù)字邏輯電路的掌握更加透徹，同時也豐富了教學內容。Verilog HDL語言是一種非常實用的硬件描述語言，易學易用，學生只要有C語言編程基礎，便容易掌握。編程也可以實現(xiàn)電路設計，同學們感到非常新奇，將被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，提高學習興趣，取得了很好的教學效果。

二、“數(shù)字邏輯”的實驗教學

“數(shù)字邏輯”是一門實踐性很強的課程。[2]通過數(shù)字電路設計實驗，學生可以基本掌握數(shù)字電路的設計、制作與調試步驟，學會借助萬用表、示波器等實驗儀器排除實驗當中遇到的各種故障，從而獨立分析設計各種規(guī)模的數(shù)字電路。實踐教學中將傳統(tǒng)實驗、仿真實驗與硬件描述語言設計三種類型實驗相結合，三者互為補充，提高實驗效果，充分培養(yǎng)學生的綜合實踐能力。

1.傳統(tǒng)實驗

傳統(tǒng)實驗項目一般利用面包板及用中小規(guī)模芯片完成電路設計。其接線模式可以使學生直觀了解數(shù)字電路是如何工作的，從而掌握電路測試、調試以及維修技能。但是部分學生視這一過程為簡單的連線工作，往往只注重結果，不重視過程，造成實驗課就是反復的接線和碰運氣，學生不能駕馭整個實驗過程，產生畏難和退縮心里。在實驗課前要求學生書寫預習報告，自主設計實驗方案，進行原理圖設計、芯片選型，上網查閱芯片資料，掌握閱讀芯片資料的方法，進行實驗方法設計，可以避免機械化操作，學會排除故障，增強操作信心。

在實驗過程中，學生不可避免地會遇到種種問題，導致實驗結果出錯：可能是電路設計或連線過程中出現(xiàn)了問題，也有可能是實驗設備或實驗器材出現(xiàn)了故障。教師應該指導學生借助實驗儀器找到故障點，發(fā)現(xiàn)問題之所在，并想出解決辦法。在未來的實際工作中，學生將會遇到各種各樣的問題，而實驗課正是鍛煉如何解決這些問題的好機會。因此實驗中應該向學生講明排除故障的必要性，并引導其對獨立解決各種疑難問題的興趣，增強其信心，令其克服畏難情緒。一旦學生掌握了排除故障的方法，獨立解決了問題，他們就會很有成就感，甚至就此對排除故障產生了濃厚的興趣。[3]實踐表明學生能自主完成所有設計，自主分析討論實驗過程中碰到的問題，逐個排查故障點，最終完成電路調試。

2.仿真實驗

傳統(tǒng)實驗適于以驗證性實驗為主的一些中小規(guī)模電路的構建與測試。對于一些比較復雜的設計性和綜合性實驗則比較費時，如數(shù)字鐘、搶答器、拔河游戲機、彩燈控制器等。而且在實驗過程中常常因一根導線連接錯誤、一個連接點接觸不良，就致使實驗受阻甚至無法完成，給學生以挫折感，影響學生的實驗興趣，不利于動手能力的培養(yǎng)。

Multisim11.0是一個集原理電路設計和電路功能測試為一體的虛擬仿真軟件，其元器件庫提供了數(shù)千種電路元器件供實驗選用，其中包含了數(shù)字器件。虛擬測試儀器儀表種類齊全，如數(shù)字萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、直流電源、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀等，可以設計、測試和演示各種電子電路。[4]采用Multisim11.0軟件進行仿真實驗，使學生能充分發(fā)揮想象力，按照自己的想法創(chuàng)建各種電路，從而擺脫實驗箱的束縛。實踐證明將Multisim11.0應用于實驗教學，能夠使學生提高學習的興趣，增加學習樂趣，充分發(fā)揮學生獨立思考和創(chuàng)新的能力，提高學生的綜合實踐能力。

3.硬件描述語言開發(fā)數(shù)字電路

當數(shù)字邏輯電路及系統(tǒng)的規(guī)模比較小而且簡單時，用電路原理圖輸入法基本足夠了，但是需要手工布線，需要熟悉器件的內部結構和外部引線特點，才能達到設計要求。當電路規(guī)模大時工作量會相當大，實驗時間往往不能保證。隨著可編程邏輯器件的廣泛應用，硬件描述語言已成為數(shù)字系統(tǒng)設計的主要描述方式，采用硬件描述語言進行數(shù)字電路的設計，可以實現(xiàn)從傳統(tǒng)的驗證性實驗到分析設計性實驗課的轉變。利用Verilog HDL硬件描述語言進行數(shù)字鐘、搶答器、交通燈控制電路等的設計，要求學生利用課堂知識進行編程、仿真、綜合和下載到可編程邏輯器件中運行以觀察結果。學生還可以按照自己的想法自行設計其它數(shù)字電路進行仿真、下載調試，提高學生學習興趣和綜合實踐能力。

此外還通過舉辦電子設計競賽、綜合設計等方式激發(fā)學生的學習興趣，提高學生自主學習、獨立分析問題和解決問題的能力，也提高了學生綜合應用的能力，收到了良好的教學效果。

三、結論

數(shù)字電子技術的應用已經滲透到人類的各個方面，從計算機到手機，從數(shù)字電話到數(shù)字電視，從家用電器到軍用設備，從工業(yè)自動化到航天技術，都采用了數(shù)字電子技術。[5]因此“數(shù)字邏輯”課程對于計算機及相關專業(yè)來說是一門很重要的課程。筆者結合多年的教學實踐經驗，對“數(shù)字邏輯”課程的教學方法進行深入探討，在課堂教學中采用任務式教學，增加課堂討論，借助仿真軟件進行電路演示，利用硬件描述語言進行復雜數(shù)字系統(tǒng)設計；在實驗教學中將傳統(tǒng)實驗、仿真實驗和硬件描述語言實驗有機結合、互為補充，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的綜合能力，取得了很好的教學效果。

參考文獻：

[1]康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孫麗君，張曉東，魯可.“數(shù)字電子技術”課程教學改革探析[J].中國電力教育，2013，（13）：67-68.

[3]王宇，崔文華，王寧，等.興趣導向的數(shù)字電路設計實驗改革[J].計算機教育，2010，（17）：38-40.

第8篇：電路設計的步驟范文

[關鍵詞]電路設計 技術 技巧

中圖分類號：TD327.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0214-01

前言：大量的事實表明，在電子產品進行生產的時候，如果在最初的電路設計方面出現(xiàn)了問題，那么所耗費的成本是十分巨大的，對公司所造成的損失也是相當巨大的。因此，在進行電路設計時，必須使用一定的技巧，應用比較先進的技術，這樣才能使得電子產品的性能更加良好，更受用戶的歡迎。本文將從電子電路設計的技術和技巧兩個方面進行分析，對于電路設計的技術方面，從線路設計、線路布局、STM技術應用等三個方面進行分析，而對電路設計的技巧方面，則從電源優(yōu)化、地線設計、配件安全認證等三個方面進行分析，以求能對電子產品的電路設計的優(yōu)化起到作用。

1 電路設計的技術分析

1.1 電路設計中的線路分析

一般情況下，電子產品都采用的是手工布線，而手工布線包含有兩種方法，一種是自動推擠，另一種是布線，這兩種方法通常都是相互配合的。在電子電路設計中，布線工作十分重要，而且最講究技巧性，因此必須備受重視。布線有單面布線和雙面布線兩種，其設計形式也有兩種，一種是自動式設計，另一種是交互式設計。兩者在應用中也有先后順序，一般情況下先用交互式設計進行部分布線。然而在線路可能會產生反射，從而造成干擾，為了防止這一干擾，不能讓輸出與輸入端的之間的線路平行，而且僅僅這樣做還是不夠的，還要增加地線，將這兩路線進行隔離。寄生耦合有利于線路的運行，而要產生這樣的效果，必須讓布線產生垂直效果。除了以上這些工作以外，要想使得電路設計中的線路更加完美，必須消除電源帶來的一些干擾，怎么做呢？要在電源和電線之間增加耦電容，還要盡可能將電源與地線之間的距離增大，同時將電線加寬，這樣就可以明顯地降低電源與地線之間的相互影響，使得線路運轉中沒有過多的額外損耗，從而使得電路能夠使用更長時間，也使得產品質量大大提高。

1.2 電路設計中的布局分析

電子線路的布局設計也是十分重要的，如果布局設計產生了問題，那么，電路的運行效果就會大打折扣，甚至會嚴重縮短電子產品的使用時限，因此，在進行布局設計時必須十分認真，注重布局設計的合理性及效果。從整體上來說，產品的質量和外觀是產品能否被大眾所認可的關鍵因素，對于一個成功地產品來說，這兩者缺一不可。要想使得線路設計更完美，就不得不注重一些細節(jié)，比如，一般走線不宜過長，而為了避免這一問題，在進行飛線連接時，要將相連的電子元件放在一起，而且放置的位置要盡量寬松一點，對器件進行散熱處理，因為這些器件都是要進行焊接的，擠在一起可能會將錯誤的線路焊接起來；為了防止出現(xiàn)干擾的情況，應該將數(shù)字以及模擬器件盡可能地隔離；要更多地利用Array功能。

1.3 電路設計中的STM技術應用

SMT技術在電子電路中應用十分廣泛，所以要想使得電子產品的質量得到保證，就必須要重視STM技術的研究與應用，那么接下來我們就通過對多功能燈的設計理念來具體講解一下SMT技術。通常來說，多功能燈有以下三個重要部件：LED燈頭、螺旋鋼管、三防外亮燈。在應用STM技術時，可以將其分為兩個過程，其一是掛膠，其二是錫膏，這兩個過程在進行貼片工作之前所采用的工藝是不同的，一般情況下，掛膠過程使用的是貼片膠，而錫膏過程所使用的焊錫膏。而且貼片所起到的作用也不相同，掛膠過程只是用來固定的，錫膏過程是用來焊接的。除此之外，在進行電路設計的時候，還要注意以下幾點問題：拼版的選擇問題以及拼版的數(shù)量問題。通過分析，我們可以知道多功能燈主控板的關鍵在于雙面錫膏回流焊接，那么在選擇主控板時就有以下兩個方案：TOP層設計方案和BOT層設計方案。至于具體要使用哪一種，則要根據具體情況進行分析，根據電子元件的特點：元件數(shù)量多、元件分布不甚合理、散熱不利等特點綜合考慮，應該選擇BOT設計方案，因為它有很多好處：提高打件效率、節(jié)約網板、將主控板做成單面板時可以手工焊接元件。主控板采用陰陽板也有很多優(yōu)點：降低成本、節(jié)省優(yōu)化時間、節(jié)約輔助材料、提高生產效率、生產期間用不著換產，可以生產更多的產品、節(jié)省很多的搬運時間。因此，設計中陰陽板的使用非常廣泛。

2 電路設計的技巧說明

2.1 優(yōu)化電源設置

一般來說，比較大型的電子產品，諸如音響等，對電源的依賴程度較高，需要各種不同型號的電源來供應線路的運轉，因此，在進行線路設計時一定要將這些電源區(qū)分開來。在選擇電源時，一定要根據線路的承載力以及元件的電功承受力來選擇電源，一定不能選擇過大的電源，以免使得元件或者線路過度發(fā)熱而造成損害，減少電子產品的使用壽命。然而還需要考慮的是，對于橋式整合電路，必須要較低雜波，以免橋式整合電路的波形被雜波干擾，這就必須要增加源濾波電路，從而過濾掉咋波，這樣還可以同時起到提高產品性能的效果。

2.2 地線的設置技巧

對于一些音頻電子設備來說，地線處理比較復雜，其原因是由于這些電子設備的電流較大。一般來說，電路的位置是由電源來決定的。通常情況下，F(xiàn)M音頻、DA解碼芯片等地線都會連接到功放的底線上，但不排除，有的電子產品將功放電路單點接地，并將其與濾波電源相連接，這樣做比較安全。但是這樣做是有局限性的，可以看以下這樣一個分析：假定某電源的電壓為0V，功放到電源的地線之間具有0.25R的電阻，那這段電路的電流是2A，那么功放電壓就提高到0.5V。有實驗證明，若AUX輸入的電壓為1V，接入電源后，電源與功放的電壓就只有0.5V。因此，我們可以知道，功放的擴大倍數(shù)將會受到限制，除此之外，因為AUX此時屬于音頻信號，會產生電幅的波動，進而導致功放不穩(wěn)定，很顯然這會使得一些音頻設備的聲音十分難聽。

2.3 對電路配件進行安全認證

有些電子設備屬于高電壓產品，所以，在出廠時必須要進行安全認證。在進行安全認證時，要使用沒有受到侵漆的變壓器，而測試的重點則是耐壓性。假如可以在電路中安裝幾段保險絲，那么，就會極大地避免電路因電流過大而使得元件損壞。另外，還有一些其他的比較常用的安全認證方式，例如，在連接線上添加磁環(huán)就是一個非常簡便且實用的方法。對于廣大用戶來說，在購買這些產品時，一定要細心查看安全認證標識，確保合格后方可購買。

結語：通過以上的分析，我們已經對電子電路的設計技術及設計技巧有所了解，能夠明白其復雜性和難易程度，所以，對于從事電子電路設計的工程師而言，這是一項巨大的挑戰(zhàn)，需要設計者盡心盡力地去完成這一設計，而且不僅僅只是完成這么簡單，更要完成的更好才行，要全力以赴設計出更完美的、性能更好的電路。這就要求設計者要多多聯(lián)系實際，積極探索，努力從實踐中積累經驗，這樣才能夠設計出更加有效的電路，從而能夠提高公司產品的質量。

參考文獻：

[1]衛(wèi)永琴，劉春暉.淺談時序邏輯電路設計中的小技巧[J].科技視界，2014，30：16+62.

第9篇：電路設計的步驟范文

關鍵詞：數(shù)字電路 故障分析 檢測 思考

中圖分類號：TN407 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)07-0238-01

1、引言

在當前，在我國從事數(shù)字電路設計的研究人員越來越多，在數(shù)字電路的設計過程中，難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，要見解決這些問題，就必須完成數(shù)字電路的故障檢測，這樣才能夠保證數(shù)字電路的設計的進行。

2、數(shù)字電路故障概述

熟悉數(shù)字電路開發(fā)的工作人員都知道，數(shù)字電路主要分為時序邏輯電路以及組合邏輯電路兩種。如果說按照數(shù)字電路中有沒有集成元器件來看的話，數(shù)字電路就分為集成數(shù)字電路以及元件數(shù)字電路兩大類。數(shù)字電路主要是依靠算術運算以及邏輯運算兩種運算來實現(xiàn)處理的，數(shù)字電路的實現(xiàn)過程比較簡單，能夠充分保證系統(tǒng)的可靠性。此外，隨著硅電子技術的發(fā)展，數(shù)字電路的集成程度越來越高，在功能的實現(xiàn)方面更容易。

隨著數(shù)字電路使用的普及，而數(shù)字電路本身的種類很多，而且功能的實現(xiàn)頗為繁雜，給數(shù)字電路的設計帶來了很多的麻煩，很容易出現(xiàn)各種各樣的故障。在數(shù)字電路故障的檢測過程中，我們通常是將數(shù)字電路的故障隔離到電路板級，然后再對故障電路板進行逐一測試。在測試的過程中，向電路輸入一定的測試信號，然后在電路的輸出端，測試電路的輸出信號，再將輸出信號和預期信號進行比對，如果和預期信號不像符合，則可斷定電路出現(xiàn)故障。

3、數(shù)字電路故障的特點

3.1 競爭冒險

所謂競爭冒險，就是指電路諸多輸入信號量中，有一個門電路的輸入發(fā)生改變時，導致輸出端的狀態(tài)響應發(fā)生時間上的改變，這種現(xiàn)象就是我們所說的競爭。競爭導致的直接故障就是冒險以及現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 電平方面出現(xiàn)的故障

在數(shù)字電路中，由于電平輸入不當也會導致電路的故障。在數(shù)字電路中，對于電壓值的判定都是依賴于高低兩個電平信號，也就是說，高電壓（高電平）表示正邏輯，低電壓（低電平）表示負邏輯。但是數(shù)字電路中各個期間對于高低電平的判斷又各不相同，也就是說，可以規(guī)定一個數(shù)字電路器件的高電平是3V、低電平是-3V，我們也可以規(guī)定高電平是5V、低電平是-5V,這就導致在信號輸入的過程中，各個器件對于相同的電平值會有不同的邏輯判斷，從而導致設計人員想輸入高電平時，出現(xiàn)的是低電平效果。

此外，由于電平方面因素，在數(shù)字電路的測試過程中還會出現(xiàn)介于0和1之間的邏輯值，出現(xiàn)這種效果顯然不能為電路設計者所接受，而出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象的原因在于：第一，扇出系數(shù)過小，導致負載能力較差；第二，電磁的干擾，數(shù)字電路的高度集成性決定了數(shù)字電路中各種高頻信號線、接插件以及集成電路的引腳在工作過程中會體現(xiàn)出一定的電磁特性，形成輻射干擾源，進而影響其他元器件的工作。

4、數(shù)字電路故障分析

數(shù)字電路的故障分析過程中，我們會針對競爭冒險和電平方面兩種情況討論，不同情況，不同對待。

4.1 競爭冒險方面

我們在對待競爭風險時，主要分為如下幾個步驟：

首先，我們使用代數(shù)法對電路的靜態(tài)功能冒險進行相應的分析。在電路的組合邏輯中，如果有一個輸入量發(fā)生了變化，而且在電路變化的前后過程中都較為穩(wěn)定，那么我們就要進行相應的卡諾圖分析，等那個卡諾圖中有P個以上的量發(fā)生改變的時候，我們就判定有發(fā)生冒險的可能。

然后，我們對電路加上選通脈沖信號，對電路進行相應邏輯的修改，并且根據邏輯的修改情況，分析出電路的輸出函數(shù)。并判斷輸出函數(shù)中組成元素的邏輯發(fā)生變化時，能否產生負向過渡干擾脈沖，對電路進行分析。

緊接著，我們對電路進行加修改邏輯設計操作，這一方法也被稱為增加乘積項法，可以對電路的邏輯進行適當?shù)男薷?，從而消除電路中存在的冒險現(xiàn)象，在進行邏輯的修改過程中，要保證電路函數(shù)關系的不變。

要是還是不能分析出電路的故障所在，我們就要對電路進行輸出端并聯(lián)電容法，改方法又被成為電容濾出發(fā)，主要是面對電路在較慢速度的環(huán)境下工作時，在電路的輸出端并聯(lián)上相應的電容，將競爭冒險過濾掉，在操作的過程中，要避免輸出端邏輯的錯誤。

4.2 電磁干擾的解決

電磁干擾是數(shù)字電路設計過程中的大問題，我們要充分保證印刷板表面的絕緣，并將電路中低阻抗部分接上屏蔽層。在接入屏蔽層的環(huán)節(jié)中，我們可以將電壓跟隨器的同相以及反相端要和系統(tǒng)當中的接地相連。

4.3 電平方面的故障

設計人員在設計過程中要對各種數(shù)字元器件，特別是集成電路的輸入輸出特性做到心中有數(shù)，在設計過程中一定要充分考慮相連兩個元器件的輸入輸出特性，在必要時可以再元器件中間加入適當期間，以保證電路邏輯的正確。

5、結語

數(shù)字電路設計過程中經常會出現(xiàn)各種故障，本文對這一方面展開了分析和討論，并結合古箏的成因，提出了針對競爭冒險方面、電磁干擾方面以及電平方面故障的解決方法，得出相關結論。

參考文獻

[1]張?zhí)m,徐紅兵.一種新的數(shù)字電路故障定位算法研究[J].電子科技大學學報,2004.