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電子電路設計與分析范文1
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）08C-0068-03
電子電路分析與應用無論是對于教師的教學來說，還是對于學生的研習來講，都是難度較大的一門課程。基于工作過程的教學方式是學生在老師的引導之下，通過完成一個個工作任務而開展的教學實踐活動方式，這種教學方式以工作任務為教學主線，教學主體則回歸學生，教師在整個教學活動過程中僅僅起到主導的作用，依據工作任務需求、崗位與學生發展的需求、相應專業課程改革的需求選取教學的內容。基于工作過程來進行教學是一種可以有效提升學生綜合素質和技能的新型教學方法，它的目標在于讓學生可以把握其專業所需的基礎知識技能，具備探索和分析實際問題的能力，為后面學習專業其他課程做好準備。
一、高職電子電路分析與應用課程的特點分析
高職院校教育的最終目的是培育與經濟社會發展相適應的，掌握相關專業理論與實踐操作技術知識，具備從事相關崗位的全方位的素質與綜合就業技能，適應一線技術崗位的高級技術型人才。高職教育與一般大學本科教育，或者是大多數中等職業技術教育不同，大學本科教育更關注專業理論性知識，中等職業技術教育則更關注培養學生的操作技能。而高職教育中所教的專業理論知識要求沒有本科教育要求高，僅要求掌握基礎性的理論知識就可以，但對實踐操作技能卻比中職教育要求更高，高職教育不僅要避免流于本科化，同時還要防止被中職教育同化。針對電子電路分析與應用這門課程來說，由于它在理論方面比較抽象，在實際教學的時候需要去繁化簡地進行理論教學，原則就在于滿足學生工作崗位實際需要就可，同時還要重點加強與實踐操作結合緊密的理論部分的講解。教師需要關注學生掌握相關理論知識之后的實際應用技能的培養，淡化那些繁雜理論知識的推理教學，注重培養學生的實際動手技能。
二、基于工作過程的電子電路分析與應用教學設計
（一）設計思路
培養具有一線崗位（如電子產品開發、裝配、檢測、維護等工作崗位）職業技能的人才作為目標，結合實踐操作的工作任務，并將某些具有代表性的電子商品作為教學載體，開展以工作過程為基礎的體系化的課程教學設計。在學生學習策略中突出工作過程的實踐操作方面，選擇基于工作過程的教學方式，將教學與操作緊密聯系在一起，使學生可以在教學過程中學習操作動手，在具體操作的過程中學習到知識，經過實踐性的探究、設計、調試并嘗試自己制作典型電子電路，確保他們可以熟練掌握相關知識技能，從而適應就業市場對于求職者的需求。
在進行課程教學設計的過程中，需要堅持下面五點原則：一是在確定電子電路分析與應用這門課程的教學目標的時候，需要以相關專業的最終培養方向作為其根據；二是經過解析該課程的教學目標之后，才可以得到確定的能力目標評估表；三是確定電子電路分析與應用這門課程的具體教學內容時，則需要根據崗位技能的實際需求；四是在進行教學活動設計的時候需要以典型電子產品為載體；五是依照電子生產行業的實際操作技術規范進行教學考核方案的制定。
（二）設計理念
教學內容制定、教學模式的選擇、教學實施方案、教學評價標準的設計等方面是電子電路分析與應用這門課教學設計的關鍵所在。在進行實際操作的時候需要根據電子行業、電子相關企業的發展，并結合當地電子產業結構與電子相關就業市場的實際需要，結合電子電路分析與應用這門課程的特點與教學目標，從相關專業的具體規劃設計、課程設計等步驟開始，全階段都要加強與校外合作企業的聯系，做好這些步驟才可以完成科學合理的電子電路分析與應用課程的教學設計。
（三）“工作過程”分析
基于工作過程的電子電路分析與應用教學方式的基礎就在于“工作任務”，這種教學方式強調每個學生都可以參與進來，也就是在實際教學的過程中，讓學生真切地參與工作任務設計、執行與管理，在完成一個個工作任務的時候完成實際教學內容。這種教學方式往往是采取小組合作的策略，教師與學生一起設計工作任務，學生一起又或者是分小組完成整個工作任務。
如前所述，電子電路分析與應用這門課程在理論與實際操作技能方面有較高的要求，是相關專業的關鍵課程之一。學生學習這門專業課程，在生活中有什么用途，怎樣才可以將在這門課程所學到的知識運用在實際生活中，這是整個學習階段需要解決的關鍵問題。那么在進行教學設計的時候怎么才能將這個關鍵體現出來呢，答案就在于突出高職院校學生的具體特點與高職院校教學的特色，加強培養高職學生實際操作能力。基于工作過程的電子電路分析與應用教學設計分為以下環節：
1.依據教學內容及學生學習的實際情況，提出科學、合理的“工作任務”。
2.資訊：首先由老師在課堂上進行必要的實驗教學演示，讓學生理解基礎的理論知識，然后將班級分成幾個小組進行工作任務的布置，小組的人數一般為3至5人較為合適，學生針對自身的工作任務研討、搜尋相關資料。
3.計劃、決策：在這個環節首先由學生設計出具體的工作計劃，并將其設計理念與實施策略以書面的形式寫出來，然后將方框圖畫出來，并將原理圖也設計出來，選取合適的電子元件，如果有需要還可以進行仿真實驗，在此時教師可以進行適度指導，并開展小組間的交流活動，最后將工作任務實施方案確定下來。
4.實施：學生自行確定小組中成員的分工情況與成員之間以什么樣的方式進行合作，院校給予相關器材的支持，讓學生可以正式開展工作任務的實施。
5.檢查、評估：工作任務的評價工作可以結合自我評價、各個小組間相互評價與教師評價這三種方式，并且起主導作用的應該是學生自己，小組間互評只是作為一種輔助方式，而教師在整個評估環節中只是起到一種指導調控的作用。首先要求學生以多媒體等形式充分演示工作任務設計得到什么樣的成果與在完成工作任務的過程中有什么樣的學習心得，然后采用5個級別評分制度進行自評，其余小組依據其演示情況與工作任務完成成果，進行充分討論，然后從成果、溝通表達能力、小組合作等方面給予評分，教師依據實際情況適時進行點評。
（四）基于工作過程的情境化教學設計
我院在實施基于工作過程的電子電路分析與應用這門課程的教學改革中，通過對本課程傳統教學模式所構建內容的深入分析，結合了大多數電子企業典型電子產品設計、制作過程，本著學生“夠用、能分析、會操作”的原則，將原有教學體系下的基本內容（半導體元件、基本放大電路、負反饋放大電路、集成運算放大器、振蕩器、直流穩壓電源、邏輯代數基礎、基本門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖產生電路、模數轉換及數模轉換等）設計成了三個基本教學情境：OCL音頻功率放大電路，直流穩壓電源電路，限時搶答器電路。三個學習情境都各自有自己的典型工作任務和學習載體，通過完成這些工作任務，學生就可以掌握電子分析和制作所需要的基本知識和技能，并把它們有機地融合在一起。
例如在OCL音頻功率放大器這個主教學情境中，設計了電子元件的認識及檢測、前置放大器、音響音調控制電路、音頻功率放大器的制作這四個既相對獨立，又互相融合的環節作為子教學情境，讓學生在完成這些“工作任務”中，能循序漸進地完成掌握基本操作技能的目標。在直流穩壓電源電路環節中設計了整流濾波電路、直流穩壓電源等子學習情境。而在限時搶答器環節中則設置了第一鑒別電路、數碼顯示電路、計時單元電路、報警電路四個子學習情境。三個主教學情境與十個子學習情境相輔相承，構成了“基于工作過程”的電子電路分析與應用的教學體系，如圖1所示。
在具體教學實踐過程中，教師需要特別注重對每個學習情境中知識與實踐的有機結合，并以學生為主體，讓學生通過獨立資訊―互助討論―獨立分析來完成工作任務，保證學習過程的完整性和有效性。
下面以“音頻功率放大器的制作”為例，說明基于工作過程的教學設計思路：
了解認知階段（對應企業“電子產品組裝與檢測”工作中的識讀電路原理和印刷電路板裝配圖工作過程）：教師下發項目任務書，并講解任務性質。在這個階段主要是學生在教師的輔導下，了解相關知識。
資訊階段（對應產品生產流程安排）：教師進行任務演示，并指導學生制定工作計劃。學生根據任務中的要求，在教師的引導和幫助下，收集、翻閱如元器件、放大電路特點與分析方法等方面的資料，并制定出完成制作、調試電路工作任務的具體步驟。
計劃決策階段（對應產品生產材料的采購）：在教師的審核指導下，學生按方案實施工作任務，對于一些關鍵環節進行分組討論。例如需要什么樣的電子儀器，如何繪制電路裝配圖，如何分析與調試電路，在制作中可能會出現什么問題，解決問題的方法等。
實施階段（對應產品的裝配、檢測調試和性能分析階段）：教師在這個階段需要進行及時的技術指導，而學生則需要集中精力，進行電子元器件的檢測、焊接、調試、電路性能分析、排除故障等工作，并做好每一步驟的記錄，進行相關參數計算和分析。此階段是整個學習過程的關鍵環節，也是學生最容易出問題和需要老師細心指導的環節，教師一定要認真把好這一關。
檢查階段（對應產品開發制作的總結階段）：學生在教師指導下撰寫制作、測試報告，教師驗收學生的作品。
評價階段（對應產品合格檢查階段）：學生互相檢查、交流工作學習心得，各小組派代表發言；教師最后進行總結，主要是對學生工作中的關鍵點和容易出現的問題進行講解和總評等。
實踐證明，高職基于工作過程的課程教學改革符合高職院校的辦學方向，給高職教育實施職業特色化教育帶來了新的思路探討方向。廣西機電職業技術學院應用電子專業在進行骨干高職院校建設過程中，通過實施基于工作過程的教學改革，學生普遍反映能真正學到了有用的知識，同時對學習也更感興趣。基于工作過程的課程教學設計，不是簡單地改變教學模式，而是要在課程中大膽引入實際的工作環節，讓學生接觸實際，接觸工作，有針對性地進行學習和訓練。加強校企合作是這種教學改革得以持續發展和進一步深化的有力保證。
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電子電路設計與分析范文2
關鍵詞：電子應用；電子電路；仿真技術
1電子電路仿真技術
1.1電子電路仿真技術的內涵
電子電路仿真技術就是在電子電路設計的過程中，設計人員利用計算機仿真技術對電子電路的工作狀態，采用數字化的形式將其呈現出來，從而能夠真實的、準確的模擬出電子電路的工作狀態，能有效的幫助電路設計人員來分析電路的功能與基本特征。從工作原理上分析，電子電路仿真技術就是利用數字模擬的方法對電子電路中的各個元器件與模塊進行組合測試，分析新設計的電路工作狀態，并將其應用于電子電路的開發與設計中。電子電路仿真技術通過對設計的電子電路進行集成化的建模模擬，可以對電子電路的設計進行全局統籌管理，在電子電路的測試還是在研發上，都具有優勢，由于電子電路的設計需要集自動化、電氣、機電于一體的工作模式，為了控制產品設計的達標和質量的準確性，利用模擬仿真技術對其進行調整是十分有必要的。
1.2常見的電子電路仿真軟件及功能
（1）OrCADPSpice軟件。該軟件是一種針對元件級別的電子電路仿真軟件，主要是采用Spice通用語言進行編寫，可以根據實際需要開發模塊，具有較強的移植性，在電子電路設計中具有較好的性能。該軟件主要由電路仿真、元器件編輯以及原理圖編輯等模塊構成，利用電路元件模型編程設計，可以對元器件的真實特性進行模擬，在模擬時，可以利用電路方程進行計算，分析電子電路的細節特性，OrCADPSpice軟件的主要功能是用于復雜電路的特性分析，能對元件級別的電子電路進行模擬，還能對數模混合的電子電路進行仿真模擬，在電子電路設計時，該軟件能夠提高電路的集成效果。OrCADPSpice軟件的缺點是不適合電路功率比較大的電子電路，對分析計算時間比較長的電路分析也缺乏靈敏性，對于仿真收斂性差的電子電路也不能有效的模擬。（2）Saber軟件。該軟件是功能比較強大，適應比較強的電子電路仿真軟件，可以應用于電力電子、機械、光電等不同類型電路的模擬仿真，而且還具有兼容混合仿真的功能，能從不同的層面分析電子電路的測試與特性，它能對原理圖的電路進行輸入性的模擬仿真，對電路中的復雜數據進行可視化分析與建模，該軟件的主要缺點是操作比較復雜，而且模擬仿真的原理圖效率較低。
2電子電路仿真技術在電子電路設計開發中的應用
2.1促進集成電路的開發與設計
電子電路是集成電路的設計的關鍵，電子產品的不斷更新與發展，對集成電路的性能也提出了新的要求，只有不斷創新集成電路的設計，才能提高集成電路的性能，利用電子電路仿真技術可以有效地對電子電路進行設計，并可以對復雜的集成電路性能進行分析，從而能方便的將集成電路進行壓縮，從而形成芯片級的集成電路，這樣不僅有利于電子產品的開發，還能增強電子產品的可靠性、安全性、穩定性及美觀性，還能提高電子產品的芯片性能與工作效率，利用仿真技術對集成電路的性能、參數等分析計算，利用仿真電路的虛擬化測試，優化電子電路的設計方案，以不斷的優化集成電路的性能。因此，在集成電路的開發與設計，需要靈活的運用芯片系統思想進行常開發，不斷利用仿真技術對電子電路的性能進行分析計算，來驗證芯片性能，分析其是否滿足電子產品的要求，同時可以利用仿真模擬技術對集成電路進行不斷的完善與改進，從而保障電路設計的準確性，從而不斷的促進電子電路的發展。
2.2優化電子電路的設計方案
在電子電路設計的過程中，需要綜合考慮電子電路器件的性能，如溫度敏感性等，一旦電子元器件外界的穩定發生變化，或者環境發生改變，外界的溫度就會對電子元器件產生一定的影響，從而影響整個電路的穩定性，利用仿真軟件對電子電路的長時間運行狀態進行模擬，及時發現電子電路運行中存在的問題，及時調整電子電路的設計方案，才能總體提高電子電路的性能，從而能夠提高電子產品的穩定性，將電子電路仿真技術應用于電子應用開發中，對電路運行的每一個細節進行模擬，達到總體優化電路的設計方案。采用電子電路仿真技術可以對不同溫度狀態下的電路特征情況進行分析，便于為設計人員提出電路的設計方案，進而整體改善電子電路元器件的溫度敏感性，打的優化電路設計的目標。
2.3提供新的電子開發方式
電子電路新技術的發展，為人們提供了更為優質的電子系列服務，在開發新的電子產品時，需要注重電子電路的創新設計，才能提高電子系列產品的開發效率，采用仿真技術可以快速的多電子電路的相關功能、參數等進行設計分析，達到優化電子電路的目的。在傳統的電子應用開發工程中，由于元器件比較復雜，電路受到多種因素的影響，導致電子電路設計與開發的時間過長，技術也比較漫長，在仿真技術發展的情況下，利用模擬仿真可以對電子電路的設計進行調整，也就提供了新的電子電路開發方式，利用模擬仿真技術還可以對電子電路的環境進行模擬、實驗與調試，改善了電子產品的設計效果，極大地優化了電子產品調整效果，采用電子電路仿真技術，使得電子產品的開發呈現出多元化的發展趨勢，也為電子產品的開發提供新的思路。
2.4有效驗證電路設計的功能
對于電子電路的開發設計只是電子產品開發的第一步，如何有效的驗證電子電路的功能是否滿足要求，保證電子電路功能、參數的穩定，成為電子產品開發的關鍵，這就需要采用仿真技術對電子電路的功能進行模擬，對電路的功能進行多重驗證，以保證電子電路應用的穩定性、合理性、科學性與安全性。電子電路的設計人員可以將仿真技術的模擬分析功能與電路設計的可行性結合在一起，全面對設計的電路進行檢測分析，通過模擬仿真的參數來分析電路存的誤差，以及電路在運行的過程中，與實際預期不符合的情況，從而能有效的降低電路功能的誤差，或者存在著不能使用的情況，真正實現對電子產品的電路設計的功能進行驗證，同時在一定程度上還能提高電子產品的功能能。
2.5在電子電路的虛擬測試中的應用
電子電路的設計要能合理根據各個電器元件的功能，詳細地對各個參數進行設計，才能保證電子電路的高精密性的要求，如果電路的穩定性不強，精密性不高，就會影響著電子電路的穩定性，利用仿真軟件的功能，可以對電子電路的運行情況進行虛擬性的測試，從而能夠對電子電路的功能、參數進行有效的設計，提高電路的穩定性。因此，在進行電子產品開發與應用時，針對電子產品應用的環境，保證電子產品在惡劣的環境中能夠發揮穩定的功能，就需要設計特色的環境，對電子電路的運用進行進行分析，采用仿真技能，可以展開特殊環境在電路運行狀態的模擬分析，測試電路運行的極限值，保證電路在高溫、高壓情況下參數、特性保持穩定，通過仿真技術的虛擬測試，及時發現電路中的問題，可以提高電子產品應用的穩定性與安全性。
3結束語
電子電路仿真技術在電子電路開發中的應用，可以快速的、有效的對電子電路的性能進行模擬測試，便于設計者能快速、準確地發現電路設計中存在的問題，提高了電子電路的設計效率，也為電子電路的穩定性、安全性等提供了基礎，從而也能夠有效的促進電子產品向集成化的方向發展，使得電子產品的應用能夠為人們提供更優質的服務。
參考文獻
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電子電路設計與分析范文3
【關鍵詞】 Proteus 仿真軟件 電子電路設計
隨著社會科技的不斷發展，Proteus仿真軟件在電子電路設計中的應用也得到了一定的發展。Proteus仿真軟件是現代計算機應用技術發展中的重要成果之一，Proteus仿真軟件具有模擬電路仿真、數字電路仿真以及電路等部分組成的仿真系統，其自身帶有先進的虛擬器，其中包括示波器、邏輯分析儀以及信號發生器等等。為了更好的研究Proteus仿真軟件在電子電路設計中應用，需要在Proteus仿真軟件環境下，明確的分析各個階段的電路設計，包括各個部位的元件，為進行深入的設計做好準備。
1 關于Proteus仿真軟件的簡要分析
Proteus仿真軟件是LabeenterElectronics公司出品的一種集電路設計和仿真的工具軟件，其軟件自身系統包含ISIS、ARES軟件部分，這兩部分軟件在實際的電路設計中分擔著不同的職責。通常情況下，ARES軟件部分是用來輔助PCB的設計工作，而ISIS軟件部分則是在軟件環境下用來進行電路原理以及仿真的設計工作。從目前的研究結果分析，Proteus以其豐富的資源，自身系統中帶有的元器件庫就有幾十個，可以在正常的軟件工作環境中，提供至少27000左右個仿真元器件，以便其自身系統可以順利實現仿真電路以及其他電路的仿真設計。同時，其系統內的示波器、虛擬終端、仿真儀器等儀表資源，可以將電路設計中發生變化的信號，以圖形的方式輸出，這方面的突出功能，甚至強于示波器，再利用虛擬儀器的理想指標進行參照、研究，最終最大化的降低相關測量儀器對測量結果的誤差，提高了仿真研究的水平，也因此逐漸引起科研人員的關注。
2 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關分析
在實際的電子電路實驗中，Proteus仿真軟件進行仿真電路設計需要在Proteus編輯界面中，實現按照研究的思路，設計出完整的電子電路原理圖，再通過一系列的仿真測算與計算，經過不斷的修正程序發現的問題指數，力求在最短的時間內完成重要參數指標的設計與研究要求，最終敲定設計方案，利用程序的系統功能，輸出自動生成的圖像。不斷的實驗經驗表明，我們可以利用如下的設計與操作流程，確保順利完成Proteus仿真軟件進行仿真電路設計的相關工作，具體環節如圖1所示：
3 Proteus仿真軟件進行仿真電路設計與調試
通常情況下，我們會利用Proteus ISIS編輯窗口，再一次對電子電路的原理圖進行一次慎重的選擇與修改。在實際的Proteus仿真軟件設計的實驗中，實驗之前應選好信號源的放置位置與及虛擬儀器、測試點布置的情況。工作人員應及時的檢查測量儀表的輸入端是否與被測量點處于良好的連接狀態以及信號源的接地情況，包括示波器是否與地線處于連接的狀態。同時，明確測量結果是相對GND的波形，以便于后續的研究。在進行實驗的過程中，觀察實時工具中電壓、電流的探針變化，在仿真執行時，時刻觀察串聯電路中電流探針的指數，并及時的在相應的操作執行菜單，通過網絡的手段，選擇適當的電壓后，進行仿真的調試，進一步促進Proteus仿真軟件應用的水平。
4 Proteus仿真軟件應用的實用電路分析
在未來的實際工作中，我們應在發展 Proteus仿真軟件的同時，更加注重通過科學的手段研究 Proteus仿真軟件未來發展的趨勢，Proteus仿真軟件應用需要在傳感器電路、正弦、方波電路的實用電路中，進行不斷的實驗與研究，才能夠真正的落實到實際電子產品的生產環節中。因此，在進行Proteus仿真軟件應用的實用電路分析的相關環節中，我們應重點傳感器電路、正弦、方波電路的實用性以及適用性，以更好的滿足Proteus仿真軟件應用的具體流程。以便可以更好的開發其系統的強大功能，為更好的探究電子系統的發展打下堅實的基礎。
5 總結
綜上所述，現階段 Proteus仿真軟件的實際功能非常強大，在電子電路設計的工作環節中，為進一步研究電路的運行狀態以及相關電路參數的調整，我們應進一步研究 Proteus仿真軟件的操作規范，以其自身系統具備的功能，來完成對重要電路參數的調整。同時，可以有效的改善傳統電子電路實驗與檢測工作，能夠在有效的時間段里，高效的完成研究的目標，為進一步減少電子電路實驗成本、提高電子電路實驗的有效性以及不斷的縮短實驗周期等方面，都具有積極的現實意義。
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電子電路設計與分析范文4
電子設計類實踐課程的教學目的是要學生掌握電子電路的基本設計方法、驗證方法，同時培養學生的實踐能力。本文以交通燈控制電路為例，介紹了電子電路的一般設計方法。設計過程中使用Multisim軟件對理論設計結果進行電路仿真，并對結果進行了分析。通過驗證，該交通燈可以實現現有道路十字路口的交通指揮功能，具有較高的可靠性和一定的實用性。使用Multisim軟件進行電路的設計和仿真，不僅省時，而且可以節約大量的實驗資源，而且可以給枯燥的課堂教學提供生動的教學演示，激發學生的學習興趣，提高教學效果。
【關鍵詞】
Multisim；交通燈；電子設計；仿真
電子設計實踐是我校開設的一系列電子技術實踐類課程，包括電子技術課程設計、電子技術綜合訓練等。課程要求學生應用電子技術課程所學理論知識進行電子電路的綜合設計，完成電路仿真、圖紙繪制與實際電路的焊接等。重視理論與實踐教學相結合是學好此類課程的一個重要方法[1]。因此，就要求學生在完成理論學習之后，要進行系統的實驗驗證與綜合設計，對所學知識從“系統”的角度進行完善，從而促進學生對動手、分析和解決問題的能力培養。電子技術高速發展的今天，各種新型電子器件、電子電路日新月異，僅靠現有實驗條件將無法滿足電子設計實踐課程中電子電路的設計和調試要求[2]，對于這樣一類學科基礎課程的教學效果而言，無疑將受到很大影響，甚至在一定程度上影響了學生創新能力的培養[3]。NI公司的Multisim軟件具有強大的電路分析和電路仿真等基礎功能，并且界面友好、生動，將其虛擬的設計環境引入到理論與實踐教學中，對解決這一問題有著較強的實踐意義。
1Multisim軟件概述
Multisim13是美國NI公司推出的最新電路設計與仿真工具軟件，與早期版本相比，其性能提升的同時，用戶可以根據自己的需求自定義儀器；仿真時的虛擬信號可以通過計算機輸出到實際的硬件電路上；實際硬件電路的結果可通過數據線傳輸回計算機進行分析、處理。Multisim13仿真軟件主要可以完成電路原理圖設計、仿真分析等功能，可對實際模擬/數字電路及模數混合電路進行有效的設計與仿真分析。用戶可以通過其人性化的界面，使用其龐大的虛擬器件、儀表庫，進行絕大部分的電子電路設計與仿真，各種虛擬儀表非常逼真地與電路原理圖放置在同一操作界面上進行各項參數和波形的測試，以圖形化的方式消除了傳統電路仿真的復雜性，幫助教育工作者、學生和工程師使用先進電路分析技術。同時，該軟件可將電路原理圖轉換輸出至PCB設計界面，進行相應的電子電路制板操作[4]。因此，利用Multisim13進行電子電路設計類課程教學時，學生可在虛擬環境中完成原理圖設計，包括元件的選擇、創建，電路參數的調整以及仿真結果的分析等環節，仿真過程中，可以隨時對設計結果進行修正，并利用虛擬的測試儀表進行相關電路特性的測試[5,6]；完成理論設計之后，即可采購元件，進行電路的安裝、調試，優化了電路設計過程，且可以保證達到設計要求。
2簡易交通燈信號控制電路設計
本文以一簡易交通燈信號控制電路為例，說明Multisim13在電子設計課程中應用。該交通燈電路具體功能要求如下：（1）十字路口車輛東西-南北方向交替通行，通行時間一致且可在電路中設置、修改；（2）變換通行車道前，要求當前通行車道黃燈閃爍亮燈5s，每秒一次；（3）亮燈時間均采用LED倒計時的方法顯示。
2.1主要單元電路器件的選擇
2.1.1計數單元的選擇由設計要求可知，所有亮燈時間均需要采用LED顯示器進行倒計時顯示，因此本文采用同步十進制可逆計數器74LS190N構成所需模態的減計數器。在Multisim設計界面，使用快捷鍵Ctrl+W調出放置元件對話框，在彈出的對話框中的Group欄中選擇TTL，Family欄中選擇74LS系列，并在Component欄中找到“74LS190N”并選中，點擊“確定”即可放置所需的計數器元件。設計中，設置撥碼開關，可按要求改變預置數的數值。
2.1.2邏輯切換控制單元由設計要求可知，紅、黃、綠三色交通燈需要在計時過程中實現有規律的切換，且紅色和綠色LED燈都需要保持顯示一定的時間，黃燈則為閃爍5s，每秒一次。設計中采用雙JK觸發器“7473N”實現輸出狀態保持，并配合門電路實現三色燈轉換邏輯。在Multisim設計界面，使用快捷鍵Ctrl+W調出放置元件對話框，在彈出的對話框中的Group欄中選擇TTL，Family欄中選擇74STD系列，并在Component欄中找到“7473N”并選中，點擊“確定”即可放置所需的觸發器元件。
2.2交通燈信號控制電路系統設計簡易交通燈信號控制電路系統的總體設計結果如圖1所示。在Multisim電路設計界面，放置如圖1所示所有需要的元件。電路運行仿真時，假設東西方向綠燈亮、南北方向紅燈亮，通行時間45s通過上方LED倒計時顯示。時間顯示數字“5”時，東西方向車道（當前通行車道）的綠燈切換為黃燈，每秒閃爍亮燈一次，以此提醒司機通行時間將結束，請減速緩行并停車；倒計時結束1s后，LED倒計時顯示預置的通行時間45s，通行車道切換完成。如此循環，實現十字路通信號燈的循環切換控制。通行時間可由用戶通過撥碼開關自行設置（范圍1~99），具體運行效果同前。為了便于快速仿真，電路中的時鐘信號頻率為1kHz，實際電路制作時，應設置相應的時鐘信號產生電路，以便產生標準的秒信號。
3結論
通過Multisim軟件實現此類電路的設計時，學生可以直觀的看到設計結果，并且可以隨時對設計中的問題進行修改，大大縮減電路設計周期，且避免利用實物進行實驗時的不必要浪費，節約成本。在多媒體教學演示過程中，電路的分析過程清晰、直觀、形象、生動，使教學過程中寓教于樂，激發學生的學習熱情。我們還利用該軟件對電子技術類課程進行傳統教學模式改革，使實踐與理論有機結合，有效提高學生在電子電路問題的分析、設計中的應變能力，提高學生的實踐興趣和創新精神，同時也有效提高了電子設計類課程的教學效果。
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電子電路設計與分析范文5
【關鍵詞】模擬電路;數字電路;區別辨析
Abstract：With the rapid development of science and technology，electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger，so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories，digital circuit and analog circuit，according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly，so as to improve the design and optimization of electronic circuit.
Key words：analog circuit;digital circuit;difference
隨著科學技術的突飛猛進，電子電路的自身功能不斷增強，晶體管的尺寸不斷減小，系統規模不斷擴大，應用領域不斷拓展，與人類生產、生活的密切度不斷提升。電子電路按照功能可以分為數字電路和模擬電路兩大類。模擬電路是處理連續函數形式的模擬信號的電子電路。數字電路是用數字信號完成對數字量進行算術運算和邏輯運算的電路，又稱數字邏輯電路（以“開”、“關”兩種狀態或者以高、低電平來對應“1”和“0”二進制數字量）。模擬電路和數字電路有著顯著的區別。
1.信號變化的特點不同
模擬信號的大小是隨著時間連續變化的，即模擬信號在時間和數值上是連續的，幅值可由無限個數值表示。而數字信號在時間和數值上是離散的，幅值表示被限制在有限個數值之內。因此，模擬電路更加關注電壓、電流的具體值，而數字電路則更加關注電平的高低。
2.處理信號的手段不同
模擬電路和數字電路都是信號變化的載體，對模擬信號能夠執行的操作，如濾波、放大、限幅等都可以對數字信號進行操作。
模擬電路對信號的處理主要是通過場效應管的放大特性來實現的，當然還包括電阻、電容、二極管、雙極型晶體管等元器件的特性，最終利用一定的數學模型所組成的運算網絡來實現。處理方式有測量電橋、信號放大、信號濾波、調制解調、信號變換和AD變換。而數字電路對信號的傳輸主要是通過場效應管的開關特性來實現操作的，并由場效應管構成與或非等基本門電路、觸發器、寄存器、編碼/譯碼器、算術邏輯單元等完成復雜的算術與邏輯操作。
盡管模擬電路和數字電路對信號的處理方式不同，但其實從根本上來說，所有的數字電路都是模擬電路，其基本的電學規律、電學原理，都與模擬電路一致。例如，用PMOS管和NMOS管可以構成互補式CMOS電路，其對稱且互補的結構，恰好使其能處理高低數字邏輯電平。
3.信號抗擾動能力的強弱不同
通常把由于材料或器件的物理原因產生的擾動稱為噪聲，把來自外部原因的擾動稱為干擾，干擾有一定的規律性，可以減少或消除。
在模擬電路中，由于信號幾乎完全將真實信號按比例表現為電壓或電流的形式，造成模擬電路對于噪聲的影響比數字電路更加敏感，模擬電路系統中各個不同部分的偏差積累起來，使得偏差量的負面影響變得較為顯著。模擬信號在多次處理和長距離傳輸的過程中，波形會發生改變，若處理不當，將造成信息損失，具體表現為圖像、聲音失真，嚴重時甚至會出現信號中斷現象。通過使用屏蔽導線，或者在電路中引入低噪聲運算放大器，可以盡量緩解噪聲的負面影響。而數字電路是由許多的邏輯門組成的電路，信息只取決于高低電平，只要信號的偏差在一定范圍內，就不會造成誤碼。
因此，從信號處理的角度看，對信息進行量化的數字電路系統比模擬電路系統抵御噪聲的能力、信號抗干擾能力更強，信號的精度更高。
4.電路設計的難易程度不同
模擬電路的設計常常需要更多的手工運算，其設計過程的自動化程度低于數字電路，因此模擬電路的設計通常比數字電路的設計更難，對設計人員的水平和能力要求更高。這也是數字電路系統比模擬電路系統更加普及的原因之一。但是因為自然界的大多數實際信號是模擬的，所以數字式電子設備、電子產品要在真實的物理世界中得到應用，就離不開一個模擬的接口。例如，數字電視機的基本原理就是將電視臺送出的圖像及聲音信號數字化后調制發送，由數字電視接收后，解調還原出原來的圖像及聲音。因為全程均采用數字技術處理，因此，信號損失小，接收效果好。
目前電路設計自動化程度日益上升，常用的電子電路設計和分析軟件主要有：EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我們根據軟件功能分為以下幾類：
（1）電子電路設計與仿真工具
包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它們可以進行各類電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出，并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。
（2）PCB設計軟件
包括Protel、Autium Designer等。這兩者功能類似，都包含了原理圖繪制、印刷電路板設計、模擬電路與數字電路混合信號仿真、可編程邏輯器件設計等功能，界面友好、使用方便，目前主要用于電路設計和PCB設計。
（3）IC設計軟件
Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC設計領域相當有名的軟件供應商，提供的軟件都非常適用于深亞微米的IC設計。對于模擬電路而言，普遍使用HSPICE，是因為它的模型最多，仿真的精度也最高，可以滿足大多數設計者的需要。
（4）PLD設計工具
PLD是一種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD和FPGA。由于PLD的在線編程能力和強大開發軟件（如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus）的存在，工程師可將數百萬門的復雜設計集成在一顆芯片內，大大縮小了電路的尺寸以及開發周期。
5.總結
模擬電路和數字電路有著諸多顯著的區別，辨析清楚兩者的區別對電子電路的改進、設計和研發有著十分重要的意義。
人類電子學發展史上第一個被發明出來并得到大規模生產的器件是模擬的。后來隨著微電子學的發展，數字技術的成本大大降低，加之計算機對于數字信號的要求，使得數字式的方法在人機交互等領域具有可行性和較高的性價比。當然，尺有所長，寸有所短，模擬電路和數字電路有著各自的優缺點，適用的方向也不同。電子電路的發展，經歷了從模擬到數字的進步，但不等于數字電路可以完全取代模擬電路，也不能簡單地說哪一個更實用、更有效。我們設計電路時，應該揚二者之長，避二者之短，使兩者融為一體、交相輝映（如數模混合電路、數字模擬電路、模擬數字電路），從而達到電路體積更小、功能更強、功耗更低、成本更低、集成度更高、穩定性更好、可靠性更高的理想效果。
參考文獻
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電子電路設計與分析范文6
關鍵詞：數字電子電路；VHDL；EDA技術；可編程芯片
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）19-0051-02
大規模集成電路的出現以及計算機技術的不斷更新換代與廣泛應用，促使數字電子電路的設計已經發展到了一個更新的領域，用以下四方面便足以顯示：（1）硬件電路的設計越來越趨向軟件化；（2）數字電路發展愈加芯片化；（3）電子器件以及與其相關的技術研發越來越多地朝著服務于EDA的方向；（4）電路設計技術的發展趨勢朝著更加規范化、標準化的HDL硬件描述語言及EDA工具的推廣使用上。當今的技術發展趨勢要求從業人員在進行數字電子電路設計過程中，必須具備運用電子計算機以及操作超大規模的可編程邏輯器件的能力。本文通過對以EDA與VHDL為基礎的數字電子電路開發設計過程進行簡要敘述，為該技術的推廣運用，做出必要的文獻研究支撐。
1 EDA技術概述以及其開發設計流程
1.1 EDA技術的基本知識
EDA技術指的是以計算機為工作平臺，將應用信息處理、計算機技術、智能化技術及電子技術進行融合的最新成果，進行電子產品的自動設計。20世紀60年代中葉，隨著技術水平的不斷進步逐漸，該技術結合了CAM、CAT、CAD以及CAE的綜合優勢被逐步發展出來。
與其前身相比，EDA在以下五方面擁有著十分明顯的優勢：（1）EDA技術能夠對目標進行現場編程，并即時地實現在線升級。（2）硬件電路設計過程中采用軟件設計的方式，通過輸入波形、原理圖、編程語言等指令，可以在進行硬件設計、修改、檢測中，不涉及任何硬件工具進行特定作業。（3）產品直面設計自動化。EDA技術能夠自動地根據設計輸入的電路原理圖或者HDL進行邏輯編譯、適配、布局、優化等一系列工序調整并生成符合要求的目標系統。換句話說，就是運用電路功能完成對電子產品的測試、仿真、優化全程操作。（4）EDA技術的經濟實用性更加科學、合理，不僅設計成本保持在較低水平，設計的靈活性也大大提高，同時新技術的開發周期也明顯縮短。（5）集成化程度更加完善。EDA設計方法，還有另外一種稱呼：利用芯片進行設計的方法，在集成芯片日益大規模的發展背景下，利用EDA技術，可以實現在芯片上構建系統的目的。
1.2 EDA技術的開發設計流程
EDA技術在設計方法上，通過對以往的“電路設計硬件搭試調試”模式進行革命化的轉變，代之以計算機自動化完成的模式（如圖1），完成了數字電子電路設計的巨大飛躍。
筆者將EDA技術設計過程中兩個最基本的組成部分設計載體：可編程邏輯器件PLD以及設計輸入：硬件描述語言VHDL進行具體介紹。
2 可編程邏輯器件PLD
可編程邏輯器件（Programmable Logic Device，PLD）是一種電子零件、電子組件，簡而言之也是一種集成電路、芯片。PLD芯片屬于數字型態的電路芯片，而非模擬或混訊（同時具有數字電路與模擬電路）芯片。PLD與一般數字芯片不同的是：PLD內部的數字電路可以在出廠后才規劃決定，有些類型的PLD也允許在規劃決定后再次進行變更、改變，而一般數字芯片在出廠前就已經決定其內部電路，無法在出廠后再次改變。
3 硬件描述語言VHDL
3.1 VHDL的基本知識
VHDL全名Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，在電子工程領域，已成為事實上的通用硬件描述語言。具有以下特點與優勢：（1）更強大的行為描述能力。有效避免具體的器件結構，為實現超大規模的電子系統設計與描述打下堅實基礎。（2）適用范圍多樣，且易于操作修改。VHDL采用國際通用的編程語言，能夠很好地適用于不同版本的EDA工具，為操作者進行使用和修改提供了極大的便利。（3）設計描述過程獨為一體。編程人員能夠在對設計最終目標以及其他設計領域不甚了解的情況下，完成自身的編程操作工序。（4）使用EDA工具可以十分方便地對VHDL語言進行進一步的優化提升，由于EDA工具對其的可識別性，EDA可以實現對VHDL的設計語言重新進行整合、升級，并用門級網表將其表示出來。
3.2 基于VHDL的設計實例
用一個簡單的狀態機舉例說明
4 結語
通過使用精簡描述語言VHDL進行數字電子電路設計，不僅能夠完成各種邏輯復雜、規模龐大的數據運算，更可以有效地將設計周期大大縮短，提高整個系統的可靠性以及集成度。
參考文獻
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