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簡單的電子電路設(shè)計范文1

電子電路設(shè)計是電類專業(yè)為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計算機(jī)綜合性設(shè)計課程。然而，隨著課程改革在各高校逐漸開展，一些課程的課時量也相應(yīng)遞減，比如筆者所在學(xué)校電氣自動化專業(yè)的《電子電路設(shè)計》課程已由原36學(xué)時減至24學(xué)時。如何在減少的課時的課程中讓學(xué)生掌握同樣程度的技能水平以適應(yīng)社會的需求，考驗著每一位專業(yè)教師。以往傳統(tǒng)的電路設(shè)計教學(xué)的方式大多是由教師先講授知識點，然后將知識點所涉及到的圖例向?qū)W生繪制演示，最后讓學(xué)生依樣畫葫蘆。在整個教學(xué)過程中，教師為主導(dǎo)，而學(xué)生僅限于單純的模仿與記憶，并沒有主動學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。因此在教學(xué)中應(yīng)該有意識到加入興趣式教學(xué)，調(diào)動他們的求知欲，激發(fā)學(xué)生更積極主動的思考，學(xué)習(xí)甚至創(chuàng)新，打造優(yōu)質(zhì)課堂，全面提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。

2任務(wù)驅(qū)動法

2．1任務(wù)驅(qū)動法原理

任務(wù)驅(qū)動法是近年來被廣為應(yīng)用的一種教學(xué)手法，它一改傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，嘗試采用任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)方法。需要教師將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分為多個特定任務(wù)，每個任務(wù)包含一定知識點，只要學(xué)生完成了課程中設(shè)定的任務(wù)，就可以掌握課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容。任務(wù)驅(qū)動法的核心內(nèi)容就是由教師在教學(xué)過程中創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境，教學(xué)任務(wù)必須融合學(xué)生所需要掌握的技能點和相關(guān)的知識點，同時又具有一定的生活性、探究性和創(chuàng)造性，讓學(xué)生帶著解決問題完成任務(wù)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自主或協(xié)作性學(xué)習(xí)，使他們真正了解知識點在實際工程中的應(yīng)用，學(xué)以致用。

2．2任務(wù)驅(qū)動法在電路設(shè)計實訓(xùn)中的應(yīng)用

電路設(shè)計實訓(xùn)課程的教學(xué)目的為電子電路圖形繪制，電路圖形僅為簡單的二維制版，因此在繪制電路原理圖時較為簡單易學(xué)。但無論多簡單的圖形，在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識點綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節(jié)順序來講，而是應(yīng)該由教師將所有知識融會貫通后重新組織，將它們?nèi)谌氲揭粋€個工程任務(wù)中再向?qū)W生展示，如向?qū)W生展示電動小車電路設(shè)計圖紙，將其作為一個工程任務(wù)，讓學(xué)生嘗試用學(xué)過的知識來繪制，或讓學(xué)生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和在完成任務(wù)后的成就感，形成良性循環(huán)。因此電路設(shè)計實訓(xùn)課程非常適合采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法。

3微任務(wù)驅(qū)動法

3．1微任務(wù)驅(qū)動法原理

采用任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)所提供的任務(wù)由于綜合性較強(qiáng)所以工程量較大且難度較高，學(xué)生在一節(jié)課中難以完成，即使有些基礎(chǔ)好，動手能力強(qiáng)的學(xué)生完成了任務(wù)，也會因為知識點過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學(xué)生素質(zhì)和能力，將大任務(wù)進(jìn)行科學(xué)性的分解，將之細(xì)化為中任務(wù)，小任務(wù)甚至微任務(wù)。讓具有不同層次知識能力的學(xué)生都能被激發(fā)興趣，在任務(wù)量合適的微任務(wù)環(huán)境中嘗試和實踐。以上所述即為微任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，它就是以任務(wù)驅(qū)動法為基礎(chǔ)，將總?cè)蝿?wù)依靠知識的內(nèi)在邏輯或采取分類的方式進(jìn)行具體化，以微任務(wù)的形呈現(xiàn)。較之任務(wù)驅(qū)動法，其目標(biāo)更為明確，導(dǎo)向性更強(qiáng)，教師使用這種方法教學(xué)也更容易控制課堂教學(xué)的節(jié)奏，保證能在規(guī)定時間內(nèi)完成教學(xué)進(jìn)度。

3．2微任務(wù)教學(xué)設(shè)計

微任務(wù)驅(qū)動法的實施過程是：教師先依據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計一個總?cè)蝿?wù)，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再引導(dǎo)學(xué)生分析總?cè)蝿?wù)的解決方法并將總?cè)蝿?wù)拆分為一個個的微任務(wù)，各微任務(wù)之間可以是從屬或并列關(guān)系。拆分出來的微任務(wù)不能太難或任務(wù)量太大，應(yīng)設(shè)計為學(xué)生較易完成的程度，以便于將學(xué)生的理解逐步引向深入。通過一個個的微任務(wù)引導(dǎo)和推動學(xué)生一步步上升，一層層提高，不斷接近并最終達(dá)到復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)的頂點。微任務(wù)法的核心是如何科學(xué)合理的設(shè)計微任務(wù)。首先，任務(wù)必須要有明確的目的性，教師提出的每一個微任務(wù)，原則上都是為了完成總?cè)蝿?wù)而設(shè)計的，盡量不設(shè)置多余任務(wù)，不能本末倒置。其次，教師選擇微任務(wù)時應(yīng)考慮到大多數(shù)學(xué)生的水平，注意難易適度。并且在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)與掌握程度以及課程進(jìn)度隨時調(diào)整微任務(wù)，不能任務(wù)教條化僵化。第三，微任務(wù)還應(yīng)遵循完整性原則。教師所設(shè)計的微任務(wù)必須連貫，不能有斷續(xù)感，讓學(xué)生知道自己要做什么，可以解決什么問題，使他們獲取的知識完整且有條理。最后，微任務(wù)的設(shè)計要適當(dāng)增添趣味性，可以在教學(xué)過程中加上圖片插畫，視頻音頻等數(shù)字教學(xué)資源，讓學(xué)生在完成任務(wù)的同時體會到學(xué)習(xí)的樂趣。

3．3微任務(wù)驅(qū)動法在電路設(shè)計實訓(xùn)課程中的應(yīng)用

AltiumDesigner軟件的工具欄較多，常用工具欄中的各命令參數(shù)也較雜，若逐個講解，則顯得各知識點雜亂無章，學(xué)生記的多忘得快，但在實際繪圖時還是束手無策，不知該用哪個工具來繪制。例如，在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等，若單純講述這些知識點，難免枯燥乏味，且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學(xué)內(nèi)容，可設(shè)計對應(yīng)電路制圖微任務(wù)，圍繞一個小目標(biāo)，教師可以設(shè)計多個由簡單到復(fù)雜的小任務(wù)，布置學(xué)生循序漸進(jìn)地完成任務(wù)，在練習(xí)中熟悉各種命令的操作。例如，基本繪圖訓(xùn)練可將學(xué)生已在模擬電路和數(shù)字電路課程中學(xué)過的常用電子元件符號如：變壓器、運(yùn)算放大器（如圖1（a）、（b）所示）融入其中，將它們設(shè)計為一個個需要完成的微任務(wù)。每個任務(wù)都考慮到學(xué)習(xí)課程的前后連貫和趣味性，讓學(xué)生繪制自己所熟悉的事物。隨著學(xué)習(xí)的深入，可以布置學(xué)生完成如圖1（c）所示的七段數(shù)碼管等稍復(fù)雜的繪制任務(wù)。完成任務(wù)后的喜悅感和成就感會更加強(qiáng)烈，也為以后的學(xué)習(xí)增添了動力。微任務(wù)驅(qū)動法在教學(xué)過程中將知識點分解到一些小任務(wù)中進(jìn)行，學(xué)生頭腦中的知識是零散的，有時會降低知識的系統(tǒng)性和完整性。因此，這樣的設(shè)計任務(wù)和完成過程是十分必要的，教師可以通過一個較為完整的任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生將已完成的微任務(wù)中的知識點進(jìn)行歸納總結(jié)，加深對所學(xué)知識和技能的記憶和理解，完成真正意義上的知識建構(gòu)。例如，上完第三次課后，教師即可布置學(xué)生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務(wù)。從創(chuàng)建元器件、調(diào)用常用元件開始，直至綜合運(yùn)用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學(xué)生在本次課中復(fù)習(xí)鞏固了前面微任務(wù)中所學(xué)的小知識并將其融合，初步完成了一張簡單的電子電路設(shè)計原理圖樣，并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程，具有綜合應(yīng)用性。

3．4電路設(shè)計課程與其余課程的前后融合

電路設(shè)計課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規(guī)則時，還會涉及到數(shù)字電路、模擬電路、單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用等課程的接續(xù)關(guān)系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎(chǔ)前移到數(shù)字電路和模擬電路等課程中解決，諸如實際譯碼電路、三態(tài)電路與緩沖器芯片等知識點不再占用本課程學(xué)時。本課程把握好銜接關(guān)系，主講等電路板制版規(guī)范、電路設(shè)計的仿真方法等要點主題，把以往重復(fù)性內(nèi)容節(jié)省的學(xué)時用于應(yīng)用層面。在重點講述電子電路圖繪制方式的時候，還應(yīng)適當(dāng)向?qū)W生加強(qiáng)常用接口電路的連接方法知識點，并向?qū)W生擴(kuò)展對嵌入式處理器及新技術(shù)的了解，為后續(xù)單片機(jī)原理課以及傳感與檢測技術(shù)中各種傳感器與微處理器的連接使用，智能傳感器、數(shù)字式一體傳感器等內(nèi)容的講授打下基礎(chǔ)。

4總結(jié)

簡單的電子電路設(shè)計范文2

關(guān)鍵詞：EWB；電子電路仿真設(shè)計

1 軟件的性能和特點

(1)采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機(jī)屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。

(2)軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果。

(3)EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。

(4)作為設(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。

(5)EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進(jìn)行電路實驗，仿真電路的實際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。

2 軟件的操作說明

2.1 元件與信號源

EWB軟件的工作界面具備美觀大方、簡捷明了的特點。在基本工作區(qū)上方有菜單欄、工具欄、元件庫欄。從菜單欄可以選擇所需的各種命令，從元件庫欄中根據(jù)圖標(biāo)選擇所需要的的元件或儀表，使用鼠標(biāo)拖放操作安放元器件到工作平臺，完成實驗電路連接。選中虛擬儀器圖標(biāo)，通過使用鼠標(biāo)拖放操作，可以安放儀器儀表，設(shè)置好儀器儀表的參數(shù)后，按下仿真開關(guān)控制電路的運(yùn)行與停止，即可觀察測試結(jié)果，在基本工作區(qū)下方是電路描述窗口，可根據(jù)需要輸入有關(guān)電路的介紹或說明。

EWB提供了豐富的元器件庫，根據(jù)不同類型可分成：信號源和電源庫，基本元件庫、二極管庫、三極管庫、模擬集成電路庫、數(shù)字集成電路庫、邏輯門電路庫、數(shù)字觸發(fā)器庫、指示器件庫、控制器件庫、雜元件庫和自定義庫。

在設(shè)計電路時，設(shè)計人員根據(jù)需要從該庫中進(jìn)行查找與選取元器件，對選中的元件用鼠標(biāo)左鍵將其拖放到電子平臺工作區(qū)，同時可利用旋轉(zhuǎn)、平翻、直翻調(diào)整元件方向。為了使電路便于連線，圖形整齊，還可以通過鼠標(biāo)操作對元件進(jìn)行移動、復(fù)制與刪除。為了使電路連接簡單明了，還可以將一些常用電路定為子電路，子電路相當(dāng)于用戶自己定義的小型模塊電路，存放在自己定義的元件圖標(biāo)庫里，供以后反復(fù)調(diào)用。

2.2 虛擬儀器儀表的使用

EWB提供七種虛擬儀器，每種只有一臺，在電路設(shè)計中，每種儀器只可使用一次，這是其軟件設(shè)計的局限性，而目前其升級版本Multisim已將虛擬儀器增加到11個，而且同一種儀器可以多次取用。

模擬儀器儀表主要包括萬用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖儀(掃頻儀)以及電壓表、電流表，數(shù)字儀器儀表包括數(shù)字發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器。這些儀器儀表(除波特圖儀)，在接入電路后，開啟仿真開關(guān)，若改變電路的測試點，則顯示的數(shù)據(jù)和波形也會相應(yīng)變化，而不用重新啟動電路。EWB的虛擬測試設(shè)備能提供快捷簡單的分析，主要包括直接工作點，瞬態(tài)，交流頻率掃描，付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、交流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。

3 軟件在廣播電視技術(shù)工作中的實際應(yīng)用

3.1 在廣播電視技術(shù)培訓(xùn)工作中的應(yīng)用

EWB軟件是一款優(yōu)秀的EAD軟件，推出后得到了社會各界的好評。尤其是在教育領(lǐng)域取得了巨大的成功，許多院校把EWB作為電子類專業(yè)課教學(xué)和實驗的各種輔助手段，最大限度的滿足了廣大學(xué)生和工程技術(shù)人員的迫切需求。針對軟件的這種特殊效能，近年來在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域中，EWB也同樣得到了普遍應(yīng)用，尤其是許多單位把EWB 軟件應(yīng)用在了技術(shù)隊伍培訓(xùn)工作中收效顯著。廣播電視高新技術(shù)的快速發(fā)展，對廣播電視技術(shù)從業(yè)人員的整體素質(zhì)提出了更高要求，需要廣泛開展技術(shù)培訓(xùn)工作，但是在職教育和在校學(xué)習(xí)有著很大的差別，資金、場地、設(shè)備、設(shè)施等諸多因素制約了技術(shù)培訓(xùn)工作的良性發(fā)展，EWB軟件的應(yīng)用不僅較好的解決了這一問題，而且體現(xiàn)了三個優(yōu)越特點：(1)節(jié)約資金、高質(zhì)高效；(2)功能強(qiáng)大、直觀形象；(3)操作簡便、方便普及。許多單位還把EWB軟件應(yīng)用在了廣播電視技術(shù)能手競賽中，更是得到了意想不到的效果。通過對軟件的應(yīng)用不僅克服了客觀條件給技術(shù)競賽多形式、多層面開展帶來的制約，同時也可以全面的考查參賽選手的實踐技能，為展示技術(shù)人員的綜合技術(shù)水平搭建了最佳平臺。

3.2 利用EWB軟件進(jìn)行電子電路仿真設(shè)計

EWB的優(yōu)越性能為激發(fā)廣大技術(shù)人員的潛在智能提供了廣闊空間。利用EWB可以設(shè)計簡單、復(fù)雜、模擬、數(shù)字等各式電路。這為廣大技術(shù)人員開展技術(shù)改造、技術(shù)革新工作提供了非常實用的工具。尤其是廣播電視發(fā)射設(shè)備的固態(tài)化、數(shù)字化、自動化的發(fā)展方向，使計算機(jī)輔助設(shè)計、測量、維護(hù)等在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，EWB軟件的出色性能表現(xiàn)，也得到了廣大技術(shù)人員的青睞。下面僅以雙音報警器電路的仿真實驗為例，向大家簡單介紹其電路設(shè)計與分析。首先設(shè)計電路原理圖(見圖1)并根據(jù)電路需要選擇所需元件參數(shù)。

圖1

用鼠標(biāo)將元件、儀器拖到電子工作平臺，根據(jù)電路原理圖調(diào)整元件，儀器布局，并設(shè)定元件標(biāo)值，調(diào)整儀器設(shè)置的選項，按通仿真開關(guān)，即可進(jìn)行仿真實驗，如果電路設(shè)計、連接正確，此時揚(yáng)聲器應(yīng)該發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”…..的雙聲音，用示波器觀察IC1、IC2的輸出波形，應(yīng)該是頻率不同的兩個方波(見圖2)，可通過打印機(jī)打印出來，進(jìn)行實際電路的組裝。

圖2

此電路原理主要是應(yīng)用555時基電路組成兩個多諧振蕩器，用IC1輸出的方波信號通過R5去控制IC2的5腳電平，當(dāng)IC1輸出高電平時，IC2的振蕩頻率低，當(dāng)IC1輸出低電平時，IC2的振蕩頻率高，因此IC2的振蕩頻率被IC1的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率，所以揚(yáng)聲器發(fā)出雙音聲響。此電路可應(yīng)用在發(fā)射臺鐵塔匹配間防盜報警，也可在改進(jìn)后應(yīng)用于水箱上水報警等其他方面。

參考文獻(xiàn)

簡單的電子電路設(shè)計范文3

【關(guān)鍵詞】調(diào)試；測試；故障分析與處理

電子工業(yè)是一個細(xì)致精確的專業(yè)，在電子的技術(shù)運(yùn)用中，最為重要的環(huán)節(jié)就是對電子設(shè)備的整個電路安裝和調(diào)試的過程。這是理論和實踐相結(jié)合的典型，是人們把主觀所想變?yōu)榭陀^現(xiàn)實即電子設(shè)備或者電路的過程，也就是把設(shè)想變?yōu)楫a(chǎn)品的客觀事實。這一轉(zhuǎn)變過程使電子技術(shù)實現(xiàn)了在生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生巨大作用的現(xiàn)實可能性。有了理論作用實踐的基礎(chǔ)，相應(yīng)的就要使這一使用過程去檢驗有關(guān)理論設(shè)計，并對該理論設(shè)計進(jìn)行修改、補(bǔ)充。使電子電路更優(yōu)，使電子系統(tǒng)更完善。電子電路調(diào)試的目的是達(dá)到之前電路設(shè)計規(guī)定的指標(biāo)，在保證達(dá)到目標(biāo)的情況下，對電子電路進(jìn)行測量、判斷、調(diào)整和再測量，并使這一系列的操作過程反復(fù)不斷的進(jìn)行運(yùn)行。對電子電路進(jìn)行調(diào)試，能夠及時發(fā)現(xiàn)并糾正有關(guān)設(shè)計方案的設(shè)計缺陷，或者提出一些安裝工作中的不合理之處，再對不足加以改正，作為電子設(shè)備中極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，電子電路的調(diào)試工作能使電子裝置實現(xiàn)最優(yōu)化，達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)。同時電子電路調(diào)試工作又是一項需要極大耐心又必須時刻保持認(rèn)真狀態(tài)的工作，每一個環(huán)節(jié)都不得馬虎，稍一疏忽就可能錯過很關(guān)鍵的一個檢測細(xì)節(jié)，而影響整個電路的調(diào)試進(jìn)行的程度，造成很嚴(yán)重的人力、物力損失。

一、電子電路的調(diào)試

一般的測試的步驟和方法如下：

1、不通電檢查。檢查連線電路安裝完畢后，不要急于通電，先認(rèn)真檢查接線是否正確，包括錯線、少線、多線。多線一般是因接線時看錯引腳，或者改接線時忘記去掉原來的舊線造成的，在實驗中經(jīng)常發(fā)生，而查線時又不易發(fā)現(xiàn)，調(diào)試時往往會給人造成錯覺，以為問題是由元氣件造成的。例如TTL兩個門電路的輸出端無意中接在一起，引起電平不高不低，人們很容易認(rèn)為是元器件壞了。為了避免做出錯誤判斷，通常采用兩種查線方法：一種方法是按照設(shè)計的電路圖檢查安裝的線路，把電路圖上的連線按一定順序在安裝好的線路中逐一對應(yīng)檢查，這種方法比較容易找出錯線和少線；另一種方法是按實際線路來對照電路原理圖，按照兩個元件引腳連線的去向查清，查找每個去處在電路圖上是否存在，這種方法不但能查出錯線和少線，還能檢查出是否多線。

2、通電觀察把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓加入電路，但信號源暫不接入，電源接通之后不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，首先要觀察有無異常現(xiàn)象，包括有無冒煙，是否聞到異常氣味，手模元件是否發(fā)燙，電源是否有短路現(xiàn)象等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新通電。然后再測量各元件引腳的電源電壓，而不是只測量各路總電源電壓，以保證元器件正常工作。

3、分塊調(diào)試調(diào)試包括測試和調(diào)整兩個方面。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測量，調(diào)整是指在測試的基礎(chǔ)上對電路的參數(shù)進(jìn)行修正，使之滿足設(shè)計要求。為了使測試順利進(jìn)行，設(shè)計的電路圖上應(yīng)標(biāo)出各點的電位值、相應(yīng)的波形以及其它數(shù)據(jù)。測試方法有兩種：第一種是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，也就是把復(fù)雜的電路按原理圖上的功能分成塊進(jìn)行安裝調(diào)試，在分塊調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大安裝調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試，這種方法稱為分塊調(diào)試。采用這種方法能及時發(fā)現(xiàn)問題，因此是常用的方法，對于新設(shè)計的電路更是如此。另一種方法是整個集成電路安裝完畢，實行一次性調(diào)試。這種方法適用于簡單電路或定型產(chǎn)品。本文僅介紹分塊調(diào)試。分塊調(diào)試是把電路按功能分成不同的部分，把每個部分看成一個模塊。比較理想的調(diào)試程序是按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。分塊調(diào)試包括靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。

二、系統(tǒng)的精度及其可靠性

測試系統(tǒng)精度是設(shè)計電路很重要的一個指標(biāo)。測量電路的精度校準(zhǔn)元件應(yīng)該由高于測量電路精度的儀器進(jìn)行測試后，才能作為校準(zhǔn)元器件接入電路校準(zhǔn)精度。例如，測量電路中，校準(zhǔn)精度時所用的電容不能以標(biāo)稱值計算，而要經(jīng)過高精度的電容表測量其準(zhǔn)確值后，才能作為校準(zhǔn)電容。對于正式產(chǎn)品，應(yīng)該就以下幾方面進(jìn)行可靠性測試：抗干擾能力；電網(wǎng)電壓及環(huán)境溫度變化對裝置的影響；長期運(yùn)行實驗的穩(wěn)定性；抗機(jī)械振動的能力。四、電子電路的故障分析與處理在實驗過程中，故障常常是不可避免的，分析和處理故障可以提高分析和解決問題的能力。分析和處理故障的過程就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測試，做出分析判斷，逐步找出問題的過程。

三、調(diào)試中應(yīng)注意的事項

在調(diào)試過程中，自始至終都必須具有嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)，不能存在僥幸心理，當(dāng)出現(xiàn)故障時，不要手忙腳亂，要認(rèn)真查找故障的原因，仔細(xì)分析作出判斷，切忌一遇到故障，解決不了問題就要拆掉線路而重新安裝，或者盲目的更換元器件。因為即使重新安裝，線路的問題可能依然存在，何況在原理上，問題并不是重新安裝就能夠解決的。再則，重新安裝而找不出原因，會使自己失去一次分析和解決問題的鍛煉機(jī)會，要認(rèn)真查找故障原因，仔細(xì)分析判斷，根據(jù)原電路原理找出解決問題的辦法。

在調(diào)試過程中，要注意安全，接線、拆線和儀器儀表的連接一定要在斷電的情況下進(jìn)行，注意儀器儀表電壓電流的量程，徹底杜絕人身事故和儀器儀表損壞事故的發(fā)生。

綜上所述，我們即可對于電子設(shè)備等進(jìn)行調(diào)試，通過調(diào)試過程，使電路的各項性能指標(biāo)達(dá)到要求，使系統(tǒng)能夠正常的工作。

【參考文獻(xiàn)】

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簡單的電子電路設(shè)計范文4

關(guān)鍵詞：軌道交通；信控專業(yè)；工程應(yīng)用；電子電路課程；EDA平臺支撐；

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（b）-0000-00

Abstract. Electronic circuit course is one of the important basic courses for undergraduate students in the electronic majors. The current teaching approaches are proposed for undergraduate education， not suit for distinguished engineers. In order to meet the requirement of distinguished engineer education， we propose a novel approach - EDA learning carrier teaching for undergraduate electronic circuit course in railway transportation majors. In this approach， teacher explains theory of electronic circuit course using EDA， and students participate in problem solving， solution verification， practice and examine （theory and practice） with EDA. It aims to promote the ability of linking theory with practice and problem solving.

Keywords： Railway Transportation； Signal and control major； Engineering application； Electronic circuit course； EDA platform support ；

1.引言

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展對本科層次工科教育提出新的要求，現(xiàn)代工科培養(yǎng)目標(biāo)是造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的各類型工程技術(shù)人才，服務(wù)國家的新型工業(yè)化發(fā)展和創(chuàng)新型國家建設(shè) [1]，為此，國家戰(zhàn)略性的提出了“卓越工程師計劃”。對于本科電類專業(yè)，電子電路課程是必修課程，是高校培養(yǎng)電力電子工程師和相關(guān)領(lǐng)域科研人才的最重要基礎(chǔ)課程之一，它包括了電路原理、模擬電子技術(shù)和數(shù)字邏輯電路課程。隨著電路集成度和規(guī)模不斷擴(kuò)大，EDA軟件已成為電路設(shè)計、分析、測試和仿真必不可少的工具，EDA課程是基于EDA的電子技術(shù)實踐課程，是電子技術(shù)工程師培養(yǎng)不可缺少的課程。軌道交通信控專業(yè)（本科）是適應(yīng)新時代軌道交通大發(fā)展背景下設(shè)立的高層次人才培養(yǎng)專業(yè)，具有極強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，因此，如何實現(xiàn)適用于軌道交通信控專業(yè)的電子技術(shù)課程教學(xué)是該專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

圖1給出了電路原理、模擬電子技術(shù)，數(shù)字電路以及EDA技術(shù)的知識點關(guān)聯(lián)。從圖可知，電路原理與模擬電子技術(shù)是緊耦合關(guān)系；數(shù)字邏輯電路與模擬電子電路的信號處理對象和分析方法完全不同，兩者的直接耦合點較少；EDA技術(shù)課程與電路原理和電子技術(shù)基礎(chǔ)緊密相關(guān)，貫穿于電子電路課程的整個體系中。

2. 電子技術(shù)課程教學(xué)的問題

1）在制定本科教學(xué)計劃時，高校通常將電子電路課程和EDA技術(shù)課程開設(shè)在不同學(xué)期，其中，電路原理和電子技術(shù)基礎(chǔ)基本為必修課程，而EDA技術(shù)課程為選修課程，有些高校甚至不開設(shè)EDA課程。EDA課程的弱化導(dǎo)致學(xué)生對電子電路課程所學(xué)知識的應(yīng)用了解不深刻，理論聯(lián)系實際不夠，解決問題和動手實踐的能力較弱。

2）在課堂中，學(xué)生是“聽”和“看”。“聽”是學(xué)生聽教師的講解，“看”是學(xué)生對課本和多媒體課件內(nèi)容的閱讀，目前的多媒體課件仍然以靜態(tài)內(nèi)容為主，少數(shù)有動態(tài)演示。電子電路課程的知識體系龐大、理論抽象、難點較多，特別是一些電路的參數(shù)復(fù)雜，輸出變化多，靜態(tài)課件無法幫助學(xué)生深入和理解知識點，學(xué)生收獲甚微。

3）電子電路課程與電子技術(shù)發(fā)展聯(lián)系緊密，電子技術(shù)的不斷革新使課程必須緊跟其發(fā)展步伐。電路中許多科學(xué)問題來源于實際技術(shù)與工程問題，傳統(tǒng)的電子電路課程教學(xué)針對的是電子技術(shù)發(fā)展中某階段的問題，對許多新出現(xiàn)的問題具有不適應(yīng)性，例如，對較大規(guī)模的電路分析，僅通過多媒體課件和教師講解無法使學(xué)生對其深入的理解。

3 基于EDA平臺支撐的教學(xué)模式

電子電路課程的改革和探索主要有三種，一種是通過引入EDA等技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)[2-3]，提高課堂效果，這類方法以EDA為輔助教學(xué)手段；其次是通過教學(xué)內(nèi)容的提煉，突出重點，分層教學(xué)，是理論教學(xué)層面的改進(jìn)[4]；第三種是基于項目的實踐化教學(xué)，偏重實訓(xùn)，主要用于課程設(shè)計和高職高專教學(xué)[5-6]。以上的教學(xué)改革對象為本科基礎(chǔ)理論教學(xué)和高職高專實訓(xùn)教學(xué)，與本科層次人才的培養(yǎng)并不適應(yīng)。軌道交通信控專業(yè)的培養(yǎng)計劃為“厚基礎(chǔ)、重實踐、求創(chuàng)新”，其課程教學(xué)應(yīng)該有根本性的變化。

3.1 課程教學(xué)

新的課程教學(xué)有以下特點：1）教學(xué)載體和內(nèi)容需適應(yīng)電子技術(shù)領(lǐng)域的前沿發(fā)展；2）從單一的學(xué)生學(xué)習(xí)知識和利用工具變?yōu)橐袁F(xiàn)代化電路輔助設(shè)計（EDA）工具為支撐的“基礎(chǔ)理論+工程應(yīng)用”模式；3）應(yīng)以將提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力（特別是與軌道交通信號控制系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用）為重要指標(biāo)。

基于EDA平臺支撐的電子技術(shù)課程教學(xué)旨在使學(xué)生打下扎實的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考意識，提高學(xué)生的實踐和解決問題的能力。EDA平臺支撐的教學(xué)針對軌道交通信控專業(yè)培養(yǎng)所提出的教學(xué)方法，是將EDA技術(shù)融入到電子電路課程的教學(xué)各環(huán)節(jié)，包括課堂講解、課程練習(xí)和課程考核，為理論教學(xué)提供系統(tǒng)性教學(xué)手段，具有工程技術(shù)創(chuàng)新的培養(yǎng)特點，在原有理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，更強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性、技術(shù)性和工程應(yīng)用性。

3.2 教學(xué)流程

針對軌道交通信控專業(yè)本科層次人才培養(yǎng)，我們提出了一種新的基于EDA平臺支撐的電子電路課程教學(xué)。基于EDA平臺支撐的教學(xué)以“問題提出理論知識點（EDA工具） 教師講解（EDA工具）問題解決（EDA工具）：包括學(xué)生驗證（EDA工具），練習(xí)與考核（EDA工具）”為教學(xué)鏈，通過以EDA為載體形式在教學(xué)鏈中嵌入，達(dá)到理論知識點與應(yīng)用的雙重教學(xué)目的。EDA嵌入式教學(xué)包含以下重要節(jié)點：

教師講解與演示：利用EDA系統(tǒng)進(jìn)行電子技術(shù)知識點講解，以動靜結(jié)合的方式講解重要知識點和難點；

解決方案：思考問題的解決方案，由教師進(jìn)行實例求解和講解，學(xué)生參與部分問題求解；

學(xué)生對多種EDA系統(tǒng)（Multisim-電路原理，PSPICE-模擬電路，QuartusII-VHDL和Preteus-數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計）的學(xué)習(xí)與使用；

驗證：學(xué)生利用EDA系統(tǒng)對問題的方案進(jìn)行實際測試和驗證，在驗證過程中提出新的問題，達(dá)到理論聯(lián)系實際的效果；

課后練習(xí)：教師布置課后習(xí)題內(nèi)容，學(xué)生利用所學(xué)知識和EDA系統(tǒng)完成作業(yè)，以此鞏固知識點，提高問題解決能力；

課程考核：分為理論考核部分和項目實踐，理論考核部分主要測試學(xué)生基本定理掌握和知識點的理解；項目實踐則需要學(xué)生根據(jù)題目在EDA系統(tǒng)上完成方案設(shè)計、電路設(shè)計、仿真與測試，項目考核是考察學(xué)生對理論知識點的應(yīng)用能力。

圖2中對比了傳統(tǒng)EDA輔助教學(xué)和新的EDA平臺支撐教學(xué)模式對比。從圖2中看出，EDA學(xué)習(xí)載體的教學(xué)是EDA作為與電子課程中各問題求解的手段，并不是單一的演示，是一種基于EDA平臺的教師-學(xué)生的互動教學(xué)方式，而非簡單的將EDA作為演示或仿真手段，這與EDA輔助教學(xué)是有本質(zhì)區(qū)別的。

4.結(jié)束語

電子技術(shù)課程是軌道交通信控專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，其重要性不言而喻，該課程的行業(yè)背景決定了該課程教學(xué)必須兼具理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用兩個方面。為了適應(yīng)新時代的本科層次工程技術(shù)人才培養(yǎng)要求，本文提出一種基于EDA平臺支撐的教學(xué)模式，旨在提高學(xué)生的理論聯(lián)系實際和解決軌道交通電類工程問題的能力。

References

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簡單的電子電路設(shè)計范文5

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；電路設(shè)計；工作原理

1 電路設(shè)計背景和目的

通過多年的教學(xué)經(jīng)驗和對中職院校的學(xué)生進(jìn)行的調(diào)研情況來看，中職院校的學(xué)生普遍文化基礎(chǔ)薄弱，對文化課、理論課不感興趣，但是大部分中職學(xué)生對實訓(xùn)課程感興趣，喜歡動手操作，能夠嘗試動手去做一些實驗，有的甚至能獨立完成一些電子產(chǎn)品的安裝與調(diào)試。例如，簡單的門鈴電路，流水燈電路等。因此，針對中職院校學(xué)生的實際情況，結(jié)合我學(xué)院電氣工程系的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，今年，我系領(lǐng)導(dǎo)決定對學(xué)生的課程安排進(jìn)行了大膽改革，去掉純粹的理論課，所有專業(yè)課程都變?yōu)橐惑w化課程，讓學(xué)生通過動手操作掌握理論知識，真正做到在做中學(xué)，在學(xué)中做，在這樣的背景下，我嘗試了將所擔(dān)任學(xué)科《電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門理論課程融入到《電子電路的安裝與調(diào)試》這門實訓(xùn)課程中去，變理論課實訓(xùn)課程為一體化課程。依托這樣的改革前提，我嘗試對直流穩(wěn)壓電源的電路進(jìn)行了以下設(shè)計，目的就是為了更好的適應(yīng)電氣工程系的改革實踐，同時也能夠使學(xué)生在實際動手操作過程中深刻理解相應(yīng)的電子專業(yè)理論知識，能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握理論知識的能力，激發(fā)學(xué)生熱愛電子專業(yè)的熱情，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最重要的是讓學(xué)生學(xué)會了技能，一技在手，更好地走上工作崗位，盡快地適應(yīng)社會。

2 電路設(shè)計實驗設(shè)備及器件

所謂巧婦難為無米之炊，電路設(shè)計同樣需要必要的實驗設(shè)施和工具，而實驗條件的好壞和選擇工具的正確與否是設(shè)計的關(guān)鍵和前提。下面我來具體闡釋我的設(shè)計思路中所需要的實驗條件、實驗工具和必要的原材料：

2.1 電路所需實驗設(shè)施和工具

本次設(shè)計的完成需要在專業(yè)的電子試驗臺上進(jìn)行，需要的工具如下：示波器、萬用表、變壓器（12v）、電烙鐵、鉗子和鑷子等，另外需要必要的焊錫和連接線。

2.2 電路所需元器件清單

元器件清單如下：

1A二極管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；發(fā)光二極管V5，1只；熔斷絲FU 參數(shù)為1A1只；100uF 50 V電容C1，1只；10uF25V電容C2，1只；500uF 16V電容C3，1只；2200uF電容C4，1只；開關(guān)SW，1只；2.7KΩ電阻R1，1只；190Ω電阻R2，1只；280Ω電阻R3，1只；1KΩ電位器R4，1只；三端集成穩(wěn)器CW7812 U（可調(diào)范圍1.25V～12V），一只；可調(diào)電阻RW，1只。

3 電路設(shè)計思路

直流穩(wěn)壓電源又稱為直流穩(wěn)壓器，其作用就是將交流電轉(zhuǎn)化成相應(yīng)用電器所需要的穩(wěn)定電壓的直流電。其關(guān)鍵是輸出直流電壓的穩(wěn)定性，所以我們設(shè)計電路的著眼點就是電路轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性。

3.1 直流穩(wěn)壓電源的工作原理

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，其組成框圖如圖1：

直流穩(wěn)壓電源各部分的作用

（1）電源變壓器：主要是降壓器，用于把220V的交流電轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的交流電壓Ui。（2）整流電路：利用整流二極管單向?qū)щ娦裕呀涣麟奤2轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電。（3）濾波電路：利用濾波電容將脈動直流電中的交流電壓成分過濾掉，濾波電路主要有橋式整流電容濾波電路和全波整流濾波電感濾波電路。（4）穩(wěn)壓電路：利用穩(wěn)壓管兩端的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，用于將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成較穩(wěn)定的直流電壓。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法

直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計，是根據(jù)其輸出電壓UO、輸出電流IO等性能指標(biāo)的要求，確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的相關(guān)性能參數(shù)，選擇出這些元器件。

具體設(shè)計方法分為三個步驟：第一步：根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO、最大輸出電流IOMAX，確定出穩(wěn)壓器的型號及電路形式。第二步：根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓Ui，確定出電源變壓器二次側(cè)電壓U2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流IOMAX，確定出流過電源變壓器二次線圈的電流I2和電源變壓器二次線圈的功率P2；再根據(jù)P2，確定出電源變壓器一次線圈的功率P1。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的電源變壓器，一般為12v。第三步：確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓URM和濾波電容的容量值以及耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇合適的整流二極管和濾波電容。

4 電路設(shè)計步驟

電路設(shè)計思路想出后，考慮實際電路具體設(shè)計步驟，完整的設(shè)計步驟是整個電路的核心部分，因此在設(shè)計過程中實際設(shè)計步驟顯得尤為重要，具體步驟為以下幾步：

4.1 電路圖設(shè)計方法

電路圖設(shè)計使用PCB制圖軟件制作

4.2 電路原理圖的設(shè)計

電路原理設(shè)計使用Protel2000制圖軟件設(shè)計電路原理圖如圖2。

4.3 直流穩(wěn)壓電源實物設(shè)計

如圖3所示安裝直流穩(wěn)壓電源電路的前半部分整流濾波電路，然后從穩(wěn)壓器的輸入端加入直流電壓UI？燮12V，調(diào)節(jié)RW，如果輸出電壓也跟著發(fā)生變化，說明穩(wěn)壓電路工作正常。用萬用表測量整流二極管的正、反向電阻，正確判斷出二極管的極性后，先在變壓器的二次測線圈接上額定電流為1A的保險絲，然后安裝整流濾波電路。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不能接反。經(jīng)檢查無誤后，才將電源變壓器與整流濾波電路連接，通電后，用示波器或萬用表檢查整流后輸出電壓UI的極性，若UI的極性為正，則說明整流電路連接正確，然后斷開電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路連接起來。然后接通電源，調(diào)節(jié)RW的值，如果輸出電壓滿足設(shè)計指標(biāo)，說明穩(wěn)壓電源中各級電路都能正常工作。

5 電路設(shè)計總結(jié)

通過論述直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計過程，強(qiáng)化了本人所教學(xué)科《電子技術(shù)基礎(chǔ)》中模擬電路部分知識和《電子電路的安裝與調(diào)試》實驗部分知識。所設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源電路，廣泛運(yùn)用于生活中，例如手機(jī)的充電電源、冰箱的穩(wěn)壓電源等。同時，也通過查閱參考書，網(wǎng)上資料等拓寬了自己專業(yè)方面的知識面。論述過程中，通過邊教學(xué)邊調(diào)研邊實踐的方式使本人對直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計過程有了一些新的認(rèn)識，特別是強(qiáng)化了自己的教學(xué)能力，增強(qiáng)了所教專業(yè)學(xué)生掌握理論知識的能力，提高了其動手操作的能力。通過一段時間的教學(xué)效果來看，我所教授專業(yè)的學(xué)生對學(xué)院的此種教學(xué)改革適應(yīng)快，容易接受，對教師所設(shè)計的教學(xué)模塊感興趣，并且激發(fā)了繼續(xù)探究這一教學(xué)模塊的動力，這也充分證明了學(xué)院提出的此種教學(xué)改革是可行的。

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簡單的電子電路設(shè)計范文6

中圖分類號:TN710-34文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)18-0172-04

Application of Multisim10 in RF Electronic Experiment Teaching

LI Song-song1, LI Xiang1, GAO Xiao-ye2

(1.School of Information Engineering, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China; 2.Dalian Vocational & Technical College, Dalian 116035, China)

Abstract: Multisim10 is a software of modern computer simulation, is organic carrier of electronic design automation, and is an effective means of theory and practical ability in teaching. Through theoretical analysis of RF circuit, the RF circuit design principles are described and the network analyzer is used to simulate in Multism10. The theoretical analysis is verified by virtual experiments, the results of simulation show Multism10 is more flexible, exact and quick in assist teaching and practice in teaching.Keywords: Multisim10; electronic circuit simulation; RF circuit; maximum power transfer

0 引 言

隨著教育改革的不斷深入,教育技術(shù)現(xiàn)代化,教學(xué)手段現(xiàn)代化已成為我國教育改革所面臨的十分重要的課題。其中電子線路EDA技術(shù)的發(fā)展,正是彌補(bǔ)目前我國各院校電子學(xué)實驗室的條件不足,特別是新器件,新設(shè)備價格昂貴時,而開設(shè)一些內(nèi)容更新穎、具時代意義的創(chuàng)新型、設(shè)計型以及綜合型實驗而設(shè)置的[1]。同時,對于具備條件的實驗,正是對理論聯(lián)系實際的檢驗,對滿足現(xiàn)代電子領(lǐng)域?qū)Ω咝Ｅ囵B(yǎng)具有高層次專業(yè)技術(shù)人才的需求提供了一定程度上的保障。

1 Multisim 10軟件簡介

利用Multisiml0可以實現(xiàn)計算機(jī)仿真設(shè)計與虛擬實驗,與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計與實驗方法相比,具有如下特點:設(shè)計與實驗可以同步進(jìn)行,可以邊設(shè)計邊實驗,修改調(diào)試方便;設(shè)計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全,可以完成各種類型的電路設(shè)計與實驗;可方便地對電路參數(shù)進(jìn)行測試和分析;可直接打印輸出實驗數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖;實驗中不消耗實際的元器件,實驗所需元器件的種類和數(shù)量不受限制,實驗成本低,實驗速度快,效率高;設(shè)計和實驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。

Multisim 10還可以應(yīng)用到日常課堂的演示教學(xué)中,它可以制作在課件中,對于所講述電路的各種參數(shù)進(jìn)行即時分析,可以生動在投影上模擬各種實驗的結(jié)果,具有極佳的演示效果,提高電子技術(shù)開發(fā)中心系列課程的趣味性和直觀性[2-4]。

Multisim 10提供了16 000多個高品質(zhì)的模擬、數(shù)字元器件和RF組件模型,另外用戶還可以自行編輯和設(shè)計相應(yīng)的元器件。Multisim 10不僅提供了電路的多種仿真分析方法,如直流掃描分析,參數(shù)掃描分析,交流頻率特性分析,瞬態(tài)分析,傅里葉分析,后處理器功能等,而且提供了2個儀表和多臺儀器,儀表有:電壓表、電流表;常用的儀器有:數(shù)字萬用表,函數(shù)信號發(fā)生器,示波器,邏輯分析儀和邏輯轉(zhuǎn)換儀等。同時,應(yīng)用Multisim 10可以進(jìn)行模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合以及射頻電路的仿真。其中,它的高頻仿真和設(shè)計環(huán)境是眾多通用電路仿真軟件所不具備的[5]。

2 射頻理論

目前,包括大學(xué)生電子技術(shù)設(shè)計大賽在內(nèi)的很多知名賽事,都把無線收發(fā)作為一個重點的研究方向,而各個高校都有開設(shè)類似的課程和實習(xí)作為培訓(xùn)學(xué)生得┮幌瞠基本內(nèi)容。這都是由于RF電路自身特點的主要用于無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置和接收裝置的研究中。所以隨著信息技術(shù)的發(fā)展,對各種發(fā)射、接收裝置的要求越來越高。RF電路的性能好壞,將直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。尤其是RF頻段中的微波波段,其頻率高、頻帶寬的特點,使其很適用于作為大容量通信的載波,來傳輸多路電報、電話和電視信號[6]。

射頻技術(shù)RF(radio frequency)的基本原理是電磁理論,指的是從音頻以上至可見光頻率的整個頻段,其范圍約為16 Hz~20 kHz。可見光波段在微波波段以上,所以RF的范圍大約為20 kHz~3 000 GHz,其中包括微波波段。總的來說,RF頻段的頻率很高。射頻系統(tǒng)的優(yōu)點是不局限于視線,識別距離比光學(xué)系統(tǒng)遠(yuǎn),射頻識別卡可具有讀寫能力,可攜帶大量數(shù)據(jù),難以偽造,且有智能[7]。

近年來,便攜式數(shù)據(jù)終端(PDT)的應(yīng)用多了起來,PDT可把那些采集到的有用數(shù)據(jù)存儲起來或傳送至┮桓霆管理信息系統(tǒng)。便攜式數(shù)據(jù)終端一般包括一個掃描器、一個體積小但功能很強(qiáng)并帶有存儲器的計算機(jī)、┮桓霆顯示器和供人工輸入的鍵盤。在只讀存儲器中裝有常駐內(nèi)存的操作系統(tǒng),用于控制數(shù)據(jù)的采集和傳送。

PDT存儲器中的數(shù)據(jù)可隨時通過射頻通信技術(shù)傳送到主計算機(jī)。操作時先掃描位置標(biāo)簽,貨架號碼、產(chǎn)品數(shù)量就都輸入到PDT,再通過RF技術(shù)把這些數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)管理系統(tǒng),可以得到客戶產(chǎn)品清單、發(fā)票、發(fā)運(yùn)標(biāo)簽、該地所存產(chǎn)品代碼和數(shù)量等,這些研究領(lǐng)域?qū)τ陔娮有畔㈩悓I(yè)的學(xué)生來講,都是實踐理論的研究課題。

根據(jù)射頻理論,它與一般的低頻電路相比較,有其自身的特點,主要包括以下幾點:

(1) 大量使用調(diào)諧網(wǎng)絡(luò):這些網(wǎng)絡(luò)不僅提供調(diào)諧到所要求的工作頻率,同時還使晶體管特性與輸入和輸出阻抗匹配。因此,調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的好壞,將直接關(guān)系到RF電路的性能。

(2) 需考慮阻抗匹配問題:在RF電路中,處理信號的不同部件被安置在相距有一定距離的地方。這個距離往往和被傳輸信號的波長可以相比擬。將它們連起來時,必須考慮到阻抗匹配。

(3) 不同頻段使用的元件不同:RF頻帶寬,包括長波、中波及短波、超短波和微波。從使用的元件、器件及線路結(jié)構(gòu)與工作原理等方面來說,中波、短波和米波波段基本相同,但它們和微波波段則有明顯的區(qū)別。前者大都采用集中參數(shù)元件,如:通常的電阻器、電容器和電感線圈;后者則采用分布參數(shù)元件,如:同軸線和波導(dǎo)等。在器件方面,中、短波和米波主要采用晶體管、集成電路及電子管,而微波除上述器件外,還需特殊的微波器件,如:微波二極管、速調(diào)管、行波管及磁控管等。

3 Multisim 10軟件及其在射頻領(lǐng)域模塊技術(shù)

隨著電子通信技術(shù)的發(fā)展,RF電路的開發(fā)研究吸引了眾多電子設(shè)計工程師。Multisim 10射頻模塊可以提供基本的射頻電路所需的設(shè)計。分析和仿真射頻電路的功能。Multisim 10的射頻模塊由RF-Specific(射頻特殊元件,包括自定義的RF SPICE模型)。用于創(chuàng)建用戶自定義的RF模型的模型生成器。

在Multisim 10中,標(biāo)準(zhǔn)的RF元件包括電容、電感、環(huán)行線、耦合器、傳輸線、波導(dǎo)以及有源器件等。在RF設(shè)計中,該模塊包含了大約100多個元件和元件模型,這些模型都可以在高頻下準(zhǔn)確工作而設(shè)計的,克服了SPICE模型中在高頻時候工作不穩(wěn)定的問題。

元件在電子學(xué)領(lǐng)域中可以分成兩類:集中式和分布式元件。當(dāng)Е=c/f時,集中式元件的尺寸小于波長,在這種情況下,電壓波長和電流波長運(yùn)行時比元件自身大很多,歐姆定律在此時有效。另一方面,大部分的分布式對象中電壓相位和電流相位的改變遠(yuǎn)超過器件的物理擴(kuò)展,因為器件的尺寸都是類似的,某些時候甚至大于波長。因此常規(guī)的電路理論已經(jīng)不適用工作在MHz到GHz之間的頻率電路中。射頻元件存在寄生效應(yīng),與用于低頻狀態(tài)的模型有所不同。射頻模型使用的電容和電感都在高頻工作狀態(tài)下,兩節(jié)點之間連接發(fā)生的行為和低頻工作狀態(tài)下兩節(jié)點連接發(fā)生的行為是不同的。在PCB上執(zhí)行這些行為時,將表現(xiàn)傳輸線的形式。電路板本身將變成電阻的一部分,會干涉到電路的正常工作。這就是EDA工具中可行的低頻電路仿真在高頻電路中卻變得不可行的原因[8]。

4 基于Multisim 10的射頻電路設(shè)計

高頻電路的設(shè)計通常有別于低頻電路,射頻設(shè)計的主要工作就是設(shè)計好輸入輸出阻抗、功率增益、噪聲分析以及問點因數(shù)的參數(shù)性能。高頻電路可以被理想化成為一個雙端口網(wǎng)絡(luò),為了恰當(dāng)?shù)氖褂镁W(wǎng)絡(luò)分析儀,電路的輸入端、輸出端必須斷開,在仿真期間,網(wǎng)絡(luò)分析儀可以通過插入子電路完成對電路的分析。

對于設(shè)計一個簡單的直流偏置,重要的是晶體管的性能和放大器的靜態(tài)工作點。應(yīng)用Multisim 10設(shè)計┮桓霆最大功率傳輸放大器,首先應(yīng)選擇射頻功率管,由于在相對較高的頻率上有低功率和低噪聲的優(yōu)勢,這里選擇MRF927T1,從元件庫中選擇該元件并將其放在電路中[9-10]。

為了配合低頻電子線路相關(guān)課程的內(nèi)容,選擇靜態(tài)工作點,靜態(tài)工作點表現(xiàn)為Vce和Ic。Vce通常要小于VCC,并且通常在集電極-發(fā)射極之間的最大擺幅為VCC/2,因此,選擇Vce=3 V和Vcc=9 V。而Ie近似于Ic,晶體管的集電極耗散功率為Ic×Vce。為了達(dá)到較好的頻帶增益和電壓增益,這里設(shè)置Ic=3 mA。

同時,設(shè)定Vbe=0.7 V,β=100Ъ撲閎縵:

Rc=Vcc-VceIc=9-33×10-3=2 kΩ

Ib=Icβ=3×10-3100=3 μA

Rb=Vcc-VbeIb=9-0.73×10-6=277 kΩ

設(shè)計完靜態(tài)工作點之后,就可以在Multisim 10下進(jìn)行仿真,設(shè)置Rb=277 kΩ和Rc=2 kΩ,繪制電路如圖1所示。

圖1 最初設(shè)計的偏置電路

在低頻電子線路的教學(xué)中,學(xué)生已經(jīng)掌握對靜態(tài)工作點的直流分析,而Multisim 10軟件自帶有直流工作點分析語句,可以直接設(shè)置選擇基極和集電極工作節(jié)點。通過仿真,可以得到Vce=3.33 V和Vbe=0.8 V,當(dāng)修改以上這兩個值以滿足靜態(tài)工作點的需要,經(jīng)過實驗得到,當(dāng)Rb=258 kΩ和Rc=2 kΩ時,近似得到Vce=3.00 V和Vbe=0.80 V,這時有:

β=IcIb=(Vcc-Vce)/Rc(Vcc-Vbe)/Rb

=(9-3.00)/(2×103)(9-0.80)/(258×103)

=94.39

此時,β比較接近設(shè)定值,可以應(yīng)用到此次實驗中。對于信號源,假定使用信號源的中心頻率為3.02 GHz,設(shè)置偏置網(wǎng)絡(luò),連接兩個電容到網(wǎng)絡(luò)分析儀,如圖2所示。

對于一個連接好網(wǎng)絡(luò)分析儀的電路,可以進(jìn)行雙端口測量,以及測量傳輸參數(shù)。Multisim 10軟件自帶有網(wǎng)絡(luò)分析儀。網(wǎng)絡(luò)分析儀主要測量信號所包含的頻率和頻率所對應(yīng)的幅度。對于RF系統(tǒng)來說,可以應(yīng)用到調(diào)制波的以及載波信息的失真。Multisim 10中的網(wǎng)絡(luò)分析儀所模擬的是實際中Agilent公司生產(chǎn)的HP8751A和HP8753E兩款網(wǎng)絡(luò)分析儀,可以方便的測量S、H、Y、Z四種參數(shù),并且是高頻最常用的儀器之一。連接好電路打開網(wǎng)絡(luò)分析儀界面,如圖3所示。

圖2 連接入網(wǎng)絡(luò)分析儀的電路

圖3 圖2的網(wǎng)絡(luò)分析儀界面

對于一個無源負(fù)載條件下不會產(chǎn)生振蕩的電路穩(wěn)定可以稱為“無條件穩(wěn)定”,這時可以使用阻抗匹配器自動改變RF放大器的結(jié)構(gòu)以便獲得最大增益阻抗。

為了獲得放大器以及源阻抗之間的最大匹配,必須要求放大器的輸入和輸出端口之間的阻抗匹配最大。這種阻抗匹配電路提供的最大功率傳輸適用于非常窄的頻帶,對于選頻網(wǎng)絡(luò)特別適合。圖2的網(wǎng)絡(luò)自動匹配結(jié)果如圖4所示。

圖4 圖2的網(wǎng)絡(luò)自動匹配的結(jié)果

應(yīng)用圖4所得到的網(wǎng)絡(luò)參數(shù),加入到原始電路圖中,所得電路圖如圖5所示。

圖5 最終設(shè)計的RF電路

5 結(jié) 語

無論是高頻還是低頻電子線路課程是 電子信息類學(xué)生必修的課程,它不但要求學(xué)生掌握電路的基本原理和計算方法,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生對電路的分析、設(shè)計和創(chuàng)新能力,因此實驗教學(xué)在整個教學(xué)過程中成為不可缺少的一部分。

因此,利用Multisim 10進(jìn)行射頻電路設(shè)計型實驗教學(xué),改變了利用電子元器件、儀器等物質(zhì)手段的傳統(tǒng)設(shè)計型實驗教學(xué)模式,從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能、提高學(xué)生的電路設(shè)計能力和設(shè)計周期,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)和創(chuàng)新精神,為以后從事電子技術(shù)方面的工作打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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