仿真電路設計報告范文

導語：如何才能寫好一篇仿真電路設計報告，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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作為應用型本科院校，在實踐教學環節中如何提高學生的創新能力、實際操作能力、分析和解決問題的能力亟待解決。目前國內大多高校工科專業實驗設備陳舊，更新換代不及時，學生只是在現有的實驗設備上進行簡單的驗證性操作，對學生的各方面能力并沒有很好的進行鍛煉，很多原理性的東西在實驗操作臺上沒有很好的體現［1］。鑒于此，可以對課程中的個別實驗引入自制實驗設備，采用該種手段不僅有利于提高學生創新能力的培養，還可以引入最新的實驗技術手段，提高實驗裝置的利用效率、節約實驗成本［2］。《模擬電路》是電類專業最基礎的專業課程，通過該課程的學習不僅要求學生掌握較強的理論知識，還要求學生具有一定的實踐創新能力，結合多年來對本課程的授課經驗，以該課程為例來說明如何在教學過程中通過自制實驗設備來提高學生的創新應用能力。

1自制實驗設備在教學中的必要性

近年來學校對實驗室的建設經費投入越來越多，其中購買了很多先進的實驗設備和儀器裝置，但有些設備只能進行簡單的驗證性操作，對于高校工科實驗教學的針對性較差。同傳統的實驗模式相比較，自制實驗設備在實驗教學中具有多個優點，在實驗教學中的使用很有必要性［3－5］。

第一，適用性強。教師可根據單門課程或者多門課程設計綜合性實驗，針對不同的專業適當調整實驗的難易程度。

第二，成本低。學生根據教師給出的實驗要求，自行選擇元器件進行電路的焊接，同市場上現有的實驗電路板相比較能夠節約大量成本。

第三，可操作性強。老師可在實驗內容中加入自己的科研內容，既能夠鍛煉學生也能夠提高教師的科研水平。

第四，提高學生專業能力和動手能力。在實驗執行過程中能夠激發學生的學習興趣、鞏固學生的專業知識，并把課堂學到的知識應用到實際當中，能培養學生的設計能力、創新能力、實踐能力和動手操作能力。

商洛學院本科教育進入轉型發展階段，學校以培養應用型本科生為目標，所以實踐教學環節在課程教學中的作用變得尤為重要。對于電類專業的課程，現有的教學儀器設備不能滿足教學要求，自制實驗設備可以降低教學難度、提高課堂效率、拓展學生思維，創造性地制作各種合適的實驗設備，因此具有提升課堂教學效果的突出作用。

2自制實驗設備的實施

以模擬電路課程實驗中“模擬運算放大電路”實驗為例進行說明，該實驗屬于設計性實驗，以往實驗要求學生從電路設計和電路驗證兩方面進行，但是實驗結果并不能使每個學生都能達到預期的教學目的，自制實驗設備將從電路設計、仿真、焊接、調試、驗證等幾方面進行實施，以此來提高學生的電路設計能力、分析能力和動手能力。

2．1電路設計與仿真

此階段主要考察學生對理論知識的綜合應用能力，通過對電路的設計、元器件的選擇拓展學生知識面。根據“模擬電路實驗”教學大綱給出電路設計的要求，要求學生熟悉放大電路的原理，進行電路設計以及電路中元件參數的確定，并提交最終的設計結果。以反相比例運算電路為例，要求設計電路的放大倍數為（－10）倍。學生首先要鞏固反向比例運算電路的原理進行電路的設計，再進行電路的仿真。根據電路設計要求放大倍數為（－10）倍，又因為考慮集成運放兩輸入回路參數對稱，即RN＝RP，綜合考慮，電路中電阻R3＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝9．1kΩ。其次為了保護集成運放，在電源端分別接兩個二極管以防止電源反接損壞集成運放。通過電路的設計與仿真，對輸入波形和輸出波形進行對比。輸入信號ui設置為1kHz，峰值為100mV的正弦波，由仿真結果可看出，此時輸入信號與輸出信號反相，電壓放大倍數為10，且未出現失真，達到了設計的要求可以進行下一步的電路焊接與測試。

2．2電路焊接與測試

上節以反相比例運算電路為例進行了設計說明，在實驗過程中為了增加實驗內容要求學生對同相比例運算電路、加法運算電路、減法運算電路、微積分電路等都進行設計與仿真。設計完成后列出實驗器件清單進行電路的焊接，在焊接的過程中一方面可以提高學生的動手能力，另一方面也有利于培養學生發現問題解決問題的能力。在該電路板上學生可以通過選擇相應的器件來實現各類運算電路的測試。同樣對反相比例運算電路進行測試，輸入信號ui設置為1kHz，有效值為100mV的正弦波，為電路接入正負電源，根據電路設計圖連接各個電阻，接入信號函數發生器和示波器，觀察輸入輸出波形，通過示波器測試可看出，輸出電壓幅值為987mV，輸入電壓幅值為97.2mV，所得有效值放大倍數約為10倍左右，且輸入與輸出波形方向相反，即達到反相放大的目的。

2．3實驗考核

實驗考核是檢驗學生實驗效果最有效的手段，對于自制實驗設備的實驗項目考核要區別于一般驗證性實驗，首先要求學生提交設計說明、仿真結果、實驗心得，并對學生的作品進行現場的測試，其次在整個實驗成績中加大該類實驗所占的比例，這樣既能夠減輕學生負擔、調動學生的積極性，又可以保證實驗課程的完整性，也杜絕了學生抄襲實驗報告的現象。

本文僅對反相比例運算電路進行了設計說明，對于“模擬運算放大電路”實驗中的同相比例電路、加法電路、積分電路等均可以采取以上的教學方法，既能夠使學生對理論知識有一個清楚的認識，也鍛煉了學生設計電路、焊接電路、調試電路的能力，對學生綜合能力的培養有很大的好處。

3實驗改革的效果

為了檢驗實驗改革的效果，首先在一個班級進行了試驗，主要通過實驗報告、電路設計與仿真、測試效果、期末考核等方式進行改革效果分析，主要取得以下幾方面的成果。

（1）大部分學生能夠按照要求完成最終電路的測試，個別學生在電路焊接環節出現問題。

（2）提高了學生對電路的綜合設計與應用能力，通過自制實驗設備完成實驗的學生在電路設計和焊接方面明顯優于其他學生。

（3）實驗報告相比以前更加規范，設計過程、仿真結果、測試結果更加的詳細，抄襲現象明顯好轉。

（4）通過期末考核，學生對模擬運算電路這部分的理論知識掌握的比較扎實，對知識能夠靈活應用。

（5）實驗教師的各方面能力也得到了鍛煉，在實踐中增長才干，提高自己的理論水平的技術水平。

篇2

論文關鍵詞：Proteus，簡單制作，教學與實踐

 

1 Proteus 簡介

Proteus是英國Labcenter公司研發的多功能EDA（電子設計自動化），它實現了從電路設計到測試、仿真、調試的整個過程。仿真運行通過后再制作實際電路的話，就大大縮短了開發周期，并且降低了開發成本。所以說它為電子電路、單片機應用系統的開發設計以及教師的教學、學生的學習提供了非常有效的方法。

2 單片機應用系統設計與仿真實例

下面通過制作一個簡單的單燈閃爍，說明如何使用Proteus實現單片機應用系統的設計與仿真。要求發光二極管一亮一滅的不停閃爍。

2.1 設計電路

利用Proteus繪制電路原理圖的步驟如下：

⑴運行Proteus ISIS程序；

⑵單擊P命令進入元件選擇對話框，選擇電路設計中所需的元件；

⑶放置元件到繪圖區簡單制作，布好局；

⑷設置好元件的參數；

⑸連接導線。

繪制完成的單燈閃爍硬件電路圖如圖1所示。

圖1 單燈閃爍硬件電路圖

2.2 編寫程序

ORG0030H

LOOP: SETB P1.0

LCALL DELAY

CLR P1.0

LCALL DELAY

LJMP LOOP

DELAY: MOVR3, #250

L:MOV R4, #250

LL:DJNZ R4, LL

DJNZ R3, L

RET

END

編輯好程序保存時，文件的擴展名必須是ASM格式。

編譯程序，若編譯通過，便得到HEX格式的文件論文開題報告范例。

2.3 加載程序文件

雙擊原理圖中的單片機元件AT89C51，便出現單片機的屬性編輯窗口，在“Program File”欄指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可將該程序文件加載到單片機中。

2.4 啟動仿真，看電路運行效果

單擊仿真控制按鈕，觀察電路的運行狀況。

Proteus可以總體仿真運行，也可單步或設置斷點仿真。

啟動仿真后，能清楚地觀察到單片機系統在運行時，各硬件所處的實時狀態。

若電路設計合理、程序編寫正確，就會看到發光二極管不停地閃爍。

2.5 調試簡單制作，修正電路、程序代碼

若未出現想要實現的功能，就需進行軟硬件調試。

對于硬件電路，可用Proteus中提供的測量儀器儀表對電路進行測試、觀察；至于程序，可采取單步或設置斷點進行仿真調試。

不斷修正電路及程序代碼，直到能實現相應功能，并改變元件參數使電路的性能達最優。

注：每次修改完程序后，都必須再編譯一次，然后裝載到單片機中。

2.6 仿真運行通過，制作實際電路

仿真運行通過后，根據設計的原理圖，購買元器件、制板、焊接、測試調試，直至產品制作成功。

Proteus仿真模型是根據生產廠家提供的技術參數文件來建立的，仿真極接近實際簡單制作，所以仿真運行通過后制作的實際電路的成功率相當高。

3 引入Proteus的好處

3.1 教學中

1. 教學內容生動形象化

利用Proteus仿真軟件和多媒體教學設備，在課堂中通過實例仿真，演示從單片機硬件設計到軟件調試的全過程，并演示運行結果，使教學內容生動形象化。

2. 激發學生的學習興趣，提高教學質量

教學中對實例用Proteus進行仿真，這種結合實際講解知識點的方法，大大激發了學生的學習興趣，使知識點變得容易理解、接受，從而提高了教學質量。

3. 拓展學生思維

講解完知識點后，針對實例，向學生提出相關拓展性問題。比如上例中：

⑴P1.0口線上能否多并聯幾個發光二極管？改變R2阻值大小的話會出現什么現象？

⑵能不能將P1.0換為32根I/O口線中的其他線呢？若能的話，改為P0的某一口線時需注意什么？

⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一樣都接發光二極管以及電阻呢？

⑷硬件電路改了簡單制作，程序相應地要如何修改呢？。。。論文開題報告范例。。。

通過提問，并適當演示，這樣不僅拓展了學生的思維，同時加強、深化了學生對知識點的理解。

3.2 實踐中

1. 提高開發速度，降低開發成本

從上例可看出，利用Proteus軟件，在繪圖區繪制好電路原理圖，并將編譯后的程序文件加載到單片機中，進行仿真就能觀察整個電路的運行情況，驗證設計是否達到要求，未達到，即可修整設計方案、修改程序、測試電路，直至成功。這樣就無須多次購買元器件板、制板、焊接測試調試等簡單制作，省時、省力、省錢，同時也提高了設計效果和質量。

2. 敢于嘗試，勇于創新

根據仿真通過后的電路原理圖來制作產品，學生就不用擔心元器件損壞等問題，就敢于動手去嘗試設計電路。通過自己動手，加深了對理論知識的理解，同時培養了學生勤思考、勇于創新的精神。

4 結語

教學與實踐中引入Proteus，提高了學生的學習熱情。產品制作成功，學生就會很有成就感、滿足感，這是一個良性循環。通過不斷的實踐，學生的動手開發、創新能力就得到了較大的提高。

參考文獻:

[1]彭勇.單片機技術.電子工業出版社,2009.8

[2]朱成志.Proteus仿真軟件在單片機原理教學中應用. 科技創新導報, 2009

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（南京郵電大學電子科學與工程學院，江蘇 南京 210023）

【摘　要】本文從分析集成電路設計實踐教學的特點入手，對集成電路設計實驗中引入研究型實踐教學模式的必要性、作用分析及具體實施方法進行了具體探討，并提出了研究型實踐教學對老師、對學生的要求。

關鍵詞 實踐教學；集成電路

基金項目：南京郵電大學教改項目（JG03314JX17）。

作者簡介：夏曉娟（1982—），女，南京郵電大學，副教授，從事集成電路設計領域的教學與科研工作。

隨著教育改革的不斷深入，隨著我國電子信息技術飛速發展，迎來了空前的發展機遇。傳統集成電路設計和生產流程近年來已經發生了改變，且電子產品發展迅速，集成電路設計是與最前沿科技緊密相連的一個方向，相關的課程也應與前沿科技緊密相連，課程的學習更要注重理論聯系實際，培養學生的科學思維能力和分析問題解決問題的能力。因此，集成電路設計實驗應在傳統的實踐教學方法基礎上，在“研究型實踐教學模式”方面進行探討和實踐。“研究型實踐教學模式”是指在實踐教學中指導學生將所學理論知識用于行業實際問題分析的一種實踐方法，旨在培養學生創造性的運用知識、自主的發現問題、研究問題，并解決問題的能力[1-2]。

1　確立研究型實踐教學模式的必要性

集成電路（Integrated Circuit，IC）產業是信息產業的基礎和核心，隨著我國電子信息技術飛速發展，迎來了空前的發展機遇。傳統集成電路設計和生產流程近年來已經發生了改變，大多設計均采用無生產線設計，加工采用代工方式。成電路設計具有一定的特殊性，集成電路設計過程需要集成電路專業人才經過嚴格的實踐訓練并且積累一定的工程實踐經驗。全國集成電路設計相關企業對于人才的需要也越來越嚴格，越來越需要能力型的、具有創造力的人才，應聘的條件之一就是需要有集成電路設計的相關經驗。作為一般理工科院校集成電路專業的發展在一定程度上缺乏對集成電路設計應用型人才培養的認識。因此，我們應該改變傳統觀念，樹立IC設計研究型人才培養觀。

集成電路設計實踐主要是提供學生一個實踐平臺，采用先進的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內容既是電路、模擬電子技術、數字電子技術以及課程設計中所學知識的應用，又是與最前沿科技緊密聯系的。而傳統的教學內容和教學模式，缺乏對學生創造力的培養，也缺乏與前沿科技的聯系，因此需要進行教學改革的探討和實踐。

隨著教育改革的不斷深入，傳統的實踐教學中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學模式已無法適應時代的要求。先進的教學模式是人才培養的關鍵措施。研究型教學模式，又稱為研討式教學模式，是指教師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識、自主地發現問題、研究問題和解決問題，以學生為中心，以知識掌握為基礎，以能力培養為主線，以提高素質為目的的一種新模式。集成電路設計實踐同樣需要采用先進的教學方式，提高學生的創新能力，培養研究型IC設計人才。

2　研究型實踐教學模式的作用分析

集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式，可以使相關領域的學生真正實現學有所用，不僅學習了集成電路設計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現象，激發學習的興趣。

集成電路設計是實踐性很強的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識，忽略對理論內容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展，可以在保證教學大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強的實踐內容，使學生一方面能夠將各門理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內容，有利于學生加強實踐的動力和持續進步。通過研究型實踐，對學校而言，可以培養更優秀學生；對學生而言，可以掌握前沿知識、促進就業。

研究型實踐成果的實現為學生的晉升、發展提供支持。學生的實踐研究成果如能公開發表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學生在工作崗位上的晉升、發展增加籌碼。這在最大程度上激發學生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結報告，這也為學生撰寫本科畢業論文打下良好的基礎。

3　研究型實踐教學模式的具體實施

3．1　課程結構優化

指導學生接觸各類資料，能夠提出問題，進而解決問題以掌握知識、應用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內容進行適當調整和完善，使課程體系更全面更科學，更能貼近行業發展，更能體現學生的主動性。

3.2　采用課堂討論進行專題研討的教學方法

在研究型實踐教學模式中，師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據課程需要，結合國內外的研究現狀和發展趨勢，采用與行業內吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設計，并共同探討電路的優化方案。

3．3　專業資料查詢能力培養

為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理，鼓勵學生從圖書館、書店、網絡等各種途徑查閱文獻資料，以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究，去偽存真，指導學生從這些資料中總結、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經驗以及前人的研究成果。

3．4　指導學生撰寫專題論文（報告）

在研究型實踐教學過程中，指導學生通過論文、調查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結構，做到綱舉目張；會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想，不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論，由學生根據自己感興趣的課題來查找文獻資料，進行研究，完成電路設計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

3．5　鼓勵學生參與課題研究

為調動學生參與科研創新活動的積極性，激發學生的創新思維，提高學生實踐創新能力，鼓勵學生參加老師的課題，鍛煉學生的動手能力，培養“研究型”的思維模式。

4　研究型實踐教學模式對教師和學生的要求

4．1　研究型實踐教學模式對教師的要求

研究型實踐教學模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎知識和內在結構，還要掌握與課程相關的專業基礎知識和實踐的基本技能；二是要掌握學科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學科的最新動態和取得的最新研究成果；三是要熟練運用科學研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

4.2　研究型實踐教學模式對學生的要求

研究型實踐教學模式對學生的要求：一是學生要有一定的知識積累，儲備了比較完備的基礎知識；二是要求學生具有一定的專業知識水平，熟練掌握集成電路的一些理論知識；三是要求學生具備一定的自我控制能力和自學能力；四是要求學生具備一定的科學研究能力。在研究型教學中，學生積極參與顯得尤為重要，需要充分調動學生的積極性和主動性。

參考文獻

［1］黃雪梅.研究型實踐教學有效實現的三個關鍵環節[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.

篇4

【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference

0 引言

模擬集成電路設計常常被稱為一種“藝術”，因為設計時要在各種指標、規范中間尋求適當的折中，這需要經驗和創造力。但它更是一種“科學”，因為需要一定的設計方法和深入研究來指導這樣的折中和創造。

這種“藝術”和“科學”的結合使教與學都充滿了挑戰。一方面，學生由于缺乏對模擬IC設計整體上的認識而覺得公式推導言之無味；另一方面，由于其藝術性，很難總結出具有普遍適應性的設計步驟，使學生感到迷茫困惑。

怎樣達到更好的教學效果？理論與實踐需要更緊密的結合！具體說來，筆者主張以“實例項目”為支撐的三個層次的學習。類似的教學思路可以借鑒到各個工程學科的學習、工程師的培養中去。

1 三層次的工程學習

第一階段，理論課學習和基本仿真實踐相結合。二者應該同步進行！在理論課中講授了一個基本的電路模塊之后，應及時針對該模塊的常見特性動手實驗（用Hspice等工具仿真），以實驗結果來解釋、應對書上的常用公式和結論！這時的實驗以演示性實驗、誘導性實驗為主，目的是基本方法和重點結論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學習內容，而是講練結合，讓仿真工具成為重要的學習工具。

第二階段，在學習了理論知識和仿真工具的基礎上，成立學習興趣小組，完成接近實際情況、但是經過一定簡化的工程項目，“實例項目”。這時的目標是把項目的全貌展現給學生，讓學生學習到做項目的思路、方法和態度，激發對工程的興趣?？梢阅M以下工作環節：性能指標的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓撲結構的分析和選擇；電路各項指標的仿真；仿真報告的撰寫；項目分析和總結。在整個過程中有兩點值得強調：一是團隊交流與合作。比如對于討論、確定某項指標，學生先查找資料，提煉出自己的邏輯和結論，再“教”給其他團隊成員。教別人是最好的學習！這對學生表達能力、學習能力會有很好幫助。二是數據的記錄和報告的撰寫。這是對學生的技術文檔編輯能力（包括文檔編輯軟件、繪圖軟件的應用能力），分析總結能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養不僅使學生在模擬集成電路設計這一工程方向上受益，也提高了學生總體的工程人才素質，為更廣闊的發展道路打下基礎。

“實例項目”應該給出適度的引導和參照。因為學生是初學者，學習是從模仿開始的！讓學生做能力以外的事情而不給予引導，不僅會事倍功半，挫傷學習動力，也不符合科學的、講究效率的工程精神。當然引導是適度的，不能包攬。

第三階段，選取對于這個工作方向有濃烈興趣的優秀學生，嘗試做一些具有實用性、創新性的項目。具備相關條件的情況下，可以和企業合作，做出實際的產品，讓學生的勞動與智慧能夠真正開花結果。

以上總述了以實例項目為支撐的工程學習的三個階段，可在思路上為廣大工程相關的老師同學們提供參考。各個階段具體的的設計與實施，需要不同細分行業的老師同學根據自己的特點來進行。在本文的續篇“模擬集成電路設計教學探討（二）”中，會以模擬集成電路設計中低壓帶隙基準源為例，闡述一個具體的“實例項目”（即上文中的第二階段）。歡迎廣大讀者閱讀交流。

篇5

得了良好的效果。

關鍵詞：電子技術；實踐教學；教學改革

中圖分類號： G642. 0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

我校地處新疆南疆沙漠邊緣，是傳統的農業院校，《電子技術基礎》是新興電氣、計算機、通信專業的核心基礎課，包括模擬電子技術和數字電子技術兩門主要課程，實踐教學包括實驗和課程設計兩個環節，其相關知識直接影響后續課程的學習，對學生的就業和工作也有著深遠影響。長期以來，實踐教學一直處于理論教學的“教輔”地位，不利于學生綜合素質、動手能力的培養，嚴重制約著我校電氣、計算機等專業的教育發展。隨著南疆工、農業的發展，用人單位對學生的工程實踐能力越來越看重，更傾向于聘動手能力強的人才。這就要求教師轉變觀念，結合實際教學情況和各方面的反饋信息，結合新的教育理念，對《電子技術》實踐教學進行教學改革。

1、 實驗教學改革

1.1實驗內容改革

原有的電子技術實驗課存在驗證性實驗多和實驗內容陳舊的弊端。為此，全系教師根據各方面反饋的信息，不斷調整和充實實驗內容。從原來的試驗中選出少量經典實驗，以保證電子技術實驗的基本知識、基本技能和基本方法，又增加了綜合性實驗和創新性實驗，以鍛煉和提高學生的動手、思維能力。最終確定的實驗內容：模擬電子技術部分包括晶體管共射極單管放大器、負反饋放大器、集成運算放大器的應用、OTL功率放大器、直流穩壓電源；數字電子技術包括TTL集成邏輯門測試、常用組合邏輯電路的測試及其應用、觸發器及其應用，常用時序邏輯電路測試及其應用、電子秒表，另外，還有一些偏重于自創性和設計性的選修實驗內容，譬如彩燈控制電路設計、步進電機驅動控制系統設計、溫度控制電路、電池電量檢測報警電路等，以滿足那些感興趣和動手能力強的學生。

1.2 實驗教學方法改革

長期以來，電子技術實驗課采取實驗室教師講解，學生現場連線，教師幫助調試的教學方法。因為學生對實驗內容生疏、實驗時間有限、接受能力參差不齊，經常是實驗做了，一問還是感到茫然，起不到實驗課應有的作用。為了解決這個問題，我們采取項目教學法。把每次要做的實驗看做一個教學項目，提前一個周末布置下去，讓學生提前預習實驗內容，上網查資料，并利用理論課堂介紹的PROTEUS軟件進行仿真，為了避免渾水摸魚的現象，每個學生的仿真電路圖發給教師檢查。實驗課上，教師把主動權讓給學生，不需要講解，學生對要做的實驗內容和原理已經非常清查，他們更多的是帶著好奇心，看看他們設計仿真的電路圖在硬件上是否合理，所以一到實驗課，都是急不可待地動手做起實驗來，調試電路，教師要做的就是對于現場出現的問題進行具體指導。采取這樣的項目教學方法，避免了傳統的填鴨式疲憊教學，讓學生在挑戰中完成了實驗，滿足了他們的成就感，增加了他們的學習興趣。另外，為了調動學生學習的積極性和主動性，電子技術實驗室實施開放式教學。

1.3教學手段革新

EDA技術是現代電子技術的標志，是電子技術教學內容手段改革的必然趨勢【1】，利用該技術可以實現硬件設計的軟件化，提高實驗效率。所以，我校電子技術實驗課程中引入了PROTEUS仿真軟件，來完成電路的功能設計、性能分析、時序測試和調試功能。因為仿真軟件為電路設計提供了多種分析方法，拓展了實驗的深度和廣度，為硬件電路的實現提供了正確的理論依據和設計方案，使課程實驗朝著“方案設計-軟件仿真-電路設計與制作-系統調試”這一工程實踐的流程發展【2】。通過這種“虛實結合”、“軟硬兼施”的實驗教學手段，提高了我校學生的電子綜合設計能力和工程實踐技能。

1.4多元化考核方式

實驗課程成績由3部分組成： 平市實驗成績（占30%），綜合實驗成績（占20%），實驗操作考試（占50%）。其中，平時實驗成績評定采取實驗全過程的評價方法，即實驗預習占20%（教師課前檢查），實驗操作過程占50%（教師現場記載），實驗報告占30%（教師課后評閱）。綜合實驗評分包括實驗項目方案設計和原理電路設計、實驗完成情況及實驗過程中分析問題和解決問題的能力、總結報告的撰寫等3方面。在實驗操作考試中，學生隨機抽題，主要考核學生在電路設計、接線調試、儀器設備使用、數據測試、實驗結果分析等方面的能力，這就督促學生認真做好每一個實驗。

2、課程設計改革

電子技術課程設計的教學目標是讓學生掌握電子系統設計的一般方法和設計流程，熟悉現代電子電路系統設計過程中常用的輔助工具及其使用方法，著重培養學生電子系統設計能力和創新意識，學生分析問題和解決問題的能力[4]。電子技術課程設計與以往相比，還是采取3人一組、教師指導、以學生為本，激發學生學習興趣的教學模式，其改革主要表現在教學內容、教學手段和考核機制幾個方面。

我校電子技術課程設計開課一般在14-15教學周，教師可提前4周，在第十周讓學生進行選題，以留出購買元器件的時間。在選題過程中，學生不僅可以選擇教師提供的課程設計題目，還可以自擬題目，自擬題目需要指導教師審核，以確定學生自擬的題目能夠達到教學計劃的要求。課程設計的題目來源于工程實際，要具有綜合性、先進性和實用性，并且每年都有新的補充。結合我系教師的工程實踐經驗，目前開設題目有數字溫度計、交通燈控制器、音樂彩燈控制器、數字頻率計、出租車計價器、聲光控樓梯照明開關設計、直流穩壓電源設計、水箱自動供水電路設計、OTL音頻功率放大器設計、數字搶答器設計、籃球24S計時器設計等二十多個題目。

為了更好的達到教學效果，把EDA技術引入到電子技術課程設計的教學中。學生在完成電子系統的初步設計方案后，先進行PROTEUS仿真，驗證所涉及的方案的邏輯功能，修改方案中的原理性錯誤，然后在進行安裝調試。并且，對所做項目采取模塊化設計，各單元電路逐級進行設計、仿真、調試，這樣有利于檢查和排除故障。根據電子產品設計流程，結合我院新近PCB板實驗設備，電子技術課程設計增加了原理圖和印制電路板圖的繪制。設計方案仿真通過后，要求學生使用PROTEL軟件進行設計方案的原理圖繪制和PCB板繪制，使電子技術課程設計的教學內容更接近于工程實踐。最后，在教師指導下，學生進行焊接、調試，完成整體項目。

結合工程實際產品設計的一般流程，根據各個環節在設計電子技術課程設計的所占比重，課程設計成績由設計方案成績（占20%）、軟件仿真成績（25%）、硬件調試成績（占35%）和總結報告成績（占20%）四部分組成。

3結束語

通過近幾年電子技術實踐教學改革的進行，充分激發了學生自主學習的主動性，提高了學生的實踐動手能力、培養了學生的創新精神、團結協作能力，同時學生的科技總結報告撰寫能力也得到了鍛煉，為學生整體素質的提高奠定堅實的基礎，也為學生參加電子競賽儲備了深厚的理論和實踐知識。

[1]楊慧敏.電子技術課程實踐環節的探索與改革[J].實驗室研究與探索.2004，23（3）61-63

篇6

關鍵詞：板級設計；EDA工具；硬件連接檢查；Perl語言

中圖分類號： TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)33-1496-02

Discussion of Hardware Connectivity validation method in Board Level Design

JIANG Yuan-jun, WU Xiu-long

(School of Electronic Science and Technology, Anhui University, Hefei 230039,China)

Abstract: Based on the developing trend of board design's high-speed and complication, it is no surprise that how to shorten the time-to-market of products is an import metric for every design company. After fixing on the architecture of system and finishing the design entry, engineers can use EDA tools to do ERC check in order to reduce design errors. But EDA tools are short of the function in hardware connectivity check. In this article, we will discuss the feasibility and superiority of using a new method to go on with the hardware connectivity check, which is based on Perl (Practical Extraction and Report Language).

Key words:board level design; EDA tool; hardware connectivity validation; Perl

1 引言

目前的電子設計大多數是集成系統級設計，整個項目中既包含硬件整機設計又包含軟件開發。這種技術特點向電子工程師提出了新的挑戰。

首先，如何在設計早期將系統軟硬件功能劃分得比較合理，形成有效的功能結構框架，以避免冗余循環過程；

其次，如何在短時間內設計出高性能高可靠的PCB板。因為軟件的開發很大程度上依賴硬件的實現，只有保證整機設計一次通過，才會更有效的縮短設計周期。

眾所周知，電子技術的發展日新月異，而這種變化的根源，主要因素來自芯片技術的進步，半導體工藝日趨物理極限，超大規模電路成為芯片發展主流[1]。而這種工藝和規模的變化又帶來了許多新的電子設計瓶頸，板級設計也受到很大的沖擊，最明顯的一個變化是芯片封裝的種類極大豐富，功能集成度、復雜度明顯增高；另外，芯片工作頻率提高，使得系統工作頻率的提高成為可能。而這些變化必然給板級設計帶來許多問題和挑戰。首先，由于高密度引腳及引腳尺寸日趨物理極限，導致低的布通率；其次，由于系統時鐘頻率的提高，引起的時序及信號完整性問題；第三，工程師希望使用功能更完備的EDA工具來完成復雜的高性能的設計[2]。

據此，我們不難看出，板級設計有以下三種趨勢：

1) 高速時鐘頻率及快速邊沿的設計成為主流[3]；

2) 產品小型化及高性能必須面對在同一塊板上由于混合信號設計技術（即數字、模擬及射頻混合設計）所帶來的分布效應；

3) 設計難度的提高，導致傳統的設計流程及設計方法很難勝任當前的技術。

基于板級設計的發展趨勢，目前有許多廠商從事電子設計自動化(EDA)工具的開發工作，如 Cadence, Synopsis, Mentor Graphics等EDA工具供應商。EDA所涉及的領域非常廣泛，包括網絡、通信、計算機、航天航空等。產品則涉及系統板級設計、系統數字/中頻模擬/數模混合/射頻仿真設計、系統IC/ASIC/FPGA的設計/仿真/驗證，軟硬件協同設計等。任何一家EDA供應商均很難提供滿足各類用戶的不同設計需求的最強的設計流程。

2 板級電路的硬件連接驗證方法

2.1 電路原理圖設計流程

我們知道原理圖設計是電路設計的基礎，只有在設計好原理圖的基礎上才可以進行印刷電路板的設計和電路仿真等。電路原理圖設計流程如圖1所示。

原理圖具體設計步驟如下[4]：

1) 新建原理圖文件。在進人 SCH 設計系統之前，首先要構思好原理圖，即必須知道所設計的項目需要哪些電路來完成，然后用相應的設計輸入工具來畫出電路原理圖。

圖1 電路原理圖設計流程圖

2) 設置工作環境。根據實際電路的復雜程度來設置圖紙的大小。在電路設計的整個過程中，圖紙的大小都可以不斷地調整，設置合適的圖紙大小是完成原理圖設計的第一步。

3) 放置元件。從元件庫中選取元件，布置到圖紙的合適位置，并對元件的名稱、封裝進行定義和設定，根據元件之間的走線等聯系對元件在工作平面上的位置進行調整和修改使得原理圖美觀而且易懂。

4) 原理圖的布線。根據實際電路的需要，利用 SCH 提供的各種工具、指令進行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，構成一幅完整的電路原理圖。

5) 建立網絡表。完成上面的步驟以后，可以看到一張完整的電路原理圖了，但是要完成電路板的設計，就需要生成一個網絡表文件。網絡表是電路板和電路原理圖之間的重要紐帶。

6) 原理圖的電氣檢查。當完成原理圖布線后，需要設置項目選項來編譯當前項目，利用工具提供的錯誤檢查報告修改原理圖。

7) 編譯和調整。如果原理圖已通過電氣規范檢查，那么原理圖的設計就完成了。這是對于一般電路設計而言，尤其是較大的項目，通常需要對電路的多次修改才能夠通過電氣規范檢查。

8) 存盤和報表輸出：電路圖輸入工具一般會提供利用各種報表工具生成的報表（如網絡表、元件清單等），同時可以對設計好的原理圖和各種報表進行存盤和輸出打印，為印刷板電路的設計做好準備。

2.2 硬件連接驗證方法的目的和驗證范圍

在2.1中描述的原理圖設計流程中，電氣規范檢查是完成原理圖設計的必要條件[5]。對于一個龐大復雜的系統板級設計來說，由于設計工具在硬件連接性方面的檢查功能不完善，或者由于設計人員在設計中的忽視，硬件連接方面的一些錯誤在通過電氣規范檢查并報表輸出后的板級設計中時有出現。在這里所說的硬件連接方面的錯誤主要是指：原理圖中器件symbol中的芯片引腳名稱與該芯片說明書中命名的引腳名稱不同；沒有連接的引腳；輸入/輸出腳的沖突；電路設計中是否按照每個芯片說明書中規定的供電電壓為該芯片供電；電路設計中是否存在芯片的某一個引腳存在重復的上拉、下拉電阻或者同時存在一個上拉電阻和一個下拉電阻的矛盾情況。其中輸入/輸出腳的沖突包括兩個方面：一是驅動芯片和接收芯片的連接引腳的信號方向是否存在同為輸入或者同為輸入的相悖情況，二是驅動芯片輸出腳的輸出高低電平和接收芯片輸入腳的高低電平是否存在過驅動或者不足驅動的情況。

為了進一步分析進行硬件連接驗證的必要性，以下按照連接性錯誤的類型逐一闡述：

1) 電路設計中是否存在未連接的節點：進行節點連接驗證通常是為了確認器件的引腳是否存在沒有正確連接的情況，或者是否存在孤立節點即電路設計中是否存在某器件的一個節點沒有連接到其他任何器件的情況。通常情況下，電路設計人員會對電路設計中一些故意懸空的芯片引腳標注上“NC”，這種情況則不屬于未連接的節點。在分析中，我們認為未連接的節點既可以是器件的一個引腳未連接，也可以是完全沒有連到其他器件；對于電容，電阻和電感這樣的器件，我們也需要去確定它們的兩個引腳在設計中是否都被使用。

2) 電路設計中的是否存在芯片說明書中明確指出未連接時需要進行特殊處理的輸入腳：進行輸入腳測試的目的和進行節點測試的目的很相似。電路圖中的浮空的輸入腳必須被給予特別的關注，因為由于它們處于邏輯“1”和邏輯“0”的不確定性可能會給器件帶來不穩定的工作狀態，或者引入了電子噪聲從而影響該器件的其他功能。

3) 電路設計中的是否存在錯接的電源腳或者地腳：進行電源和地腳的連接驗證的目的是為了確保電路設計中的每一個器件的電源和地腳都接入到正確的電源網絡上。此處的“正確”包含兩個方面的含義，其一是指電源腳接到電源節點，且地腳接地；其二是指電源腳所接的電壓值處在該芯片說明書要求的工作電壓范圍之內。此外，輸入腳和輸出腳是否存在重復的上拉或下拉電阻，以及是否存在沖突的上/下拉電阻這兩個問題也必須予以關注。

4) 電路設計中的是否存在相悖的引腳方向：

圖2 糾錯流程圖

我們進行此部分驗證所遵循的評價標準如下：

a. 所有接收器件的輸入腳都至少被一個驅動器件的輸出腳驅動；

b.電路設計中的任意一個特定的節點只允許連接一個輸出腳；

c.輸出腳不能直接和電源/地腳連接。

5)電路設計中的是否存在數字驅動腳和數字接收腳的DC特性不匹配：我們進行此部分驗證是為了檢查驅動腳和輸出腳的高/低電平是否匹配，防止芯片存在過驅動或者不足驅動的情況出現。

6) 電路設計中的是否存在命名不一致性的情況：我們進行此部分驗證的目的是檢查電路設計中引腳的功能和節點命名是否存在不一致性。不一致性通常會發生在FPGA和連接性器件上，因為這些器件的引腳功能在電路設計中沒有明確提及。同時，差分信號的極性連接正確性也可以在此部分檢查。

2.3 硬件連接驗證方法的實現

為了完成2.2中列舉的板級設計的硬件連接驗證，我們需要按照以下三個步驟：

1) 首先比對原理圖中所有器件的供電電壓、引腳信號方向、數字腳的高低電平等一系列參數是否與對應的芯片說明書的參數一致，如圖2所示：

2) 其次檢查原理圖中所有芯片的連接，特別是沒有使用的引腳的特殊處理、Open-Drain的引腳、電源的去耦電容等是否滿足其對應的芯片說明書中的特定要求。

3) 最后檢查原理圖中所有存在連接關系的芯片中互相連接的引腳的輸入輸出方向是否正確，即不存在兩個輸入或者輸出腳對接的情況；檢查設計中存在互相連接的驅動與被驅動關系的芯片之間對接的數字腳的高低電平是否匹配，即不存在過驅動或者不足驅動的情況。

為完成上面提到的硬件連接驗證的三個步驟，我們需要精確地比對電路原理圖中的器件參數和芯片說明書中的對應參數的數值或者范圍是否一致。在日趨復雜的板級設計中要準確無誤地完成參數的比對工作，單單憑借設計師的經驗或者肉眼觀察是很難做到的，這就要求我們必須借助有效的輔助工具進行參數處理，排除電路原理圖和芯片說明書參數已經匹配的連接，縮小檢查的范圍，最終憑借設計經驗和芯片說明書的規范來鎖定設計中確實存在的硬件連接錯誤，整個流程如圖2所示。

3 結論

本文介紹了一種新的基于Perl語言[4]的數據庫處理工具進行系統板級設計中的硬件連接性驗證的方法，運用此方法，我們可以在系統設計的早期階段發現系統內潛在的芯片功能性或者參數匹配方面的錯誤，將硬件設計的錯誤降到最低，便于大大提升設計一次成功率，降低設計成本，縮短產品進入市場的周期。

參考文獻：

[1] 王衛平.電子工藝基礎：第2版.2003年09月.北京：電子工業出版社.

[2] 集成系統PCB板設計的新技術.[2003-11-25].上海泰齊科技網.

[3] 周潤景，袁偉亭編著.Cadence 高速電路板設計與仿真（第2版）.2007年09月.北京：電子工業出版社.

[4] 李剛，王艷林，孫江宏等編著.Protel DXP電路設計標準教程.2005年06月.北京：清華大學出版社.

篇7

本課題來源于試驗室建設，研究對象為信號的調制與解調的matlab仿真。

2、研究的目的和意義

2.1、目的

我選擇了《信號的調制與解調的MATLAB仿真》這個課題作為畢業設計其主要目的是通過此次課程設計進一步學習和鞏固通信原理及其相關知識，并學會利用所學的知識能，在設計過程中能綜合運用所學知識內容，進一步熟悉和掌握MATLAB的使用方法;對信號的調制與解調原理及其實現有較深的了解;為即將進入社會參加工作打下堅實的基礎;掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等。

2.2、意義

從事電子通信業而不能熟練操作使用MATLAB電子線路設計軟件，在工作和學習中將是寸步難行的。在數學、電子、金融等行業，使用MATLAB等計算機軟件對產品進行設計、仿真在很早以前就已經成為了一種趨勢，〖您正瀏覽的文章由實習報告網整理〗這類軟件的問世也極大地提高了設計人員在通信、電子等行業的產品設計質量與效率。眾所周知，實際過程中信號傳輸都要經過調制與解調這一過程，由于消息傳過來的原始信號即調制信號具有頻譜較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而，在通信系統的發送端通常需要有調制過程，反之在接收端則需要有解調過程。

3、國內外的研究現狀和發展趨勢

3.1、研究現狀

MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一種面向科學與工程的計算軟件，通過MATLAB和相關工具箱，工程師、科研人員、數學家和教育工作者可以在統一的平臺下完成相應的科學計算工作。

MATLAB本身包含了600余個用于數學計算、統計和工程處理的函數，這樣，就可以迅速完成科學計算任務而不必進行額外的開發。業內領先的工具箱算法極大的擴展了MATLAB的應用領域，所以MATLAB自推出以來就受到廣泛的關注，信號處理工具箱就是其中之一，在信號處理工具箱中，MATLAB提供了濾波器分析、濾波器實現、FIR濾波器實現、IIR數字濾波器設計、IIR數字濾波器階次估計等方面的函數命令。

3.2、發展趨勢

由于我們所面對的工程問題越來越復雜，過去所依賴分析的技術已逐漸不敷使用。利用電腦來分析及解決工程問題已是當今工程師的必要工具。使用MATLAB軟件進行科學計算，能夠極大加快科研人員進行研究開發的進度，減少在編寫程序和開發算法方面所消耗的時間和有限的經費，從而獲得最大的效能。

4、研究的主要內容及設計成果的應用價值

4.1、研究的主要內容

1、信號調制與解調的原理

眾所周知，實際過程中信號傳輸都要經過調制與解調這一過程，由于消息傳過來的原始信號即調制信號具有頻譜較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而，在通信系統的發送端通常需要有調制過程，反之在接收端則需要有解調過程。但是在計算機中的模擬和實現都是采用數字化的方法的，如果將采樣的頻率放的高一些，數字的所造成的失真就不容易察覺了，采用計算機對信號進行處理的話，非常的方便，這也是數字代替模擬的的原因之一。

2、信號調制與解調的基本方式

在信號調制中常以一個高頻正弦信號作為載波信號。一個正弦信號有幅值、頻率、相位三個參數，可以對這三個參數進行調制，分別稱為調幅、調頻和調相。也可以用脈沖信號作載波信號?？梢詫γ}沖信號的不同特征參數作調制，最常用的是對脈沖的寬度進行調制，稱為脈沖調寬。數字信號調制的三種基本方式，有振幅鍵控(ASK)、頻率鍵控(FSK)和相位鍵控(PSK)。

在信號的解調中首先已調信號中檢出調制信號的過程稱為解調或檢波。幅值調制就是讓已調信號的幅值隨調制信號的值變化，因此調幅信號的包絡線形狀與調制信號一致。只要能檢出調幅信號的包絡線即能實現解調。這種方法稱為包絡檢波。檢波后的信號，再經低通濾波，濾除高頻信號，即可獲得所需調制信號，實現解調。

3、信號調制與解調的MATLAB教本程序編制

利用MATLAB本身包含了600余個用于數學計算、統計和工程處理的函數，就可以迅速完成科學計算任務而不必進行額外的開發，而且信號與系統，通信系統工具包可以很容易的使用MATLAB開發語言——M語言快速的實現信號調制與解調這一過程的仿真。

4、整個系統的實現過程

首先利用MATLAB編制教本文件，對信號調用相應的函數進行各種調制，產生各類已調波及對其進行解調，同時進行頻譜分析，然后利用SIMULINK工具箱對其進行解調仿真，通過改變參數并觀測結果為系統的設計和改進提供了良好的依據。

4.2、信號的調制與解調的MATLAB仿真的應用價值

調制與解調是信號處理應用的重要問題之一，而系統的仿真和設計是設計過程中的重要步驟和必要保證。利用MATLAB可以很方便的進行通信系統的分析和仿真，尤其對于我們電子信息專業的教學與設計非常有利，另一方面還可以為開設《高頻電子基礎》和《信號與系統》等課程提供模擬信號的調制與解調的計算機虛擬試驗。

5、工作的主要階段、進度

(1)、2007年秋季學期第11周前

接受畢業設計任務書，學習畢業設計(論文)要求及有關規定。

(2)、2007年秋季學期第12~20周

閱讀指定的參考資料及文獻(包括10萬個印刷符號外文資料)，基本完成開題報告、外文翻譯等任務。

(3)、2007年春季學期第1周〖您正瀏覽的文章由實習報告網整理〗

進一步修訂完善開題報告、外文翻譯，使其在內容及格式上符合畢業設計(論文)規范要求。

(4)、2008年春季學期第82周到第6周

完成各單元電路設計，protel輔助分析。

(5)、第6周至第12周

完成電路制作，調試。

(6)、第13周

完成畢業設計，全部成果交指導老師批閱。

(7)、第14周

畢業答辯

6、最終目標及完成時間

完成硬件設計，提供protel電路原理圖及pcb印制版圖，最終達到硬件軟件能準確無誤的應用的目標。

完成時間：第15周

7、現有條件

現有protel軟件及制作硬件的必要設備，可以完成本課題的研究與設計。

參考文獻

1.謝自美等電子電路設計、實驗、測試。武漢：華中科技大學出版社。2000年7月。二版

2.全國大學生電子設計競賽組委會。第五屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編2001.北京：北京理工大學出版社。2003年1月。一版

3.孫繼平等900MHZDDS|PLL在礦井無線通信系統中的應用煤炭科學技術2001年10期

4.張肅文等高頻電子線路。北京：高等教育出版社。1993年4月。三版

5.王正謀PROTEL電路設計實用教程。北京：電子工業出版社。2003年6月。一版

6.郭勇等PROTEL99SE印刷電路板設計教程。北京：機械工業出版社。2004年6月。一版

7.許自圖電子電路彷真平臺與教程。武漢：華中科技大學出版社。2003年1月。一版

篇8

1加強實驗室硬件環境建設

我校電工電子實驗教學中心承擔全校除人文和經管兩個學科之外的全部學科的電工電子類實驗和實踐教學任務，包括電工電子基礎實驗課、電工電子實習、電子類課程設計、開放性實驗和競賽培訓等實踐教學任務。為更好滿足實驗教學任務，中心加大了實驗室硬件環境建設。本中心新組建了6個新實驗教室，分別是綜合電子實驗室、微電子設計實驗室、SOPC實驗室、電工第三實驗室、仿真實驗室和開放創新實驗室。

中心教師還自主設計制作了51系列單片機開發板，EDA應用開發平臺，MSP430單片機應用開發平臺、電腦鼠標開發平臺、工業總線開發平臺、PLC開發平臺、嵌入式系統開發平臺、聲表面波器件應用開發平臺、太陽能利用應用開發平臺、智能建筑系統開發平臺、智能測控系統開發平臺和交通控制系統開發平臺等。為了使現有設備滿足教學需要，中心組織人員與企業合作，改進了實驗教學設備80多臺，自購元器件，擴展現有設備功能40臺。

2改革實驗教學

2．1課堂教學與網絡教學結合

中心還制作了網絡實驗教學平臺。學生在該平臺上，可以獲得實驗教學大綱、實驗指導書、儀器使用課件、電子元器件手冊和實驗教學課件等教學資源，以便完成實驗預習。同時，教師要求學生在實驗預習后，提交預習報告，作為學生實驗考核的一項重要指標，有效的保證了實驗預習質量［2，3］。

2．2電路設計實驗與電子設計技能培訓結合

中心增加了電子設計自動化軟件的課時。例如我們在基礎實驗內容里為“模擬電子技術”等課程增加SystemView和Multisim等模擬電路設計仿真軟件的學習內容;在“數字電子設計”等課程增加了MAX+plusⅡ和ISE等數字電路設計;在系統設計型實驗和大型創新實驗中加入了ProteIDXP、Proteus和CCS等系統聯調及嵌入式系統設計的軟件。這些內容拓展了實驗的深度和廣度，使學生真正掌握目前業界主流的“方案設計—軟件仿真—設計與制作—系統調試”設計流程，提高了學生的實踐能力［4］。

2．3實驗教學內容改革

實驗教學中心將實驗教學內容由原來的驗證型、綜合型和設計型實驗，改革為由基礎理論與實驗技能型實驗、系統設計型實驗和大型創新實驗組成的多層次實驗教學內容結構。

(1)基礎理論與實驗技能實驗

該實驗是由中心原有的驗證型、綜合型和設計型實驗內容組成。這個層次的實驗主要完成學生電學素養、電路設計基本技能、電子儀器的使用、實驗操作等電學基本能力和素質的培養。

(2)系統設計型實驗

該實驗是在基礎理論與實驗技能實驗的基礎上，綜合學生所學到的多個電學理論設計一個具有特定功能的系統，以培養學生綜合運用所學理論知識的能力、解決較為復雜的實際問題的能力以及簡單電學功能模塊設計的能力。例如，利用集成運算放大器設計一個靜電測試儀，在這個系統中用到了集成運算放大器的多種基本電路設計以及蜂鳴器、濾波電路等，最終實現了一個在實驗室測試靜電是否超標，如超標則發出報警。

(3)大型創新實驗

該實驗是將嵌入式系統、單片機、FPGA、DSP設計與電路設計相結合，設計一個復雜和智能的并具有實際使用功能的系統的實驗。這個層次的實驗由學生自主選題，自由結合。例如，分布式溫濕度控制柜系統的設計實驗涉及到傳感器技術、單片機技術、PCB設計和制版、TCP/IP傳輸技術和控制原理等。

2．4綜合實驗考核方式

中心對學生的實驗教學效果考核采取網上實驗預習、動手能力現場測試、實驗報告和實驗后網上應用型考試相結合的形式;考核學生在實驗操作過程中能否主動搭建電路、查找問題和分析問題;防止實驗報告的抄襲;實驗結束后能夠主動回顧實驗知識和過程，將課堂教學進行復習和升華。

3加強實驗室管理

本中心在實驗室管理建設上制定了“事必議、議必決、決必行、行必果”的實驗室運行管理方針，建立和完善了一系列包括實驗室主任崗位職責、實驗技術人員崗位職責、實驗室設備管理制度、實驗室材料管理制度、實驗室考勤制度、實驗室學生守則、實驗室安全制度和開放實驗室管理制度等。

篇9

近些年來，隨著信息技術不斷發展，電子技術也隨著發展。電子產品更新頻率不斷加快，實現了電子產品的高集成、大容量和小體積開發。EDA技術的發展，創新了電子工程設計行業，為電子工程設計發展明確了新方向。21世紀將是EDA技術的高速發展期，EDA技術將是對21世紀產生重大影響的十大技術之一。文章主要闡述EDA技術的發展概念、發展過程，明確了EDA技術特點，分析該技術的作用。

關鍵詞：

電子工程設計；EDA技術；電子技術

近些年來，隨著電子技術日益發展、革新，應用逐漸實現了快速化和大容量發展，設計系統的數字化，由傳統組合芯片轉變為單片系統發展。可以說，EDA技術發展，實現了電子領域、電子系統開發的變革，是科技提高、發展的重要產物，對電子工程設計而言，EDA技術的研究、分析具有十分重要的現實意義。

1EDA技術概述

EDA技術，實現了電子設計的自動化，CAM和CAE技術概念出現，逐漸產生了EDA技術，該技術以計算機為主要工具，集合拓撲邏輯結構、計算數學技術、數據庫技術、數字優化技術、圖形技術等學科，逐漸產生了最新理論結構，由微電子、信號處理分析、電路技術和信息技術的重要集合?，F代化EDA技術特點較多，選擇自頂向下方式設計程序，確保了設計方案整體性和優化性，加上該技術自動化程度較高，在電子工程設計時，可開展各類級別調試和仿真，對于電子工程設計者而言，可及時發現結構設計錯誤，防止設計工作浪費，防止細枝末節錯誤，在系統開發中能夠投入更多精力，確保設計的高效率和低成本，縮短設計周期。同時，EDA技術能夠并行操作，構建框架結構環境，可實現同步電子工程開發、設計?？梢哉f，EDA是電子技術設計自動化，也就是能夠幫助人們設計電子電路或系統的軟件工具。該工具可以在電子產品的各個設計階段發揮作用，使設計更復雜的電路和系統成為可能。

2EDA技術的特點

首先，在現代EDA技術的運用，大多選擇“Top-Down”程序進行設計，保證設計方案優化性、合理性，防止“Bottom-up”的設計局部優化，避免整體結構缺陷。其次，HDL技術的設計優點，可實現語言的公開利用，保證語言描述范圍，確保設計和工藝無聯系，保證現場、系統編程，確保設計保存更為便捷，可實現在線升級。第三，自動化程度較高，在設計過程中，能夠實現各級別仿真和調試，在早期結構設計時，設計者能夠及時發現設計錯誤，防止設計工作重疊。另外，設計人員能夠省略具體細節問題，在系統開發上能夠集中精力，確保設計低成本和高效率。

3EDA技術的發展

在電子工程設計領域，隨著EDA技術出現到發展，主要分為3個歷史發展時期：首先，初級階段。從1970年開始，EDA技術主要是采取CAD技術，集成電路具有小規模特點，在傳統手工圖設計時，因集成電路板、集成電路成本較大，周期較長，設計效率不高，主要依靠計算機技術進行設計印刷，選擇CAD工具，可實現布圖布線的二維設計和分析，代替了傳統的高重復性工藝。其次，發展階段。從1980年開始，EDA技術逐漸發展完善，集成電路規模也隨之增大，電子系統的復雜化，開展軟件開發研究，實現CAD系統集成，強化了電路功能設計、結構設計，EDA技術逐漸延伸至半導體芯片設計。第三，成熟階段。EDA技術經過長時間發展，從1990年開始，微電子技術發展十分迅猛，一個芯片集成，就可達到幾千萬、上億晶體管，對于該技術現狀，對EDA技術要求也隨之提高，促使EDA技術進一步發展。全球各大公司陸續研發EDA系統，開展大規模系統仿真，研究高級語言技術和綜合技術。

4EDA技術軟件研究

首先，EWB軟件。該軟件技術是基于PC電子軟件設計，具有集成化、仿真分析、原理圖、接口設計、文件夾設計等幾個特點。其次，PROTEL軟件。使用該技術，主要在PROTE199中廣泛運用，立足電路原理圖設計，采取印刷電路板設計和高層次設計技術。近些年來，EDA技術開發成為熱門話題，得到迅速發展。在該領域，主要包含高層次模擬和硬件語言描述，是一種高層次綜合技術。隨著科學技術水平不斷提高，EDA技術朝著更科學、更高層次設計技術逐漸發展。

5EDA技術作用

首先，使用EDA技術，可驗證電路設計，保證方案正確性。確定設計方案后，通過系統仿真、結構模擬，對設計方案可行性進行驗證設計，保證系統環節傳遞函數能夠實現。推廣系統仿真技術，在非電專業系統設計時，可確定某種新構思和新理論設計方案。待仿真后，可模擬分析系統各電路結構，對電路性能指標實現性、結構設計正確性進行判定。其次，使用EDA技術，可優化設計電路特性。對于元器件容差，加上工作環境溫度變化，會影響電路穩定性。通過傳統設計方法，難以全面分析這種影響，也難以完成整體優化設計。使用EDA技術，利用統計分析、溫度分析功能，處于各種溫度條件下，可分析電路特性，有利于最佳電路結構、系統穩定溫度和最佳元件參數確定，保證電路優化設計。第三，使用EDA技術，可實現電路模擬測試。對于電子電路設計，在設計過程中，包含大量的特性分析、數據測試，由于受測試儀器精度、測試手段約束，存在較多測試問題，選擇EDA技術，可實現功能的全部測試。

6EDA技術實現步驟

如上文所述，在現代電子設計領域，EDA技術是技術發展的重要方向，主要是一種硬件HDL描述語言，對硬件電路功能、信號連接、定時關系的語言描述。因此，EDA技術具有較高的自動化程度，能夠實現并行操作，具有較廣的語言描述范圍，可實現語言公開利用，促使整體設計方案的優化設計。對于EDA步驟的實現，主要包含如下方法：首先，文本圖編輯和原理圖修改。通過圖形編輯器，對文本、圖形進行設計，可充分表達設計者的設計意圖。其次，編譯。通過編譯器，對設計描述進行拍錯編譯，通過設計描述，直接轉換成特定的文本形式。第三，綜合。在該步驟中，可實現軟件設計、硬件實現性的合二為一，由硬件電路代替軟件設計，通過HDL綜合器，促使網表文件生成。另外，以門級為出發點，可描述門電路結構。只要用硬件描述語言將數字系統的行為描述正確，就可以進行該數字系統的芯片設計與制造。第四，行為仿真。通過設計描述網表文件，實現功能仿真，對設計描述和設計意圖是否一致進行判定。第五，適配。對于網表文件，利用布局布線適配器，針對某一目標器件進行邏輯映射操作，例如邏輯分割優化，布局布線，以及底層器件的優化配置，等到邏輯映射操作完成之后，EDA軟件可形成多項結構，例如適配報告、下載文件。第六，功能仿真。在該步驟中，仿真精度非常高，和真實情況十分接近。第七，下載。如果上述6個步驟能夠順利實現，可將適配器文件下載，直接在目標芯片中轉存。

7電子工程設計中EDA技術的應用流程

近些年來，EDA技術在各領域不斷深入，涉及醫療、生物、航天、通信等領域，然而，EDA技術在電子工程設計中的運用最為突出，通過EDA技術，利用虛擬儀器進行產品測試，保證技術支持?？梢哉f，EDA技術的運用，主要是電路特性優化和電路設計仿真。EDA技術在電子工程設計中的運用，主要應用流程如下：首先，源程序。在一般情況下，在電子工程設計時，主要是利用EDA器件軟件，通過圖形編輯器，展示文本、圖形。不論是文本編輯器，或圖形編輯器，均需依靠EDA工具編譯、排錯，方可實現文件格式轉化，保證了邏輯綜合分析。輸入源程序之后，即可實現仿真器仿真。其次，邏輯綜合。輸入源程序之后，利用VHDL格式轉化，即可進入邏輯綜合分析流程，利用綜合器，在電路設計過程中，通過高級指令，實現高級向層次較低語言轉化，即邏輯綜合。在邏輯綜合過程中，可將其看作電子設計的目標優化流程，輸入文件到仿真器后，實現仿真操作，確保功效、結果一致性。第三，時序仿真。邏輯綜合適配后，進入到時序仿真環節，時序仿真是利用適配器、布線器，通過適當手段，將VHDL文件傳輸至仿真器內，逐漸開始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考慮器件特性，在適配之后，時序仿真結果比較精確。第四，仿真分析。明確了電子工程設計方案，通過結構模擬、系統仿真方法，對方案可行性、合理性進行研究分析。通過EDA技術，可實現系統函數傳遞，建立數學模型開展仿真分析。使用該系統仿真技術，可應用到其他非電專業設計中，在理論驗證、方案構思中能夠正確運用。

8結語

綜上所述，隨著科學技術不斷發展，現代技術逐漸革新，促使EDA技術領域朝著更高層次推廣、開發，且成效非常顯著。在本篇文章中，筆者詳細分析、研究了EDA技術的基本信息。根據研究表明，在我國電子工程設計領域，EDA技術的運用是一種技術推動和變革，基于EDA技術的電子產品，其使用性能、專業化程度明顯高于傳統設計方案。因此，在電子工程設計領域，使用EDA技術，可明顯提升工作效率，優化電子產品，拓展產品附加值，EDA技術發展方向的高層次自動化設計技術必將取得更輝煌的成績。無線互聯科技•設計分析

作者：陳瑾 單位：徐州工程學院

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[6]江燕.電子工程設計的EDA技術分析[J].電子技術與軟件工程，2016（7）：125.

篇10

“模擬電子技術基礎”課程需要在有限的學時內（理論教學64學時，實驗20學時）使學生獲得電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能。新修訂的課程內容體系更加注重理論教學與實踐教學的銜接，在保證經典理論的基礎上重點講授集成運放組成的各種信號運算、信號處理和信號產生電路，并延伸到模擬集成電路和模數混合系統等內容，培養學生系統級的分析與設計能力。理論教學應簡化器件內部機理的介紹，弱化缺乏工程背景的解題技巧及公式記憶，強化器件的組合應用與接口擴展機制，加強主流新技術的探討；實踐教學應重點引入研究型和設計型實踐教學環節，為此出版了課程配套的“十一五”規劃實驗教材《電子技術實驗與模擬電子技術課程設計》。目前，多媒體教學和電子設計自動化（EDA）的發展使得教學輔助軟件能夠融入課堂，為學生豐富的探索和實踐提供了現代化手段。適用于該課程的研究型教學輔助軟件包括EDA仿真軟件Multisim、Proteus和工程計算軟件Matlab、MathCAD。在此基礎上，筆者將EDA仿真作為理論課的工具及學生進行硬件實驗的前提，建立了“理論•仿真•硬件”相互融合的教學模式，以保證研究型教學落到實處。

教學方法與教學手段的改進

1.通過網絡輔助教學平善課程體系

隨著信息技術的發展，世界各國高校都在大力開展網絡化教學應用，然而海量的數字化資源會使學生感到無所適從。為此，筆者通過網絡輔助教學平臺給學生提供少而精的數字化資源，與課堂教學相輔相成。除了教學大綱、教學日歷和教學課件，網絡輔助教學平臺提供的數字化教學資源還包括教學輔助軟件、往屆試卷及答案詳解、國家級電子技術精品課程和國際一流大學電子技術課程的網址，方便學生進行自主學習。網絡輔助教學平臺還提供與課程相關的在線輔導答疑，并通過微博、QQ群、飛信群等網絡互動方式開展憶阻器、在系統可編程模擬器件、新型傳感器等前沿技術的專題討論，并讓學生通過網絡調查模擬電子技術的相關專利與應用，撰寫調研報告，促進學生開展研究性學習。

2.將EDA仿真演示融入理論教學

EDA技術是電子設計領域的一場革命，改變了以變量估算和硬件實驗為基礎的電路設計方法。在理論教學中引入重點內容的EDA仿真演示，有利于快捷地將理論性和應用性融于一體，實現理論教學的拓展，并為實踐教學打下基礎。由于學時與場所限制，教師需要在備課時充分考慮課堂投影演示與本機顯示的不同，精心設計演示范例與互動環節，引導學生思考，由學生得出結論，并事先做好演示范例的中間版本以便重點演示關鍵步驟。例如，筆者在課堂上利用EDA仿真軟件邊演示邊講解電路引入負反饋前后各種參數、輸入輸出信號波形、頻率響應特性的異同，學生通過直觀的比較加深了對負反饋作用的理解。此外，筆者在布置書面作業時還鼓勵學生對作業中的疑難問題進行仿真，并在作業本上寫出心得體會。

3.強化“系統化模擬電路”的定性思維

現行的理論教學往往只講器件和基礎電路，很少涉及如何由各種元器件通過某種聯結組成一個實用系統。筆者在緒論課中就結合實際闡明電路系統的組成及各部分的作用，并給出簡圖；之后課程中每一個新內容都會回到系統簡圖上來，逐漸深化、細化，并引導學生尋找反例，這樣不但使學生建立了系統的概念，而且能夠舉一反三。在EDA的輔助下，學生對各種電路無須精確的理論計算，但要掌握近似估算的方法，弄清楚電路系統的設計思路及其局限性、性能指標的折衷考慮。要注意各章節之間的相互配合和銜接，堅持培養學生“系統化模擬電路”的定性思維，強化以集成運放為基礎的知識體系，使學生建立系統觀念、工程觀念，學會定性分析與辯證的思維方法。

多層次的實踐教學

1.利用Multisim軟件開展虛擬實驗

研究型教學是理論和實踐有機結合的一種教學方式。然而由于學時、實驗條件的限制，課內實驗的教學效果難以達到預期目標，利用EDA軟件開展虛擬實驗能夠彌補當前課內實驗的不足。目前EDA軟件的種類很多，其中Multisim軟件提供了多種常用的虛擬電子儀器與元器件，特別適合于模擬電路系統的虛擬實驗。

學生可以通過這些儀器觀察電路的運行狀態，查看電路的仿真結果，許多設置、使用和讀數與實際的測量儀器類似。因此，課內實驗是首先在EDA實驗室安排了一節課的Multisim認識實習，隨后按教學日歷分為基礎實驗、綜合實驗、課程設計三個階段。各階段都增加了相應的仿真設計內容。在課內實驗之前，筆者要求學生預習實驗內容并進行Multisim仿真及課外研究，再進入實驗室通過儀器設備進行實際的硬件操作。虛擬實驗和硬件實驗不可重此輕彼，而應軟硬結合。筆者通過實驗課件的演示減少講解時間，讓學生有更多的時間用于實際操作與硬件調試。這種“理論•仿真•硬件”相互融合的教學模式將仿真考核和課外研究作為實驗成績的重要部分，增強了學生對理論知識的理解與掌握，提高了學生的仿真能力、設計能力和系統調試能力。

2.重視綜合實驗和課程設計

研究型教學需要一種類似科學研究的氛圍以及一對一的師生互動。綜合實驗和課程設計能夠較好地彌補理論教學大班授課的不足。有限的學時在一定程度上制約了實踐教學的深入開展，為此筆者壓縮了前期驗證型基礎實驗的次數，在實驗課程的后期安排了三次融合整學期知識點的綜合實驗，幫助學生強化“系統化模擬電路”的定性思維。期末的課程設計則由指導教師布置若干難度適中的研究課題，要求學生從查閱資料開始自主進行電路設計，對設計的電路進行仿真分析，經教師審查后方可選購器件，安裝調試電路，測量各種參數，進行實驗分析，提出改進意見，并根據規范格式書寫課程設計報告，完成一次較完整的工程研究訓練。鼓勵學生進一步拓展課程設計內容并發表科技小論文，在課程設計中表現突出的學生將被選拔參加各種課外科技活動和競賽。

結束語