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電子電路設計與仿真范文第1篇

【關鍵詞】Multism10；電路設計與仿真；三相電動機；模擬操作

1.引言

電機的控制電路是生活中廣泛的應用電路，也是我們本科（包括電氣類、機電類等專業）在校生學習的一個重要的做成部分。自（互）鎖控制電路占有很大的比重。然而，在進行相關的實驗或實習中，三相交流電往往是很高的電壓，具有一定的危險性；并且，三相電機某些參數測定實驗（如短路實驗）在實際操作中很難進行。針對這些問題，Multism10為實際操作前的準備提供更加貼近實際的環境。這些可以增加我們學生電機控制電路實際操作中的信心和積極性，使我們在實際操作中敢于大膽動手，勇于創新，最終達到對理論知識更加深刻的理解和增強我們的操作的熟練性。

2.Multism10的概述

A、Multism10是美國國家儀器公司（National Instruments，簡稱NI）推出的一款仿真軟件。

B、Multisim 10是一個功能強大的EDA系統，它提供了一個非常大的元器件數據庫，同時擁有VHDL和Verilog設計接口與仿真等功能。

C、Multism10操作界面友好，能夠利用鼠標完成對元件的選擇、連線，元件屬性的查看以及修改以及對仿真結果的查看。

D、Multism10提供了電路的多種分析方法，例如：參數掃描分析、噪聲分析等；同時也提供了許多的測試元件，如：虛擬電流表、探針、虛擬伏特表等。

3.兩個電動機自（互）鎖控制電路的設計

3.1 確定電路的控制方式和元件

3.5 兩個三相電動機自（互）鎖控制電路的功能一覽表

3.6 兩個三相電機控制電路的仿真過程

A、按開關QF，主電路和控制電路此時得電。

B、若按開關SA，交流接觸器KM1線圈得電閉合，此時，原理圖中的KM1-1閉合，使電機1的自鎖和電機1的連續運轉；同時原理圖中的KM2-1斷開，實現電機1運轉時，電機2停止，實現電機1、2互鎖。

C、若按開關SB，同理，可實現電機2的自鎖和電機1、電機2的互鎖。

3.7 結果

通過以上的仿真，仿真的結果符合控制的要求，對于在實踐中電機控制電路的操作具有一定的知道意義。

4.結束語

通過Multism10的仿真，不僅可以能夠更好地為電工電子實踐和實際操作前做準備，減少在實踐中的儀器和設備的損壞，更重要的是能夠較少電工電子實踐中較高電壓等因素引起的對操作者的威脅。除此之外，Multism10的仿真電路的運行，使我們在不必導致損壞設備或有危險的情況下能夠更好地掌握電路的性能。

參考文獻

[1]《職業技能鑒定教材》編委會.電工[M].中國勞動社會保障出版社,2011,12.

[2]鄧澤霞,陳新崗主編.電路電子基礎實驗[M].中國電力出版社,2009.

電子電路設計與仿真范文第2篇

【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。

參考文獻

[1]代啟化，Proteus在單片機電路系統設計中的應用[J].自動化與儀器儀表，2006（06）.

[2]王娜娜.徐海，數字電子技術教學的實踐與思考[J].科技信息，2010（30）.

[3]鄧海，基于Proteus和LabVIEW的串行通信系統仿真[J].科技廣場，2009（09）.

[4]吳小花，基于Proteus的電子電路設計與實現[J].現代電子技術，2011（15）.

電子電路設計與仿真范文第3篇

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。

參考文獻

[1]晏湧,藍波.“任務驅動”教學法在模擬電子技術實驗中的應用[J].實驗技術與管理,2010(11):253-254.

[2]張亞君,陳龍,牛小燕.Multisim在數字電路與邏輯設計實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理,2008,25(8):108-110,114.

[3]劉君,楊曉蘋,呂聯榮,等.Multisim11在模擬電子技術實驗中的應用[J].實驗室研究與探索,2013,32(2):95-98.

[4]沙春芳.Multisim10在模擬電子技術教學中的應用[J].中國現代教育裝備,2011(3):125-126.

[5]雷躍,譚永紅.用Multisim10提升電子技術實驗教學水平[J].實驗室研究與探索,2009,28(4):24-27.

電子電路設計與仿真范文第4篇

關鍵詞：可進化硬件遺傳算法電子電路設計現場可編程門陣列

在人類的科學研究中，有不少研究成果得益于大自然的啟發，例如仿生學技術。隨著計算機技術和電子技術的發展，許多的科學研究越來越與生物學緊密相聯。在人工智能方面，已經實現了能用計算機和電子設備模仿人類生物體的看、聽、和思維等能力；另一方面，受進化論的啟發，科學家們提出了基于生物學的電子電路設計技術，將進化理論的方法應用于電子電路的設計中，使得新的電子電路能像生物一樣具有對環境變化的適應、免疫、自我進化及自我復制等特性,用來實現高適應、高可靠的電子系統。這類電子電路常稱為可進化硬件(EHW,EvolvableHardWare)。本文主要介紹可進化硬件EHW的機理及其相關技術并根據這種機理對高可靠性電子電路的設計進行討論。

1EHW的機理及相關技術

計算機系統所要求解決的問題日趨復雜，與此同時，計算機系統本身的結構也越來越復雜。而復雜性的提高就意味著可靠性的降低，實踐經驗表明，要想使如此復雜的實時系統實現零出錯率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統的容錯性能：即系統在出現錯誤的情況下的適應能力。對于如何同時實現系統的復雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍本。人體是迄今為止我們所知道的最復雜的生物系統，通過千萬年基因進化，使得人體可以在某些細胞發生病變的情況下，不斷地進行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機理，科學家們研究出可進化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構消除錯誤，而且可以在設計要求或系統工作環境發生變化的情況下，通過自我重構來使電路適應這種變化而繼續正常工作。嚴格地說，EHW具有兩個方面的目的，一方面是把進化算法應用于電子電路的設計中；另一方面是硬件具有通過動態地、自主地重構自己實現在線適應變化的能力。前者強調的是進化算法在電子設計中可替代傳統基于規范的設計方法；后者強調的是硬件的可適應機理。當然二者的區別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個方面的問題。

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

1．1遺傳算法

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

1．2現場可編程邏輯陣列(FPGA)

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

2進化電子電路設計架構

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

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

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

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

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

（3）根據適應度再對新的個體組進行統計，并根據統計結果挑選一些個體。一

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

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

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

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

進化電子電路設計中，最關鍵的是遺傳算法的應用。在遺傳算法的應用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關系到個體變異的程度，也關系到個體對環境變化做出反應的能力，而這兩個因素相互抵觸。變異因子越大，個體更容易適應環境變化，對系統出現的錯誤做出快速反應，但個體更容易發生突變。而變異因子較小時，系統的反應力變差，但系統一旦獲得高適應度的設計方案時可以保持穩定。

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

3可進化電路設計環境

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

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

電子電路設計與仿真范文第5篇

關鍵詞:電子技術綜合設計；實踐能力；創新思維

1引言

隨著石河子大學人才培養模式的不斷改革，以及社會對高等教育培養具備實踐能力、創新思維人才目標要求的提出，實踐教學環節作為工科專業人才培養體系中的重要組成部分[1]，成為當下大學生創新思維和創新能力培養的重要環節。電子技術綜合設計是一門實踐性非常強的實訓類課程，是電子技術人才培養成長的必由之路。由學生自行設計、自行制作和自行調試電子電路，旨在培養學生掌握綜合模擬、數字、高頻電路知識，解決電子信息方面常見實際問題的能力，培養學生電子電路設計與EDA（ElectronicDesignAutomation）調試工具的使用方法，以及開展項目管理的基本方法。

2現狀

以往的教學安排中主要側重電子電路的設計和仿真，留給學生自己用于思考和設計的時間有限，設計基本停留在紙上和計算機上。因此，教學效果很難達到預期的教學目的。雖然學生在參加接下來的相關課程的課程設計、大學生訓練計劃、全國大學生電子設計大賽、畢業設計時理論分析能力得到提高，但實際設計和調試時卻出現大量問題很難得到快速解決的現象。所以，這種教學模式不再適應目前新的人才培養方案對于電子信息工程專業提出的要求以及創新人才的培養。

3課程改革探索與實踐

電子技術綜合設計課程的改革與探索主要從課程教學目標、課程教學內容、課程教學實施、教學方法、考核方法和教學效果等幾個方面進行。課程目標電子技術綜合設計將學生已學過的電路基礎、模擬電路、數字電路以及高頻電路等課程的知識綜合運用在該課程中[2]，從而培養學生具備電子元器件的識別和選擇，電子電路仿真和電路設計軟件的使用，電子電路的分析和設計以及實際應用電路項目的開發、管理等綜合能力，使學生切實經歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實際看得到、摸得著的電路的實現過程。該課程是對現有課程體系的完善和補充[3]，幫助學生拓展視野，提升學生參加課外科技活動、校級SRP（StudentResearchProject）活動、國家大學生創新計劃以及全國電子設計競賽等專業競賽的興趣和畢業設計的質量與水平。教學內容課程的主要內容按照基本知識驗證、專業知識綜合、創新設計能力培養的原則進行安排，主要包括：常用電子元器件基礎知識；常用電子測量儀表的使用；電路仿真軟件的使用；印刷電路板的設計與實現；電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試；撰寫總結報告、答辯等。1）常用電子元器件基礎知識：主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區分，還包括一些電子常用術語，比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。2）常用電子測量儀表的使用：包括萬用表、示波器、函數發生器、直流穩壓電源的基本使用方法。3）電路仿真軟件的使用：主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。4）印刷電路板的設計與實現：AltiumDesigner軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。5）電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試：對全班學生進行分組，四個人一組，每組一個設計題目，每組經過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設計出電路仿真圖，仿真沒有問題后設計PCB圖，然后制成單面板進行元件焊接、調試。6）撰寫總結報告、答辯：系統設計完成后，每組撰寫總結報告，提出系統的優點和設計不足，以及設計過程中自己的心得體會，最后制作幻燈片進行課程匯報答辯。教學實施在完成各個教學內容時，課程采用項目驅動的方式使學生在掌握理論知識的同時，實踐能力也得到不同程度的提高。整個教學過程分為4個項目進行，通過項目的完成，學生逐步完成課程的學習，綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。1）基本元件及電路測試項目。教學內容的前兩部分講解完成后，要求每個學生進行基本元件參數的測試、電路虛焊、雙面板線路測試等。通過該項目，學生掌握電子元件與電路測試的基本方法和常用測量儀器的使用方法。2）電子電路設計和仿真項目。在該項目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實例設計一個兩級晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數的選取、放大倍數的計算、系統測試和修改等方面給學生進行講解。講解完成后，學生參考實例設計一個放大倍數不同的晶體管放大電路作為練習。練習完成后，全體學生設計一個波形發生電路用來產生方波、三角波信號。學生設計過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項目預期目標。該項目完成后，學生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設計的基本原則。3）電子電路制板與焊接調試項目。前兩階段的項目完成后，教師講解電路制板軟件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程，講解和制作過程以上一個項目中的兩級晶體管放大電路為例，講解的過程中學生如果有問題可隨時提出，教師進行解答。最終要求學生自己實現一個兩級晶體管放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調試。通過該項目，學生掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現的過程。4）綜合設計與總結項目。學生按學號進行隨機選題，題目內容涵蓋模擬電路（如連續可調直流穩壓電源）、數字電路（如循環彩燈控制器）、高頻電路（如小信號阻容耦合放大電路設計）。題目選定后，題目相同的學生分成一組，組建項目小組。項目組成員提出設計方案，經過理論論證，設計完成仿真電路和PCB電路，然后采用手工腐蝕法實現電路系統的板面布線，最后進行元件焊接和調試。系統完成后，整個課程基本接近尾聲，每組學生要對自己的設計方案進行匯報答辯。通過該項目，學生掌握了復雜電路的設計與實現，以及團隊合作完成項目設計、管理、總結的過程。教學方法課程的教學方法，打破傳統理論課程完全靠教師講授以及實驗課程以學生動手為主的模式，采用教師講授、項目訓練、學生參與設計和討論、分析講解和答辯的形式。學生有機會表達自己的觀點和設計思路，充分調動積極參與的興趣。考核方法課程的總評成績由5個部分組成：考勤10%+課程表現10%+項目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報告30%。新的考核標準打破原來課程總評成績主要由平時成績、設計成績兩部分組成的模式，主要以學生在教學實踐活動中的參與度和完成度作為考量，注重學生實踐能力和綜合能力的培養。教學效果經過兩周的項目驅動訓練和實踐環節的總結，學生對于測量儀器的使用更加熟練，對常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚，對電子電路的設計和實現更加有信心，分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。

4結論

課程改革和實踐在石河子大學電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術綜合設計課程中進行，學生對于課程內容安排和各個環節的設計比較歡迎，加大了學生創新思維和創新能力的培養。課程實施的整個過程側重基礎能力培養，將項目管理理念貫穿整個課程的始終，加大創新能力的培養。學生在后續的畢業設計和課外科技活動中凸顯了較強的實踐和創新能力。

作者:周濤 張銳敏 劉巧 李栓明 鐘福如 單位:石河子大學信息科學與技術學院

參考文獻

[1]吳大鵬,黃沛昱.“電子系統綜合設計”課程建設探索[J].電氣電子教學學報,2014,36(6):41-43.