電路設計步驟精選(九篇)

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第1篇：電路設計步驟范文

關(guān)鍵詞：集成電路設計企業(yè)；成本核算

中圖分類號：F23 文獻標識碼：A

收錄日期：2015年8月30日

一、前言

集成電路的整個產(chǎn)業(yè)鏈包括三大部分，即集成電路設計、生產(chǎn)制造和封裝及測試。由于集成電路行業(yè)在我國起步晚，目前最尖端的集成電路企業(yè)幾乎全被外資壟斷，因此國家從改革開放以來，逐年加大集成電路產(chǎn)業(yè)的投入。近年來，我國的集成電路企業(yè)飛速發(fā)展，規(guī)模逐年擴大。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2015年第一季度中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為685.5億元。其中，IC設計銷售額為225.1億元，生產(chǎn)制造業(yè)銷售額為184.9億元，封裝測試銷售額為275.5億元。作為集成電路產(chǎn)業(yè)的IC設計得到國家的大力鼓勵發(fā)展，以期望由IC設計帶動整個中國的集成電路產(chǎn)業(yè)。我國的集成電路企業(yè)主要分布在長三角、珠三角、京津地區(qū)和西部的重慶、西安和武漢等。其中，長三角地區(qū)集中了全國約55%的集成電路制造企業(yè)、80%的集成電路封裝測試企業(yè)和近50%的集成電路設計企業(yè)，該區(qū)域已經(jīng)形成了包括集成電路的研發(fā)、設計、芯片制造、封裝測試及其相關(guān)配套支撐等在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。

集成電路行業(yè)是一個高投入、高產(chǎn)出和高風險的行業(yè)，動輒幾十億元甚至幾百億元的投入才能建成一條完整的生產(chǎn)線。國務院在2000年就開始下發(fā)文件鼓勵軟件和集成電路企業(yè)發(fā)展，從政策法規(guī)方面，鼓勵資金、人才等資源向集成電路企業(yè)傾斜；2010年和2012年更是聯(lián)合國家稅務總局下發(fā)文件對集成電路企業(yè)進行稅收優(yōu)惠激勵，2013年國家發(fā)改委等五部門聯(lián)合下發(fā)了發(fā)改高技[2013]234號文，凡是符合認定的集成電路設計的企業(yè)均可以享受10%的所得稅優(yōu)惠政策。因此，對于這樣一個高投入、高技術(shù)、高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，國家又大力支持的產(chǎn)業(yè)，做好成本核算是非常必要的。長期以來，集成電路設計企業(yè)由于行業(yè)面較窄，又屬于高投入、復雜程度不斷提高的行業(yè)，成本核算一直沒有一個明確的核算方法。

二、集成電路設計生產(chǎn)流程

集成電路設計企業(yè)是一個新型行業(yè)的研發(fā)設計企業(yè)，跟常規(guī)企業(yè)的工作流程有很大區(qū)別，如下圖1。（圖1）集成電路設計企業(yè)在收到客戶的產(chǎn)品設計要求后，根據(jù)產(chǎn)品需求進行IC設計和繪圖，設計過程中需要選擇相應的晶圓材料，以便滿足設計需求。設計完成后需要把設計圖紙制造成光刻掩膜版作為芯片生產(chǎn)的母版，在IC生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過光刻掩膜版在晶圓上生產(chǎn)出所設計的芯片產(chǎn)品。生產(chǎn)完成后進入下一環(huán)節(jié)封裝，由專業(yè)的封裝企業(yè)對所生產(chǎn)的芯片進行封裝，然后測試相關(guān)芯片產(chǎn)品的參數(shù)和性能是否達到設計要求，初步測試完成后，把芯片產(chǎn)品返回集成電路設計企業(yè)，由設計企業(yè)按照相關(guān)標準進行出廠前的測試和檢驗，最后合格的芯片將會發(fā)給客戶。

對于集成電路設計企業(yè)來說，整個集成電路生產(chǎn)流程都需要全方位介入，每個環(huán)節(jié)都要跟蹤，以便設計的產(chǎn)品能符合要求，一旦一個環(huán)節(jié)出了問題，例如合格率下降、封裝不符合要求等，設計的芯片可能要全部報廢，無法返工處理，這將會對集成電路設計企業(yè)帶來很大損失。

三、成本核算方法比較

傳統(tǒng)企業(yè)的成本核算方法一般有下面幾種：

（一）品種法：核算產(chǎn)品成本的品種法是以產(chǎn)品的品種為成本計算對象，歸集費用，計算產(chǎn)品成本的一種方法。品種法一般適用于大量大批單步驟生產(chǎn)類型的企業(yè)，如發(fā)電、采掘等企業(yè)。在這種類型的企業(yè)中，由于產(chǎn)品的工藝流程不能間斷，沒有必要也不可能劃分生產(chǎn)步驟計算產(chǎn)品成本，只能以產(chǎn)品品種作為成本計算對象。

品種法除廣泛應用于單步驟生產(chǎn)類型的企業(yè)外，對于大量大批多步驟生產(chǎn)類型的企業(yè)或者車間，如果其生產(chǎn)規(guī)模小，或者按流水線組織生產(chǎn)，或者從原材料投入到產(chǎn)品產(chǎn)出的全過程是集中封閉式的生產(chǎn)，管理上不要求按照生產(chǎn)步驟計算產(chǎn)品成本，也可以采用品種法計算成本，如小型水泥廠、磚瓦廠、化肥廠、鑄造廠和小型造紙廠等。

按照產(chǎn)品品種計算成本，是產(chǎn)品成本計算最基礎(chǔ)、最一般的要求。不論什么組織方式的制造企業(yè)，不論什么生產(chǎn)類型的產(chǎn)品，也不論成本管理要求如何，最終都必須按照產(chǎn)品品種計算出產(chǎn)品成本。因此，品種法是最基本的成本計算方法。

（二）分批法：分批法亦稱訂單法，它是以產(chǎn)品的批別（或訂單）為計算對象歸集費用并計算產(chǎn)品成本法的一種方法。分批法一般適用于單件小批生產(chǎn)類型的企業(yè)，如船舶、重型機械制造企業(yè)以及精密儀器、專用設備生產(chǎn)企業(yè)。對于新產(chǎn)品的試制，工業(yè)性修理作業(yè)和輔助生產(chǎn)的工具模具制造等，也可以采用分批法計算成本。在單件小批生產(chǎn)類型企業(yè)中，通常根據(jù)用戶的訂單組織產(chǎn)品生產(chǎn)，生產(chǎn)何種產(chǎn)品，每批產(chǎn)品的批量大小以及完工時間，均要根據(jù)需求單位加以確定。同時，也要考慮訂單的具體情況，并結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)負荷程度合理組織產(chǎn)品的批次及批量。

（三）分步法：分布法是以產(chǎn)品的品種及其所經(jīng)過的生產(chǎn)步驟作為成本計算對象，歸集生產(chǎn)費用，計算各種產(chǎn)品成本及其各步驟成本的一種方法。分布法主要適用于大量大批復雜生產(chǎn)的企業(yè)，如紡織、冶金、造紙等大批量、多步驟生產(chǎn)類型的企業(yè)。例如，鋼鐵企業(yè)可分為煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)步驟。在這種企業(yè)里，其生產(chǎn)過程是由若干個在技術(shù)上可以間斷的生產(chǎn)步驟組成的，每個生產(chǎn)步驟除了生產(chǎn)出半成品（最后步驟為產(chǎn)品）外，還有一些處于加工階段的在產(chǎn)品。已經(jīng)生產(chǎn)出來的半成品及可以用于下一生產(chǎn)步驟的再加工，也可以對外銷售。

（四）作業(yè)成本法：作業(yè)成本法是一個以作業(yè)為基礎(chǔ)的管理信息系統(tǒng)。它以作業(yè)為中心，作業(yè)的劃分從產(chǎn)品設計開始，到物料供應；從工藝流程的各個環(huán)節(jié)、總裝、質(zhì)檢到發(fā)運銷售全過程，通過對作業(yè)及作業(yè)成本的確認計量，最終計算出相對準確的產(chǎn)品成本。同時，經(jīng)過對所有與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)作業(yè)的跟蹤，消除不增值作業(yè)，優(yōu)化作業(yè)鏈和價值鏈，增加需求者價值，提供有用信息，促進最大限度的節(jié)約，提高決策、計劃、控制能力，以最終達到提高企業(yè)競爭力和獲利能力，增加企業(yè)價值的目的。

由于集成電路設計企業(yè)的特殊生產(chǎn)工藝流程，集成電路設計企業(yè)的主要生產(chǎn)和封裝、測試都是在第三方廠家進行，分批法、分步法和作業(yè)成本法都不太適合作為集成電路設計企業(yè)的成本核算方法，所以品種法將作為集成電路設計企業(yè)的基礎(chǔ)成本核算方法。

四、IC產(chǎn)品的品種法

品種法作為一種傳統(tǒng)的成本核算方法，在集成電路設計企業(yè)里是十分實用的。由于集成電路設計企業(yè)的生產(chǎn)流程比較特殊，產(chǎn)品從材料到生產(chǎn)、封裝、測試，最后回到集成電路設計企業(yè)都是在第三方廠商進行，每一個環(huán)節(jié)的成本費用無法及時掌握，IC產(chǎn)品又有其特殊性，每種產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，不僅依賴于設計圖紙，而且依賴于代工的工藝水平，每個批次的合格率并不盡相同，其成品率通常只有在該種產(chǎn)品的所有生產(chǎn)批次全部回到設計企業(yè)并通過質(zhì)量的合格測試入庫時才能準確得出，然而設計企業(yè)的產(chǎn)品并不是一次性全部生產(chǎn)出來，一般需要若干個批次，或許幾十上百個批次加工，在最后幾個批次返回設計企業(yè)時，早期的許多批次產(chǎn)品早已經(jīng)發(fā)給客戶使用了，因此集成電路設計企業(yè)的按品種進行成本核算應該是有一定預期的品種法，即需要提前預估該種產(chǎn)品的成品率或廢品率，盡量準確核算每一個IC產(chǎn)品的成本。

五、結(jié)語

集成電路設計是個技術(shù)發(fā)展、技術(shù)更新非常迅速的行業(yè)，IC設計企業(yè)要在這個競爭非常激烈的行業(yè)站住腳跟或者有更好的發(fā)展，就必須緊密把握市場的變化趨勢，不斷的進行技術(shù)創(chuàng)新、改進技術(shù)或工藝，及時調(diào)整市場需求的產(chǎn)品設計方向，持續(xù)不斷的通過科學合理的成本控制手段，從技術(shù)上和成本上建立競爭優(yōu)勢；同時，充分利用國家對于集成電路產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠政策，特別是對集成電路設計企業(yè)的優(yōu)惠政策，加大重大項目和新興產(chǎn)業(yè)IC芯片應用的研發(fā)和投資力度；合理利用中國高等院校、科研院所在集成電路、電子信息領(lǐng)域的研究資源和技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)學研相結(jié)合的發(fā)展思路，縮短項目的研發(fā)周期；通過各種途徑加強企業(yè)的成本控制手段，來達到提高中國IC設計企業(yè)整體競爭實力，擴大市場份額。

主要參考文獻：

[1]中國半導體行業(yè)協(xié)會.cn.

第2篇：電路設計步驟范文

關(guān)鍵詞：繪制原理圖；PCB設計；方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）17-0251-02

一、導言

隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，用Protel軟件設計電路和PCB成為電子專業(yè)學生必備的技能之一。Protel99SE功能強大，能進行原理圖繪制、電路仿真、PCB設計、PLD設計、各類報表等工作。本文將以FM收音機電路設計為例，講述Protel 99SE在PCB設計中的應用。

1.電路原理圖設計的一般步驟[1]。電路原理圖設計通常有以下六個步驟，即啟動Protel99SE原理圖編輯器、設置圖紙大小和版面、放置元器件、對放置的元器件布局布線、對布局布線進行調(diào)整、保存文檔并打印輸出。

2.PCB的設計步驟。印制電路板圖（PCB）的設計由七個步驟構(gòu)成，即繪制電路原理圖、創(chuàng)建PCB文檔、規(guī)劃電路板、裝元器件封裝庫及網(wǎng)絡表、元器件的布局、布線、文檔保存與輸出。

二、印制電路板設計實例――FM收音機電路設計

1.FM收音機原理圖設計。原理圖設計是PCB設計的基礎(chǔ)，原理圖的正確是電路板布局布線的前提。①創(chuàng)建原理圖設計文件，在Protel 99SE主菜單欄File菜單中選擇子菜單New，在“New Design Database”對話框中設置數(shù)據(jù)庫的名稱“FM收音機電路設計.ddb”和保存路徑，完成創(chuàng)建。在新建數(shù)據(jù)庫中單擊主菜欄File中的New…，選擇“Schematic Document”圖標，生成一個原理圖設計文件，命名為“FM收音機.Sch”。②設置圖樣參數(shù)，F(xiàn)M收音機電路圖采用A4號圖紙。單擊主菜單欄的Design菜單，在彈出下拉菜單中選擇Option…選項，將默認的圖樣幅面“B”改為“A4”。③放置元器件，在Libraries選項中選擇所需的元器件庫，并選定元器件，雙擊元器件名，然后單擊鼠標左鍵放置元器件，可以多次放置。值得注意的是，在FM收音機電路設計中，現(xiàn)有的庫中不提供SC1088，需要自己制作該元器件。④放置連線和節(jié)點，然后在連線工具欄中單擊按鈕，在連線的起點處單擊鼠標左鍵，拖動鼠標至另一元器件的引腳，再次單擊鼠標左鍵，完成此連線的繪制。如果連線相交，則需要添加節(jié)點，單擊連線工具欄中的按鈕，在需要添加節(jié)點的位置單擊鼠標左鍵，完成節(jié)點的設置[2]。⑤放置電源和接地符號，放置電源和接地符號有兩種方式，即通過菜單Place＼＼Power Port，或者使用連線工具欄（Wiring Tools）中的按鈕。⑥編輯元器件屬性，根據(jù)電路原理圖的需要，設置元器件名稱、封裝和參數(shù)等相關(guān)屬性。完成以上步驟，原理圖繪制完畢，如圖1所示。⑦保存文件，繪制完畢后，執(zhí)行菜單命令File＼＼Save，保存文件。

2.檢查原理圖電氣規(guī)則。使用Protel 99 SE的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令Tool/ ERC，進行電氣規(guī)則檢查。發(fā)現(xiàn)錯誤，根據(jù)錯誤信息改正。

3.創(chuàng)建網(wǎng)絡表。網(wǎng)絡表是電路原理圖和PCB之間的橋梁。執(zhí)行菜單命令Design/ Create Netlist，生成與原理圖同名的文件，其擴展名為“.NET”。

4.印刷電路板的設計。①進入印刷電路板設計界面，執(zhí)行菜單File/New命令，選擇PCB Document圖標，新建PCB設計文檔，命名為“FM收音機.PCB”。②規(guī)劃電路板，在“FM收音機.PCB”工作界面中選取KeepOut Layer，執(zhí)行Track命令，繪制FM收音機電路的邊框，其形狀為矩形，大小為80mmΧ60mm。③設置設計規(guī)則的相關(guān)參數(shù)，執(zhí)行菜單命令Design/Rules，選擇Routing按鈕。在Rules Classes中根據(jù)電路板設計要求設置參數(shù)[3]?！癋M收音機電路”PCB板的設計要求如下：信號層為Top Layer和Bottom Layer，無電源層。頂層布線形態(tài)為“Horizontal”，底層布線形態(tài)為“Vertical”；過孔（Via）設置為穿透式過孔；元件安裝方式為貼片式（SMT），可以雙面布局；布線寬度（Width）設置為8～12mil，推薦寬度為10mil；過孔、布線安全間距（Clearance）采用默認設置；增加+3V、GND網(wǎng)絡設置，將布線寬度設置為20～100mil；推薦寬度為40mil。④加載元件封裝庫，執(zhí)行菜單命令Design/Add/Remove Library，在彈出的對話框中選取對應的元件封裝庫。如果有自制的封裝，也要將封裝所在的庫添加到庫中。⑤裝載網(wǎng)絡表，執(zhí)行菜單Design/Load Nets…命令，選擇“FM收音機.Net”文件。如果顯示無錯誤，單擊Execute按鈕完成網(wǎng)絡表的裝載。⑥元器件布局，Protel 99SE支持自動布局和手動布局。執(zhí)行菜單命令Tools/Auto Placement/Auto Placer 可以自動布局。FM收音機布局如圖2所示。⑦自動布線，執(zhí)行菜單命令Auto Routing/All，并在彈出的窗口中單擊Route all 按鈕，開如對PCB進行自動布線。FM收音機電路板布線圖如圖3所示。⑧手工調(diào)整，自動布線結(jié)束后，可能存在一些令人不滿意的地方。運用手工調(diào)整，將PCB設計得更完美。⑨打印輸出PCB，執(zhí)行菜單命令File/Print/Preview，生成“FM收音機.PPC”。然后執(zhí)行菜單命令File/print，打印出PCB圖。

三、結(jié)語

隨著電子產(chǎn)品的新發(fā)展，印制電路板的設計會日趨復雜。運用Protel設計電路在提高原理圖和PCB設計效率的同時，其強大的規(guī)則設置也保證了電子產(chǎn)品的可靠性。

參考文獻：

[1]張輝.Protel 99SE項目式教程[M].成都：西南交通大學出版社，2014.

第3篇：電路設計步驟范文

關(guān)鍵詞：仿真；課程設計；效果；效率

Comprehensive application for the simulation software in the course design and the measures for some problems

Xu Junyun

South China of agriculture university, Guangzhou, 441052, China

Abstract: Introduced a method for conducting students to apply the simulation software comprehensively to do course design about the power electronics system. Through analyzing the characteristics for two kinds of simulation softwares, guided students to use Matlab/Simulink to do power electronic main circuit design, and to use Orcad/Pspice to do the power electronic control circuit design, and give a useful measure for convergence problem in the simulation. The practices show that the comprehensive application of simulation softwares can effectively help students improve the effect and efficiency of the power electronics circuit design.

Key words: emulation; course design; effect; efficiency

高校實踐教學是一項需要不斷創(chuàng)新的工作，實踐課教師有必要探索新的實踐教學方法，改進實踐教學效果。因此，筆者在本校電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)課―電力電子技術(shù)的實踐教學的指導方法上做了改進，引導學生采用一種綜合應用仿真軟件輔助電力電子電路課程設計的方法。

1 電力電子電路常用仿真軟件特點分析

目前在電力電子電路設計和分析上主要采用Matlab/Simulink和Orcad/Pspice這兩種仿真軟件。在Matlab/Simulink仿真平臺，電力電子器件模型使用的是簡化宏模型，它只要求元器件的外特性與實際元器件特性基本相符，而不考慮元器件的內(nèi)部細微結(jié)構(gòu)，屬于系統(tǒng)級模型。 Orcad/Pspice是不同于Matlab/Simulink的仿真平臺，它構(gòu)建的元器件模型除了要求元器件的外特性與實際元器件特性相符，還要考慮元器件內(nèi)部的細微結(jié)構(gòu)，相比Matlab/Simulink的宏模型更詳細，更復雜，是屬于器件級的模型，用Pspice仿真可以細致地反映元器件的工作情況。雖然Matlab/Simulink的電力電子器件模型較為簡單，但是它占用的系統(tǒng)資源較少，因而在仿真時出現(xiàn)不收斂的幾率相比Orcad/Pspice要少。鑒于此，可以考慮將這兩種仿真軟件有機結(jié)合起來，取長補短，以提高仿真的效率。

下面以一種基于TL494控制的開關(guān)電源的設計為例，介紹在電力電子技術(shù)課程設計實踐教學中建議學生采用的綜合性設計方法。

2 基于TL494控制的開關(guān)電源設計舉例

本示例要求設計出一種以TL494為控制器件的開關(guān)電源，電源電壓范圍為0～12 V。要求該開關(guān)電源性能可靠，紋波電壓小，控制精度高。

2.1 設計步驟1―主電路的原理電路設計

主電路的原理電路設計方案利用所學知識，學生容易確定。如本設計中的主電路可采用常規(guī)的非隔離式Buck電路，開關(guān)管采用P溝道MOSFET，驅(qū)動采用“圖騰柱”電路，輸出電壓反饋電路由一個比例運放電路構(gòu)成(如圖1所示)。

圖1 主電路、驅(qū)動電路及電壓反饋原理電路

2.2 設計步驟2―控制電路原理電路設計

控制電路原理電路方案參照相關(guān)資料，并利用所學自動控制理論知識，學生也較容易確定。本部分要求以TL494作為控制芯片。

TL494控制原理電路(如圖2所示)，1和2腳前接上兩相同阻值的電阻，起到限流阻隔的作用，其中1腳接主電路輸出反饋電壓Vo，2腳接設定電壓Vset，當改變Vset的值時，Vo和Vset經(jīng)誤差比較后控制PWM信號的輸出；3腳經(jīng)一個PI比例積分回路串上2腳，起到反饋的作用；4腳接地；5腳經(jīng)一個電容接地，6腳經(jīng)一個電阻接地，5，6腳共同構(gòu)成振蕩回路；8，11腳與12腳共同接工作電壓；13腳接地，使9，10腳以并聯(lián)工作方式輸出。

圖2 TL494控制原理電路

2.3 設計步驟3―開關(guān)電源系統(tǒng)仿真預設計

這個環(huán)節(jié)是整個設計的重點和難點。對學生而言，設計原理電路并不難，難的就在于如何確定原理電路中具體的元器件參數(shù)，在這方面學生缺乏經(jīng)驗。

2.3.1 仿真軟件使用方案及問題對策

按常規(guī)設計方法，直接將Orcad/Pspice仿真軟件用于電力電子電路設計，對初學者特別是學生來說，往往困難較大。學生在使用該軟件的時候，很容易碰到仿真不收斂的問題，從而一籌莫展。

因此，在教學實踐中，引導學生首先利用Matlab中Simulink仿真平臺仿真快而不易出現(xiàn)收斂問題的優(yōu)勢進行主電路的仿真設計，較高效地確定出主電路中的電感、電容和電阻的最佳參數(shù)值。然后再利用Orcad/Pspice仿真軟件進行控制電路的仿真設計?？刂齐娐凡糠衷O計的難點在于PI參數(shù)的選擇，因此要引導學生采用Orcad/Pspice仿真軟件來進行。因為Orcad/Pspice是器件級仿真軟件，仿真精度高，輔助控制電路參數(shù)的確定最佳。

對Orcad/Pspice在電力電子電路整體仿真中容易遇到的收斂性問題，筆者通過和學生一起分析研究、查找資料，積累了一些解決問題的經(jīng)驗。實踐表明，這些經(jīng)驗對開關(guān)電源系統(tǒng)電路的仿真設計是有用的。下面給出一個對此問題有用的對策。

在用Orcad/Pspice進行仿真調(diào)試的時候，經(jīng)常出現(xiàn)ERROR -- Convergence problem in transient analysis at Time =？ Time step =？, minimum allowable step size =？這個問題。一個有效的解決方法就是修改參數(shù)。系統(tǒng)默認參數(shù)及參數(shù)修改的方法如圖3和圖4所示。

圖3 PSpice系統(tǒng)默認參數(shù)

圖4 參數(shù)修改圖

2.3.2 系統(tǒng)仿真輸出波形圖示例

通過對不同參數(shù)條件下仿真結(jié)果的比較，按照開關(guān)電源紋波電壓小，控制精度高等要求可確定原理電路參數(shù)。下面是利用仿真平臺方便的參數(shù)比較功能得出的主電路最佳仿真輸出波形圖及控制電路采用最佳PI參數(shù)值時系統(tǒng)的輸出電壓仿真波形(如圖5，圖6所示)。

圖5 主電路負載電壓仿真輸出波形(Simulink)

圖6 總電路負載電壓仿真輸出波形3(Pspice)

圖5是在開環(huán)狀態(tài)下選擇出的相對最優(yōu)電感、電容和電阻參數(shù)值下的負載電壓波形；圖6是在控制電路選用相對最優(yōu)比例系數(shù)和積分電容參數(shù)時的負載電壓波形。

2.4 設計步驟4―實際開關(guān)電源系統(tǒng)測試

依據(jù)仿真預定元器件參數(shù)構(gòu)建出具體的電路。在實驗室調(diào)試中，要求學生利用示波器等檢測儀器分析電路中的問題，幫助進一步確定最佳元器件參數(shù)。下面是對系統(tǒng)進行實際測試的一些數(shù)據(jù)(見表1，表2)。

表1 輸入設定電壓和輸出實際電壓

表2 輸入設定電壓和輸出實際電壓

實驗測試結(jié)果表明：本電路系統(tǒng)可以穩(wěn)定地輸出0～12 V的直流電壓。

實踐表明，引導學生將不同仿真軟件綜合應用于電力電子電路的設計，不僅能有效地幫助學生提高電路設計的效率，而且對開拓學生思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力也是有益的。

參考文獻

[1] 許俊云.實驗設備的改進與使用[J].實驗室研究與探索,2010,8:337-339.

第4篇：電路設計步驟范文

因此，首先需要得到晶體管的輸入輸出曲線。在ADS中，輸入輸出關(guān)系是通過對晶體管做直流掃描得到的。實驗步驟是先建立一個新的工程項目（Project）和一個新的設計（Design），然后選擇晶體管直流工作點掃描模板（ADS中常用的功能都做成了模板，可以直接調(diào)用），并在其提供的元器件庫中選擇合適的元件，加入到模板中，如圖1所示。其次，需要設定晶體管的工作范圍，就是IBB和VCE的范圍，可以通過掃描參數(shù)設置得到，如圖2所示。

本例中，IBB的掃描范圍是從20uA到100uA，掃描步長為10uA。VCE的掃描范圍從0V到5V，掃描步長為0.1V。當掃描參數(shù)確定后，點擊仿真按鈕，就會產(chǎn)生圖3的輸入輸出曲線。圖3所示的輸入輸出關(guān)系曲線與課本上的曲線幾乎是一致的，它表明在不同的基極電流IBB作用下，集電極電流IC與集射電壓VCE的關(guān)系。通過輸入輸出曲線，可以選擇合適的靜態(tài)工作點，以實現(xiàn)電路的功能。在本例中，為與教材保持一致，將靜態(tài)工作點選擇在輸出曲線的中點，大致對應于圖3中光標m1的位置，軟件會自動顯示出此處的參數(shù)，即IBB=60uA，VCE＝3V，IC=6mA。當靜態(tài)工作點確定后，可以據(jù)此設計直流偏置電路。由于本例是設計共射極基本放大電路，因此需要計算基極和集電極電阻的大小。根據(jù)共射極放大電路的基本計算結(jié)果，可以設計出圖6所示電路。驗證該電路的方法是對其做直流仿真，并將仿真計算的結(jié)果直接顯示在電路圖中對應的元件和支路上。

從圖中可以看出，基極的電位為809mV，電流為69.9uA，而集電極電位VCE=2.74V，Ic=6.64mA。對比前面得到的靜態(tài)工作點參數(shù)（IBB=60uA，VCE＝3V，IC=6mA），可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在一個小的偏差，這是因為在電路設計中，無論是在靜態(tài)工作點還是元件參數(shù)的選擇上，都存在近似的過程，因此，任何電路的設計，都是一個近似的設計，由此得到的實際電路都需要經(jīng)過調(diào)試合格后才能夠?qū)嶋H使用。以上的例子為學生展示了一個電路設計的基本過程以及設計方法。當課程進一步深入后，可以對本例進行擴展，例如在分析放大電路動態(tài)特性時，可以加入不同幅度的輸入信號，觀察在不同靜態(tài)工作點，放大電路的輸入輸出波形和非線性失真，有助于學生理解設計靜態(tài)工作點的意義。

第5篇：電路設計步驟范文

【關(guān)鍵詞】 電子實習 新模式 Altium Designer

1 引言

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助設計在現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和應用中扮演了非常重要的角色。大學生是未來科技文明發(fā)展的主力，因此在理工科大學生的電子實習課程中引入計算機輔助設計教學是時展的必然。電路設計與仿真方面的計算機輔助設計軟件種類很多，其中Protel設計軟件在我國擁有眾多的用戶，其升級版本為Altium Designer，功能更加強大，所以我校選擇該軟件作為電子實習課程的計算機輔助設計教學軟件。該軟件簡單易學，具有常用的電路圖設計功能、電路仿真功能和電路板設計功能，還集成了FPGA設計開發(fā)功能，并且兼容以前各個版本。

2 在電子實習中引入Altium Designer教學的具體實現(xiàn)方法

2.1 電子實習的流程

我校電子實習采用學生自主選題的方式，即由老師提供多個電路，如表1所示。學生根據(jù)自己的專業(yè)和興趣進行選擇，對于基礎(chǔ)好的學生，允許其自立課題。學生對所選擇的電路進行電路仿真、PCB設計與制作、電路焊接和調(diào)試，并最終制作成功一個產(chǎn)品。電路分為模擬部分和數(shù)字部分，學生主要學習模擬部分的仿真與設計。本文將以“紅外線心律計”產(chǎn)品的模擬電路部分為例介紹Altium Designer軟件的具體應用。

2.2 用Altium Designer軟件進行電路原理圖設計與仿真

使用Altium Designer軟件可以方便地進行模擬電路的設計與仿真。采用計算機模擬仿真可以隨時修改元器件的參數(shù)，隨時觀察仿真結(jié)果，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

（1）電路原理圖的設計。紅外線心律計的模擬電路部分由傳感器電路、放大電路、濾波電路、整形電路組成。作用是由紅外線傳感器采集心跳信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路輸出幅度足夠大的方波信號，供后續(xù)的數(shù)字電路進行處理。

原理圖的設計是電路仿真和設計電路板的基礎(chǔ)，也是初學該軟件的難點。主要有以下幾個步驟，如表2。

在實踐教學中，重點是針對學生經(jīng)常會犯錯誤的操作進行講解，有如下幾個方面：

一是準確找到所需的元器件。教學中把常用元件所在的元件庫和元件名稱做在PPT的表格中，方便學生查找元器件。二是正確連接元器件之間的導線。要求學生必須把導線連接到元器件引腳的頂端，或者元器件之間的連接采用管腳對管腳的連接方式，防止電路開路。三是正確標注元器件的參數(shù)。在元器件的“Value”選項，正確標注該元器件的參數(shù)值，單位為國際標準單位。四是排除電氣檢查的錯誤?！癊RC”檢查會發(fā)現(xiàn)原理圖中隱藏著的“BUG”，其中的“Error”必須排除，部分“Warning”可以忽略。

（2）原理圖仿真。原理圖繪制完成后，通過反復修改參數(shù)并仿真來達到設計的要求。傳感器上得到的信號一般為10mV左右，放大器的設計要求的放大倍數(shù)在1000倍左右。濾波器的設計要求截至頻率為10Hz左右。比較器的設計要求為能夠輸出占空比為50%左右的方波信號。仿真時，在電路的輸入端加入10mV、1Hz的正弦波激勵源，整個電路的工作電壓為±12V。通過仿真觀察各個輸出點的波形，經(jīng)過不斷的調(diào)整，下圖的參數(shù)能夠滿足設計的要求，如圖1。

圖2為各個主要點的瞬態(tài)仿真波形。第一個為激勵信號的波形，第二個為放大后的波形，第三個是低通濾波后的波形，第四個是整型后的方波，該方波接到后續(xù)的數(shù)字電路。

2.3 用Altium Designer軟件進行電路板設計

經(jīng)過仿真驗證的原理圖經(jīng)過設計成為能夠焊接元器件的電路板文件，實現(xiàn)了虛擬電路到真實電路板的轉(zhuǎn)變。一般有以下幾個步驟，如表3。

電路板的設計工作比較復雜，因此在課程中選擇了較為簡單的模擬部分進行設計，而且電路板是在實驗室通過手工制作，所以在教學中，有針對性地對以下幾個知識點做重點介紹：

一是導入元器件時的錯誤。原因是原理圖繪制有誤，返回原理圖修改對應的錯誤。二是元器件的排版和布線規(guī)則的設定。按照信號的流程從左往右排版，元器件排列均勻緊湊、美觀。為了方便制板和焊接，電器間距值大于0.5mm，信號線粗0.5mm，電源線和接地線加粗到0.6mm―1mm，焊盤直徑加大到1.6―2mm，電路板規(guī)劃成大小合適的長方形，采用頂層布線、自動布線和手工布線相結(jié)合的方式。三是設計規(guī)則檢查?！癉RC”檢查中的錯誤要認真排除，比如網(wǎng)絡名稱不同的導線不能交叉；沒有導線連接的焊盤要仔細檢查是否有誤。

圖3是設計完成的電路板圖紙：

2.4 電路板的制作與調(diào)試

（1）電路板的制作。在實驗室里采用手工制作電路板的方式，具有快速、便宜、方便的特點，滿足簡單電路設計調(diào)試的要求。一般經(jīng)過如下幾個步驟：

下圖為焊接完畢的電路板，如圖4。

（2）電路板的調(diào)試。電路板完成焊接后，進入調(diào)試環(huán)節(jié)。通入±12V的電壓，在輸入端接信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號（或者接傳感器），通過測試仿真時各個點的波形，驗證了仿真結(jié)果與實際電路的測試結(jié)果相吻合。

3 結(jié)語

在電子實習中引入Altium Designer軟件教學，不光使學生掌握了一種EDA軟件的使用，更重要的是學習到了電路圖的設計方法和電路板的設計方法，并與電子產(chǎn)品的設計緊密結(jié)合，為學生在以后的課程學習和工作上都有所幫助。

參考文獻：

第6篇：電路設計步驟范文

1明確教學目標

不管是哪一門學科的教學，明確教學目標都是非常重要的。只有明確了教學的目標，課堂教學才能夠有序的進行。例如，某個高職機電院校的教師，其所教育的學生有一些基本的電子產(chǎn)品裝配的經(jīng)驗，他們對新鮮的事物有較強的接受能力，并且十分喜歡親自動手進行試驗操作。由此，這名教師就通過對教材的分析和研究，為學生確立了“了解組合邏輯電路設計的步驟及其設計思維”的教學目標。這一教學目標需要學生積極的參與課堂內(nèi)容，并且對課堂的內(nèi)容進行簡單的動手操作，制作出簡單的電子產(chǎn)品。在教學進行的過程中，教師采用分組進行的教學方式，將學生固有的實習經(jīng)驗應用在課堂之中，從而提高學生的團隊合作精神和學生對課堂的興趣。

2改進教學方法

教學方法是應該不斷的改進和創(chuàng)新的，固有的教學方法會隨著時代的發(fā)展和特定情況的出現(xiàn)而受到影響，出現(xiàn)弊端。只有不斷更新教學方法，才能避免舊方式弊端的出現(xiàn)。而且教學方法的巧妙運用能夠明確學生學習的內(nèi)容還能夠提高課堂的積極性和學生的學習興趣。例如，某校教師在課堂教學中采用情景教學的方式，在教學的過程中為學生設立各種問題，通過各種方式啟發(fā)學生自主尋找答案。這種方法大大提高了學生的學習能力。除此之外，采用分組合作的方法或者任務驅(qū)動的方法也對課堂教學的效率提高有所幫助。

3教學的組織和實施

3.1情景設置，任務導入

對于情景的設置可以通過播放視頻和圖片的方式來進行。例如，為學生播放中國達人秀的視頻，讓同學們對節(jié)目海選中評委所使用的表決器進行觀察，其后通過圖片的方式對這種表決器的優(yōu)點及其實用性進行分析和說明：這種表決器在各類綜藝選拔類節(jié)目中普遍應用，不僅如此，在體育競賽或者人大表決的時候也時常會應用到這種表決器。在視頻和圖片的幫助和引導之下，學生會逐漸的對課堂產(chǎn)生興趣，從而開始對表決器的組織結(jié)構(gòu)進行思考和分析。這種方式就大大的提高了學生的課堂效率和對課堂的集中程度。此外，還要做好課堂任務的布置。視頻和圖片的說明再具體詳盡也不如學生親自動手操作來的直觀具體。所以，除了觀看視頻和圖片之外，教師還可以鼓勵同學進行簡單的動手操作。以表決器為例，教師可以為學生播放表決器制作的的基本流程和理論，通過教師的講解和學生自主的觀察，在教師的引導下使學生運用組合邏輯電路設計的知識理論進行表決器的基礎(chǔ)設計，從而使學生帶著任務學習，激發(fā)學生在學習過程中的探索精神。

3.2實施任務

組合邏輯電路設計大約分為四個步驟：通過對邏輯問題的分析和理解列出真值表、通過真值表來進行邏輯表達方式的書寫、再將邏輯表達方式進行簡化和變換的輸出、最后畫出電路邏輯圖。在教學過程中，為了使學生順利的完成教學任務，一定要讓學生合理有序的進行組合邏輯電路的設計，并且在教學的過程中對學生加以啟發(fā)，使學生能夠自主的思考問題并且提出問題。鼓勵學生進行積極的思考，活躍自己的思維。也可以采用分組的形式對教學任務進行實行。將學生分成固定人數(shù)的小組，對小組內(nèi)的各個成員進行合理具體的分工，這些分工可以包括采供部、銷售部、產(chǎn)品研發(fā)部等等。其中采購部主要負責實驗操作中所需要零件和工具的采集購買，以及對零件、儀器和制作出來的成品進行效果檢測。

銷售部的成員可以負責小組制作的產(chǎn)品在目前市場中的市場調(diào)研和信息采集。產(chǎn)品研發(fā)部可以負責查閱各項資料和相關(guān)的文獻，對所要制作的產(chǎn)品進行深入的研究，并且及時對其所具有的新功能、這個物品在市場上的反饋以及其上一次進行的改良時間進行了解和分析，使小組將要制作的物品能夠適應現(xiàn)代市場的需求，有合理的實用性。通過合理的分工合作和職能分配，可以將學生全部帶入到動手操作的過程之中，并且使學生在各項調(diào)查和分析的過程中了解到更多關(guān)于組合邏輯電路設計的知識，使學生在學習組合邏輯電路設計的時候有更加清晰的認識，提高學生的動手能力和思考能力，調(diào)動了學生在課堂上學習的主觀能動性。除此之外，在任務計劃推行的過程中，教師也要對學生的操作能力和實踐經(jīng)驗充分的了解和考慮，在課堂上教師主要負責引導學生，而學生作為課堂的主體來展開教學內(nèi)容。教師可以通過多媒體講解等方式來對學生作出示范，從而引導學生進行正確的實踐流程。

此外，教師還要對學生無法掌握的重點和難點進行歸納和總結(jié)，將這些重點、難點詳細的為學生進行講解，還要對學生容易出現(xiàn)操作錯誤的部分進行及時的糾正和正確的操作演示。在學生遇到操作瓶頸的時候給予學生適當?shù)膯⑹竞蛶椭?，避免學生產(chǎn)生消極情緒。將自己的經(jīng)驗以及一些操作技巧傳授給學生。例如，在進行操作的時候發(fā)現(xiàn)某一個小組的成員只懂得理論邏輯，并沒有具體的實踐經(jīng)驗，這就需要教師幫助學生對電路的設計進行構(gòu)建以及變量的輸出處理等等問題。在教師的協(xié)助之下學生通過自己的思考得出答案。在任務完成之后，小組成員之間要進行經(jīng)驗的交流和總結(jié)，歸納出本組所出現(xiàn)過的問題和情況。并且將小組作品進行班級內(nèi)的展示，選派一位同學對本組產(chǎn)品的構(gòu)造原理、設計思路等內(nèi)容進行闡述和分析。最后教師對各組的產(chǎn)品進行分析和評價，及時向?qū)W生反饋學生操作中所出現(xiàn)的各類常見問題。對優(yōu)秀的小組進行鼓勵和贊賞，增強學生學習的自信心。

4結(jié)束語

第7篇：電路設計步驟范文

關(guān)鍵詞：自主式學習；綜合設計能力；課堂教學；理論聯(lián)系實際

Autonomous teaching method with project work: the reform exploration for teaching mode of electrical engineering

Luo Dapeng, Wang Yong, Ni Xiaoyong

China university of geosciences, Wuhan, 430074, China

Abstract: By analyzing the situation and main problems in classroom teaching of electrical engineering, this paper proposed autonomous teaching method to integrate the theoretical knowledge with project design capability-building. The students’ self-learning initiative will be motivated by this method. With integrating theoretical with practice the students’ design capabilities will be improved.

Key words: autonomous teaching; comprehensive design capability; classroom teaching; integrate theoretical with practice

近幾年電子信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，相應地對電子信息專業(yè)學生的綜合設計能力提出了更高要求。傳統(tǒng)的電子信息專業(yè)教學方法已經(jīng)不能滿足企業(yè)對電子信息專業(yè)學生設計能力的要求。因此，提出自主式課題教學法，即將書本的理論知識進行提煉，融入幾個電路模塊設計課題中，在課堂教學初期分配給學生，使學生帶著課題進行課程學習，從而邊學習理論，邊將理論運用到實際課題的設計和制作中，真正做到理論聯(lián)系實際。

1 電子信息工程專業(yè)課堂教學現(xiàn)狀

電子信息工程專業(yè)是一個對動手能力要求較高的專業(yè)，但是課堂教學中除了實驗課外，基本上沒有對學生動手能力的培養(yǎng)，實驗課中多以實驗箱作為主要的教學工具，學生只能在實驗箱上進行各個電路模塊的連線和調(diào)試，基本沒有電路的分析和設計過程?？陀^上講，實驗箱只是加深了學生對課堂講授理論知識的理解，而對學生動手能力的培養(yǎng)十分有限。此外，目前的課堂教學仍然以解題來考核學生對知識的理解程度。而解題與電路設計有很大的不同，以通信電子線路課程為例，表1為高頻功率放大電路的一道例題和某無線通信系統(tǒng)中功率放大電路的設計要求。

表1 高頻功率放大電路例題及設計課題對比

由表1可知，例題中所要計算的內(nèi)容常常是設計任務的已知條件，而例題的已知條件又常常是設計課題中設計電路需計算的元器件參數(shù)?？梢娫O計電路的過程和解題的過程常?；槟孢^程。學生通過傳統(tǒng)的課堂學習只是學會了解題，而面對真正的設計任務時往往一籌莫展，這也是學校培養(yǎng)的學生與企業(yè)用人需求有較大差差距的原因。

此外，電子信息工程專業(yè)的教學實踐環(huán)節(jié)常常安排在學期末，使教學實踐與課程教學間隔時間較長，導致學生很難將課堂所學知識應用到教學實踐環(huán)節(jié)相應電路系統(tǒng)的分析和設計中。同時，學期末臨近放假，有些學生心情浮躁，導致教學實踐效果難以保證。

2 自主式課題教學法

針對目前課堂教學的現(xiàn)狀，提出自主式課題教學法。其基本理念就是改革課堂教學，即在課堂上系統(tǒng)地講授電路設計方法，而不是僅僅教會學生解題。此外，將學生分成若干個學習小組，給每個小組布置不同的電路模塊設計課題，通過完成自己的課題達到初步實踐電路設計方法的目的。同時，由于學生都是帶著設計課題聽課的，這樣也會提高學生自主學習理論知識的積極性。具體實施步驟如下：

(1)在課程教學初期，指導學生自由組成學習小組，提供若干模塊設計課題供各小組挑選。選定的模塊設計任務伴隨該小組整個課程學習過程。這個階段的教學要點如下：

①盡量保證學生按照自己的意愿組合形成學習小組，這樣小組成員在課題設計過程中才能有較好的默契，相互配合，依靠團隊的力量完成設計任務。

②該階段是課程教學初期，學生對各個模塊設計課題還不了解，教師應占用一定的課堂時間對課題進行解釋和指點，充分激發(fā)學生自主學習的積極性，使學生自發(fā)地利用課余時間收集資料，選定設計方案。

③當學習小組初步完成課題資料的收集和整理后，則安排一次課堂報告，由各個小組制作幻燈片向全班同學匯報其對課題的理解以及初步選定的設計方案，并由任課教師進行點評，指出其下一步工作重點。

④模塊設計課題應涵蓋所講授課程的各個章節(jié)，這樣利于在講課過程中通過講解各個模塊設計方法串聯(lián)課程各章節(jié)的知識點。同時，講課內(nèi)容與學生正在進行的設計任務相關(guān)聯(lián)，容易調(diào)動學生自主學習的積極性。

第8篇：電路設計步驟范文

關(guān)鍵詞：最簡化；約束條件；組合邏輯電路設計；編碼器；奎恩-麥克拉斯基法

中圖分類號：TN710 文獻標識碼：B

文章編號：1004-373X(2008)06-006-02

A New Method about Combinational Circuit Synthesis

ZUOQuansheng

(Changzhou Institute of Technology，Changzhou，213002，China)

Abstract：Minimization is an important step in both ASIC design and in PLD-based design.It is highly desirable to find the simplest implementation that is the one with the smallest number of gates or wires.A large number of constraint terms are dealt with in both ASIC design and in PLD-based design，but the terms whose value is 1 or 0 is limited. A new method about combinational-circuit synthesis is proposed.This method can′t deal with these constraint terms.It can only deal with those terms whose value is 1 or 0.So the steps of synthesis is simplied.It is specialized utilized in those combinational circuit synthesis which has a large number of constraint terms.Two actual examples are proposed to give evidence that according to this method we can minimize the steps of synthesis.

Keywords：minimization；constraint condition；combinational circuit synthesis；encoder；Quine-McClusky algorithm

組合邏輯電路設計的最簡化無論在ASIC設計和PLD設計中都很重要。因為組合邏輯電路中多余的門和輸入端需要ASIC芯片的更多面積，因而也增加了他的成本；PLD的門電路是固定的，組合邏輯電路中有多余的門和輸入端就需要容量更大、速度更慢、價格更高的PLD。因為用一般的邏輯表達式實現(xiàn)的組合邏輯電路的規(guī)模隨輸入變量的數(shù)目增加而成指數(shù)級增加，所以直接用一般的邏輯表達式實現(xiàn)邏輯電路是不經(jīng)濟的?，F(xiàn)在組合邏輯電路設計有很多種方法，但這些方法對那些有大量約束項的組合邏輯電路設計不是最好的。工程上常見的組合邏輯電路常有很多輸入變量，對多輸入變量的組合邏輯電路設計，文獻\[1\]和文獻\[2\]介紹的公式法和卡諾圖法都不適用。這些組合邏輯電路常有很多約束條件，使用文獻\[1\]介紹的奎恩-麥克拉斯基法步驟很多。例如3位二進制(8線-3線)編碼器有8個輸入變量I7I6I5I4I3I2I1I0，3個輸出變量Y2Y1Y0。8個輸入變量I7I6I5I4I3I2I1I0е揮8種允許的組合，即00000001，00000010，00000100，00001000，00010000，00100000，01000000，10000000。另外248種組合是不允許出現(xiàn)的約束項。任何一個輸出變量實際上只有4種組合為1，4種組合為0。又如并行比較型模/數(shù)變換器ADC0881芯片中有255個時鐘鎖存器(可用C255C254…C2C1П硎)。這255個變量的組合數(shù)量是很大的，但他的編碼器的輸出是8位二進制數(shù)(用D7D6D5D4D3D2D1D0П硎)，也就是說這255個變量只有256種組合是允許出現(xiàn)的，其他大量的組合是不允許出現(xiàn)的約束項。編碼器的每位輸出變量實際上只有128種組合為1，128種組合為0。傳統(tǒng)的公式法和卡諾圖法等組合邏輯電路設計方法主要是通過對為1的組合和約束項進行處理，對為0的組合基本不處理。對于多輸入變量的組合邏輯電路設計而言，大量的約束項大大地增加了設計的復雜度。通過研究發(fā)現(xiàn)：利用這些有限的1和0就能設計組合邏輯電路，很多約束條件在設計時可以不用處理，這就可以大大簡化邏輯電路的分析和設計。

1 新方法的基本思想

引理1 比較輸出變量為1的組合與某個輸出變量為0的組合，找出其中不同的變量及其組合，例如輸出變量為1的組合有q=q1q2…Qt，而某個輸出變量為0的組合沒有q=q1q2…Qt，則q=q1q2…Qt是該輸出變量為1的組合的一個因子。

因為q=q1q2…Qt在輸出變量為1的組合中出現(xiàn)，在某個輸出變量為0的組合沒有出現(xiàn)，但不知道在其他輸出變量為0的組合會不會出現(xiàn)，所以q=q1q2…Qt可以表示這個輸出變量的一部分，但不能表示這個輸出變量的全部。

引理2 設Q=Q1Q2…QT是輸出變量為1的組合出現(xiàn)，而所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，則該輸出變量為1的組合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

因為Q=Q1Q2…QT在所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，這說明含Q=Q1Q2…QT的所有項要么是1，要么是約束項，因而該輸出變量為1的組合可以用Q=Q1Q2…QT表示。

引理3 輸出變量為1的某個組合的所有因子的與可以表示該輸出變量為1的組合。

與邏輯表示只有在決定事物結(jié)果的全部條件具備時，結(jié)果才發(fā)生的因果關(guān)系。輸出變量為1的某個組合的所有因子的與表示輸出變量為1的這個組合出現(xiàn)、所有輸出變量為0的組合均不出現(xiàn)，因而可以表示輸出變量為1的這個組合。

引理4 一個輸出變量所有為1的組合的或可以表示該輸出變量。

2 新方法舉例

例1：研究3位二進制(8線-3線)編碼器，他的8個輸入變量I7I6I5I4I3I2I1I0允許8種組合，發(fā)現(xiàn)每種組合只有一個變量為1，其余變量為零；2個或2個以上的變量為1的組合都是不允許出現(xiàn)的。輸出變量Y2Y1Y0У拿懇晃歡加4個組合為1、4個組合為0，其他都是約束項(見表1)。

Y2的第5種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是I4，I0，I0I4；這種組合有而他為0的第2種組合沒有的因子是I4，I1，I1I4；這種組合有而他為0的第3種組合沒有的因子是I4，I2，I2I4；這種組合有而他為0的第4種組合沒有的因子是I4，I3，I3I4；輸出變量為1的這個組合所有因子的與是I4，I0I1I2I3。取其最簡單的表達式，即Y2的第5種組合可以表示為I4。同理可得：Y2的第6種組合可以表示為I5；Y2的第7種組合可以表示為I6；Y2的第8種組合可以表示為I7。最后可得：Y2=I4+I5+I6+I7；

同理可得：Y0=I1+I3+I5+I7；Y1=I2+I3+I6+I7。

例2：3位二進制數(shù)碼輸出的并行比較型模/數(shù)變換器的代碼轉(zhuǎn)換如表2所示：

D2的第5種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是C4，C3，C2，C1；這種組合有而他為0的第2種組合沒有的因子是C4，C3，C2；這種組合有而他為0的第3種組合沒有的因子是C4，C3；這種組合有而他為0的第4種組合沒有的因子是C4。

D2的這種種組合為1的所有因子的與的最簡單表達式是C4，即D2的第5種組合可以表示為C4；同理，D2的第6種組合為1的所有因子的與的最簡單表達式是C4，C5，即D2的第6種組合可以表示為C4或C5；D2的第7種組合為1的所有因子的與的最簡單表達式是C4，C5，C6，即D2的第7種組合可以表示為C4或C5，C6；D2的第8種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C4，C5，C6，C7，即D2的第8種組合可以表示為C4或C5，C6，C7。最后得D2的最簡表達式是：D2=C4。

D1的第3種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是C2，C1；這種組合有而他為0的第2種組合沒有的因子是C2；這種組合有而他為0的第5種組合沒有的因子是C4，C3；這種組合有而他為0的第6種組合沒有的因子是C5，C4，C3。

D1的這種種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C2C4或C2C3；同理，D1的第4種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C1C4或C2C4；D1的第7種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C6；D1的第8種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C6或C7。

最后可得D1的最簡表達式是：C6+C2C4。D0的第2種組合為1，這種組合有而他為0的第1種組合沒有的因子是C1；這種組合有而他為0的第3種組合沒有的因子是C2；這種組合有而他為0的第5種組合沒有的因子是C4，C3，C2；這種組合有而他為0的第7種組合沒有的因子是C6，C5，C4，C3，C2。D0的這種種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C1C2。同理，D0的第4種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C3C4；D0的第6種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C5C6；D0的第8種組合為1的所有因子的與的最簡單的表達式是C7。最后可得D0的最簡表達式是：C7+C5C6+C3C4+C1C2。

3 結(jié) 語

類似的例子可以舉很多，通過上述例子分析可知，利用本文介紹的方法，這些約束條件許多可以不加處理，這可以大大簡化邏輯電路的分析和設計。

參考文獻

[1]Brian H，Clive W.Digital Logic Design\[M\].北京：人民郵電出版社，2006.

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)\[M\].北京：高等教育出版社，2005.

第9篇：電路設計步驟范文

（電子科技大學成都學院微電子系，四川 成都 611731）

【摘　要】闡釋了一種實例教學法，旨在幫助學生有效的理解模擬集成電路設計，激發(fā)學習興趣，掌握就業(yè)技能。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(yǎng)中去。

關(guān)鍵詞 模擬集成電路設計；實例教學法；仿真；帶隙基準源

To explore the teaching of integrated circuit design simulation

Overview of instance——project method

LIAO Wu-yang

（Department of microelectronics， Chengdu College of， University of Electronic science and Technology of China Chengdu Sichuan 611731， China）

【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.

【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(shù)”，因為設計時要在各種指標、規(guī)范中間尋求適當?shù)恼壑校@需要經(jīng)驗和創(chuàng)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(chuàng)造。

這種“藝術(shù)”和“科學”的結(jié)合使教與學都充滿了挑戰(zhàn)。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(shù)性，很難總結(jié)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(jié)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(yǎng)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(jié)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(jié)果來解釋、應對書上的常用公式和結(jié)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(jié)論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學習內(nèi)容，而是講練結(jié)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(chǔ)上，成立學習興趣小組，完成接近實際情況、但是經(jīng)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(xiàn)給學生，讓學生學習到做項目的思路、方法和態(tài)度，激發(fā)對工程的興趣。可以模擬以下工作環(huán)節(jié)：性能指標的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓撲結(jié)構(gòu)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(jié)。在整個過程中有兩點值得強調(diào)：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(jié)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(shù)據(jù)的記錄和報告的撰寫。這是對學生的技術(shù)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(jié)能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養(yǎng)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(zhì)，為更廣闊的發(fā)展道路打下基礎(chǔ)。

“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(yōu)秀學生，嘗試做一些具有實用性、創(chuàng)新性的項目。具備相關(guān)條件的情況下，可以和企業(yè)合作，做出實際的產(chǎn)品，讓學生的勞動與智慧能夠真正開花結(jié)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(guān)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(yè)的老師同學根據(jù)自己的特點來進行。在本文的續(xù)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。

2　結(jié)束語

模擬電路設計像很多工程學科一樣，許多方法、結(jié)論需要反復實踐才能掌握。“給學生一些事情去做，而不是給他們一些東西去學。”應該成為工程師培養(yǎng)的核心思想。本文描述了一個“實例項目”為支撐的工程學習教學思路，以供廣大教育、培訓人士參考。希望更多的學生能夠有良好的實踐平臺，了解相關(guān)工作方向和工作方法，獲得所需的工程素質(zhì)。

參考文獻

［1］畢查德.拉扎維.模擬CMOS集成電路設計:第二章[M].陳貴燦，程軍，張瑞智，等譯.西安交通大學出版，2003.

［2］Chi-Wah Kok， CMOS Voltage References: An Analytical and Practical Perspective[M]. John Wiley & Sons Inc，2013.