电路设计问题
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电路设计问题范文第1篇
关键词：低压电动机；隔离；协调
Abstract: the motor of the whole circuit design for motor plays an important role, especially important to low voltage motor is. This paper mainly on the analysis on the basis of low voltage motor design, through the investigation found that there are problems, including include electrical isolation, grounding protection, coordination and special protection, pointed proposed several constructive opinions. Only a comprehensive analysis of the problem to ensure its function of the biggest advantage.
Keywords: low voltage motor; Isolation; coordination
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
电动机具有结构简单、价格低廉、使用便捷等特点，在国民经济各方面被广泛的使用，人们的日常生活已经离不开，所以加强电动机的使用价值非常值得深入的研究。在设计的专业技术上来说，由于供电状态和机械负荷的多变性，使其经常出项故障，不但本身的质量得不到保障，同时，给生产和生活带来很大的不便。因此，电动机的安全运行对整个生产企业来说是主要克服的问题，目前，利用单片机的数据处理的能力设计出智能化的低压电动机保护装置，是提高电动机使用效率的最好方法，通过先进的计算机技术，设计相应的系统软件。
一、电气隔离
为保证电动机运行检修人员的安全，必须在电动机的主回路上装设隔离电器，无论是高压还是低压回路，由于高压造成的安全事故严重，很多维修工人只注重高压回路，这种观点是错误的，人们接触最多的是低压电气设备。
1、电动机主回路的隔离电器
包括三类，主要有1）隔离开关、隔离器、移动或手持电动设备的插头和插座、抽屉开关柜上的接插头、可拆卸的联结排等；2）能操作负荷电流的隔离开关熔断器组、熔断器式隔离开关；3）隔离型的断路器。
2、隔离电器的装设符合的要求
要想保证其正常有效的工作，必须严格要求隔离器的质量问题，要将其严格的按照相关的规定进行作业，笔者经过多年的研究经验，总结出要符合以下研究方案。1）电动机与其控制电器宜共用一套隔离电器，为运行的安全提供了重要的保障，进而减少主回路中的电器元件，符合隔离要求的短路保护电器可兼作隔离电器，需要重视的一点是可以将移动与手持设备可用插头和插座作为隔离电器。2）原则上每台电动机的主回路上应装设隔离电器，这是工作重点要求的地方，但对于共用一套短路保护电器的一组电动机，或有同一配电箱( 屏) 供电且允许无选择地断开的一组电动机，通过实际测量数据，为节省资源的浪费，根据相关的理论研究表明，可以共用一套隔离电器。3）为了保证工作人员的安全，使其不受伤害，应当是隔离电器宜装设在控制电器附近或其它便于操作与维修的地方，这样有效的实施了相关使用便捷途径，增加了其功能的优势，由此看来，为了提高工作效率，必须注意隔离器使用的相关问题。
二、接地保护的重要性
接地保护是对电动机本身及其回路出现对地故障时的有效维护手段，如果出现故障，应当及时的采用该种治理策略。由于接地故障的电流比一般的短路故障电流小，工作人员误认为没有太大的实用价值，所以不重视接地保护。有时，在工作中，由于将短路保护电器用作接地保护，使电路连接发生事故，造成人体间接触电的严重事故，带来了巨大的损失。
为了加强其安全性，接地保护的电器有作为短路保护用的低压断路器、低压熔断器等，有着至关重要的影响，需要注意的是还有专门用于接地保护的漏电保护器、漏电断路器、漏电继电器等。这些设备的运用，应当合理的被选用，具体可以分为两种情况。1）在TN 配电系统中，采用短路保护电器作为接地保护。其主要工作原理是瞬时或延时动作使得低压断路器作为接地保护。操作人员必须具备专业的技能，对电路的连接有十分的娴熟，值得注意的一项是，要求接地故障电流与其过电流脱扣器整定电流的比值≥1.3。2）采用低压熔断器作为接地保护，此种方法是目前创新的方法之一，使用起来便捷，同时，能使使用效率增加，在安装时应当注意，移动电机设备的末端回路，切断故障回路的时间≤0. 4S，只有这样才能保证工作的正常运行。3）在TT 配电系统中，需要注意的是，工作操作时，应当要采用漏电保护器或漏电断路器等作为接地保护电器。有利于保证在各种条件下安全稳定的运行。
三、协调配合的重要作用
协调配合的问题对电路设计起着至关重要的作用，主要包括启动电动器和保护电动器之间的协调和控制回路内的协调，要想完整系统化，必须加强这两项环节的管理和设计。
1、起动电器与保护电器之间的协调配合：从根本上说，所指的是协调配合是指电器的时间和电流特性的配合，必须分清根本问题才能更好的解决，其解决方案有两种，一种为“低压断路器、接触器、热继电器”组合时正常要求的时间和电流特性，这种电路设计方法必须要求专业的人员进行操作，以便更好的解决技术性问题。另一种为“熔断器、接触器、热继电器”组合时正常要求的时间—电流特性。
2、控制回路内的协调配合：所谓的控制回路内的协调配合是指避免控制电器之间的触点竞争，掌握好竞争点是整个设计的关键，这就要求合理选用控制电器的型号，只有选择正确的型号才能保证两电动器的动作过程和时间不同。还应当通过中间继电器等使某一电动器动作时间延迟，进而控制回路内德协调配合器。
四、温度保护的重要作用
在一些爆炸危险场所，电动机的外壳温度过高易引发事故，经过多年的专家研究温度式的保护电路。此种发明开辟了一条高科技技术的先进道路，是值得广泛使用的一种好方法。具体的做法是把热敏元件预埋在电机内部温度最高的地方，然后用电路来放大热敏元件的检测信号，由此会产生当温度，使其超过限定值，通过相关的技术，驱动继电器动作，进而使接触器跳闸保护电动机及其运行场所，此种方法的实用性非常强。
在实际工作中，不是每次使用都会百分之百的有效，值得注意的是，有人认为用热继电器就可以实现电机过流而达到过热保护，但是在实际工作中，理论知识所显示的内容是不完全的，是因为在电网中含有相当的谐波成分( 主要是非线性元件设备引起) ，导致发热比纯工频电流要高，而热继电器的热元件区分不出来，所以只有采用温度保护电路才能直接准确地反映电动机的温度状况。
总结：
通过本文的论述，使我们清晰的了解到，低压电动机电路设计时应当注意的问题，要想保证整个系统运作时顺利进行，必须加强其管理措施，重视各个小环节部分，比如电气隔离、接地保护、协调配合、温度保护等实际问题，只有在实践中不断的加强改进，总结相关的经验和教训，才能保证资源的节约，给相关单位带来经济上的盈利，稳定的发展我国的电动机制造行业，使企业的经济效益达到最大化。
参考资料：
[1]李鹤轩等.异步电动机的控制[M].机械工业出版社，201109）.
[2]杜宗轩等.电气设备运行技术问答[M].中国电力出版社，2010（04）.
[3]夏天伟；郑祥；王士荣.电动机智能型保护监控装置的研究[J].沈阳工业大学学报，2009(04).
电路设计问题范文第2篇
【关键词】高速数字电路 设计技术 计算机
在微电子技术飞速发展中，高速电子电路器件不断被应用，在现阶段的电子设计领域中，高速数字电路设计已经被广泛应用。高速数字电子电路设计是一门处在不断发展与进步中的学科，目前有很多理论尚处于研究与发展中。在我国，现阶段的高速数字电路设计在一定程度上取得了一些成绩，但是大部分都是偏于理论方面的，对于实践操作方面还有一定的欠缺。所以，从高速电路设计的角度来看，了解和掌握高速数字电路设计方法对于实践工程的指导工作有着非常直接的作用。
1 什么是高速数字电路
高速数字电路的概念：是一种由高速变化信号在电路中所产生的具备诸如：电容、电感等模拟特性作用的电路，其主要是由集中参数系统和分布参数系统两个部分组成。其中，集中参数系统对低速数字电路设计进行了简化处理，使其始终处于一种较为理想的状态，所以集中参数系统不适用于高速数字电路技术，而是在低速数字电路设计中得到了广泛的应用；分布参数系统则比较适合用于高速数字电路设计中。分布参数系统的概念与实际运行情况比较接近，其通常认为信号时间与其所处的位置对信号的特性有着决定性作用，所以元器件间的线路长度会对信号特性产生影响，另外，线路中的信号进行传输时需要一定的延迟。
2 影响高速数字电路设计技术的问题
高速数字电路设计成功与否取决于信号的质量，也就是信号完整性的保持，若是无法保持信号完整性，那么就会出现信号失真的现象，影响正确数据、地址以及控制信号的生成，进而导致系统工作出现错误，严重的甚至会导致系统崩溃。对信号质量产生影响的因素非常多，但是，对信号完整性产生影响的因素主要有以下三点：
系统中处于信号传输线位置的阻抗不相匹配，容易形成反射噪声，这是破坏信号完整性的主要原因；信号线间的距离随着处于印刷板位置的电路密集度不断增大而变的愈加狭小，这就导致信号间的电磁耦合增大，以至于无法对其进行忽略处理，进而造成信号间的串扰情况越加严重；处于芯片内的大量电路输出同时动作的过程中，因为寄生于电源平面间电感和电阻的影响，就会出现较大的瞬态电流，进而对电源线和地线上的电压产生影响，使其发生波动和变化。
总而言之，对电路进行合理的设计，减小或是消除上述因素对信号完整性的影响，促进高速数字信号质量的提高，已经成为现阶段所有高速数字电路设计所需要解决的主要问题。
3 高速数字电路设计技术的具体研究
3.1 设计高速数字电路信号完整性
针对高速数字电路信号完整性的设计主要包括两个方面内容：第一个是研究不同信号在电路信号网中所产生的干扰，第二个是研究不同电路信号网传输信号的干扰，简单来说，也就是研究反射和干扰的问题。由于电路中不相匹配的阻抗因素等影响，反射问题在低速数字电路设计中并不存在。数字电路网在理想状态下的不同阻抗是相等并相互匹配的，位于数字电路传输线上的阻抗处于连续的状态，因此反射现象不会出现在线路的电流和电压中。进行设计数字电路时，阻抗过大或是过小都会导致电路传播的波形产生干扰现象，进而对信号完整性造成影响。高速数字电路设计难以使电路与临界阻抗的状态相符合，因此保持系统处于过阻抗状态是一个较为合适的方法。
设计高速数字电路时首先要考虑的就是感性串扰等问题。根据信号基本理论得出，电流在电路中是处于循环流动的状态，这一方面往往会被数字电路设计工作人员所忽视。信号的回路和路径构成了电流环路，电感在电路中随着电流环路的增大而变大，而环路中的电流也会随着其中的电磁场变化而发生改变。尽可能的对电流环路进行减小处理，对感性串扰起到了降低的作用，在设计高速数字电路中，主要可以通过两个方法来进行，即对线路距离进行增加和对电流环路面积进行减小的处理，以此来提高高速数字电路信号的完整性。
3.2 设计高速数字电路电源
设计高速数字电路需要应用大量的低电压元器件，其对电源的稳定性造成了一定的影响，这也是设计数字电路所要考虑的一个主要因素。电源完整性指的是电源在系统运行中的波动情况，也就是电源的波形质量。在高速数字电路设计中能够对电源稳定性造成影响有：由处于高速开关状态下线路器件所产生的过大的瞬间电流，以及数字电路中过多的电感所导致的变大的信号回路阻抗。
高速数字电路设计的理想状态是其电源系统中不存在阻抗，由于整个信号回路不存在阻抗的耗损问题，可以使电源系统中各个点的电位保持恒定。但是，在实际中并不存在这种状态，电源分配系统往往会产生严重的干扰噪声，进而对整个电路的正常运行造成影响。在进行高速数字电路设计时，要充分考虑到电源的电感和电阻因素，对其进行降低处理。现阶段在电路系统中大多都是采用大面积的铜质材料，这远远不能满足高速电路设计的标准和要求，因此在设计的过程中还要对其它影响因素进行综合的考虑，其中将去耦电容运用到电路中就是一个非常简单有效的方法。
4 结语
综上所述，电子设计正在朝着速度快、密度高的方向发展和进步，在这种状态下的电子系统，为了能够对高速数字电路设计问题进行有效合理的解决，对高速数字电路设计方法和手段进行创新和改进是势在必行的。不断促进高速数字电路设计方法可行性的提高，为其在现代化技术的发展进程中不断进步提供了可靠保障。
参考文献
[1]李琳琳.高速数字电路设计中电源完整性分析[J].火控雷达技术，2010（02）.
[2]冯巨标.高速数字电路电源分配网络的近场电磁干扰研究[D].哈尔滨工业大学，2012.
[3]付亚如.浅谈高速数字电路特性与信号完整性设计[J].黑龙江科技信息，2011（04）.
[4]张婧.高速数字电路信号完整性仿真设计与验证[D].西安电子科技大学，2013.
电路设计问题范文第3篇
关键词：集成电路设计；应用型人才；课程改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0059-02
一、引言
在过去的20多年来，中国教育实现两大历史性跨越。第一是实现了基本普及义务教育，基本扫除青壮年文盲的目标；第二是中国高等教育开始迈入大众化阶段，高教毛入学率达到17%。据《2012年中国大学生就业报告》显示[1]，在2011年毕业的大学生中，有近57万人处于失业状态，10多万人选择“啃老”；即使工作一年的人，对工作的满意率也只有47%。2012年，全国普通高校毕业生规模达到680万人，毕业人数再创新高，大学生将面临越来越沉重的就业压力。面对这样的困境，国家相关部分提出了一系列的举措，其中对本科毕业生的培养目标逐渐向应用型人才转变[2-4]。集成电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，已成为当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。本文将在对集成电路设计专业特点分析的基础上，以北京信息科技大学集成电路设计专业课程设置为例，介绍面向应用型人才培养目标地集成电路设计本科课程现阶段存在的问题并给出相关可行的改革方案。
二、集成电路设计专业特点
进入本世纪后，我国的集成电路发展迅速，集成电路设计需求剧增。为了适应社会发展的需要，国家开始加大推广集成电路设计相关课程的本科教学工作[5]。经过十年多的发展，集成电路设计专业特色也越来越明显。
首先，集成电路设计专业对学生的专业基础知识要求高。随着工艺的不断进步，集成电路芯片的尺寸不断下降，芯片功能不断增强，功耗越来越低，速度越来越快。但随着器件尺寸的不断下降，组成芯片的最基本单元――“器件”的高阶特性对电路性能的影响越来越大。除了器件基础，电路设计人员同时还需要了解后端电路设计相关的版图、工艺、封装、测试等相关基础知识，而这些流程环环相扣，任何一个环节出现问题，很难想象芯片能正常工作[6]。因此，对于一个合格的电路设计人员，深厚的专业基础知识是必不可少的。
其次，集成电路设计专业需要学生对各种电子设计自动化工具熟悉，实践能力强。随着电子设计自动化工具的不断发展，在电路设计的每一个阶段，电路设计人员可以通过计算机完成电路设计的部分或全部的相关内容。另一方面，电子设计自动化工具的相关比较多，即使是同一家公司的同一种软件的更新速度相当快，集成电路设计工具种类繁多，而且没有统一的标准这对集成电路设计教学增加了很大的难度。
再次，集成电路设计专业的相关教学工作量大。正如前面所介绍，要完成一个电路芯片的设计，需要电路设计人员需要了解从器件基础到电路搭建、电路仿真调试、版图、工艺、封装、测试等相关知识，同时还要通过实验熟悉各种电子设计自动化工具的使用。所有相关内容对集成电路设计专业的教学内容提出了更多的要求，但从现有的情况看，相关专业的课时数目难以改变，所以在有限的课时内如何合理分配教学内容是集成电路设计专业教师重要的工作。
最后，集成电路设计专业对配套的软、硬件平台要求高，投入资金成本高。从现有的情况看，国际上有4大集成电路设计EDA公司，还有很多中、小型EDA公司。每个公司的产品各不相同，即使针对相同的电路芯片，设计自动化工具也各不相同。在硬件方面，软件的安装通常在高性能的服务器上，因此，硬件方面的成本也很高。软硬件方面的成本严重地阻碍了国内很多高等院校的集成电路设计专业发展。
三、集成电路设计专业课程设置及存在的问题
在集成电路设计专业课程设置方面，不同的学校的课程设置各不相同。但总的来说可以分为三类：基础课、专业课和选修课。在三类课程的设置方面，每个学校的定义各不相同，主要是根据本校集成电路设计专业的侧重点不同而有所区别。从国内几大相关院校的课程设置看，基础课主要包括：《固体物理》、《半导体物理》、《晶体管原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》等；专业课主要包括：《模拟集成电路设计》、《数字集成电路设计》、《信号处理》、《高频电路》等；选修课主要包括：《集成电路EDA》、《集成电路芯片测试》、《集成电路版图设计》、《集成电路封装》等。
从现有的课程设置可以看到，针对国家应用型人才培养目标，现有的课程设置还存在很多问题，具体地说：
首先，课程设置偏于理论课程，实践内容缺乏，不符合应用型人才的培养目标要求。从上面的课程设置情况可以看到，各大高校在课程安排方面都侧重于理论教学，缺乏实践内容。比如：《模拟集成电路设计》课程总学时为48，实验学时为8，远远低于实际需求，难以在短短8学时内完成模拟集成电路设计相关实践活动。虽然集成电路设计专业对于专业基础知识要求宽广，但并不深厚，因此，浪费太多时间在每个设计流程相关的理论知识的阐述是不合适的，也不符合我国大学生的现状。
其次，实践活动不能与集成电路设计业界实际需要相结合，实践内容没有可行性。从目前各大高等院校的课程内容方面调研结果表明，对于本科教学情况，90%以上的实践内容都是教师根据理论教学内容设置一些简单可行的小电路，学生按照实验指导书的内容按相关步骤操作即可完成整个实验过程。实验内容简单、重复，与集成电路设计业界实际需要完全不相关，这对学生以后的就业、择业意义不大。
最后，没有突现学校的专业特色，不适于当今社会集成电路设计业界对本科毕业生的要求。但在竞争激烈的电子信息产业界，如果想要毕业生择业或者就业时有更强的竞争力，各大高校需要有自己的专业特色，但现在各个高校的现状仍然是“全面发展，没有特色”。这对于地方高校的集成电路设计专业毕业生是一个劣势。
四、面向应用型人才培养目标的课程改革
针对上面阐述的相关问题，本文给出了面向应用型人才培养目标的集成电路设计专业课程改革的几点方案，具体地说：
首先，削减理论课的课时，加大实验内容比例。理论课时远远高于实践课时是当今大学生教育的一个重要弊端，这也直接导致了大学生动手能力差、实践活动参与度低、分工合作意识薄弱。而在不增加授课学时的前提下要改变这一现象，唯一的方法就是改变授课内容，适当削减理论课的课时，加大实验内容的比例。这样既能满足国家对于本科毕业生应用型人才的培养目标，也符合创新型本科生的特点。
其次，积极推进“校企联合办学”，让学生更早接触业界发展，指导择业、就业。正如前面介绍，现在各大高等院校的教学内容理论性太强，学生在大学四年学习到的相关知识与实际应用相脱离。这也造成很大一部分本科毕业生在入职后的第一年难以进入工作状态，工作效率差，影响后面学生的就业、择业。如果能在学生在校期间，比如大学三年级或更早，推进“校企联合办学”，使学生更早了解到业界真正工作模式以及业界关注的重点，这对于学生后续进入工作非常有利，同时也能推进学校科研工作。
最后，实现优质教学资源的共享。这里的教学资源，除了包括授课笔记、教案、教学讲义外还包括高水平教师。虽然现在高等教育研究相关机构也开设了一些青年教师课程培训相关内容，但真正取得的成效还相对比较小。另外，针对集成电路设计专业来说，跟随业界发展的相关知识更新较快，配套的软硬件代价较高，如果能实现高校软硬件教学资源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，这将更有利于提高毕业生的整体水平。
五、结论
本文详细分析面对应用型人才培养目标的集成电路设计专业的特点，并在对国内相关院校集成电路设计专业调研基础上给出集成电路设计专业的基础课、专业课、选修课课程的内容以及教学方式情况，指出面向应用型人才培养目标现在课程设置方面存在的问题。同时，文章给出了在当今大学生招生人数剧增情况下，如何合理安排集成电路设计专业课程的方案从而实现应用型培养目标。
参考文献：
[1]王兴芬.面向应用型人才培养的实践教学内涵建设及其管理机制改革[J].实验技术与管理，2012，（29）：117-119.
[2]殷树娟，齐臣杰.集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-66.
[3]侯燕芝，王军，等.实验教学过程规范化管理的研究与实践[J].实验室研究与探索，2012，（10）：124-126.
[4]张宏勋，和荫林，等.高校实验室教学文化变革的阻力及其化解[J].实验室研究与探索，2012，（10）：162-165.
电路设计问题范文第4篇
【关键词】集成电路；EDA；项目化
0 前言
21世纪是信息时代，信息社会的快速发展对集成电路设计人才的需求激增。我国高校开设集成电路设计课程的相关专业，每年毕业的人数远远满足不了市场的需求，因此加大相关专业人才的培养力度是各大高校的当务之急。针对这种市场需求，我校电子信息工程专业电子方向致力于培养基础知识扎实，工程实践动手能力强的集成电路设计人才[1]。
针对集成电路设计课程体系，进行课程教学改革。教学改革的核心是教学课程体系的改革，包括理论教学内容改革和实践教学环节改革，旨在改进教学方法，提高教学质量，现已做了大量的实际工作，取得了一定的教学成效。改革以集成电路设计流程为主线，通过对主流集成电路开发工具Tanner Pro EDA设计工具的学习和使用，让学生掌握现代设计思想和方法，理论与实践并重，熟悉从系统建模到芯片版图设计的全过程，培养学生具备从简单的电路设计到复杂电子系统设计的能力，具备进行集成电路设计的基本专业知识和技能。
1 理论教学内容的改革
集成电路设计课程的主要内容包括半导体材料、半导体制造工艺、半导体器件原理、模拟电路设计、数字电路设计、版图设计及Tanner EDA工具等内容，涉及到集成电路从选材到制造的不同阶段。传统的理论课程教学方式，以教师讲解为主，板书教学，但由于课程所具有的独特性，在介绍半导体材料和半导体工艺时，主要靠教师的描述，不直观形象，因此引进计算机辅助教学。计算机辅助教学是对传统教学的补充和完善，以多媒体教学为主，结合板书教学，以图片形式展现各种形态的半导体材料，以动画的形式播放集成电路的制造工艺流程，每一种基本电路结构都给出其典型的版图照片，使学生对集成电路建立直观的感性认识，充分激发教师和学生在教学活动中的主动性和互动性，提高教学效率和教学质量。
2 实践教学内容的改革
实践教学的目的是依托主流的集成电路设计实验平台，让学生初步掌握集成电路设计流程和基本的集成电路设计能力，为今后走上工作岗位打下坚实的基础。传统的教学方式是老师提前编好实验指导书，学生按照实验指导书的要求，一步步来完成实验。传统的实验方式不能很好调动学生的积极性，再加上考核方式比较单一，学生对集成电路设计的概念和流程比较模糊，为了打破这种局面，实践环节采用与企业密切相关的工程项目来完成。项目化实践环节可以充分发挥学生的主动性，使学生能够积极参与到教学当中，从而更好的完成教学目标，同时也能够增强学生的工程意识和合作意识。
实践环节选取CMOS带隙基准电压源作为本次实践教学的项目。该项目来源于企业，是数模转换器和模数转换器的一个重要的组成模块。本项目从电路设计、电路仿真、版图设计、版图验证等流程对学生做全面的训练，使学生对集成电路设计流程有深刻的认识。学生要理解CMOS带隙基准电压源的原理，参与到整个设计过程中，对整个电路进行仿真测试，验证其功能的正确性，然后进行各个元件的设计及布局布线，最后对版图进行了规则检查和一致性检查，完成整个电路的版图设计和版图原理图比对，生成GDS II文件用于后续流片[2]。
CMOS带隙基准电压源设计项目可分为四个部分启动电路、提供偏置电路、运算放大器和带隙基准的核心电路部分。电路设计可由以下步骤来完成：
1）子功能块电路设计及仿真；
2）整体电路参数调整及优化；
3）基本元器件NMOS/PMOS的版图；
4）基本单元与电路的版图；
5）子功能块版图设计和整体版图设计；
6）电路设计与版图设计比对。
在整个项目化教学过程，参照企业项目合作模式将学生分为4个项目小组，每个小组完成一部分电路设计及版图设计，每个小组推选一名专业能力较强且具有一定组织能力的同学担任组长对小组进行管理。这样做可以在培养学生设计能力的同时，加强学生的团队合作意识。在整个项目设计过程中，以学生探索和讨论为主，教师起引导作用，给学生合理的建议，引导学生找出解决问题的方法。项目完成后，根据项目实施情况对学生进行考核，实现应用型人才培养的目标。
3 教学改革效果与创新
理论教学改革采用计算机辅助教学，以多媒体教学为主，结合板书教学，对集成电路材料和工艺有直观感性的认识，学生的课堂效率明显提高，课堂气氛活跃，师生互动融洽。实践环节改革通过项目化教学方式，学生对该课程的学习兴趣明显提高，设计目标明确，在设计过程中学会了查找文献资料，学会与人交流，沟通的能力也得到提高。同时项目化教学方式使学生对集成电路的设计特点及设计流程有了整体的认识和把握，对元件的版图设计流程有了一定的认识。学生已经初步掌握了集成电路的设计方法，但要达到较高的设计水平，设计出性能良好的器件，还需要在以后的工作中不断总结经验[3]。
4 存在问题及今后改进方向
集成电路设计课程改革虽然取得了一定的成果，但仍存在一些问题：由于微电子技术发展速度很快，最新的行业技术在课堂教学中体现较少；学生实践能力不高，动手能力不强。
针对上述问题，我们提出如下解决方法：
1）在课堂教学中及时引进行业最新发展趋势和（下转第220页）（上接第235页）技术，使学生能够及时接触到行业前沿知识，增加与企业的合作；
2）加大实验室开放力度，建立一个开放的实验室供学生在课余时间自由使用，为学生提供实践机会，并且鼓励能力较强的学生参与到教师研项目当中。
【参考文献】
[1]段吉海.“半导体集成电路”课程建设与教学实践[J].电气电子教学学报，2007，05（29）.
电路设计问题范文第5篇
关键词：LED；多路平衡电路
中图分类号：TM923.34 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-02
一、LED与多路LED电流平衡电路
LED是一种利用固体半导体材料作为发光材料，通过导电，使得其中的半导体发生载流子的复合变化，从而释放出能量，引发光子发光的装置。LED的中文全称为发光二极管，是当前应用最为广泛的照明设施之一。LED之所以能够成为当前世界上应用最广泛的照明设施之一，在于其多方面的优势。
其一，LED的照明高校节能。相较于普通的白炽灯（60W），一个LED灯管（10W）连续运行100个小时，所消耗的电能是白炽灯（60W）运行17个小时所消耗的电能。而二者在照明的效果上是一样的。由此可见LED照明效率之高，能耗之低。其二，LED的寿命非常高。由于采用了半导体材料，加之其结构简单，无灯丝，无玻璃泡等装置，因此使用寿命可以高达50000个小时。相较于LED，普通的白炽灯的使用寿命只有短短1000个小时。其三，LED照明效果良好，环保健康。LED可以将9成以上的电能转换成光能，并且由于是直流驱动，所以不存在频闪的问题，因此照明效果很好。不仅如此，由于LED发出的光不含有紫外线和红外线，因此光线健康。以上特性，使得LED的应用得以迅速拓展。
LED是由恒流驱动电路构成，那么在恒流驱动电路的设计的时候，需要充分考虑到一系列的因素。第一，恒流驱动电流可以通过单一的外界电阻来设定；第二，需要严格控制恒流工作电压，将其电压保持在最低限度；第三，在恒流电流输出的时候，可以采用数字信号进行控制，从而满足LED供电驱动对反应速度的要求。因此，在LED供电电路的设计中，需要考虑到上述因素。本文通过分析比较三种供电电路的优劣点，尝试性的进行了多路LED电流平衡电路设计和运用。
二、LED恒流供电电路比较
对于LED电源来说，要求其实就是恒流限压。在某种程度上，LED灯的寿命和可靠性，其实是有LED的驱动电源决定的。如果没有恒流限压的驱动电源，就不能够保证LED等发光的均匀性和长期性。不仅如此，由于LED需要长期满载行工作，因此就需要较高的供电效率。当前，对于LED电流平衡电路的设计，有很多的方法。下面就当前比较流行的TL431，来对一些简单的LED电流平衡电路的设计进行介绍：
（一）单个TL431恒流电路
图1 单个TL431恒流电路设计示意图
从图1中我们可以看到，单个TL431恒流电路设计，其实就是利用了单个的TL431恒流系统。这是一个比较简单的电路设计，其恒流是以431的2.495V为基础的。同时，此电路设计也同样限制了LED上面的压降。这一设计的最大的有点在于其简洁性。电路设计非常简单，所需要的电子元件也很少，因而成本低廉。不仅如此，由于采用了TL431的基准电压，保证了其高精度。同时R12，T13只要采高精度电阻，恒流精度比较高。但是，这一电路设计同样存在着一系列的缺点与问题。由于TL431是2.5V基准，故恒流取样电路的损耗极大，不适合做输出电流过大的电源。不进如此，此电路设计的最大缺陷，也是最致命的缺陷在于，不能进行空载。因此，这一电路设计只适合内置，不能作为外置式的LED电源进行运用。
（二）单个TL431恒流改进型电路
图2 单个TL431恒流电路改进型设计示意图
如图2所示，对单个TL431恒流电路设计进行进一步的改进，可以得到一个新的恒流电路设计。与单个TL431恒流电路设计一样的是，这一电路设计也是基于相同的基准来实现恒流（TL431的2.495V）。但是，这一电路设计与上面的电路设计存在一定程度的差别，这一改进型的电路设计减少了电流取样电路的电压，只要合计设计R12，R13，R14的值，可以限制LED上面的压降。因此，这一点路与上述电路一样，最大的有点在于其简洁性，因而电路设计简单，所适用的电子元器件较少，成本较低。相较于前面的电路设计，该电路设计可以实现空载。但是，需要注意的是，该电路设计中空载依然是其软肋。当输出空载时，输出电压会有上升，上升幅度由电流取样电路电阻与R12，R13的比值决定。
（三）两个TL431恒流电路
相较于上述单个TL431横流电路的电路设计，双TL431恒流电路，包括了两个TL431。在此电路设计中，使用两个TL431加少数元件即可组成恒流电路，相对于线路较复杂、采用元器件较多的恒流检测控制电路，不仅成本大大降低，更能满足LED照明技术越来越小型化的要求。
三、多路电流平衡控制电路设计
要实现LED电路多路电流平衡控制，主要有两种实现方法。一种方法是每路恒压后搭配限流电阻，另外一种方法每一路LED串都用一个恒流转换电路来控制。
前者的做法恰如图4所示，在同一个电路支路上，进行多个LED的串连。这样的做法，一方面可以提高电路供电的效率，同时也可以在整体上实现能耗的降低。该电路设计的优点在于其平衡性，但是该电路的电阻选取需要基于LED的个数。当LED的数量发生变化后，电阻就需要重新极端。因此，降低了整体的效率。
后者的做法恰如图5所示，在电路设计中，每一路LED串都用一个恒流转换电路来控制。在这一设计之中，最大的有点在于可以不需要电阻，因此就可以不考虑LED串之间的正向特性不一致状况。因此，本系统具有易于维护的特点。但是，其缺点也是比较明显的，最显著的特点就是在于其复杂性。
在综合比较了两个多路LED电流平衡电路的设计方案后，本文选择设计方案二作为多路LED电流平衡电路的设计。该设计其实就是每个支路LED串的独立恒流驱动方式。在之前设计的单路恒流电路的基础上，加入多路控制电路和升降压自动切换电路，就构成了一个完整的低成本多路控制器。
四、结束语
本文基于CSMC0.5μm DPTMCMOS工艺库芯片设计了一个多路LED电流平衡电路，在原有的单路恒流电路设计基础上，实现多路控制与升降压自动控制，从而是设计出一个完整的低成本多路控制器。本设计工艺简单，成本低廉，并且具有高精度性与电流平衡能力，可以有效的支撑中小功率LED照明系统。
参考文献：
[1]陈景忠.一种直流LED恒流源电路分析与研究[J].电源技术，2012，12：1928-1930.
[2]郭阳，杜捷.室内照明用节能环保型LED电源的研究[J].电源技术应用，2012，11：142-144.
[3]张辉，吕昱洲，崔培培.基于Boost的大功率LED恒流驱动电路[J].现代科学仪器，2013，01：97-99.
电路设计问题范文第6篇
[关键词]电路设计 技术 技巧
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0214-01
前言：大量的事实表明，在电子产品进行生产的时候，如果在最初的电路设计方面出现了问题，那么所耗费的成本是十分巨大的，对公司所造成的损失也是相当巨大的。因此，在进行电路设计时，必须使用一定的技巧，应用比较先进的技术，这样才能使得电子产品的性能更加良好，更受用户的欢迎。本文将从电子电路设计的技术和技巧两个方面进行分析，对于电路设计的技术方面，从线路设计、线路布局、STM技术应用等三个方面进行分析，而对电路设计的技巧方面，则从电源优化、地线设计、配件安全认证等三个方面进行分析，以求能对电子产品的电路设计的优化起到作用。
1 电路设计的技术分析
1.1 电路设计中的线路分析
一般情况下，电子产品都采用的是手工布线，而手工布线包含有两种方法，一种是自动推挤，另一种是布线，这两种方法通常都是相互配合的。在电子电路设计中，布线工作十分重要，而且最讲究技巧性，因此必须备受重视。布线有单面布线和双面布线两种，其设计形式也有两种，一种是自动式设计，另一种是交互式设计。两者在应用中也有先后顺序，一般情况下先用交互式设计进行部分布线。然而在线路可能会产生反射，从而造成干扰，为了防止这一干扰，不能让输出与输入端的之间的线路平行，而且仅仅这样做还是不够的，还要增加地线，将这两路线进行隔离。寄生耦合有利于线路的运行，而要产生这样的效果，必须让布线产生垂直效果。除了以上这些工作以外，要想使得电路设计中的线路更加完美，必须消除电源带来的一些干扰，怎么做呢？要在电源和电线之间增加耦电容，还要尽可能将电源与地线之间的距离增大，同时将电线加宽，这样就可以明显地降低电源与地线之间的相互影响，使得线路运转中没有过多的额外损耗，从而使得电路能够使用更长时间，也使得产品质量大大提高。
1.2 电路设计中的布局分析
电子线路的布局设计也是十分重要的，如果布局设计产生了问题，那么，电路的运行效果就会大打折扣，甚至会严重缩短电子产品的使用时限，因此，在进行布局设计时必须十分认真，注重布局设计的合理性及效果。从整体上来说，产品的质量和外观是产品能否被大众所认可的关键因素，对于一个成功地产品来说，这两者缺一不可。要想使得线路设计更完美，就不得不注重一些细节，比如，一般走线不宜过长，而为了避免这一问题，在进行飞线连接时，要将相连的电子元件放在一起，而且放置的位置要尽量宽松一点，对器件进行散热处理，因为这些器件都是要进行焊接的，挤在一起可能会将错误的线路焊接起来；为了防止出现干扰的情况，应该将数字以及模拟器件尽可能地隔离；要更多地利用Array功能。
1.3 电路设计中的STM技术应用
SMT技术在电子电路中应用十分广泛，所以要想使得电子产品的质量得到保证，就必须要重视STM技术的研究与应用，那么接下来我们就通过对多功能灯的设计理念来具体讲解一下SMT技术。通常来说，多功能灯有以下三个重要部件：LED灯头、螺旋钢管、三防外亮灯。在应用STM技术时，可以将其分为两个过程，其一是挂胶，其二是锡膏，这两个过程在进行贴片工作之前所采用的工艺是不同的，一般情况下，挂胶过程使用的是贴片胶，而锡膏过程所使用的焊锡膏。而且贴片所起到的作用也不相同，挂胶过程只是用来固定的，锡膏过程是用来焊接的。除此之外，在进行电路设计的时候，还要注意以下几点问题：拼版的选择问题以及拼版的数量问题。通过分析，我们可以知道多功能灯主控板的关键在于双面锡膏回流焊接，那么在选择主控板时就有以下两个方案：TOP层设计方案和BOT层设计方案。至于具体要使用哪一种，则要根据具体情况进行分析，根据电子元件的特点：元件数量多、元件分布不甚合理、散热不利等特点综合考虑，应该选择BOT设计方案，因为它有很多好处：提高打件效率、节约网板、将主控板做成单面板时可以手工焊接元件。主控板采用阴阳板也有很多优点：降低成本、节省优化时间、节约辅助材料、提高生产效率、生产期间用不着换产，可以生产更多的产品、节省很多的搬运时间。因此，设计中阴阳板的使用非常广泛。
2 电路设计的技巧说明
2.1 优化电源设置
一般来说，比较大型的电子产品，诸如音响等，对电源的依赖程度较高，需要各种不同型号的电源来供应线路的运转，因此，在进行线路设计时一定要将这些电源区分开来。在选择电源时，一定要根据线路的承载力以及元件的电功承受力来选择电源，一定不能选择过大的电源，以免使得元件或者线路过度发热而造成损害，减少电子产品的使用寿命。然而还需要考虑的是，对于桥式整合电路，必须要较低杂波，以免桥式整合电路的波形被杂波干扰，这就必须要增加源滤波电路，从而过滤掉咋波，这样还可以同时起到提高产品性能的效果。
2.2 地线的设置技巧
对于一些音频电子设备来说，地线处理比较复杂，其原因是由于这些电子设备的电流较大。一般来说，电路的位置是由电源来决定的。通常情况下，FM音频、DA解码芯片等地线都会连接到功放的底线上，但不排除，有的电子产品将功放电路单点接地，并将其与滤波电源相连接，这样做比较安全。但是这样做是有局限性的，可以看以下这样一个分析：假定某电源的电压为0V，功放到电源的地线之间具有0.25R的电阻，那这段电路的电流是2A，那么功放电压就提高到0.5V。有实验证明，若AUX输入的电压为1V，接入电源后，电源与功放的电压就只有0.5V。因此，我们可以知道，功放的扩大倍数将会受到限制，除此之外，因为AUX此时属于音频信号，会产生电幅的波动，进而导致功放不稳定，很显然这会使得一些音频设备的声音十分难听。
2.3 对电路配件进行安全认证
有些电子设备属于高电压产品，所以，在出厂时必须要进行安全认证。在进行安全认证时，要使用没有受到侵漆的变压器，而测试的重点则是耐压性。假如可以在电路中安装几段保险丝，那么，就会极大地避免电路因电流过大而使得元件损坏。另外，还有一些其他的比较常用的安全认证方式，例如，在连接线上添加磁环就是一个非常简便且实用的方法。对于广大用户来说，在购买这些产品时，一定要细心查看安全认证标识，确保合格后方可购买。
结语：通过以上的分析，我们已经对电子电路的设计技术及设计技巧有所了解，能够明白其复杂性和难易程度，所以，对于从事电子电路设计的工程师而言，这是一项巨大的挑战，需要设计者尽心尽力地去完成这一设计，而且不仅仅只是完成这么简单，更要完成的更好才行，要全力以赴设计出更完美的、性能更好的电路。这就要求设计者要多多联系实际，积极探索，努力从实践中积累经验，这样才能够设计出更加有效的电路，从而能够提高公司产品的质量。
参考文献：
[1]卫永琴，刘春晖.浅谈时序逻辑电路设计中的小技巧[J].科技视界，2014，30：16+62.
电路设计问题范文第7篇
模拟电路课程支撑的能力包括：阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。依据能力目标的不同，可以划分不同的任务类型，并据此确定任务目标，设计任务结构。
关键词：模拟电路电路设计教学模式
以大规模集成工艺为依托的各种数字电路问世以来，由于其相对模拟电路的高可靠性和灵活性，逐渐取代了各种传统的模拟电路的应用领域。但是现实的物理世界毕竟是模拟的，因此，任何数字化系统都包含有模拟电路部分，模拟电路并没有因数字电路的兴起而被完全取代。模拟电路课程仍然是电子工程、电气工程、自动控制、通信等涉电类专业的核心课程之一。
模拟电路课程的重要性还在于无论从工程技术还是专业能力结构而言，模拟电子技术都处于较为底层的位置，通过该课程的学习获取的知识、经验、工程技术方法是顺利学习上述专业几乎所有其它专业课程的基础。
模拟电路是教学难度相对较大的课程。其学习的困难性在于，学生是第一次接触以半导体器件为核心的有源电路；模拟电路“数字化”、结构化程度低，表现出的物理现象和涉及的数学工具又较为复杂；模拟电路的工程技术方法很难实现程序化，常常需要依赖经验知识解决问题。
电路设计是电子技术人员的工作邻域和具有典型性的工作过程，模拟电路设计过程相当完整地体现了模拟电路技术应用能力的内容和要求。构建基于模拟电路设计的学习任务，依据设计工作过程组织教学活动，能够较好地实现培养模拟电子技术应用能力的教学目标。
1、工作过程、能力与任务类型
一个较完整的电子系统电路设计的工作过程，包括：技术指标分析，方案设计，单元电路设计与参数调整，电路综合联调与性能测试。通过对模拟电路设计工作内容和过程的分析，完成电路原理设计过程必须具备的、应由模拟电路课程支撑的能力包括：阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。因此模拟电路课程的学习任务有4种类型：识读电原理图和技术资料、单元电路设计与电路综合、计算机仿真测试、编制设计文件。
单元电路设计与电路综合是基本任务，它引领其它类型任务和整个项目的实施完成。
不同类型的任务可以根据设计任务的需要和本身的复杂程度，作为单独的任务存在，与相关的设计任务共同组成学习项目，也可以作为完成设计的准备知识存在于设计任务之中。例如，反馈放大器设计可以作为一个学习项目，由识读反馈放大电路原理图、反馈放大电路性能分析、反馈放大电路设计3个关联的任务组成。
识读电原理图和阅读元器件技术文件是基本能力。电路设计，特别是在原理设计和电路结构设计时，极少原理性的创新，绝大多数是对已有电路的适用性改进和重新组合，这种改进和组合需要阅读已有的设计资料，借鉴他人的技术经验和成果；为提高电路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在电路中采用新出现的电子元器件，例如集成电路芯片，需要阅读生产方提供的产品规格书及典型应用电路。识读电原理图和技术文件对于形成和提高电路设计能力具有基础性的意义。
目前，电子电路计算机辅助设计（EDA）包括电子工程设计的全过程，例如系统结构模拟、电路特性分析、在系统可编程器件开发、绘制电路图和制作PCB。在电子工程设计中有着不可替代的重要作用，是电子工程技术人员必须具备的专业技术能力之一。在模拟电路课程的学习任务中，主要是指应用计算机完成电路图绘制、电路性能和参数的仿真测试与分析、编制设计文件等工作。
在电路设计的实际工作过程中，编写设计文件是重要的工作内容和不可缺少的环节。没有设计文件，无法进行初步设计完成以后的后继工作。对于学习任务而言，编写设计文件，是一个总结和提高的过程，有利于培养交流沟通能力和养成严谨的工作态度。设计文件也是判断和评价项目或任务完成情况的重要依据。
2、任务目标
(1)电路识读任务，是对针对设计任务收集技术资料（主要是可供设计参考的电路）并进行分析，属于电路设计的准备工作，任务的目的是为完成设计任务建立必要的知识储备。大致分为互相关联的3个层次：1)识别元器件符号、功能和主要技术指标。依据符号识别电路中的元器件是读图的基础，作为专业入门课程，对此应该给与一定程度的注意，要能够识别和了解符号的含义、主要器件功能和技术指标。根据电路中使用的核心器件，往往可以判断电路的功能。2)区分电路单元，判断电路功能。较复杂的电路系统都由单元电路构成，功能单一的单元电路也可以进一步分解为部分电路，例如放大器可分为输入级、中间级和输出级；稳压器可分为整流和稳压部分。对部分电路功能的分析，得出对整个系统功能的判断，并作为下一步工程估算的基础。3)指出电路的结构特点，估算分析电路技术指标。分析电路形式与结构，可以得出电路大致的技术性能指标，定性判断元器件参数对电路性能的影响。例如对放大器输入级、输出级电路形式和结构的分析，可以大致得出放大器的输入、输出特性；对中间级的分析，可以大致判断放大能力；依据级间耦合方式，可以判断放大器频率响应范围；甚至电源电压也可以据以分析放大器输出信号幅值。
(2)设计任务目标包括典型单元电路设计与电子线路综合设计，在定性分析的基础上实现定量估算，自顶向下完成初步的设计。依据设计工作过程，可以分解为以下阶段目标。1)正确理解任务要求，分析各项技术指标的含义。仔细研究任务的工程背景和要求，正确分析和理解各项技术指标的含义，分析实现任务要求的技术途径，这是完成设计的前提条件。2)设计总体框图，分配技术指标。参考与任务相同或相近的电路方案，选用能够满足技术指标要求的核心器件，完成方案论证。对于同一个任务，实现的方案可以有多个，应具备将不同方案加以分析、比较的能力，从中确定一种相对较优的方案。
依据选定的方案按照功能划分成若干个互相联系的模块，将技术指标和功能分配给各个模块。3)单元电路设计。依据模块的功能和技术指标要求，参考典型电路，确定电路结构，计算元器件参数完成单元电路的初步设计。4)仿真测试。模拟电路，比如放大器、滤波器等的参数比较繁琐，需要进行多次调整才能达到技术指标要求。要能够在计算机上对单元电路仿真测试，修改电路参数，观测性能指标，直至满足技术指标要求。5)电路联调，测试技术指标。在单元电路完成逐步设计的基础上，通常依据信号流向，逐级完成级联和调试直至全部电路调试完成，系统技术指标达到设计要求。这个过程是电路综合的过程，也可以在计算机上模拟仿真实现。
(3)仿真测试调整任务的目标是在电子电路设计过程中实现较为精确的量化分析。其作用主要表现在3个方面。[3]1)验证电路方案设计的正确性。当要求的系统功能确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可行性，进而对构成系统的各单元电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。2)电路特性的优化设计。分析恶劣温度条件下的电路特性，计算分析器件容差对电路的影响量，用于确定最佳元器件参数、电路结构以及适当的系统稳定裕度，实现电路的优化设计。3)实现电路的模拟测试。电子电路的设计过程中大量的工作是元器件参数计算、各种数据测试及特性分析。在工程估算的基础上，通过仿真测试与分析加以调整，能有效提高设计工作的效率。4)技术文件编写要求在完成电路设计的同时编写尽可能详细的符合工程标准的技术文件，包括方案设计说明、原理框图、电原理图、原理与技术说明、元器件参数计算、技术指标与特性测试数据、元器件清单等。
3、任务结构及实施
一个典型的电路设计任务由工程背景描述、任务要求、基础知识学习、设计方法与步骤、电路设计等学习单元组成。
3.1工程背景描述
工程背景描述的内容主要包括电路功能、工程应用背景、技术发展背景介绍。工程背景描述的实质是“提出问题”，工程背景描述尽可能选择具有典型性的电子工程问题为实例，解决关于学习目标的问题。
3.2 任务要求
设计任务必须具备明确的工程应用背景，必须提出具体的设计要求（技术指标）。例如交流放大器设计任务，应明确提出工作频率、信号源、输出特性、输入特性、工作稳定性等要求等技术指标。提出任务要求，应依据由浅入深循序渐进的原则，从体现基本功能的一两个技术指标开始，逐步增加技术指标数量，提高设计难度。
3.3基础知识学习
基础知识学习包括任务分析、相关理论知识学习、参考方案与参考电路分析及相应的基础练习等。基础知识的学习包括理论知识、技术知识、经验知识和经验技能的学习。理论知识是重要的，因为它是能力的组成部分，同时对于学生的发展能力起到更为持续和关键的作用。在工程实践中学习和使用的理论知识才能被真正掌握并形成能力，因此应该以实现电路设计任务为依据，确定理论知识的学习内容和学习深度，力求将理论与实践、数学方法与物理概念更紧密地结合起来。
提供设计参考的电路必须是工程电路，但学习是一个循序渐进的过程，基础知识的学习会使用原理电路为学习对象，原理电路不能仅有电路结构和元器件标号，也要标注元器件主要参数，使学生在定性分析阶段就能对电路参数有直观的影像，逐步建立数量观念，这对于初次接触模拟电路的学生是十分重要的。
3.4设计方法与步骤
不同功能和结构的电路，具体的设计内容、方法与步骤各不相同。甚至同样功能的电路，技术要求不同，设计时考虑的重点、设计依据、电路结构等均有区别，但工程估算是贯穿整个设计过程始终的基本方法。
以反馈放大器为例，设计步骤如下:
选择反馈组态，选择反馈深度，选择反馈级数，确定放大级数，确定输入级、中间级、输出级的电路结构，计算电路参数，仿真测试和参数调整。容易理解，上述步骤都必定建立在必要的工程估算的基础之上。
3.5 电路设计
这是学生在相对独立的情况下，完成电路设计的过程。尽量采用与前面4个学习单元及撰写设计文件交叉进行的方式实施。
不同类型的学习任务，其结构不尽相同。但区别主要是在(4)、(5)两部分。
不同类型的学习任务以“定性分析、工程估算与仿真测试调整相结合”的方法实现。
4、结语
电路设计在知识的运用上不同于单纯的电路分析与计算，依据模拟电路原理设计过程构建学习任务，组织和实施教学过程，不仅能够有效控制理论知识学习深度，促使学生较为自主地获取经验知识，并在获取知识的同时实现知识转换为技术应用能力，更有利于实现培养学生模拟电路技术应用能力的教学目标。
参考文献
[1] Sergio Franco.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安交通大学出版社,2009.
[2] 谢自美 等.电子线路综合设计[M].华中科技大学出版社,2006.
[3] 赵世强 等. 电子电路EDA技术[M].西安电子科技大学出版社,2000.
[4] M.Herpy.模拟集成电路[M].高等教育出版社,1984.
电路设计问题范文第8篇
【关键词】竞赛；集成电路；教学改革
Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit
GENG Shu-qin HOU Li-gang WANG Jin-hui PENG Xiao-hong
VLSI & System laboratory Beijing University of Technology Beijing，China 100124
Abstract：Teaching 21stIntegrated circuit student is history task for teachers.Inspiration of 2011’Beijing Student Competition on Integrated Circuit is presented such as correct idea，right organize procedure，a steady preparation，corporation between university and company，teaching methods.The result of practice is that competition on Integrated circuit can push the procedure of cultivating of student，can push Quality Education，can advance the ability of theory and practice，can improve the ability of resolve problem，can cultivate the spirit of creativity，can enhance the ability of Team Corporation.It leads the point of teaching methods reformation.The student ability of plot and circuit design is increased.
Keywords：competition；Integrated circuit；teaching reformation
集成电路在社会发展中扮演着非同寻常的角色，几乎渗透到了各行各业。随着全球经济一体化的发展，集成电路的制造与开发中心正逐步向我国转移。我们肩负重大的历史使命，是要把我国建设成为集成电路的生产大国进而成为集成电路强国[1]。因此培养二十一世纪集成电路设计人才是我们教师面临的历史任务。北京华大九天软件有限公司致力于开发自主产权的EDA软件，提供高端的SoC解决方案和一站式设计生产服务，为培养集成电路设计人才提供了很好的软件平台。北京市2011首届“华大九天杯”大学生集成电路大赛以充分调动各方面的参与积极性。对学生来说，竞赛为他们提供了一个开阔眼界、互相学习和交流的好机会，这是任何课堂教学都无法替代的；对指导老师来说，竞赛可以促进他们转变陈旧的教学理念，改进落后的课程体系，积极寻求新的教学模式，真正做到教学目标、教学内容和教学方法与时俱进，切实达到面向应用、面向市场、面向社会并最终为社会提供优秀专业人才的最高教学目标[2]。实践表明，开展大学生集成电路设计竞赛，对于推进我国集成电路人才培养、推进素质教育、理论实践结合能力、解决问题的能力、培养学生创新精神、团队协作能力和培养学生的集体荣誉感等方面具有重要意义，同时也对高校的集成电路设计课程和实践教学改革起了一定的引导作用，极大的强化了学生绘制版图和电路设计能力。本人有幸带领学生参加了此次比赛，获得了一些启示。
1.立足现实，拓宽应用
本次大赛的活动宗旨是丰富微电子学专业学生的专业知识，培养学生理论联系实际、独立思考和操作能力，巩固和加深所学专业知识基础，推动京津地区高校微电子学专业的交流和发展，并对国产正版EDA软件的普及和应用起到积极推动作用。
2011年北京大学生集成电路设计大赛分成大学本科和研究生两个级别（本科生组33个组；研究生33个组），每组3人，进行笔试和上机操作。比赛相关规则：笔试阶段，采用闭卷形式，由各参赛队员独立完成，最终成绩计入小组总分；上机操作，以小组形式参加。
2.正确的指导思想
电子学会组织的此次大学生集成电路大赛立足高，紧密结合教学实际，着重基础、注重培养实践能力的原则为大赛成功举行树立了正确的指导思想。
“华大九天杯”集成电路大赛凝聚了各级领导、专家、学者和我校学科部领导、老师及每个参赛队员的心血与汗水。在比赛的前后，我们的指导思想是：参赛获奖不是最终目的，深人持久地开展教育教学改革，充分调动学生学习积极性，吸引更多的学生参加各类竞赛和科技活动，培养更多的优秀专业人才，才是我们的努力方向。集成电路大赛引来了众多企业，他们对参赛学生的青睐，对于与学校合作的重视，也正是我们学校所渴求的。在参赛中与同行各企业充分交流，学校与企业的紧密结合，才能更清楚市场对优秀毕业生的要求，进而能明确培养目标，并在平时的课程教学中加以渗透，在教学中不断改进；在参赛中与其他兄弟院校充分分享经验，不断学习别人的长处，分析参赛中暴露的共性问题，在教育教学中不断改进；在参赛中提高教师的指导水平和改进教育教学方法；在参赛中提高学生的综合素质，培养大批适应现代化建设需要的基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新精神和实践能力的高级应用型人才，才是我们参加北京大学生集成电路设计竞赛的最终目的。
3.准备认真，重在过程
承办方北方工业大学周密的准备工作和热情的服务为大赛成功举行创造了良好的外部环境。北方工业大学和华大九天公司组织的集训为成功参赛奠定了扎实的基础。
在学科部领导和各位老师的努力下，在实验室老师的大力协助下，在华大九天公司培训人员的大力支持下，我们组织了两个阶段的集中培训，并在培训的基础上进行了有针对性的辅导练习，并在参赛前举行了预赛。这些环节对学生和老师起到了很好的引导和督促作用，保证了良好的训练环境，营造了积极向上的参赛氛围。
在电子竞赛的准备过程中，适逢暑假，假期长，学生们可以充分利用暑假时间认真复习电子器件、数字电子电路、集成电路分析与设计等课程的理论知识。同时，学生们还学习华大EDA软件，进行实际电路和版图绘制上机练习，培养了理论联系实践的学风。通过竞赛准备，学生需要综合运用所学知识，解决竞赛中遇到的各种问题，提高了运用理论知识解决实际问题的能力。通过竞赛准备，磨合了小组间的默契配合和分工，增进了师生情谊，提高了团队作战能力。通过竞赛准备，找出了自己在知识上的不足，明确了社会的需要、工作岗位的需要和工作性质，树立了新的奋斗目标，产生了学习新的动力。
4.参赛对嵌入式系统和集成电路设计教学改革的启示
北京大学生集成电路设计竞赛对于培养学生参加实践的积极性、理论联系实际的学风和团队意识有着重要作用，竞赛给学生提供了一个施展才华、发挥创新能力的机会和平台。并对高校集成电路设计课程的教学内容和电子科学与技术的课程体系改革和学生今后工作起到一定的引导作用。
4.1 知识整合的系统教学思想
自从1958年基尔比发明集成电路以后，集成电路一直按照摩尔定律的预测飞速发展。面对集成电路如此迅猛的发展形势，教学工作也要与时俱进，不断改革创新。我承担《嵌入式系统》和《集成电路分析与设计》课程，深深体会到微电子专业的学生学习嵌入式系统与其他专业有所区别，因为芯片的设计方向日益朝着片上系统SOC、片上可编程系统SOPC的方向发展[3]。学生不仅需要有系统的概念[4]，同时需要对典型处理器体系结构有清晰的理解，在设计SOC芯片时才会有系统的设计思想[5]，又会对处理器内部体系架构有清晰的概念。因此，在对微电子专业的学生讲授嵌入式系统时，要紧密结合集成电路设计的要求，结合集成电路分析与设计、数字电子、模拟电子、电子器件等课程的内容，使学生不仅对处理器结构体系清楚，更熟悉各模块电路，如ALU单元电路、筒形移位器、乘法器、寄存器、SRAM、DRAM单元等等。在处理器的，培养学生系统的概念，掌握外部单元电路，如存储器单元电路、系统总线单元、SPI、IIC、UART等等接口电路，从使用者的期望角度出发，来进行芯片的设计，既是使用者，又是设计者。学生在学习集成电路设计的课程时，紧密结合嵌入式系统中的系统体系结构、结合处理器内部的体系结构，具有整体的大的系统性设计概念，整合学生对各个课程的分离的知识内容，培养综合运用所学知识解决系统问题。通过增加实验和上机课时，提高学生将理论与实践紧密结合，培养学生运用所学理论知识解决实际问题的能力。
4.2 改革传统的教学模式
我国的大学课堂教学模式长期以来被德国教育家赫尔巴特的“四段论”与前苏联教育家凯洛夫的“五环节”所主宰，在新的教育环境和教育目标下，他们所倡导的课堂教学结构和施教程序越来越明显地暴露出它的弊端，最突出的是“以教代学”的陈腐教学思想和“注入式”、“满堂灌”的落后教学方法.这种“以教师为中心，以教材为中心”的课堂教学，决定了学生在整个教学过程中所处的被动地位，很大程度地禁锢了学生的创造性思维，对学生自学能力、实践能力和创新能力的培养构成了严重的障碍[2]。
现代教育理论指出：指导学生从实践和探索中通过思考获取知识，又在解决问题的探索活动中，运用已获得的知识和技能是培养智能的最好途径。
本次竞赛上午闭卷完成理论知识的考试。本科生的上机操作内容是根据提供的状态图设计一个计数器电路，然后进行原理图的绘制，再次进行版图绘制，进而进行DRC、LVS等环节验证，并撰写设计报告。学生需要利用数字电路中所学的状态表，构造出逻辑关系式，运用卡诺图化简得到最简电路，最后再绘制单元电路，设计出具体的CMOS电路和版图，并进行验证。同时还需要构造出计数器所需的时钟电路。在上机的开始一个半小时中，指导老师可以参与指导，这样增加了比赛中老师对学生的限时指导内容，更有利于学生的竞赛，符合培养人才的现论要求。
学生基本上完成了从需求分析、电路设计、绘制电路、（仿真）、版图绘制、验证到撰写报告等环节。通过竞赛，使学生能亲自感受一个简单的集成电路设计流程，培养了学生的系统设计概念。学生从早晨9点一直进行到下午六点，在短短的一天内要完成笔试和7个小时的上机电路绘制和验证等工作，小组成员只有密切配合，充分发挥各自的优势，保持坚韧不拔的精神，才能取得最终的胜利。这种方式非常有利于培养学生的合作精神和团队精神，锻炼了学生的毅力和体力。
施教之功，贵在引导。可以看出，竞赛在很大程度上符合现代教育理论的要求，符合学生的认知规律。以学生为主体、教师为主导的教学模式正是以传授知识为前提，以形成技能为基点，以培养智能为重心，以全面发展人才为归宿。在《嵌入式系统》和《集成电路分析与设计》课程教学中，增大课程的实验内容，学生带着问题，进行学习，进行思考、小组讨论，经老师点拨，实现了运用所学理论解决实际问题的过程，既培养了学生的综合能力，又完成了教学任务，符合现代教育论的要求。
施教之旨，在于培养学习方法和思维方式，培养获取新知及再创造之本领。将学生分成小组，布置某一命题，发挥学生的主动性，引导他们查阅资料，分析归纳总结，并在课堂中进行报告或实验演示。学生反映效果很好，获取了知识，又培养了学生自学能力和主动获取知识的方法。
5.引导学生参与科研，撰写学术论文
通过大赛引导大学生形成一股扎扎实实的学习和研究的风气。激发学生在专业领域的学习兴趣，参与到老师平时的科研中，增加动手实践的机会。并在科研中进一步培养学生的研究兴趣，形成良性循环。对于取得的研究成果，可以引导学生撰写论文，并能在广大同学中起到表率作用。
6.结束语
培养二十一世纪集成电路设计人才是我们教师面临的历史任务。北京市2011首届“华大九天杯”大学生集成电路大赛以充分调动各方面的参与积极性。正确的指导思想、科学的组织程序、踏实认真的准备工作以及大赛对校企合作、对教学改革将产生重要的影响。实践表明，开展大学生集成电路设计竞赛，对于推进我国集成电路人才培养、推进素质教育、理论实践结合能力、解决问题的能力、培养学生创新精神、团队协作能力和培养学生的集体荣誉感等方面具有重要意义，同时也对高校的集成电路设计课程和实践教学改革起一定的引导作用，极大的强化了学生绘制版图、电路设计能力和集成电路设计思想。
参考文献
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致谢：竞赛工作是由国家自然基金赞助（No.60976028）；北京工业大学博士基金赞助（No.X0002014201101，No.X0002012200802 and No.X00020