电路设计及仿真

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电路设计及仿真范文第1篇

【关键词】数字电路 模拟电路 发展

1 前言

随着国民经济的快速增长，科学技术的快速进步，电子信息产业得到快速发展，逐渐渗透到国民经济生活的各个领域，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。电子信息产业对军事领域也有着深远的影响，改变了传统战争的作战模式，在现代国防中发挥着越来越重要的作用，其在其在国防领域的应用也彰显了一个国家的综合国防水平。

作为高新技术产业，知识、技术和资本是电子信息技术产业得以快速发展的三个重要因素，它彰显了一个国家或地区制造业的整体水平，也是一个国家或地区科学技术和制造业综合实力的重要标志。就我国目前的社会经济现状而言，我国正处于传统产业结构转型时期。如何平衡新的产业结构，达到经济的稳定快速发展，解决目前政府资本过剩、内需不足、市场疲软等宏观经济问题是我国目前经济社会发展面临的一个重要挑战。而加速电子信息产业的建设与发展，对于促进传统产业变革、改变传统产业结构、增加就业率、提升就业水平具有重要作用是应对这一挑战的最好办法。

电子电路是电子信息产业的技术支撑。是电子信息产业的发展重要限制因素。电子信息产业的快速发展离不开电子科学技术的发展及应用。生产技术的提高及加工工艺的改进加快了集成电路的更新速度，也为电子信息产业注入了蓬勃的朝气以及更加旺盛的生命力，使其得以快速发展。根据其结构、功能的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。

2 模拟电路

模拟电路是一种针对模拟信号（幅值随时间连续变化的信号）行传输或处理的电子电路。它主要是利用电流或电压对真实信号进行模拟，使其等比例的再现。如调幅/调频的收音机，接收处理无线电广播信号，然后经过一系列的混频、放大、解调等过程，最终完成音乐的播放和新闻等的报道。模拟电路在生活中的应用非常广泛，如晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，MOS 集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等。都是用模拟电路制作的。

模拟电路的设计过程比较复杂，其设计的重点在于电路参数的实现。其设计的基本流程主要包括以下几个方面：

2.1 系统定义

系统定义是模拟电路设计的基本前提。根据设计要求，模拟电路设计工程师需要对电路系统及子系统做出相应的功能定义，并确定面积、功耗等相关性能的参数范围。

2.2 电路设计

电路结构的选择是电路设计的重要环节。模拟电路设计工程师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范及相应的参数指标选择合适的电路结构，并在此基础上确定元器件的组合方式等。针对模拟电路的设计，目前暂时没有可以利用的比较成熟的设计软件，因此，只能是有工程师根据自己的经验手工完成。这在一定程度上增加了模拟电路设计的难度，限制了模拟电路的发展速度。

2.3 电路仿真

电路仿真是模拟电路的设计过程中必不可少的一个环节，是模拟工程师判断模拟电路是否可以达到设计要求的一个重要依据。工程师根据仿真结果，不断对电路进行修改和调整，直到模拟电路的仿真结果可以达到设定的指标及相应的功能要求。常用方法主要有参数扫描法，直流和交流分析法、蒙特卡罗分析等

2.4 版图实现

版图将电路设计转化生产的重要桥梁。在由前面的设计及仿真结果确定了模拟电路的结构及相关参数后，设计工程师对设计的模拟电路进行物理几何性的描述，将其转换成图形格式，以便于模拟电路后续的加工与制作。

2.5 物理验证

在物理验证阶段，需要对设计的模拟电路进行设计规则检查（DRC）。设计规则检查是在给定的设计规则的基础上对其最小线宽、孔尺寸、最小图形间距等限制工艺进行检查，衡量版图工艺实现上的可行性。此外，还要对版图与电路图的一致性进行检查（LVS）。可以利用LVS工具提取版图的参数，将得到的电路图与原电路设计图进行比较，保证版图与原电路设计的一致性。

2.6 寄生参数提取后仿真

在版图之前进行的电路设计的仿真称之为“前仿真”，“前仿真”都是比较理想的仿真，没有考虑到连线的电阻、电容等寄生参数。将寄生参数加入版图后进行的电路仿真称之为“后仿真”，只有当后仿真的仿真结果达到设计指标及系统功能要求，电路的设计工作才算完成。寄生参数对模拟电路的影响较大，前仿真的仿真结果满足的情况下，后仿真结果却无法满足要求。因此，设计工程师需要根据后仿真结果不断进行晶体管参数的修改，有时甚至要进行电路结构的调整，直至后仿真结果达到系统设计要求。

目前，模拟电路设计难度高且比较复杂，使用的EDA工具的功能和系统配套性又相对落后，且在设计过程中需要进行频繁的人工干预，对寄生参数等比较敏感等，这些都在一定程度上限制了模拟电路的发展，导致模拟电路发展速度相对缓慢。

3 数字电路

电路设计及仿真范文第2篇

基于课程特点以及电子技术的发展，传统的授课方式已不能适应日益发展的技术要求。在多年的教学实践与改革中，本教学中心不断探索，逐渐将现代电子设计自动化技术的新方法、新工具和新手段应用于教学环节。本文以“频率补偿电路”为例，讲述multisim仿真工具、filterlab滤波器设计软件、protel DXP电路设计软件等新工具在电子线路设计课程中的应用。

1 频率补偿电路设计

频率补偿电路是对某传感器电路模块（如图1所示）的高频特性进行补偿，使其-3dB截止频率为50KHz。

图1 传感器电路

经理论分析，该模块的传递函数为：

（1式）

由传递函数可得该系统的零点为（13.2kHz），二重极点为（6.6kHz）。采用零、极对消方式，对该模拟模块的高频特性进行频率补偿，则频率补偿电路的传递函数为：

（2式）

其中f1为频率补偿后系统的-3dB截止频率。

当S=0时，系统传递的为直流量，此时H0（s）=1，可求得K约为18.07

故 （3式）

由3式可知该频率补偿电路可由两个低通滤波电路和一个全通滤波电路并联而成。传递函数分别为为1、、 。由于常数A、B（正或负）的存在，低通滤波和带通滤波电路后还应加入放大或衰减电路（同相或反相）环节。

2 《电子技术课程设计》课程安排及要求

第一阶段：教师讲解整个设计系统要求、各项技术指标的含义，使学生对整个设计有初步了解和认识。同时完成学生的分组，两人一组自愿组合，做好前期准备。

第二阶段：教师系统地讲解整个设计中所需要用到的新技术和新工具，采用专题的方式讲解multisim仿真工具、filterlab滤波器设计软件、protel DXP电路设计软件，并安排学生辅以简单的练习，以达到初步掌握的目的。

第三阶段：学生根据设计内容，查找相关资料，对方案进行具体论证。用filterlab滤波器设计软件按要求设计两个低通滤波器，确定滤波器的电路形式及参数；用multisim仿真工具对各单元电路进行仿真，最终完成整体电路仿真，实现截止频率为50KHz。

第四阶段：学生完成电路板的制作，利用protel DXP电路设计软件完成原理图及PCB板绘制，并且完成PCB的制作及元器件的焊接、调试。

第五阶段：学生完成整个设计系统的整机联调，测试技术指标，完成设计报告。设计报告包括：系统方案论证；各单元电路参数的选择与计算；各单元仿真电路及仿真结果；各单元电路的调试及实际改进的电路图；系统测试结果；全文总结。

通过对“频率补偿电路的设计”这一电子线路设计课题，学生学会了multisim仿真工具、filterlab滤波器设计软件、protel DXP电路设计软件等新工具在电子线路设计中的应用。图3是学生利用multisim仿真工具得到的50KHz截止频率的波特图，图4是利用protel DXP电路设计软件完成了频率补偿电路的PCB板绘制。

由此可见，采用此种教学方法，学生不仅能够很好的使用新工具、新技术，而且清楚的掌握电子线路综合设计的一般方法和设计流程。通过具体设计的实现，能调动学生学习的积极性，加深对理论知识的理解，提高实际解决能力，有利于系统地、科学地培养学生的实际动手能力、工程设计能力及创新设计能力。

图3 multisim仿真50KHz截止频率的波特图

图4 频率补偿电路的PCB板

参考文献：

[1]谢自美.电子线路设计.实验.测试（第二版）[M].华中理工大学出版社.

[2]刘树棠.信号与系统（第二版） [M].西安交大.

[3]尹勇 李林凌.Multisim电路仿真入门与进阶[M].科学出版社.

[4]Filterlab 2.0 user’s guide，Microchip.

[5]马丕明等.一种“电子线路课程设计”教学平台[J].电子电气教学学报，第34卷，第2期，2012，4.

作者简介：

[1]汪文蝶，女，出生年月：1985年9月，硕士，初级实验室，四川师范大学 物理与电子工程学院，主要从事单片机、电子线路设计等研究工作。

电路设计及仿真范文第3篇

关键词：数字逻辑；课堂教学；实验教学

作者简介：徐银霞（1979-），女，湖北武汉人，武汉工程大学计算机科学与工程学院，讲师。（湖北 武汉 430073）

中图分类号：G642.421 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0104-02

“数字逻辑”是计算机专业一门重要的硬件基础课程，其主要目的是使学生掌握数字系统分析与设计的理论知识，熟悉各种不同规模的逻辑器件，掌握各类逻辑电路分析与设计的基本方法，为数字计算机或其它硬件电路分析与设计奠定基础。[1]“数字逻辑”课程教学一般采用课堂教学与实验教学相结合的方式，使得学生掌握数字电路分析与设计的一些理论知识，同时培养学生电路设计、制作与调试以及分析问题、解决问题的能力。学生的学习效果一直是教学当中的重中之重，因此如何有效利用有限的理论与实验教学时间培养学生的综合素质是一个值得探讨的问题。笔者结合多年的教学实践经验，分别对课堂教学和实验教学环节就“数字逻辑”课程的教学方法做一次探讨。

一、“数字逻辑”课程的课堂教学

课堂教学效果直接决定学生理论知识掌握的程度，也影响随后的实验及实践能否顺利进行。在课堂教学中采用任务式教学、课堂讨论、电路仿真演示以及硬件描述语言电路设计等方式进行教学，取得了满意的效果。

1.任务式教学

明确任务，使学生掌握方法，做到举一反三。教学过程中将 “数字逻辑”课程的知识点归纳整理成若干个任务。比如数字电路按逻辑功能分成组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类，主要的问题是电路分析与设计两个方面。按电路规模要求重点掌握的是小规模和中规模电路，所以任务主要有小规模组合电路的分析、小规模组合电路的设计、中规模组合集成芯片、中规模组合电路分析、中规模组合电路设计；小规模时序电路分析、小规模时序电路设计、中规模时序集成芯片、中规模时序电路分析、中规模时序电路设计等等。对于每一个问题明确任务，分析解决办法，归纳一般的解答步骤及注意事项，举例证明方法的可行性。比如对于中规模组合芯片的学习，仅以数据选择器为例，引导学生上网查阅芯片资料，阅读资料找出芯片的功能表、输出表达式，逻辑图和引脚图以及典型应用。这样，学生不仅掌握了该芯片的全部知识要点，还可以掌握中规模组合集成芯片这类芯片的学习方法。此后，对于所有此类芯片学生都能够通过自行查找芯片资料来掌握，节约了课堂时间，学生也获得了自主学习的成就感。

2.增加课堂讨论

精讲多练，给予学生充分的讨论时间。为提高学习效果，在提出任务、介绍原理及方法后，布置课堂练习。学生可以一边练习一边自由讨论，已理解的同学在讨论中充当老师，可以加深印象，巩固知识；而没有理解的同学可以在讨论中积极主动地学习，同时也激发了学生后续学习的积极性，比教师反复讲解的效果好。这种方式可以避免“满堂灌”式的教学方式，活跃课堂气氛，创造学习氛围，提高学习兴趣，实践证明取得了良好的效果。

3.电路仿真演示

在数字电路分析与设计的理论教学过程中，很多学生会觉得枯燥且难以理解。借助Multisim11.0仿真软件进行数字电路的模拟和课堂演示，可以直观地显示电路的功能和时序电路的时序波形。比如在讲解中用16进制计数器74161实现12进制计数器时，其中复位法可通过置0或者异步清零两种方法使得计数器从11回0，但置0法必须在计数到1011时使得置数端为0，异步清零必须在计数器为1100时使得清零端为0才能保证计数器为12进制。如果仅用理论讲解学生比较难理解，但通过仿真演示后学生能够恍然大悟。因此仿真软件的使用可以使“数字逻辑”理论课的教学更加生动活泼，而且学生在遇到疑问时也可以通过仿真软件进行验证。学生通过直观的仿真结果，对电路的工作过程进行透彻的分析，提高了学习的兴趣和效率，促进自学能力和创新能力的提高。

4.引入硬件描述语言

硬件描述语言用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，适合大规模系统的设计。在教学的过程中将硬件描述语言Verilog HDL引入课堂，比如在讲解逻辑门、数据选择器、触发器、计数器等基本单元电路的原理之后，给出模块对应的硬件描述语言，演示仿真波形和综合结果。学生从仿真波形中观察信号的逻辑变化，对数字逻辑电路的掌握更加透彻，同时也丰富了教学内容。Verilog HDL语言是一种非常实用的硬件描述语言，易学易用，学生只要有C语言编程基础，便容易掌握。编程也可以实现电路设计，同学们感到非常新奇，将被动学习变为主动学习，提高学习兴趣，取得了很好的教学效果。

二、“数字逻辑”的实验教学

“数字逻辑”是一门实践性很强的课程。[2]通过数字电路设计实验，学生可以基本掌握数字电路的设计、制作与调试步骤，学会借助万用表、示波器等实验仪器排除实验当中遇到的各种故障，从而独立分析设计各种规模的数字电路。实践教学中将传统实验、仿真实验与硬件描述语言设计三种类型实验相结合，三者互为补充，提高实验效果，充分培养学生的综合实践能力。

1.传统实验

传统实验项目一般利用面包板及用中小规模芯片完成电路设计。其接线模式可以使学生直观了解数字电路是如何工作的，从而掌握电路测试、调试以及维修技能。但是部分学生视这一过程为简单的连线工作，往往只注重结果，不重视过程，造成实验课就是反复的接线和碰运气，学生不能驾驭整个实验过程，产生畏难和退缩心里。在实验课前要求学生书写预习报告，自主设计实验方案，进行原理图设计、芯片选型，上网查阅芯片资料，掌握阅读芯片资料的方法，进行实验方法设计，可以避免机械化操作，学会排除故障，增强操作信心。

在实验过程中，学生不可避免地会遇到种种问题，导致实验结果出错：可能是电路设计或连线过程中出现了问题，也有可能是实验设备或实验器材出现了故障。教师应该指导学生借助实验仪器找到故障点，发现问题之所在，并想出解决办法。在未来的实际工作中，学生将会遇到各种各样的问题，而实验课正是锻炼如何解决这些问题的好机会。因此实验中应该向学生讲明排除故障的必要性，并引导其对独立解决各种疑难问题的兴趣，增强其信心，令其克服畏难情绪。一旦学生掌握了排除故障的方法，独立解决了问题，他们就会很有成就感，甚至就此对排除故障产生了浓厚的兴趣。[3]实践表明学生能自主完成所有设计，自主分析讨论实验过程中碰到的问题，逐个排查故障点，最终完成电路调试。

2.仿真实验

传统实验适于以验证性实验为主的一些中小规模电路的构建与测试。对于一些比较复杂的设计性和综合性实验则比较费时，如数字钟、抢答器、拔河游戏机、彩灯控制器等。而且在实验过程中常常因一根导线连接错误、一个连接点接触不良，就致使实验受阻甚至无法完成，给学生以挫折感，影响学生的实验兴趣，不利于动手能力的培养。

Multisim11.0是一个集原理电路设计和电路功能测试为一体的虚拟仿真软件，其元器件库提供了数千种电路元器件供实验选用，其中包含了数字器件。虚拟测试仪器仪表种类齐全，如数字万用表、函数信号发生器、示波器、直流电源、数字信号发生器、逻辑分析仪等，可以设计、测试和演示各种电子电路。[4]采用Multisim11.0软件进行仿真实验，使学生能充分发挥想象力，按照自己的想法创建各种电路，从而摆脱实验箱的束缚。实践证明将Multisim11.0应用于实验教学，能够使学生提高学习的兴趣，增加学习乐趣，充分发挥学生独立思考和创新的能力，提高学生的综合实践能力。

3.硬件描述语言开发数字电路

当数字逻辑电路及系统的规模比较小而且简单时，用电路原理图输入法基本足够了，但是需要手工布线，需要熟悉器件的内部结构和外部引线特点，才能达到设计要求。当电路规模大时工作量会相当大，实验时间往往不能保证。随着可编程逻辑器件的广泛应用，硬件描述语言已成为数字系统设计的主要描述方式，采用硬件描述语言进行数字电路的设计，可以实现从传统的验证性实验到分析设计性实验课的转变。利用Verilog HDL硬件描述语言进行数字钟、抢答器、交通灯控制电路等的设计，要求学生利用课堂知识进行编程、仿真、综合和下载到可编程逻辑器件中运行以观察结果。学生还可以按照自己的想法自行设计其它数字电路进行仿真、下载调试，提高学生学习兴趣和综合实践能力。

此外还通过举办电子设计竞赛、综合设计等方式激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习、独立分析问题和解决问题的能力，也提高了学生综合应用的能力，收到了良好的教学效果。

三、结论

数字电子技术的应用已经渗透到人类的各个方面，从计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天技术，都采用了数字电子技术。[5]因此“数字逻辑”课程对于计算机及相关专业来说是一门很重要的课程。笔者结合多年的教学实践经验，对“数字逻辑”课程的教学方法进行深入探讨，在课堂教学中采用任务式教学，增加课堂讨论，借助仿真软件进行电路演示，利用硬件描述语言进行复杂数字系统设计；在实验教学中将传统实验、仿真实验和硬件描述语言实验有机结合、互为补充，激发学生的学习兴趣，培养学生的综合能力，取得了很好的教学效果。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]孙丽君，张晓东，鲁可.“数字电子技术”课程教学改革探析[J].中国电力教育，2013，（13）：67-68.

[3]王宇，崔文华，王宁，等.兴趣导向的数字电路设计实验改革[J].计算机教育，2010，（17）：38-40.

电路设计及仿真范文第4篇

关键词：电子线路设计；Mutisim、PSPICE、Protel+99+SE、应用

近年来，我国电路设计发展迅速，规模不断扩大，日益趋于复杂。这一形势下，传统电路设计手段已经难以满足现代电子线路设计的要求。当前，以Mutisim、PSPIC、Protel+99+SE等为主的仿真设计软件开始广泛应用于电子系统的设计与分析当中，并已经成为比不可少的重要工具。鉴于仿真设计软件在电力与系统设计中的关键作用和重要地位，对电子线路设计中仿真设计软件的应用进行探讨十分必要，对于我国电子线路设计的与时俱进、长足发展具有积极的现实意义。

一、电子线路设计中Mutisim软件的应用

电子线路设计中一般有一些编程是面向对象的程序编程，这些编程令大家再对电路进行设计时，可以进行抽象层上的描述，考虑到特定的制造工艺，能够对于Altera公司Quartus II软件的逻辑综合工具进行设计，也就是对于制造工艺版图之间可以实现任意的转换，假如有新系统的需求，就可以直接通过抑制生成新的工艺，这样就可以对于电路的一些时序或是面积的设计优化，并且能够将新工艺的网表进行直接生成。而且在设计中，该软件的应用可以对很多的方面生成一定的设计，比如对于异步FIFO、倍频时钟的产生，该设计软件可以对于Altera公司的自带IP核进行调用，设计结果是改善了设计周期，并且减小了设计的面积，对于整个布局布线也达到了更加的优化，并且使得系统达到了更高的要求。该设计还能够在像素时钟的上升沿将数据采集到寄存器中，并且将这些数据进行转换后生成新的设计，RAW2RGB模块将采集的数据转换成RGB信号，存储缓冲模块用于控制数据的缓冲，将数据写入SDRAM；LCM Controller模块产生LCD控制信号，将SDRAM中的数据送到LCD上，这样就完成了图像的采集与显示。

（一）Multisim软件的内涵

该软件是专门用于电路设计与仿真的系统工具，是连接理论设计与实际操作间的虚拟工作平台，具有十分强大的功能，除电路设计功能外，还能够对整个系统和电路信号作出仿真分析。应用Mutisim可对各种电子电路作出设计、仿真及演示，包括模拟电路、电工电路、高频电路、数字电路等。

（二）Mutisim软件的实际应用

选取二阶高通有源滤波器，来就Mutisim软件的应用进行探讨。二阶高通有源滤波器要求其频带内具有稳定而均匀的增益，属于经典滤波器的典型范例。因对其电路数理的分析极为繁琐，故辅以Mutisim软件应用十分必要。其应用原理如图1所示，将仿真开关打开，对双踪示波器的输入输出波形进行观察，并对电路电压增益进行估算。通过观察分析，理论值与试验值在高频段的偏差较大，而在中频段则比较相近。究其原因主要是由于运算放大器属非理想器件而造成的。这时，应用Mutisim软件来对阻容参数对电路频响特性的影响进行模拟，通过对比仿真后电路截止角频率的变化及对参数设计的改变，来加速明确而阶高通有源滤波器的数理变化和相关公式的运用，很大程度上减少了其电路实际设计中的繁琐工程量，设计效率大大提升。

二、电子线路设计中PSPIC软件的应用

（一）PSPICE软件的内涵

该软件是电子线路分析的通用模拟软件，具有强大的电路仿真和设计功能，包括六大功能模块，分别为：Optimizer模块、Probe模块、Model Editor模块、Stimulus模块、A/D模块及Capture模块。PSPICE软件通过对电子线路进行的提前moines分析，来测试各电路参数，检查电气规则，并对器件库构建功能作出分析。

（二）PSPICE软件的实际应用

在设计一级较强稳定型的电路时，在选择晶体管相关参数后，为获取静态的稳定工作点，就需要应用PSPICE软件来对电流负反馈分压式偏置电路进行仿真。其仿真设计原理如图2所示，集电极调幅电路载波信号确定为Vc，从调幅电路集电极来对调制低频信号进行输入，并将输出信号传送至二极管检波电路进行解调。参考图2，Q1级甲类放大电路设计中，应对直流（交流）通路设置的合理性进行充分的考虑，且LC谐振回路的特定频率应当同载波信号频率相一致。

在输入较大低频信号时，会形成过大的调幅波电压调幅系数，容易造成过大的直、交流负载差异，进而导致软件仿真的失真。这就要求，在应用该软件进行电子线路设计时，应对每一电路分立元件及参数对电路输出向的影响作出充分的考虑和整体的把握。

三、电子线路设计中Protel+99+SE软件的应用

（一）Protel+99+SE软件的内涵

Protel+99+SE是当前作为流行的仿真设计软件，具有强大的综合设计环境，包括PCB电路板设计、原理图设计、报表制作、层次原理图设计、逻辑器件设计、电路仿真等功能。因其自身所具备的强大功能，促进了电子线路设计效率的大大提升，从而成为电子线路设计中仿真设计软件的首选。

（二）Protel+99+SE软件的实际应用

应用Protel+99+SE软件来进行二级管伏安特性电路的仿真。其步骤如下，第一，启动Protel+99+SE程序，创建一个新的原理图文档，并在原理图浏览器中进行库文件的添加和路径的设置。之后，运用仿真元件库中相关元器件符号来对二极管伏安特性测试电路进行绘制；第二，对仿真环境进行设置，依据设计要求在菜单命令中进行相关参数的设置，完成后单击关闭；第三，执行菜单命令，进行线路仿真，得到二极管伏安特性曲线；第四，对仿真结果进行分析。

在二级管伏安特性电路仿真中应用Protel+99+SE软件，可产生直流移动曲线，通过分析直流，来对一系列静态工作点作出分析，从而对差异电源电压下，各电路节点直流电压/流，及元器件的功率、直流电压/流进行显示。

结语

基于仿真设计软件的电子线路仿真分与设计，为电子线路系统设计与电子产品研发注入了新的活力，促进了其设计质量和效率的大幅度提升，并使得电力设计缺陷发生率得以进一步降低。通过对仿真设计软件在电子线路设计应用的实证论述，可以看出仿真设计软件具有高效性，在一定程度上弥补了传统手段的不足，是现代电子线路设计与分析中的强有力工具。■

参考文献

[1]陈封.基于PSPICE的通信电子线路仿真研究[J].现代商贸工业.2011（16）

[2]张奕雄.通信电子线路Pspice仿真的研究与实现[J].现代电子技术.2010（11）

[3]徐宏庆.电子线路设计中仿真设计软件的应用[J].中国现代教育装备.2010（2）

电路设计及仿真范文第5篇

【关键词】FPGA；增量式编码接口；电路设计；ARM

前言：作为目前国内外应用较多的传感器，光电编码器可以以光电转换的形式将输出轴上的几何机械位移量转变为脉冲量与数字量可以较好的满足信息的传递、输出、储存和应用。增量式编码器是光电编码器的一种主要形式，近年来，在我国的信息领域得到了广泛应用。本文通过对增量式编码器接口电路设计的基本原理进行分析，并结合增量式编码器的相关概念和特点，为基于FPGA的增量式编码器接口电路提供了合理的设计思路。

一、增量式编码器简述

增量式编码器是将输出轴上的机械位移转换为具有周期性的电信号，再将此电信号转变为计数脉冲，进而将位移的大小用脉冲个数来表示的一种光电编码器[1]。增量式编码器的优点为构造和原理较为简单、支持其运作的机械平均寿命最高可达几万小时、抗外部干扰能力强且稳定性与安全性较高，适用于长距离的电路信号传输。

二、增量式编码器接口电路设计的基本原理

（一）四倍频与鉴相电路的设计原理

增量式编码器运行过程中，流经其内部的两路信号（设为A相信号与B相信号）在上升沿与下降沿的过程中各自变化了两次，且在电路转换的一个周期内，无论A相信号与B相信号如何变化，其范围均处于00-10-11-01-00与00-01-11-10-00之中。此外，由于A、B两路信号的频率要比系统时钟的时钟信号低得多，因此，利用系统时钟对A、B两路信号进行出发判断，进而产生四倍频脉冲信号与鉴相电平[2]。此时，增量式编码器中的计数器则会通过触发四倍频脉冲器的跳变沿将两路信号的产生的脉冲个数进行计数，以完成位移向电路信号的转化工作。鉴别电机正反转的具体方法为：如鉴相电平在00-10-11-01-00范围内的输出为0，说明电机正转；若在00-01-11-10-00范围内的输出为1，则说明计数器在做单位为1的减法计数。

（二）基于FPGA的ARM接口设计原理

由于数据总线是编码器计数值输出进而传达到ARM（RISC微处理器）的媒介，而FPGA本身的配置时间通常要大于同一系统中ARM的上电加载程序时间，又由于ARM芯片的数据总线是与系统中FPGA的控制及检测通道相连，通道内的电平值会有一部分存在FGPA在加载完成后的数据总线当中。因此，ARM芯片在进行电加载程序时会和系统的现场可编程门阵列发生较大冲突，造成系统无法读取正确的数据。

为了保证ARM可以将增量式编码器的计数值正确读取出来，将专门删除电子目录的读使能信号RD作为数据总线的三态控制信号与增量式编码器连接，而在系统运行时，只有读使能信号与地址信号均被选通时，由编码器内的计数器所计算出的16位计数值才得以导通，进而传输到数据总线上[3]。

三、基于FPGA的增量式编码器接口电路设计方法

利用QuartusⅡ软件（Altera公司开发的FPGA/PLD综合性软件）以混合模式的电路工程设计方法进行增量式编码器接口的电路设计。首先，构造出系统的四倍频模块和鉴相模块，在QuartusⅡ软件平台上通过利用标准硬件描述语言VHDL实现上述两个模块的功能。具体流程为：编码器前级四倍频模块与鉴相模块分别向线路输出四倍频信号与鉴相信号，设定计数器以信号输出的方向依据对其进行双向计数，当读使能信号与输出地址信号均被选通时，将相关数据经由数据总线显现到计数器终端屏幕上。至此，完成电路接口的位移和电能转换。

四、时序仿真与验证结果分析

就本文而言，所选取的FPGA芯片的型号为E144C8，仿真平台QuartusⅡ的版本为QuartusⅡ8.1，经由仿真平台建立增量式编码器的波形仿真文件对所涉及电路接口的仿真验证，并将系统编译后的仿真波形记录下来。在此基础上，通过建立逻辑分析文件的形式对经由增量式编码器转化而来的电路内部信号进行实时采集和监测，进而将系统逻辑分析仪的采集信号波形进行记录并加以分析。

通过对上述系统编译的仿真波形与逻辑分析仪的采集信号波形进行分析，得出结论如下：（1）记录增量式编码器正转时的仿真波形，并对其观察和分析可知，当计数值count_out由初始值0000增至000F时，系统实现四倍频加计数；（2）记录增量式编码器反转时的仿真波形，通过对其观察发现计数值count_out由（1）中的末值000F将至0003时，系统实现四倍频减计数；（3）对增量式编码器正反转切换时的仿真波形进行记录并加以分析发现，正反转切换时，位于某项信号后，另一相信号前的第一个定时器INCLK的上升沿，其计数方向立刻发生转变，即由加计数变为减计数。（4）对逻辑信号仪采集的信号波形进行分析可知，当读使能型号RD波形较低且地址信号为00h时，增量式编码器中计数器所显现的计数值则会经由三态总线传输到系统的数据总线上。。综上所述，本文所涉及的电路已基本实现了增量式编码器的四倍频、双相信号计数以及信号鉴别和ARM的通信功能。

结论：本文以基于FPGA的增量式编码器接口电路设计为研究对象，通过对增量式编码器的概念和优点进行分析，从四倍频与鉴相电路以及基于FPGA的ARM接口设计原理等方面对增量式编码器接口电路设计的基本原理展开了深入研究。在此基础上，结合增量式编码器接口电路的设计方法对其时序仿真进行了模拟分析。可见，未来加强对基于FPGA的增量式编码器接口电路设计在ARM上应用的研究力度，对于实现信号的自动检测与自动控制具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]徐悦.基于单片机的板带轧机AGC控制系统开发与设计[D].燕山大学，2013.

电路设计及仿真范文第6篇

【关键词】Multisim；电工电子技术；教学

电工电子技术是工科院校非电类专业的基础课程之一，其内容涵盖电工技术基础、模拟电子技术基础和数字电子技术基础等三部分内容。该课程教学内容主要是由理论和实验两部分组成，是一门理论和实践高度契合的课程。但是在电工电子技术教学中，由于实验设备种类较多，而且也不易携带，所以在教室授课的教师往往将授课重心放在理论讲解和电路的分析计算上，课堂教学与实际电路的应用及操作结合不充分，使得教学内容呈现方式缺乏直观性，非常抽象难懂，因而学生的学习积极性不高，导致该课程的授课效果较差。

随着计算机技术的发展，多媒体教学已广泛应用于高校课堂；另外，电子设计自动化EDA软件Multisim不仅对电路具有良好的仿真分析能力，而且还能够贴近实践操作，完全能满足电工电子技术理论教学中实例展示的需求。因此，通过多媒体技术，将Multisim软件引入电工电子技术教学中，不仅为授课教师提供了一个便捷的电路分析展示平台，而且也让学生在抽象的理论教学中观察到电路运行的真实过程，增加了学生的感性认识，这将大大激发学生的学习兴趣，促进电工电子技术教学的向着更深层次的方向发展。

一、Multisim软件简介

Multisim是加拿大Interactive Image Technoligics公司推出的专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具， Multisim是一个完整的集成化设计环境，其特点及功能如下：

① 人性化的图形界面：Multisim软件的整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到工作窗口内，用鼠标点击相应的端口即可将其用导线连接。软件中虚拟仪器的控制面板和操作方法都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上展示的一样。

② 丰富的元器件库：Multisim元器件库包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种电子元件，而且用户可以自行创建或修改所需元件模型。

③ 多样化的测试仪器：Multisim具有数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等多种虚拟仪表，所有仪器均可多台同时使用。

④ 完备的分析手段：Multisim具有直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析、失真分析、等多种分析工具，基本能满足一般电路的设计分析需要。

⑤ 强大的仿真能力：Multisim可以对模拟和数字电路进行单独仿真或者混合仿真。

Multisim仿真与虚拟仪器技术可以弥补理论教学中因实验设备不足而造成的理论教学与实际操作相脱节的这一问题。学生可以很方便地把学到的理论知识用Multisim仿真的方法真实的再现，加深学习印象。

二、Multisim在电路计算中的应用

在电工电子技术理论授课中，教师在讲解电路的基本定律（定理）的时候，不仅要对定律进行阐述，而且也要对其进行推导证明，然后还要举例验证定律的正确性。虽然教师对知识点的阐述已经非常明晰了，但是在学生内心总觉得还缺少点什么，其原因在于学生没有观察到实际电路，对教师所传授知识的正确性存在一丝怀疑――这样分析计算对么？为了解决这一问题，让学生在理论知识的学习中观察到电路的工作过程，本人在电工电子技术的理论授课中，采用Multisim软件来进行举例展示，下面以基尔霍夫定律来展示教学过程。

① 对基尔霍夫电压定律进行阐述，并讲解其使用方法；

② 使用教材所给例子，检验该定律的正确性及相应的计算方法

③ 使用Multisim软件绘制的教材所提供电路图；

④ 在电路需要计算电压的位置放置虚拟万用表，并对万用表的功能进行选择；

⑤ 确认所有操作步骤无误后，进行仿真，并记录各个万用表测得的数据；

⑥ 将测量的数据与理论计算的数据相比较，验证理论的正确性，其结果如图1所示。

图1 基尔霍夫电压定律验证实验电路图

通过实验发现，无论是对上述电路中的哪一条回路进行仿真计算，其电压之和为总为零，这与基尔霍夫电压定律完全一致。该仿真过程的优势在于不用复杂计算，便可以得知所需的电路参数，省工省时，形象直观。

三、Multisim在电路设计中的应用

在电工电子技术的授课目的之一是让学生学会分析及设计电路。但是对于没有任何设计经验的学生来说，如何验证自己设计电路的正确性呢？如果遇到复杂的电路如何快速读懂电路的作用呢？Multisim仿真软件可以辅助解决此类问题。此处以最为常见的线性电源电路设计为例来讲解如何应用Multisim来进行电路设计及分析的，其具体步骤如下：

① 分析电路设计需求，划分电路各部分的功能。该电路分为降压、整流、稳压和滤波等四部分；

② 在Multisim软件中，按照功能划分，选取各部分电路所需元件，并按照合理的位置进行布局；

③ 连接各元件，检查并分析电路的可行性；

④ 根据电路所需测量信号的类型，在电路的关键部位放置所需的虚拟仪器，此处只需要虚拟示波器即可；

⑤ 进行仿真测试，并通过虚拟仪器输出的信号验证设计的正确性，并及时更改关键元件的参数，使得电路更为合理，其完整电路如图2所示。

图2 线性电源电路图

通过图2中的两个示波器可以分别观察电路输出信号在各阶段的波形，如图3所示。

图3 示波器输出的各阶段整流信号

通过观察示波器输出的信号波形，不仅可以看到线性电源电路的输出波形，而且还可以根据设计要求，更改相应元件的参数，使得电路满足设计要求。通过Multisim仿真的设计方法不仅降低了电路设计的难度，而且也验证了所设计电路的可实现性；另外，教师还可以引导学生进行探索学习，课外让学生利用软件完成作业。这样有利于培养学生的学习兴趣，并且可以形成良好的学习氛围。

结论电工电子技术教学改革是一个持续不断的探索和改进的过程。通过将Multisim电路虚拟仿真平台引入课堂教学，不但能够帮助师生验证理论，使抽象问题直观化、生动化，还能够给予学生更多观察电路、设计电路的机会，同时也为实际电路的操作提供了演练机会。这对于激发学生的学习热情，提高学生的动手能力都有很大的促进作用，能够有效地提升课程的整体教学效果，达到良好的教学目标。Multisim的引入是电工电子技术课程教学改革的有效手段之一。

参考文献：

电路设计及仿真范文第7篇

关键词：Proteus；原理图模型；仿真模型；单片机应用系统

中图分类号：TP368.1文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)08-009-03

Schematic Simulation Model for Proteus

ZHOU Lingbin,ZHANG Jingwu

(Shaoxing TOP Vocational Institute of Information and Technology,Shaoxing,312000,China)

Abstract：Proteus is a design and simulation environment for single chip microcontroller application system.Simulation model is the basis for the design and simulation using Proteus.In practical application it′s necessary to create simulation model which hasn′t existed in the libraries but required by user himself sometimes and also its deeper application.This paper discusses thought and method of creating Proteus schematic simulation model based on the examples of creating 6bit digitalanalogyconverter and TTL7458,and how to save it into device libraries and to pickup contrarily and how to validate.Finally validation proves the created models and method are correct.

Keywords：Proteus;schematic model;simulation model;single chip microcontroller application system

Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的EDA工具软件。Proteus不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台；更是目前世界上最先进的多种型号微控制器（单片机）应用系统的设计与仿真平台。Proteus提供了众多的信号源，使用者还可构建信号；提供了数字示波器、逻辑分析仪、I2C调试器、SPI调试器等十几种虚拟仪器；提供了可作精确测量与分析（例傅里叶分析、噪声分析等）的Proteus高级图表仿真（ASF）。所以，Proteus也是检测、测试与分析的平台。正因如此，Proteus在电类教学、单片机应用产品研发、科研及测试技术中都获得了愈来愈广泛的应用[1，2]。Proteus在全世界拥有越来越多的使用者。例如：Motorola、 Philips、 Sony等企业；Cambridge University（剑桥大学）、 Stanford University（斯坦福大学）、香港理工大学、中山大学等高等院校。

Proteus元器件仿真模型库是应用Proteus设计与实现实时、交互、动态仿真的基础。Proteus有6 000多个各种类型的仿真模型。一般可将他们分为4类：原型模型（Primitive Models）；原理图模型（Schematic Models）；VSM 模型（VSM Models）；SPICE 模型（SPICE Models）。

虽然Proteus仿真模型库相当丰富，但仍有不能满足应用的情况。这就需要自己创建模型来丰富Proteus库。本文以创建6位D/A转换器和TTL7458原理图模型实例论述创建原理图仿真模型方法，存库与调用方法。如图1所示。

1 Proteus创建模型流程

创建原理图模型同创建其他模型大致相同，其流程也大致一样。如图1所示。在创建模型中，若无需设计元器件封装，则可跳过与设计封装有关的步骤；若无需设计模型内电路，则可跳过与内电路有关的步骤。

2 [ZK(]创建6位数/模转换器（本文命名DA6，原Proteus库中无此模型）[BT)]

2.1 绘制原理图符号

在Proteus ISIS中选择2D工具绘制DA6的原理图符号,如图2所示。并进行引脚编辑，引脚属性设置，如表1所示。图3表示了编辑引脚对话框。

2.2 DA6器件制作（Make Device）

选中整个DA6原理图符号，启动Make Device命令，弹出如图4所示的对话框，按该图所示设置相应属性。器件名称为DA6、前缀也为DA6。按NEXT键直到出现元器件属性及定义(Component Properties & Definitions) 对话框。新建VHI属性，按图5所示设置各相关项。再按NEXT键，直到出现对话框“Indexing and Library Selection”，选择元器件分类及存放库，单击OK键完成Make Device。此时新的元器件模型原理图符号就存入指定的库并出现在对象列表框中。

2.3 DA6仿真模型内电路设计

经以上步骤创建的模型只是个模型外壳，还没有仿真功能。其仿真功能主要由内电路完成。将新建的模型DA6放入ISIS编辑区，打开其属性编辑框，选中“Attach hierarchy model”，如图6所示。按OK键后再按键盘Pgdn键,则自动创建并进入内电路设计页。接着在内电路页设计内电路。从Proteus库中选取DAC，他是Analogue Primitive，设计好如图7所示的内电路。并设置内电路中所有DAC原型的属性VHI=。

2.4 生成模型文件，并设置Modfile属性

在内电路页操作菜单，ToolsModel Compiler，创建模型文件。选择路径并取名（本例为DA6_in.mdf）存盘。详细情况见参考文献［1］。

返回主页，选中新建元器件DA6，再次启动Make Device命令，进入“Component Properties & Definitions”。如图8所示。按照图8，进行设置Modfile属性操作。再按NEXT键直到出现“Indexing and Library Selection”菜单。如图9所示。设置分类和所在的库。本例分类为Data Converters，存到USERDVC库中。单击OK则结束原理图模型的创建。

若在ISIS中单击按扭P，在Keywords栏中填入模型名DA6，则创建的模型被挑选出来。如图10所示。从图10中右上角可看到模型DA6为原理图模型。图中间标明他所在的库是USERDVC（用户库）。

2.5 验证模型DA6

验证模型DA6分4步。

（1） 设计验证电路：在Proteus ISIS中设计如图11上左方所示的电路，其中有创建的仿真模型DA6和单片机AT89C2051。并将DA6的输出口Vout接上Proteus提供的虚拟示波器通道A上。

（2） 设计D/A转换控制程序：在Proteus ISIS中设计如图11右上方所示的程序，并进行汇编调试生成目标代码文件。该程序是经D/A转换后形成锯齿波的程序。

（3） 将目标代码文件加载到单片机AT89C2051中。

（4） 启动仿真。则在虚拟示波器上看到由创建模型DA6转换的模拟锯齿波（图11的下方）。证明创建模型正确，并成为用户库中的一员。

从图11还可看出：Proteus统一完成了单片机应用系统的电路设计、程序设计和仿真。

3 创建7458仿真模型（原库中无此模型）

7458是2输入和3输入与或门。现创建此原理图模型。创建此模型的思路和步骤基本与创建DA6相同。也经过绘制原理图符号、器件制作、仿真模型内电路设计、生成模型文件、验证电路和模型仿真测试等过程。这里只将结果展示。图12为7458仿真模型的内电路。图13为从用户库中调用创建的7458仿真模型。图14为验证电路和仿真片段。其中使用了Proteus提供的逻辑状态输入开关和逻辑状态输出探头。前者可通过鼠标点击开关来实现逻辑状态（0，1）的选择。仿真结果证实所创建模型的逻辑功能与实际7458的功能表（见表2）一致。

最后特别指出：原理图仿真模型是由仿真原型（primitives）搭建的仿真模型。

4 结 语

在实践中创建了原库中没有的DA6和TTL7458原理图模型，并将模型存入用户库中。在Proteus ISIS环境下用户可从用户库中将他们调入验证电路中进行电路设计与仿真。仿真结果证明：所建原理图仿真模型和建模方法都是正确的。

参 考 文 献

［1］张靖武,周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真\[M\].北京:电子工业出版社,2007.

［2］深圳风标科技有限公司.Proteus在电类教学与科研中的应用\[C\].研讨会专刊,2006.

［3］李娜,刘雅举.Proteus在单片机仿真中的应用\[J\].现代电子技术,2007,30(4):181182.

电路设计及仿真范文第8篇

古人云“活到老，学到老”。学习伴随人的一生，一个学习者具备的基本素质是其自主学习能力。最早引入“自主学习”的Holec将其定义为“负责自己学习的能力”[1]。通俗讲，自主学习能力是由学习者自觉确定学习目标，制订学习计划，选择学习方法，调控学习过程，评价学习结果的过程或能力[2]。自主学习需要做到“四学”，即“想学”“能学”“会学”“恒学”。基于信息化条件的自主学习是指借助现代化技术及工具完成自主学习。信息化条件包括互联网、电子图书馆、学习软件(如Multisim，EWB，CAD)、音频视频、Flash等。信息化条件下的自主学习改变了以往的师生学习模式，学员成为学习的主体，教员主要以问题引导、知识顾问、技术支持、效果评价为主要任务，引导学员充分利用和开发信息化资源，将先进的信息技术和学习过程优化整合，开展自主性学习，提高教育的质和量，更好地适应新时代的要求。

2信息化条件

2.1互联网

随着信息技术的飞速发展，互联网在现代生活中越来越普及。互联网具有信息资源海量、不受时间和空间限制的特点，因此它为自主学习提供了便捷条件。利用互联网强大的搜索引擎功能，搜索学习内容、疑难问题、模拟考题等。计算机网络平台提供了一个友好的交互界面，图文并茂，静动结合，生动有趣。由于院校的特殊性，我院学员除了可以在特定地点及方便时间上互联网外，还可以查阅军网内部丰富资源。互联网改变了传统的学习方式，提高了学习兴趣，提高了学员发现问题、解决问题的能力，使学习成为一种主动、积极的过程，自主学习意识进一步加强，学员真正成为学习的主人。

2.2电子图书馆

电子图书馆以互联网为平台，主要由实地图书馆和虚拟图书馆两部分构成。实地图书馆是与传统图书馆具有一样的馆藏图书功能，资源归本单位共享；虚拟图书馆是指本馆没有收藏但是从网络系统、数据库中可以获得信息的图书馆，例如维普、万方、CNKI等电子期刊，超星、国图、阿帕比、中国军事等数字图书以及硕博论文、外文数据库等等。学习者在相应数据库进行文献搜索、下载需要的论文、书籍完成知识的自主学习与深化，多角度、多维度的学习理论，广范围、广视角的了解应用。我院电子图书馆馆藏丰富，既有实地图书馆又有虚拟数据库，为学员学习提供了资源保障。

2.3软件工具

软件工具是指能够辅助学习的工具软件，例如绘图工具AutoCAD，ProE，3DMAX等，仿真工具simulink，EWB，Multisim，ansys等，不同领域选择不同的软件工具。以数字电子技术中常用的Multisim和EWB为例(如图1和2所示)，它具有丰富的元器件库和仪表库，当学完电路理论之后，学员大部分直观认识不深入，对电路是否能够实现所讲述的功能持怀疑态度，仿真软件恰好解决了这个问题。利用仿真软件构建虚拟的电路，通过仪表及指示装置，直观形象地看到电路现象，加深对理论的理解。同时，在实际搭建电路时，为了避免资源浪费及烦琐的调试，可利用仿真软件先验证设计电路的正确性，之后再去实际搭建。目前学员具有电脑使用条件，只需安装软件即可使用，软件工具的出现为自学提供了又一个有力的条件。

2.4自主学习平台

自主学习平台可以是远程教育学习平台，也可以是根据不同科目搭建的学习平台。其作用是学员在教员的辅导和帮助下，自主使用网络学习平台，有针对性地选择各种学习资源，调整学习时间，控制学习过程，以达到学习目标。自主学习平台具有辅、开放性、自主性、重复性、交互性的特点[3]。为方便学员数字电子技术课程学习，教研室设计了数字电子技术网络课程(如图3所示)。主要包含教案、视频、教案、习题、作业、答疑、测验以及参考资料等内容。

3以组合电路设计为例，借助信息化条件培养学员自主学习能力

3.1组织流程

组合电路设计内容丰富，方法多样。课本中讲述多以分立元件设计为例讲述，为拓展学员思路，本课程安排时笔者并未加以限定，只布置了任务，学员自行完成。教员布置任务，学员以小组形式开展学习。各小组实行组长负责制，针对任务组织学员讨论、确定方案，针对不同的方案安排组员提前查阅互联网、电子图书馆、网络课程等资料；课上分工协作，不同学员按照不同方案设计实现；学员自学仿真软件Multisim或者EWB，并借助软件仿真验证设计的正确性；设计报告由专人撰写，汇总各种方案及方法并进行描述；由于时间限制，并非所有奇思妙想都能一一设计实现，因此附加了拓展环节，集思广益，学员只需描述出新思路新创意即可；最后为检验学习效果，加入答辩环节，从小组中任意抽取一名组员，回答其他学员和教员提出的问题。

3.1.1设计任务

1个主评委和3个副评委共4人鉴定某项目，当主评委不赞同，但3个副评委全部赞同项目时，裁定项目通过鉴定；当主评委赞同并且3个副评委中多数赞同项目时，也裁定项目通过鉴定。试设计满足要求的逻辑电路。你还能想到哪些器件设计方法？

3.1.2小组分配

本教学班次共计43人，4～5人为一小组。组长负责分工，一般2人设计方案，1人学习仿真软件，1人撰写设计报告，最终集思广益，拓展创新方法。

3.1.3丰富的设计方案，多样化的仿真实现

借助分立元件实现电路设计组合电路是课本中主要讲述的方法，其他方法课本中并没有专门提及。另外，仿真软件使用方法，如何仿真电路都需要学员自行摸索。但从效果分析，学员都能够通过自学或者小组互助学习方式解决上述问题。现列举几种学员的设计方案及仿真电路。

3.1.4答辩环节

为保障学习效果，笔者设计了答辩形式的督促机制。要求在设计完成后，小组内每位成员都要掌握本组设计的电路方案，随机抽取某位学员上台讲解，一旦答辩不顺利，将会影响本组学员的整体成绩。在这种指导思想下，每位学员都参与其中，组内互助，使得方案形成时，每位学员也都掌握了知识。本次课程笔者提问了第一组的一位学员，答辩过程中每当出现思路断档，整组学员的精神都跟着紧张起来，但经过思考他顺利完成此环节，并且将创新性的设计思路也一同与大家分享。从答辩过程可以看出，第一组学员的团结与协作，看到了传统课堂上无法发现的闪光点。

3.1.5设计报告

第一项设计任务，第二项设计方案，第三项拓展及心得体会。前两项旨在对整个知识的梳理，第三项作用有两点，一是学员方面，总结收获及不足，创新新思路，例如第九组写到“电路设计注意布局，图纸与虚拟实验有着本质差距”，第一组写到“一个好的团队不光有一个好的带头人，还要有一群踏实肯干认真听话、积极进言的成员”。二是教员方面，便于发现学员学习中存在的问题，调查学员对教学实施的满意度，为后续教学提供宝贵经验。例如第五组写到”开关的选择开始由单刀开关接入不工作，后经小组讨论和教员指导换为单刀双掷开关完成电路仿真”。第二组写到“课程使我们认识到数电并非纯粹的理论学习，而是课堂发挥、试验动手等综合能力的培养”“增强了我们的发散性思维，是一种能力的提升”。

4效果分析

按照传统讲授组合逻辑电路设计方法，一般学员比较容易想到教员或者课本上讲述的方法，思路禁锢到此无法跳出。时序电路设计与组合电路设计课程形成了鲜明的对比，时序电路设计任务是课后习题，教员只讲授了一种设计方法，因此学员在设计过程中多数应用了这种方法，很难扩展思路，开拓创新。而此次组合电路设计是学员没有见过的任务，教员对其没有过多的限制，因此设计方案多种多样，学员自学的潜力此刻淋漓尽致地表现出来。在网络、仿真软件等信息化条件下，学员顺利完成了本讲内容的学习。学员不仅掌握了组合逻辑电路设计的多种方法和仿真软件的使用方法，还提升了自身的综合能力。从期末考试成绩上分析，平均分79.44，其中良好及以上24人。通过设计报告的心得体会及期末成绩分析采取自主学习模式学员多数比较赞同，收获颇丰。上述事实证明只要给予适合的条件，学员有能力并且能够出色完成自主学习，同时锻炼了学员的提出问题、分析问题、解决问题、语言表达等多种能力，强化了团队协作意识，激发了创新思维。

5结束语