组合电路的设计精选(九篇)

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第1篇：组合电路的设计范文

Abstract： The world today is the world of electricity, is the era of digital, intelligent control. If there is no modern electronic technology, all intelligent control would be impossible. Therefore, mastering design of combinational logic circuits is the basis of modern digital electronic technology.

关键词： 数字电路基础；逻辑门电路；3人表决器；学以致用

Key words： digital circuit basis; logic gate; voter with 3 people; apply what they learn

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）11-0298-01

0引言

“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”是我国古代教育思想家孔子说的一句话，这充分体现了学生是学习的主体，兴趣是最好的教育理念。

1教材分析

1.1 《数字电子技术》是一门理论性和实践性都很强的专业核心课程，而“组合逻辑电路”在教材的知识体系中处于中间地位，起着“承前启后”的作用。

1.2 《组合逻辑电路的设计》应该在学生学习了“数字电路基础” 、“逻辑门电路”、“组合逻辑电路分析”的基础上进行，既可以检验前面所学知识又可以延伸后续知识。教学重点：介绍组合逻辑电路的设计方法和步骤，使同学们能正确地设计出组合逻辑电路。 教学难点：引导学生设计出经济又实用的组合逻辑电路。

2教学目标

知识能力目标：使学生熟练掌握组合逻辑电路的设计方法及步骤，提高学生学以致用的能力。方法能力目标：培养学生认真学习、勇于探索的精神；启发学生举一反三、触类旁通的创新思维能力。社会能力目标：通过课堂的师生交流，生生交流，培养学生与人交流团结协作的能力。

3教学方法

3.1 教师的准备工作：熟悉教学大纲和课程标准；钻研教材写好教案；设计好教学过程，准备好课件、教学工具和实验器材等。

3.2 为了激发学生的兴趣，调动学生的积极性，教学过程中我主要采用“任务驱动法”来进行教学，结合学生特点，精心设计任务，引导学生分析任务探究新知，然后启发学生运用所学知识解决实际任务。中间配合使用“触类旁通的类比法”“生动活泼的讨论法”“科学直观的仿真法”“形象立体的动画演示法”来达到我们的教学目标。

4教学过程

教学过程共设计了：“温故知新”、“任务驱动”、探究新知、“巩固提高”、“学以致用”等教学环节，用时90―100分钟（两个课时）。

4.1 “温故知新”环节――采用教师提问、学生回答的互动方式来进行，共复习了三个知识点：（1）基本常用门的符号、表达式 、真值表及功能；（2）逻辑代数运算的基本定律及化简办法。这两个知识点是基础工具，学习了之后学生才可以用门电路来搭建一个个具有某种功能的数字电路。（3）接着提问2个问题：①何为组合逻辑电路的分析？②组合逻辑电路分析的一般步骤有哪几步？(要求学生用方框图板演示) 。然后用一道题来演练分析步骤，加深学生印象,并为新知识的教授做好铺垫。

4.2 “任务驱动”环节――引领学生进行思考：给出一个组合逻辑电路图，我们能分析出它的逻辑功能，那么给出一个逻辑命题，我们能否根据要求的逻辑功能设计出逻辑电路呢？如何设计一个三人表决器呢？学生根据课前预习情况会做出相应回答，即跟组合逻辑电路的分析过程相反，需要五步――相反顺序的五步。其实本次课的“设计”过程是上次课“分析”过程的逆过程，也是本次课的主题。 接下来教师用板书或者幻灯片导出教学重点。任务启动好之后，学生们根据提示的方法步骤，分析思考，分组交流，教师则巡回指导，一段时间后各小组就开始展示成果了。通过这个“生生交流”“师生交流”的过程，引导学生进行自主探究、合作学习，同时也巩固加深了教学重点内容的理解和运用。

4.3 “探究新知”环节――引导学生思考：如何设计出经济又实用的组合逻辑电路？第一次的设计是不是最完美的？如果用“与非门”来设计会有什么不同？两种方案设计的“三人表决器”逻辑电路哪种更好？为什么？学生们在经过逻辑代数的变换、运算、化简后很快又展示了第二种设计方案。

教师引领学生对比分析这两种设计方案，发现两种设计方案都只用了4个门电路，不同的是：方案1中的四个门，有3个是“与门”1个是“或门”，而方案2中的4个门都是“与非门”，对比之下门电路种类单一，相对好些。通过层层设疑，再次激发了学生的学习热情，突出了本节课的教学难点：在实际应用中，组合逻辑电路的设计多用“与非门”来实现，可以降低成本，避免不必要的人力、物力浪费。

任务1结束后，继续布置第2个任务，将任务1的只有1个输出量的设计任务，提升到3个，加大了工作量，提高了难度，目的是鼓励学生，开阔思路，创新思维，突破重点难点，也使枯燥、乏味的新课内容很流畅的就被“由浅入深”、“化难为易”了。最后教师用板书或幻灯片将重点、难点提炼出来，巩固所学，加深印象。

4.4 “巩固提高”环节――在同学们共同完成任务1,2之后，教师又给学生们设置了两个加强任务，要求学生独立完成，以此自行消化、吸收、巩固掌握本次课的知识点的目的。

4.5 “学以致用”环节――为了更好地让同学们理论联系实践设置实验任务，要求同学们画出任务1中用“与非”门设计的3人表决器的逻辑电路图并安装、测试电路的逻辑功能。为帮助学生完成实验任务，教师要准备相关的实验器材给同学们认识，在讲解了实验器材的原理、用途及安全、节能、环保等注意事项之后，让学生们自行制作电路并测试功能，完成实验任务。这一环节是结合了同学们将来的实际工作，让学生们学以致用体验成功、增强自信。

5结束语

教学过程中一定要以学生为主体，教师为主导进行“教学互动”；不断激发学生的求知欲和学习热情，让学生们在教学过程中体验成功、自我肯定、提升能力。

参考文献：

[1]张伟林.数字电子技术.

第2篇：组合电路的设计范文

关键词：75kW柴油发电机 组合闸线路 GPC控制器

引言

柴油发电机的主要功能是通过柴油机带动发电机发电，向负载提供电能，一般作为市电的备用电源。柴油发电机组是由柴油机、发电机和控制系统组成，控制系统包括各种控制器和电气元件，通过操作控制系统可以实现机组的各种功能。

一、机组的基本情况

本系统中是采用相同的两台75KW发电机组来供电，机组使用的是东风康明斯生产的EQ6BT柴油机，额定转速为1500r/min，功率为90kW，驱动一台75KW三相同步交流发电机，额定电压400V，柴油机使用ESD5500电子调速器（EFC），发电机使用SX440型自动电压调节器（AVR）。

二、主要控制器

本系统中采用丹麦戴夫公司（DEIF）生产的GPC控制器，GPC控制器主要用于陆用发电机，可以实现单机的控制和保护，也可实现多台机组并联或机组与电网并联运行的控制和保护。GPC采用基于微处理器的控制单元，一体式紧凑设计，主要由控制器本体和显示面板组成，控制器本体上的控制端子通过与外部电气元件的连接实现对机组的控制；显示面板主要显示机组参数如水温、油压、转速、电流、电压、功率等，同时可以从显示面板设置机组的参数。

机组的断路器采用正泰公司生产的NM8S-100型，具备失压、欠压、过载和短路保护，通过外加的电动操作机构和辅助触头实现电动控制，如图1的QFl，其中P1、P2端子为电动操作机构电源，S1为控制公共端，S2和S4分别为合闸控制端子和分闸控制端子。

三、机组操作控制原理

本系统有两台机组构成，分别为1号机组和2号机组，每台机组使用一个GPC，分别为GPCI和GPC2，每台机组的控制系统的控制线路是完全相同的，以1号机组为例，如图1所示。

（1）基本设置。如图1所示，首先进行外部设置，使控制器的48、49、51、52端子接24V直流接电源，此时GPC设置为并机运行模式，自动分配有功和无功功率。同时通过GPC显示面板设置相关参数，主要包括额定转速、保护水温、保护油压、保护转速、额定功率、额定电压、额定电流、逆功率等内容。

（2）参数的输入与显示。如图1所示，水温传感器、油压传感器、转速传感器分别把信号输入到GPC的105、104、108端子，106端子为各个传感器信号的公共接地端。发电机电流通过电流互感器输入到73-78端子，发电机电压输入到79、81、83端子，母线电压输入到83、85、87端子。以上信号输入到GPC中，在面板上显示出来，同时根据要求发出控制信号。

（3）转速与电压的手动调整。如图1所示，SB1与SB2两个按钮分别为电压、转速调整按钮，SB1与SB2是两个双位旋转按钮，可以进行左右旋转，需要调整电压的时候，可以操作SB1按钮，若向左转即接通100号线和108号线，24V信号输入到GPCI的44号端子，GPCI接到升速信号后，输出-20mA-20mA的电流信号到电阻板，电阻板把电流信号转化为-5V-5V输入到EFC（电子调速器）的远程控制端子7、13，从而控制EFC使柴油机转速上升，松开SB1，柴油机转速保持不变，如果想降低转速，可以操作SB1按钮向右旋转即接通100号线和109号线。调压的调整操作与转速的调整相同，只不过通过操作SB2是由GPCI控制AVR（压调节器）完成。

（4）合闸（并机）与分闸（解列）。在单机合闸时，按下SB3，GPCI接到合闸指令后输出一个24V电压到KA2线圈，KA2触头闭合，此时断路器上的124号线与129号线接通，断路器合闸，若果此时母线上有一台机组在供电，应按住SB3不动，此时GPCI会通过66、67、70、71号线自动调整待并机组的电压与转速，使待并机组与发电机组达到同步，同步后，GPCI输出一个24V电压到KA2线圈，控制机组合闸，完成并车，此时QFl和QF3（2号机组的断路器）的辅助出头都闭合使25号端子持续得电，通过两台机组问的负载分配线144、145和146保证两台机组有功、无功合理分配。分闸较为简单，不管是单机供电和并联供电，按下SB3按钮，直接控制KA3线圈使断路器分闸，同时把分闸信号输入到GPCI即可。

（5）机组保护。当机组监测到故障，即监测到输入参数不在要求范围内时，通过5、6端子使灯HL2得电，发出故障警报，同时KAl线圈得电，KAl常开触头闭合使机组断路器分闸，常闭触头断开使EFC断电，柴油机断油停机，实现了故障保护，要想再次启动机组合闸必须使故障复位。

第3篇：组合电路的设计范文

关 键 词 数字电路；软错误；防护；方法

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-083-01

随着纳米时代的到来，数字电路的制造工艺不断改革与创新，但是，革新与挑战是并存的。目前，数字电路的设计制造面临着诸多挑战，其中一项就是在达到设计标准的前提下，如何能使设计制造的电路可靠运行。

增强数字电路可靠性的方法主要是容错技术的使用，这种技术的应用是为了保证数字电路的功能不受到影响或者所受的影响最低。其原理是增加冗余资源，有效降低因故障所造成的影响。但随着工艺尺寸的改进，运用环境的变化以及海拔高度的改变，数字电路软错误率也随之受到影响，软错误率的升重影响了集成电路的可靠性，集成电路的可靠性又直接决定了计算机系统的可靠性，因此，数字电路软错误防护方法的研究逐渐成为研究热点。

1 数字电路中软错误的类型

1） 时序逻辑电路中的软错误。随着集成电路特征尺寸的缩小，工艺扰动问题日益严重，受工艺扰动的影响，芯片的软错误率增加，偏离了芯片的设计指标，由此影响了电路性能和功耗。

最常见的工艺扰动主要包括沟道长度扰动、栅氧厚度扰动以及阈值电压扰动，这三种工艺扰动所造成的软错误影响着时序逻辑单元，而最容易受影响的节点分别是SRAM的节点“VR”、传输门触发器的节点“S1”、动态锁存器的节点“OUT”以及C2MOS触发器的节点“S”。通过仿真实验，研究沟道长度扰动、栅氧厚度扰动以及阈值电压扰动这三种工艺扰动对四种时序单元的软错误率的影响，实验证明，工艺不同，引起的临界电量偏差不同，从而对软错误率影响程度也不同。

2） 组合逻辑电路中的软错误。组合逻辑电路中的软错误率也受到工艺扰动的影响，随着尺寸减小，组合逻辑单元对软错误越敏感，组合逻辑单元的临界电量也越小，组合逻辑电路的三种软错误屏蔽效应也随之降低，因此，降低组合逻辑电路的软错误率也逐渐得到重视。通过实验研究发现，注入电荷量与脉冲宽度呈指数关系，这也关系影响了临界电量与逻辑门延时之间的关系，当逻辑门延时增加时，之前的逻辑门上产生的电压脉冲中宽度比较小的部分无法通过这个逻辑门传播到输出端，从而无法造成软错误。

2 数字电路软错误防护方法

数字电路软错误防护技术主要有晶体管级软错误防护技术和门级网表的软错误防护技术，这两种技术的应用原理是针对数字电路软错误，以扫描链电路的功能复用为切入点，降低软错误防护的硬件开销，通过改造扫描链电路，从而降低软错误率。

1）晶体管级软错误防护技术。晶体管级软错误防护技术主要是设计具有SEU/SET防护性的电路库单元，这种电路库单元的设计，需要对其防护能力进行量化，在晶体管级进行软错误率的建模计算。对于软错误防护能力的评估主要有两种手段，一是直接对电路进行辐照实验，二是使用晶体管级仿真软件进行软错误故障注入和软错误率的建模计算。对比这两种方法，运用仿真软件进行评估不仅大大降低了试验成本，而且缩短了试验周期。运用晶体管级仿真工具HSPICE进行软错误故障注入，即读入一个输入文件，生成一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件，从而观察SEU/SET对于时序单元内部节点和输出端所产生的电压变化。时序逻辑单元的软错误防护技术主要是未经加固的静态锁存器、TMR-Latch锁存器、SDT单元以及DICE单元，其中DICE是比较经典的晶体管级软错误防护结构。组合逻辑单元的软错误防护技术主要是基于时差的SET防护技术和CSWP单元。

2）门级网表的软错误防护技术。门级网表的软错误防护流程是故障注入、计算SER、进行单元替换，在故障注入环节包括对时序逻辑和组合逻辑的软故障注入，在计算SER环节需要考虑输入故障注入点、时序屏蔽、逻辑屏蔽、向量组合等诸多因素，在单元替换环节包括全部替换和部分替换，而替换策略又分为面积优先替换策略和速度优先替换策略。

软错误注入方法有很多，例如使用高能量质子束照射整个芯片，模拟宇宙射线中的种子产生的效应，或者直接使用中子束进行辐照实验等等。这些方法主要用于精确评估每个标准单元的软错误易感程度。

软错误率计算是对电路的软错误防护性能做定量分析的关键，软错误率分析包括对逻辑和RAM的软错误率分析，RAM的软错误率分析方法比较成熟，目前研究的难点主要在对组合逻辑的软错误率的分析。

3）基于扫描链复位的软错误防护技术。芯片的设计通常都进行可测性设计，可测性设计包括扫描设计和内建自测试，为了提高其可控性和可观测性，这两种可测性设计都需要将普通的寄存器更换成扫描寄存器。对扫描寄存器进行功能复用，可以进行软错误防护，这种防护技术就是基于扫描链复位的软错误防护技术（SEMRSC）。目前已有的SEMRSC技术主要是Intel公司的BISER技术，以及ESFF-SED和ESFF-SEC技术。BISER技术的优势在于以下几点，首先，在对扫描链进行功能复用的过程中，有效的降低了软错误防护的面积开销；其次，BISER技术和ECC技术结合实用，可以将芯片级SER改善10倍；再次，BISER技术可以有效降低单元级SER。ESFF-SED和ESFF-SEC作为两种软错误防护方法也能有效的对数字电路的软错误进行防护。

3 总结

集成电路工艺的改进、工作电压的降低、工艺偏差的增强，使得数字电路的软错误率急速攀升，这大大影响了芯片的可靠性。本文分析了软错误的两种类型，阐明了针对不同类型的软错误所运用的多种防护技术，相信，通过不断的实验与研究，数字电路可以在达到设计标准的前提下，安全可靠的运行。

参考文献

[1]傅忠传，陈红松，崔刚，杨孝宗.处理器容错技术研究与展望[J].计算机研究与发展，2007，44（l）：154-16.

第4篇：组合电路的设计范文

（赤峰学院 物理与电子信息工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

摘 要：本文通过电路实例介绍了Multisim10软件的设计、仿真操作过程.在数字电路的理论课教学中应用Multisim10软件，可以使理论与实验相结合，使教学更灵活、更有效，可以培养学生的自学能力、创新能力和综合分析能力，进一步增强学生的自主学习性，充分激发学生的创新潜能，大大提高数字电路的课堂教学质量.

关键词 ：数字电路设计；Multisim10软件；电路仿真；应用

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）03-0231-03

1 引言

数字电路课程是电子技术、信息通信、自动化控制和其他部分专业的一门专业基础必修课程，其传统的教学方法是首先进行理论学习，然后进行实验操作验证所学理论知识，目的是为了培养学生在数字电子电路的设计、实现过程中，分析问题、解决问题的能力，从而提高学生在数字电子技术领域的综合设计能力.利用Multisim软件分析和设计数字电路,可以方便的修改电路和元件参数,优化设计方案,加快设计过程,节约设计费用.通过教学实践已经证明了利用Multisim软件进行数字电路教学，可以提高学生的综合分析能力和解决问题的能力，从而提高了数字电路的教学质量.

2 Multisim10软件介绍

Muhisim10软件是一种电子设计自动化（简称EDA）软件，专门用于电子电路的设计与仿真.Muhisim10软件是以Windows为操作平台，它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了庞大的元器件模型库和一整套虚拟仪表（包括示波器、信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器和波特图绘图仪等等），可以满足一般的模拟/数字电路以及数字-模拟混合电路的分析与设计.

Multisim10软件的突出优点是用户界面友好、直观，使用非常方便，只要是熟悉Windows的用户，很容易掌握其用法；而且系统高度集成，元器件和测试仪器丰富，电路分析和仿真功能强大，可以完成各种模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真.

3 Multisim10软件在数字电路教学中的应用

数字电路的理论内容包括：逻辑代数、门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形电路、模数、数模转换电路等等.其中对组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析与设计是数字电路课程的重要内容.利用Multisim10软件中丰富的元器件模型可以进行电路设计，再利用Multisim10软件提供的各种虚拟仪器进行电路仿真，直接将把理论知识与实验结果进行对照，加深了对抽象的理论知识的理解，从而使课堂教学效果大大改善.

3.1 Multisim10软件在组合逻辑电路分析与设计中的应用

组合逻辑电路的特点是即刻输入决定即刻输出，电路中不包含记忆性元件.组合逻辑电路的分析过程包括：首先根据逻辑电路图写出输出逻辑函数，在进行逻辑函数的化简和变换，最后列出真值表或说明其逻辑功能；而组合逻辑电路的设计过程则是：根据逻辑功能描述抽象出真值表，写出输出逻辑函数表达式，再进行化简、变换，最后画出逻辑电路图.在进行包含集成器件的组合逻辑电路的分析与设计时，学生觉得较难理解.而利用Multisim10软件提供的虚拟仪表——逻辑转换器，可以在逻辑函数的各种表示形式（如逻辑电路图、真值表、逻辑表达式）之间进行相互转换，使得组合逻辑电路的分析和设计变得更为简单.

比如，分析图1所示电路的功能，要求列出逻辑真值表，并写出电路的逻辑函数式.

图中74HC151是8选1数据选择器，传统的解题过程是先写出74HC151的输出函数，再将输入变量MNP和Q代入公式中的最小项和数据输入端，写出输出变量Z关于MNPQ的表达式，再进行化简得到最简与或表达式；最后将所有的变量取值组合代入最简输出逻辑函数表达式中算出输出变量Z的值，并列在表中，即可得到真值表.

现在利用Multisim10来实现，先启动Multisim10程序，出现用户界面后首先需要建立图1所示的逻辑电路图.我们从CMOS集成电路器件库中找出74HC151、74HC04、VDD和接地端的符号，将它们放在合适的位置连成与图1完全相同的电路图，如图2所示，注意图2中的G、A、B、C与图1中的S、A0、A1、A2相对应.然后从用户界面上的仪器栏中将“逻辑转换器”击出，将电路的输入变量M、N、P、Q依次接到逻辑转换器最左边的四个输入端ABCD，同时将电路的输出端Z接到逻辑转换器最右边的一个输出端，如图2所显示的那样.双击逻辑转换器图标，便弹出图3所示窗口，点击窗口右侧上方第一个按钮，逻辑表就出现在左侧的表格中，再点击右侧上方的第三个按钮，在窗口的底部出现化简后的逻辑表达式BD+ABD+BC，对应图1电路的输出函数式为Z=NQ+MNQ+NP，至此完成题目要求，分析过程十分简便.

3.2 Multisim10在时序逻辑电路分析与设计中的应用

时序逻辑电路的特点是某一时刻的输出不仅与该时刻的输入有关，还与电路存储的状态有关，也就是电路中一定包含记忆性元件.时序电路的分析与设计比组合逻辑电路更复杂，学生难以理解，尤其是对计数器的分析与设计更是如此.下面我们利用Multisim10软件中的虚拟仪表——逻辑分析仪进行实时的电路仿真，观察电路的输入输出波形图，画出电路的状态装换图，直接了解电路的逻辑功能，明显提高了课堂教学效果.

分析图4所示计数器电路，画出电路的时序图，说明这是几进制计数器.

在Multisim10中选用TTL器件库中的74LS160、反相器7404及与非门7420构成图4中的电路，并接入信号发生器XFG1和逻辑分析仪XLA1如图5所示，图5中QAQBQCQD的与图4中的Q0Q1Q2Q3对应.利用Multisim10中的逻辑分析仪XLA1对计数器的时钟脉冲和输出信号波形进行观察，得到图6，由此图可以发现，每隔五个时钟周期输出信号波形就重复变化一次，并在7420的输出端产生一个进位脉冲，因此这是一个五进制计数器.根据逻辑分析仪给出的输出波形画出电路的状态转换图如图7所示.

分析图4的计数器电路发现计数器采用了同步预置数的工作方式，当计数器处于QDQCQBQA= 0100状态时，用7404和7420译出LDc=0的信号，将计数器预置为Q3Q2Q1Q0=0000状态，作为计数循环的起始值.进一步分析可知这是一个五进制计数器.

由此可见，通过Multisim10中的逻辑分析仪能够得到直接的输入、输出信号波形，逻辑功能一目了然，相比于常规教学教学效果更好.

4 总结

在数字电路课堂教学中使用Multisim10软件，一方面可以使理论课的教学更加生动有趣，另一方面在课堂进行实验演示可以更好的吸引学生的注意力，提高学生的学习兴趣.学生通过直接观察实验仿真结果，可以更加透彻的理解数字电路的工作过程，有助于提高学生的自学能力和创新能力.

总之，利用Multisim10软件对数字电路进行建模与仿真，不仅使学生明白了数字电路的功能，更清楚的掌握了数字电路的设计方法，既加深了对理论的理解，又对电路功能建立起动态、形象、直观的感性认识；因此，在数字电路课堂教学中使用Multisim10软件进行电路建模、仿真、调试，通过优化电路结构和参数得出最佳的电路设计方案，使教学过程更加直观、明了，学生容易获得明确的结果，提高了数字电路的质量.

参考文献：

〔1〕聂典.Multisim10计算仿真在电子电路设计中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

〔2〕郭勇，许戈，刘豫东.EDA技术基础[M].北京：机械工业出版社，2001.5.

〔3〕王丽.Multisim10在数字电子电路课程设计中的应用[J].珠海城市职业技术学院学报，2009.15.

〔4〕周润景.Multisim & LabV IEW虚拟仪器设计[M].北京：北京航天航空大学出版社，2008.90-91.

第5篇：组合电路的设计范文

 

1.引言

 

《数字电子技术》是高等学校通信工程、电子信息工程、自动化、电气工程及自动化等专业的重要专业基础课程[1]。随着数字应用电子技术、数字系统的高速发展，以FPGA (Field Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)为代表的大规模可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)的广泛应用，使传统“板上数字系统”被“片上数字系统”替代[2]。为适应数字电子技术的发展趋势，对传统《数字电子技术》教材内容进行了改革，在教材内容的安排和例题选用上，立足于应用型人才培养，以现代信息技术为依托，注重理论联系实际，取得较好的应用效果。

 

2.教材改革的基本思路

 

随着数字电子技术的快速发展，如何处理数字电子技术的经典内容与现代内容、传统分析设计方法与现代分析设计方法之间的关系，是教材内容改革的重点。教材以“基础知识器件原理器件应用器件仿真系统构建系统仿真”为主线，构建数字系统的知识框架。在教材内容组织上，将数字电子技术和数字系统有关知识融为一体，系统介绍数字电子技术与数字系统的基本分析方法和设计方法;在教材内容编写上，以培养学生的应用能力和实践能力为目的，采用案例式或项目式编写思路，将理论知识和实际应用相结合，把突出知识的应用性和实践性作为主要方向，做到理论和实践并重，既强调理论基础，又突出应用性。对于集成电路注重逻辑功能和使用方法介绍，增加EDA (Electronic Design Automation)技术基础知识[3]，利用Multisim 软件对部分电路进行功能仿真，并介绍VHDL语言、QuartusⅡ软件的基本使用方法，利用VHDL语言设计部分数字电路，利用QuartusⅡ软件进行仿真分析，适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。

 

3.教材的主要特点

 

3.1 教材内容组织

 

按照教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会对《数字电子技术基础》课程教学的基本要求，对《数字电子技术》教材内容进行重新组织，将教材内容分为十章[4]。第一章介绍逻辑代数的基础知识，主要包括各种数制、常用的编码规则、逻辑代数的基本定理、逻辑函数的表示方法和化简方法等。第二章介绍EDA技术的基础知识，包括Multisim、VHDL语言、QuartusⅡ的基础知识。第三章介绍分立门电路、集成门电路和可编程逻辑器件的特点，并介绍利用VHDL语言设计门电路的方法。第四章首先介绍组合逻辑电路的基础知识，然后讲解组合逻辑电路的应用，最后利用Multisim对组合逻辑电路进行功能仿真和设计分析，并介绍组合逻辑电路的VHDL语言设计方法。第五章介绍各种触发器的功能和应用，并利用Multisim对触发器进行功能仿真，介绍触发器的VHDL语言设计方法。第六章介绍时序逻辑电路的分析方法和设计方法，介绍常用时序逻辑电路的功能和应用，并分别利用VHDL语言和Multisim进行功能描述和仿真。第七章介绍脉冲波形的产生与整形电路，重点介绍集成电路的应用。第八章介绍半导体存储器的特点和应用。第九章介绍A/D转换和D/A转换的工作原理和主要技术指标，对集成DAC和ADC的基础知识及应用进行简单介绍，并利用Multisim对基本转换电路进行功能仿真。第十章介绍数字系统设计的基本流程，通过3个实例介绍数字系统的不同设计方法。

 

3.2强调基础理论

 

随着数字电子技术的发展，数字电子技术已逐渐渗透到各个行业，《数字电子技术》课程作为高校电类专业的基础课程，是学生走向数字化时代的第一门课程，也是某些高校相关专业的考研课程，其重要性不言而喻。教材编写强调《数字电子技术》基础知识的系统性、完整性，将逻辑代数基础、组合逻辑电路分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计等基础知识作为教材核心内容，并结合部分高校相关专业《数字电子技术》研究生考试大纲的要求，增加部分教学内容。例如，在第六章“时序逻辑电路”中增加利用观察法和隐含表法进行状态化简的内容，使学生能够更容易掌握时序逻辑电路的传统设计方法。

 

在教材内容编排上，反复训练基础理论知识，使学生更好地学习并掌握基础理论知识，为进一步学习打下坚实的基础。例如，第四章“组合逻辑电路”首先介绍组合逻辑电路的分析方法和设计方法，然后介绍常用集成组合逻辑电路的原理和应用，其中译码器、数值比较器按照组合逻辑电路的分析方法进行阐述，编码器、数据选择器、加法器按照组合逻辑电路的设计方法阐述，使教材内容循序渐进、深入浅出，适用于学生自学，有利于培养学生自主学习能力。

 

3.3突出实践应用

 

在教材编写过程中，注重学生对知识应用能力培养的需要，强调具体操作过程中学习理论基础，将知识应用能力培养贯穿整本教材，突出教材知识的实践应用性。在介绍集成电路时，删除集成电路内部电路的分析，强调集成电路的逻辑功能和使用方法[5]，例如，介绍555定时器时，在简单介绍555定时器的电路结构和工作原理的基础上，以“触摸式定时控制开关电路”、“双音门铃电路”等应用电路介绍555定时器的使用方法。

 

在第九章“数/模和模/数转换器”中，以DAC0808、DAC 0832、AD7543为例介绍常用集成数/模转换器的工作原理和使用方法，并分别给出DAC0832、AD7543与单片机AT89C51的接口电路，既加强与后续课程单片机、微机原理等的联系[6]，又突出教材内容的应用性。3.4增加EDA技术知识

 

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写，是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。教材第二章EDA技术基础知识介绍了Multisim和QuartusⅡ两种EDA工具的操作界面和使用方法，并介绍了VHDL语言的基本结构、数据对象、数据结构、操作符和基本语句结构，使学生借助EDA工具进行电路分析和设计。教材给出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成电路的Multisim仿真电路和VHDL描述方法，并在第十章“数字系统设计”中，以“计数报警器”、“简易交通灯控制器”、“函数信号发生器”为例，结合Multisim和QuartusⅡ软件，详细介绍简单数字系统的设计过程，丰富教材内容。

 

4.结语

 

《数字电子技术》教材改革是一项长期工程，随着数字电子技术的发展，必将对教材内容产生深刻影响。本教材于2012年10月由北京大学出版社作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”出版，2013年12月被评为河南省“十二五”普通高等教育规划教材。教材经过3年多的使用，得到了广大师生的关注，收集了各方面建议和意见。为了更好地适应现代数字电子技术的发展和应用，需要对教材内容进行进一步改革。

第6篇：组合电路的设计范文

电路芯片化

电子产品的核心技术是电子电路技术，电子管、晶体管电路都是分立电路，由上游环节设计、制造元器件，由下游环节设计、制造电路。而IC则需要元器件和电路同时设计、制造，只能由上游环节一次性完成。这就形成了电子产品核心技术向上游转移的发展态势。

20世纪90年代前，IC只能替代部分功能电路，在分立电路中只是一个功能器件。但进入20世纪90年代，IC由简单到复杂逐步整合了大部分或全部的分立电路，使电子整机由一台设备演进成一块组装有若干IC的功能板卡，再进一步演进成一块制造有全部电路的SoC。此时下游企业主要进行产品文化层面设计，例如，工业美术、人机工程、应用功能设计等，其技术层面的设计也就剩下机械结构、性价比设计。可见核心技术已经化蛹成蝶，飞到美欧风情的花丛中去了。

部件模块化

毫无疑问，IC技术是人类科技史上的一次革命。但是，寸有所长，尺有所短，或受物理极限限制。或由人机界面需要，总有一些元器件不能IC化。这就出现了IC与其他元器件的多元组合，这些多元组合就是模块。模块化也是电子信息技术的发展趋势。例如，微波功率模块就由微波电子管和微波IC组合，解决了军事、宇航的急需。影响最大的组合就是液晶电视的液晶显示模块，制造大尺寸液晶显示模块的技术复杂度极高，必须由国际合作才能实现。

功能软件化

计算技术最先开启IC进程，反过来IC技术又大大推动了计算技术的发展。这个互动过程大大降低了计算机技术的应用门槛，从而使各类计算机成为各应用领域的核心技术。但计算IC只是一个硬件平台，应用功能必须依靠软件实现。

在许多领域，已经由软件替代硬件承担了相应的功能，例如，通信领域的数字信号处理、软交换等；探测领域的相控阵雷达天线的扫描控制等。但软件设计必须与硬件设计协调进行，所以谁掌握了硬件核心技术，谁就掌握了软件核心技术。

方案标准化

第7篇：组合电路的设计范文

该课程所涉及的内容较多，且灵活性较高，教学难度较大。尤其有必要指出的是，学生在学习过程中普遍反映时序电路最难学，究其原因，主要是时序电路设计到多个内部状态的转换，学生很难像组合电路那样，能够简单地明白电路各个器件的功能路径，并在脑海中建立一个针对时序电路的直观模型，并进而明白电路的功能。

这是教师和学生在教与学过程中所要解决的最重要的问题，实践证明，大多数学生对于时序电路的内容掌握得不是很好，大部分时候，不要说设计一个时序电路，就是分析一个给定时序电路的功能都做不到。这也成了数字电路学习中最大的障碍。

造成此问题的最大原因在于，目前课本上所有的分析方法都是“静态”方法，是基于手工的设计方法，对于组合电路，这种方法是可行的。但在时序电路，由于其状态时刻在变化，整个电路是“动态”的，传统的方法要求学生在脑海中记忆太多的中间过程，无法形成一个针对时序电路的直观模型。另一方面，工业界已普遍采用先进的计算机辅助设计和EDA（electronic design automation）技术，计算机技术完全可以被用来帮助学生进行理解。

因此有必要针对时序电路问题进行深入探讨和研究，结合现有的技术，采用辅助教学方法，让学生通过仿真来观察电路的工作流程，建立常见时序电路芯片的直观模型，真正明白时序电路的内部工作原理。这对于该课程今后的教学是不无裨益的。

现有的各种商用数字电路仿真工具，都是面向工业界的，其功能强大，但学习难度高，学习时间长，要求使用者对于数字电路有着全面的了解。不符合数字电路初学者的使用要求。

C++语言一门面向对象的程序设计语言，其功能强大，应用范围广泛。现代大学生在大一和大二的时候已经学过了C++语言，对于该语言有了初步认识。并且，大部分学生都配备了电脑，对于编程有着一定基础。因此，采用该语言来针对时序电路常用芯片进行建模是最适合不过的。

首先，利用C++的class，针对时序电路，依据内部逻辑原理图，建立如下继承组合框图：

组合框内的箭头表示逻辑连接。

在编写程序之前，必须确定整个C++语言仿真程序的框架和输入输出接口，包括建立基本类，定义重用函数接口和继承关系。

在现有C++的标准流的基础上，建立一个合适的输入输出接口。输入输出接口必须能直观反映数字时序电路的工作原理，内部工作机制和寄存器相互间的输入输出关系。

数字时序电路的各个模块是并行工作的，而仿真模型是在个人计算机上运行的，是串行执行的。应当按照如下流程图，建立离散事件队列，实现时钟驱动机制，确保芯片同步。

目前数字电路课程的教学往往只注重于书本上的讨论，是一种静态的分析方法，而时序电路本身是动态转换的。传统的方法无法做到对时序电路的动态分析。通过引入C++语言，对常见的时序电路芯片进行建模，能帮助学生对时序电路的工作原理有一个清晰地理解。从而使数字电路课程的教学方法更加科学，教学内容更加完善。

第8篇：组合电路的设计范文

关键词： 负荷开关；熔断器；变压器保护；终端变电站

一、引言

近年来，随着电网建设的快速发展，配电网的发展则相对滞后，一些老旧小区供电系统依旧是几十年建立的，存在诸多安全隐患。以老旧小区的变电所为例，存在高低压设备严重老化的情况，长时间运行将导致绝缘损坏，引发事故。在此类小区变电所改造的工程中，本文对变压器的保护设计进行了研究分析。

二、组合电器与断路器

老旧小区变电所的变压器以油浸变压器居多。如果油浸变压器内部发生短路故障，在20ms内切除故障可以避免变压器不受损伤，否则变压器油箱就有可能发生开裂爆炸的危险。终端变电站中的变压器通常为1600KVA及以下，此类小型变压器承受短路能力较差，主要靠开关动作来保护变压器。当选用断路器保护时，断路器切断故障电流时间由三部分组成：继电保护动作时间、断路器固有分闸时间、燃弧时间。以VS1-12高压真空断路器为例，其固有分闸时间为50ms，燃弧时间为15ms，再加上继电保护动作时间，断路器切断故障电流大概需要100ms左右。如果使用组合电器作为保护，熔断器在10ms～20ms内切断故障电流，同时熔断器的撞击器动作使高压负荷开关开断三相电路，故障电流越大熔断器则开断电流时间越短。用断路器保护变压器对比组合电器，变压器需要承受短路电流的时间更久，否则变压器油箱就有开裂爆炸的可能。

对于居民小区而言，供电负荷均为三类负荷。当变压器发生故障时，保护动作切断故障变压器，此时并不需要重合闸或者闭合母联来立刻恢复供电。所以在这种条件下由负荷开关―熔断器组成的环网柜完全可以取代断路器柜。在改造工程中，工程本身具有局限性，由于以前高嚎关柜均是靠墙安装，在现有空间的基础上改造，只有环网柜可以胜任。

但是在变压器容量较大且需要频繁操作的配电系统中，由于真空断路器既可以控制，又有保护功能，组合电器仍然无法取代它。

组合电器构成的环网柜与断路器柜相比，其价格是断路器柜的30%～50%，其体积仅为断路器柜的60%～70%。环网柜可以靠墙安装，对高压配电室的面积要求很低。总的来说此类改造项目中，环网柜在经济性与实用性上均优于断路器柜。

三、高压负荷开关―熔断器组合电器介绍

高压负荷开关灭弧能力不强，仅能够开断和关合额定负荷电流以及过载电流。当线路发生短路时，负荷开关可以在规定时间内承受短路电流，但是无法开断短路电流。

高压负荷开关与高压熔断器串联在一起组成了负荷开关―熔断器组合电器。开断和关合负荷电流都是频繁发生的，但是线路发生短路故障是很少的。组合电器就是将控制与保护这两个功能分开，负荷开关负责经常发生的投切负荷，很少发生的短路故障电流，由熔断器来开断。

四、负荷开关与熔断器的配合

负荷开关与熔断器之间的联动，一般是通过熔断器上装设撞击器实现的。必须设置联动装置的原因有两点：

第一，变压器无论发生哪一种短路故障，任意一相上的熔断器动作，撞击器都会触发负荷开关的机械式脱扣器来开断三相电路，从而避免造成变压器长时间的缺相运行。

第二，当变压器过负荷运行时，如果此时的过负荷电流小于熔断器最小开断电流，将导致熔断器无法完全熄弧，但是熔件会熔断，触发撞击器击出，使负荷开关来开断此电流。熔断器最小开断电流一般小于负荷开关额定开断电流，所以负荷开关是有能力开断过负荷电流的。

当变压器发生三相故障时，组合电器在开断三相电路时有两种可能。第一种，三相熔断器，其中一个首先断开，触发撞击器，然后撞击器使负荷开关断开另外两相电路。第二种，在第一个熔断器熔断之后，负荷开关动作之前，由另外两相熔断器切断故障电流。在这里需要引出一个转移电流的概念。转移电流是在熔断器与负荷开关转换开断职能时的三相对称电流值称为组合电器的额定转移电流。额定转移电流是负荷开关的一个重要技术参数，小于额定转移电流的故障电流由负荷开关来开断，大于额定转移电流的故障电流由熔断器来开断。如果负荷开关与熔断器搭配不当，就有可能导致负荷开关来开断本应由熔断器开断的故障电流，引发事故。

决定转移电流大小的因素有很多，其中包括熔断器的电流――时间特性曲线，撞击器的动作时间，负荷开关的完全分闸时间。

综上所述，电路中电流的大小决定了电路最终是由负荷开关开断还是由熔断器开断。根据电流的大小，分成以下四个范围：

（1）范围一，额定负荷电流。在此范围内电路的开断由负荷开关完成。

（2）范围二，过负荷电流。由于过负荷电流的值在熔断器最小开断电流附近，导致熔断器动作没有那么灵敏，在此电流范围内，熔断器无法熄弧，但是熔断器承受过电流会导致熔件动作触发撞击器，最终由负荷开关完成电路的开断。

（3）范围三，额定转移电流。当故障电流小于额定转移电流时，熔断器其中一个首先开断一相电路，触发撞击器使负荷开关分断两相相电路。

（4）范围四，限制电流。对于故障电流大于转移额定电流的情况，熔断器其中一个首先开断一相电路，触发撞击器。在撞针弹出触发负荷开关机械脱扣装置之前，或者已经触发了机械脱扣装置负荷开关还未分闸之前，另外两相熔断器已经率先动作，切断了两相故障电流。

在这四种电流范围内，熔断器，撞击器以及负荷开关动作的情况详见表1.

五、结束语

对于此类老旧居民区终端变电站的变压器保护，高压负荷开关―熔断器组合电器是完全可以胜任的。以环网柜代替断路器柜，不仅可以节省设备投入的费用，还可以省去后期维护的支出。不管是工程的建设方还是使用方都将节省一部分资金。组合电器应用十分广泛，包括箱式变压器、终端配电站、环网供电系统等。随着开关元器件的开发发展，组合电器的前景还是十分美好的。■

参考文献

[1]中国航空规划设计研究总院有限公司 组编. 工业与民用配电设计手册. 第三版. 北京：中国电力出版社，2016.12

[2]冯臣. 论负荷开关―熔断器组合电器在变压器保护环节的应用[J]. 智能建筑电气技术，2009，（4）.

第9篇：组合电路的设计范文

方框图是表示该设备是由哪些单元功能电路所组成的图，能表示这些单元功能是怎样有机地组合起来，并完成它的整机功能。方框图仅表示整个机器的大致结构，即包括了哪些部分。每一部分用一个方框表示，有文字或符号说明，各方框之间用线条连起来，表示各部分之间的关系。方框图只能说明机器的轮廓、类型以及大致工作原理，看不出电路的具体连接方法，也看不出元件的型号数值。方框图一般是在讲解某个电子电路的工作原理时，或是介绍电子电路的概况时采用的。按运用的程序来说，一般是先有方框图，再进一步设计出原理电路图。如果有必要时再画出安装电路图，以便于安装。装配图是表示电原理图中各功能电路、各元器件在实际线路板上分布的具置以及各元器件管脚之间连线走向的图形。装配图也就是布线图，如果用元件的实际样子表示，又叫实体图。原理图只说明电路的工作原理，看不出各元件的实际形状，不知道在机器中是怎样连接的，以及位置在什么地方，而装配图就能解决这些问题。装配图一般很接近于实际安装和接线情况。如果采用印制电路板，装配图就要用实物图或符号画出每个元件在印制板的什么位置，焊在哪些接线孔上。装配图有图纸表示法和线路板直标法两种。图纸表示法用一张图纸（称印制线路图）表示各元器件的分布和它们之间的连接情况，这也是传统的表达方式。线路板直标法则在铜箔线路板上直接标注元器件编号，这种表示方式的应用越来越广泛，特别是进口设备中大多采用这种方式。

电子电路的分解

任何复杂的电子电路都是由一些具有完整基本功能的单元电路组成，也就是说任何复杂的电子电路都可以分解为若干个单元电路，比如各种直流稳压电源，其技术指标可能有所不同，但就其电路组成而言，都是有变压器降压电路、整流电路、滤波电路以及稳压电路等单元组成的，交流电由变压器降压后，经整流输出脉动直流电压，然后经滤波电路变为较平滑的直流电压，最后由稳压电路进行稳压输出。复杂电路一旦被分解成若干个单元电路，就可以从分析单元电路着手，去了解各单元电路的工作原理、性能特效以及有关参数，进而分析每个单元电路和整机电路之间的关系，了解电路的设计思想。