电子电路设计与分析精选(九篇)

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第1篇：电子电路设计与分析范文

【关键词】高速公路；电子不停车收费系统；设计

在高速公路上运用电子不停车收费系统是解决道路拥堵的一种有效方式，很多发达国家都在运用这种手段来提高出行效率。我国的部分高速公路已开始运用电子不停车收费系统，取得了较好的实践效果。但在技术方面还存在一定不足，需要设计人员开展进一步的研究，确保系统能够更加适用于我国的高速公路实际运行情况，发挥最大效用。

1.电子不停车收费系统的概念及组成

1.1电子不停车收费系统的概念

电子不停车收费系统隶属于智能交通系统领域，凭借其快速、高效、智能的运行模式在国际社会得到广泛应用。具体来说电子不停车收费系统就是在车辆识别技术的辅助下实现收费站和车辆之间的数据通信，开展数据交换，利用网络来对收费数据进行处理，在车辆不停的状态下完成高速公路收费的智能系统。

1.2电子不停车收费系统的组成

电子不停车收费系统的组成主要包括四个部分：第一是CPU卡和电子标签，其中CPU卡作为一种全新的IC卡在电子付费方面发挥着重要作用，而电子标签的功用在于储存车辆信息、车主资料及车牌信息等，是电子射频的一种。第二个组成部分是收发器，收发器通过与电子标签间的微波高频通信来阻抗干扰，实现快速通信。第三部分是微处理器，其主要功用是进行通信处理，将OBU和CPU卡收集到的信息传至控制器，获取并处理车辆信息，对OBU和CPU卡中的信息进行修正。第四部分为车道控制器，该控制器需要对OBU和CPU卡中的数据进行分析，对车辆的通行权进行判定，明确OBU和CPU卡是否有效，在判定无效的情况下发出警示，同时还能完成对违章现象的取证工作。

2.建立电子不停车收费系统的意义

在高速公路上建立电子不停车收费系统意义重大。首先，这是对科学发展观的有力践行，由于近年来车辆数量持续性增长，给高速路的正常通行带来了很大压力，高速公路拥堵成为备受关注的社会问题。建立不停车收费系统能够使司机在不停车的状态下完成交费，交费消耗的时间几乎可以忽略，使高速路收费站的容量得以扩展，工作效率得以提升。其次，不停车收费系统的运用是科技兴交的重要体现方式之一。车辆不必在通行中频繁刹车、起步，使车辆磨损得到有效控制，节省油耗，同时减少对大气环境的污染，实现节能环保。第三，此类智能系统的投用能够解决人工收费的诸多弊病，如票款丢失、效率低下等，使高速公路保持顺畅，真正实现高速通行。通过为人们提供安全快速的交通环境，使交通行业的全新形象完美地展现出来。

3.高速公路电子不停车收费系统的设计

3.1系统架构设计

C/S架构是一种较为通用的系统架构，其组成部分包括收费站、分中心和省中心。这三个部分共同构成一个局域网，具体的工作方式为：高速公路车道作为信息采集前端，为收费站获取车辆信息，将信息传送到收费站的数据库服务器上，再由收费站将处理后的数据传送到分中心和省中心。系统硬件结构是系统架构设计的重点，而硬件结构的主要部分就是ETC车道。ETC车道包括的硬件设备较多，如车道工控机、判别线圈、触发线圈、抓拍摄像机、报警器、数据叠加器等等。设备之间是相互连接的，车道计算机起着主要的控制作用，而整体系统的运行则是由ETC车道软件来控制的。

3.2系统功能模块划分

电子不停车收费系统的组成模块包括：车道前端、车道监视、数据通信以及ETC管理四个部分。其中车道前端的主要任务是处理车道交易、检测外部设备并对设备进行有效控制以及拍下图像进行保存；车道监视的功用在于查看车辆、设备的变化情况，并对收费过程进行监督；数据通信需要将车道前端收集到的数据下载下来，并将收费数据上传到中心；而ETC管理的主要工作就是完成相关数据的统计与核查，需要处理的内容包括参数的更新、交通流量的统计、突况的统计、收费金额的审查等等。四个模块缺一不可，只有四者协调工作才能确保电子不停车收费系统的正常运行。

3.3系统模块设计

系统模块设计是系统设计当中的重要环节，需要处理好以下几个方面的设计工作：第一是入口OBU处理，首先要对OBU的有效性进行判断，确定其能够正常运行的情况下再对OPU卡的有效性进行判定，用OPU卡来对车道号、收费站编号等进行记录，进而写入入口信息，形成入口过车明细。第二是出口OBU处理，同样需要对OBU的有效性进行判断，确定有效后读出CPU卡中的基本信息，进行费率计算，从车辆持有人的电子钱包当中扣除费用，回写出口信息，最终形成出口收费明细。第三是对车道异常进行处理，比如无电子标签的车辆处理流程为车辆进入无电子标签报警引导车辆走MTC车道处理下一车辆。无效电子标签、无CPU卡、入口信息无效等车道异常情况的处理流程都与之相同，只是声光报警系统显示的报警内容存在差别。第四是ETC管理，ETC管理需要做的工作是进行数据浏览、查询、统计等，具体流程可以表示为管理开始选择功能项设置查询条件生成SQL语句显示查询结果进行结果打印。

3.4数据库设计

数据库设计包括概念设计和库表设计两个部分。在数据库的概念设计当中涉及的内容包括：OBU（即电子标签）、IC卡、车辆实体、员工实体、班次及机构实体等等。以OBU为例，其包括的实体属性包括车型、编号、车牌号、车牌颜色、启用及失效时间、OBU状态等等。高速公路的员工实体属性包括操作员的姓名、工号、密码、所属路段及收费站等。数据库的库表设计较为复杂，需要用到的库表种类繁多，如OBU字典表、机构编码表、车辆信息表、IC卡字典表、收费标准字典表等等，不一而足。每种库表都有各自的功效，如OBU字典表是用来保存车辆的属性，以车辆信息为依据来进行车型识别。通过数据库的库表设计能够对高速公路路段的各项信息进行有效记录，使不停车收费系统更加完善。

3.5界面设计

建立清晰的电子不停车收费系统界面能够减少信息检索实践，提高工作效率。在ETC车道入口的界面中，需要包含交易信息区、车道运行信息区、外部设备状态显示区及摄像显示区等等。监视界面的设计需要包含的内容有车道外部设备的运行情况、车辆交易实况、摄像机图像等。收费站的ETC管理系统界面需要展示系统登录、数据及报表管理、提供退出等部分。除了上述几个环节的界面设计外，通行费统计、车流量统计、黑名单查询等系统组成部分的界面都需要有一个完美的设计。要求各区域的划分要十分明确，结构安排也要尽量合理，力求在一个界面上展示足够多的信息。

4.结束语

电子不停车收费系统在提升高速公路通行效率、实现节能环保、展现交通形象等方面起着积极作用，道路交通部门应该积极将这种智能化的系统引入到高速收费工作当中。系统设计者则需不断完善设计工作，使系统能够顺畅高效地运行，助益于高速公路事业的发展。

【参考文献】

[1]李佩清.高速公路收费站收费内业资料管理的几点思考[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（12）.

[2]廉飞宇，范伊红，张元.ETC电子不停车收费的技术研究[J].计算机工程与应用，2010（05）.

第2篇：电子电路设计与分析范文

顾玲芙 江苏省无锡汽车工程中等专业学校 214153

【文章摘要】

计算机技术的迅速发展，为软件

的开发与应用创造了广阔的发展空

间。在电子线路设计领域中，软件应

用作为其重要组成部分，能够为电路

设计提供更为高效的参数优选方案，

其在当下社会应用和教学中所占比

重也日渐增加。在电路研究与设计过

程中，已有越来越多的设计者利用电

脑仿真技术对电路设计进行分析与

调试，计算机软件的应用逐渐成为当

下电子电路设计中的重要工具。本文

从电子电路设计过程中的设计质量，

设计周期及成本计算角度出发，对电

子电路设计教学中的软件应用进行

分析，并通过探讨不同类软件在电子

电路设计教学中的应用特点，为电子

电路教学提供有效的教学依据。

【关键词】

软件应用；电子电路设计；设计教学

1 电子电路设计教学发展概况

随着计算机技术的飞速进步，软件的

开发与利用日渐成为当下社会各领域发

展的重要构成部分，在现阶段的电子电路

设计中，各类软件的应用在为电路设计提

供极大便利的同时，也为电子线路连接及

功能的验证提供了有效途径。各类软件在

日渐普及和广泛应用中得以不断完善，这

也极大的促进了计算机软件在电子电路

设计中的应用。在电子电路的实际设计应

用中，由于电子电路结构设计和线路搭建

涉及到了多个电子领域，如电路图绘制，

电路设计，元件设计及结构调动等，都需

要不同类型的软件进行应用设计。在当下

我国电子电路的设计与教学中，理论课程

与课程实验的有机结合为学生的电路学

习设计提供了良好的发展空间。计算机软

件的应用教学，使得学生在掌握了软件应

用的基础上，能够以软件工具开展电子电

阻的设计，搭建和线路调试。在计算机软

件的电子电路教学设计与应用中，模拟电

子技术实验教学是一个极具代表性的实

例，学生在模拟电子电路设计的课程中，

能够在课程内容中学习到电路技术和计

算机技术的基础知识，并通过课堂练习和

课程实践不断加深对计算机软件应用和

电子电路设计的认知，在课程教学后期的

课程实践中，教师通过带领学生开展电路

设计实践，以进一步促进学生软件知识和

电子电路知识的有机融合。电子电路教学

的开展，为计算机软件和电路设计应用的

结合提供了发展前提，这也为我国电子电

路技术的发展奠定了基础。

各类软件在电子电路

设计教学中的运用

顾玲芙 江苏省无锡汽车工程中等专业学校 214153

2 电子电路设计教学中软件应用意

义探讨

在电子电路的实际设计与开发中，

电路结构的软件设计仿真测试已成为当

下最具有效性的技术，加之越来越多的电

子电路设计者选择运用计算机软件对电

子电路设计进行研究，这就使计算机软件

应用在电子电路的设计中具有十分重要

的意义。计算机软件提供的软件仿真功能

为电子电路的方案设计提供了有力的参

考，学生能够利用软件进行对预先设计好

的电路方案进行仿真，并通过对比方案设

计与当真结果对具体内容进行改进，这在

帮助学生完善仿真方案的同时，也进一步

巩固了其对知识的掌握，提升了电路设计

中发现问题和处理问题的能力。与传统形

式的电路测量检验方式不同，计算机软件

的应用仅需要将电路接口连接到实验箱，

通过程序调试模拟实际应用环境，以更为

高效率的检测出电路系统的设计错误。软

件应用在为电子电路设计提供仿真环境

的同时，也能够在学生的电子理论学习中

起到极大的辅助作用。在电子电路教学开

展过程中，课程理论和实验设计的有机结

合能够进一步加深学生对电路知识的理

性认知，而在电路的设计和应用检测过程

中，由于校园客观环境的限制，电路的检

验与应用通常无法得到充分开展，而利用

计算机软件设计则能够有效实现对电路

设计的检验和校正，使得学生能够在真正

意义上掌握电子电路设计课程中的研究

方法。

3 各类软件在电子电路教学中的具

体运用

3.1 CAD 软件在电子电路教学中的

应用

CAD 软件系统是当下电路设计软件

中图形设计功能作为全面的应用软件，其

在电子电路设计教学中的应用也十分广

泛。在电路设计教学的开展中，CAD 软

件为课程开展提供了绘图，几何造型以及

特征计算等功能，在进行电路设计过程

中，教师能够通过带领学生进行元件设

计，是学生进一步掌握不同电路元件的功

能，并以此为基础，使学生利用不同元件

的特性进行电路的功能设计。CAD 软件

在为电路教学设置元件设计功能的同时，

也自带有元件库，电路的实际设计可以直

接对元件进行调用，这也能够有效节约电

路原理图设计时间。在利用该软件开展教

学时，教师还要强调实际元件和虚拟元件

的区别，并通过在教学过程中着重强调，

以保证学生实际电路连接的准确性和安

全性。

3.2 EWB 软件在教学中的具体应用

分析

EWB 计算机软件是一种用于电路设

计与仿真的EDA 工具软件，与CAD 软件

不同，EWB 软件中包含更多的高品质模

拟电路元件和组件模型。教师在开展电子

电路设计教学时能够在元件调用的基础

上，引导学生利用软件进行多种功能仿

真，如对以连接的电路结构进行交流频

率特性分析，静态分析和参数扫描分析

等。EWB 软件主要结构包括函数信号发

生器和仿真电路模板等，学生能够在课程

设计中通过元件调用和参数整合，完成电

路设计，并通过将电路系统调用与仿真模

板中，对其进行功能测试。在电路仿真教

学过程中，教师应首先开展信号发生器教

学，使得学生能够依据实际电路结构设计

选定对应的激励信号，以此保证电子电路

结构仿真结构的准确性和有效性。

3.3 PSPICE 仿真软件在电路设计教

学中的应用

作为现阶段不同类型电路分析与设

计仿真软件之一，PSPICE 软件具有十分

优越的实用性能。该软件主要包括电子线

路仿真，图形方式输出，模拟计算电路功

能和网表生成等功能，不仅能够对模拟电

子线路进行仿真与模式实验，也能够与实

体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在

电子电路的设计教学中，教师要将课程演

示重点放在利用 PSPICE 软件模拟连接

电路上，使学生能够在掌握元件参数的基

础上，更为全面的掌握电路波形和电压电

流值的检测方法。PSPICE 仿真软件的应

用，也为电路设计教学中元件参数的优化

提供了科学有效的途经，教师通过对比软

件中不同模拟元件的功能，以选择灵敏度

高和容差关系稳定的软件开展教学，这能

够极大的优化电路设计中的元件参数，并

使得电子电路设计的教学质量得到有效

提升。

4 结束语

不同类型计算机软件在电子电路教

学中的应用，为电路设计与功能检测提供

了有效的教学方式。教师在备课过程中通

过对比不同电路软件的应用特点，并选取

更具教学价值的应用软件开展电子电路

教学，能够更为全面的对电路参数进行讲

解，进而培养学生电路工程设计的眼光，

为学生今后的就业与发展打下坚实的基

础。

【参考文献】

[1] 周长森. 电子电路计算机仿真技

术的实际应用探究[J]. 山东科学

技术出版社.2011（6）：6-14.

[2] 胡晓云，邓肖月.EDA 技术在电

子电路教学中的应用. 实验与探

索.2012

[3] 胡卫平.CAISD 软件包的研制及其

在逆变器优化设计中的应用. 北

京电子教育出版社.2009,9-15

[4] 周淑芳. 柔性电路板在电子电路

第3篇：电子电路设计与分析范文

[关键词]数字电子电路；EDA技术；应用；探究

在微电子技术飞速发展的背景下，数字电子电路的设计的难度也在不断加大，电子产品翻新的速度也在不断加快，这给数字电子电路设计带来了较大的压力。EDA技术是数字电子电路的设计中较为先进的技术，具有其他技术不具备的优势，使数字电子电路的设计得到了革命性的发展[1]。EDA技术的优势在于当程序修改错误时，不需要使用额外的硬件电路，且在使用EDA技术进行电子产品设计时能够使电子产品的成本降低和设计周期缩短。因而，EDA技术在数字电子电路设计中得到了越来越广泛的运用，也推动了数字电子电路的设计领域的变革，促进电子产品的发展。对此，我们需要EDA技术在数字电子电路的设计中应用有所了解。

1EDA技术概述

EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）技术是逐渐从计算机辅助测试、计算机辅助制造、计算机辅助设计以及计算机辅助工程中发展而来的[2]。该技术主要是将计算机作为载体，在EDA软件平台上，设计者主要采用硬件描述语言VHDL进行设计，进而由计算机自动完成各项工作。EDA技术是一种融合了当前多种新型技术的新技术，它以计算机为载体，将计算机技术、信息技术、电子技术以及智能技术相互融合起来，进而完成电子产品的自动化设计工作，这样有效促进了电路设计的可操作性以及效率性，不仅保障了电路设计的质量和效率，同时也极大地减轻了设计者的工作强度，同时也降低了电子产品的生产成本。具体来说，EDA技术的特点以及EDA技术设计流程如下。

1.1EDA技术的特点

相比于传统的CAD（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）技术而言，EDA技术具有显著的特点。首先一点，EDA技术在硬件电路选择软件设计方式方面上，它可以选择多种设计输入，如VHDL语言、波形等等，它在完成下载配置前能够在没有硬件设备的情况下能够自行完成。与此同时，它在修改硬件设备也是非常简单、易于操作，这种修改硬件设备的方式和软件程序修改方式非常接近，采用软件测试的方法对其进行测试，这样就能科学有效地设计特定功能的硬件电路[3]。第二点，EDA技术能够仪自动化的形式进行产品直面设计。它可以通过HDL语言和电路原理图等自动化的逻辑编译的相关程序输入其中，并生成相应的目标系统。简单说来，这种技术能够以计算机为依托，从电路功能模拟、电路性能分析、电路的设计以及优化、电路功能的测试和完善等全部流程都可以以自动化的形式实现。第三点，EDA技术具有较高的集成化特点，并可以自身构成片上系统。EDA技术在数字电子电路设计中是以芯片为载体进行设计的一种设计方式。因而，当前大规模集成线路的不断发展能够有效促进繁杂的芯片设计工作的完成，同时也能够完成专业化的集成电路设计[4]。第四点，EDA技术可以大大提高系统升级的工作效率，它能够当场进行目标系统的编程，实现有效的系统升级。第五点，EDA技术具有自动化的特点，且进行技术开发的时间并不长，且能够有效节约设计的费用，避免了资源的浪费，同时EDA技术也具有极大的灵活性和实用性，可操作性较强。

1.2EDA技术设计流程简介

EDA技术对于数字电子电路设计的意义可以认为是它将推动了数字电子电路设计的一个发展变革，使其进入了一个发展的新时期。传统的电路设计的模式多是以硬件搭试调试焊接的方式，而E-DA技术以计算机自动化的设计模式对传统的电路设计模式进行了创新。EDA技术设计流程主要包含8个流程依次为[5]：设计指标设计输入（将电路系统采用一定的表达式输入计算机，其中包括图形输入以及文本输入）逻辑编译（将设计者在EDA中输入的图形或文本进行有效的编排转化）逻辑综合（将电路中高级的语言转化为低级的，并与基本结构相应射）器件适配（将由综合器产生的网表文件配置到指定文件中，使之能够下载文件）功能仿真（跟进吧算法和仿真库对涉及进行模拟，以验证其涉及是否和要求一致）下载编程（将适配后生成的配置文件和下载文件以编程器下载）目标系统。

2可编程逻辑器件

数字逻辑编辑器具有自身的发展历程，一般可以将其分为分立元件、中小型标准芯片以及可编程逻辑器件等三个阶段。对逻辑器分类方面可以将其分为固定逻辑器和可编程逻辑器。其中固定逻辑器的电路是固定的、不可变的，而可编程逻辑器则可以为使用者提供多种逻辑能力，也可以在不同的时间内进行改变，进而完成不同的功能[6]。可编程逻辑器件（programmablelogicdevice，PLD）产生于通用集成电路，根据使用者对器件编程来确定其逻辑功能。可编程逻辑器件具有较高的集成度，一般能够满足大多数数字系统设计的需求。在科学技术快速发展的情况下，可编程逻辑器件也随之不断发展。当前，可编程逻辑器件已经成为解决逻辑方案的首选，这主要是因为它能够根据用户的需求进行相应的产品功能增加以及产品升级，且操作较为简便，具有低成本、低消耗、多功能、高集成性等优势。与此同时，当前一些公司也在不断对其进行研究，不断完善可编程逻辑器件的功能，并获得了较为显著的效果，如Altra公司的FLEX10K的系列产品、Xilinx公司的XC4000的系列产品[7]。

3VHSIC硬件描述语言

VHSIC硬件描述语言（Very-High-SpeedInte-gratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，VHDL）是电路设计中使用的一种高级语言，主要在20世纪80年代由美国国防部认定的标准硬件描述语言，之后其他公司纷纷推出了VHSIC硬件描述语言设计环境。对此，我们需要对VHSIC硬件描述语言具有一个较为清晰的了解。数字电子电路设计的第一步就是使用EDA技术以及相应的软件开发工具进行设计输入。简单地说就是简要描述电路设计、硬件设计以及测试方法。在设计一些规模不大的数字电子电路时，一般硬件描述的方式为原先的时序波在设计一些大规模的数字电子电路时，其描述方式就需要采用具有较强针对性的硬件描述语言。VHSIC硬件描述语言不仅能够详细描述硬件电路的功能、定时与信号连接的关系，而且还能采用简洁的模式准确描述硬件电路中逻辑较为抽象的部分[8]。由于VHSIC硬件描述语言具有详细准确描述硬件电路功能的特征，因而，VHSIC硬件描述语言成为EDA技术在数字电子电路设计中最为常用的设计输入方式和描述语言。在数字电子电路设计中，VHSIC硬件描述语言已经成为使用最为广泛的硬件电路应用描述语言。这主要是因为VHSIC硬件描述语言具有硬件特点的语句，其结构和语法具有高级计算机具有高度相似性。除此之外，VHSIC硬件描述语言在程序结构上也有着十分明显的优势，它进行实体设计时能够将其设为可视部分和不可视部分。从中可以发现，VHSIC硬件描述语言与综上所述，可以看出VHDL硬件描述语言比传统的其他硬件描述语言相比，如AHDL、VBLE，具有强大的描述功能，能够有效规避器件的复杂结构，进而对数字电子电路设计进行有效的描述[9]。具体说来，与其他硬件描述语言相比，VHSIC硬件描述语言的特点主要有以下几个方面：其一，具有强大的功能以及灵活的设计。这主要是VHSIC硬件描述语言有着功能强大的语言结构，能够采用简短的语言进行复杂逻辑的描述；同时，它也具备多层次的设计功能，支持多种设计方法。其二，具有广泛的支持性，且易于修改。由于VHSIC硬件描述语言已经成为使用最为广泛应用描述语言，因而具有广泛的支持性；由于其结构化和易读化的特征，因而易于修改。其三，系统硬件描述能力强大，VHSIC硬件描述语言可以进行结构描述、寄存器传输描述、行为描述，也可以进行三者混合描述。其四，与器件设计相对独立，在进行VHSIC硬件描述语言可以不用考虑器件设计情况，专心用于VHSIC硬件描述语言设计的优化。其五，移植能力强，能够共享。VHSIC硬件描述语言设计完成后可以将成果进行分享，避免电路的重复设计。除此之外，VHSIC硬件描述语言还具有其他的特征：其一，VHSIC硬件描述语言属于设计输入语言，它能够通过计算机详细描述硬件电路的运行状态，并将其与数字电路的设计系统自动综合。其二，VHSIC硬件描述语言是常用的测试语言，它能够以测试基准对数字电子电路进行可以仿真与模拟，进而判断其功能情况。其三，VHSIC硬件描述语言是标准化语言，它是当前设计语言中使用最为广泛的语言之一，也是当前电子领域普遍认可的标准化语言。其四，VHSIC硬件描述语言是可读性语言，它不仅可以被计算机识读，同时也可以被设计者识读。其五，VHSIC硬件描述语言一种网表语言，它独特的语言结构让其在计算机设计中工作较好，同时它在设计工具间联系的格式中属于低级设计工具，即它在门级网表文件形成中具有相互转化的功能和高度兼容性。

4EDA技术在数字电子电路设计中的应用

我们可以通过设计一个数字钟电路来展现E-DA技术在数字电子电路设计中的应用，该数字电路钟能够显示秒、分、时。

4.1准备的设备

本次实验主要是选用FPGA芯片EDA技术实验工具以及电子计算机。

4.2实验设计方法

依照EDA技术的设计规范进行分层设计，其内容包括数字钟；时计数、分计数、秒计数以及译码显示；24进位制计数器、60进位制计数器以及译码显示电路。在VHDL语言描述上，要使用VHDL语言对60进位制计数器、24进位制计数器进行描述编程，并将两者进位标准进行调整，使其一致。关于译码显示电路的设计。在设计中可以使用动态译码扫描处理电路进行处理，这能够某个时间点点亮单个数字码而达到6个同时显示的视觉效果，这样不仅将电路能耗降到最低，同时也节约了器件资源，并延长了器件的使用寿命[11]。关于顶层设计，在这一设计中需要建立在底层设计模块的基础上，通过原理图方法将两者进行有机的融合，进而获得一个完整电路。

4.3编译下载

第4篇：电子电路设计与分析范文

在人类的科学研究中，有不少研究成果得益于大自然的启发，例如仿生学技术。随着计算机技术和电子技术的发展，许多的科学研究越来越与生物学紧密相联。在人工智能方面，已经实现了能用计算机和电子设备模仿人类生物体的看、听、和思维等能力；另一方面，受进化论的启发，科学家们提出了基于生物学的电子电路设计技术，将进化理论的方法应用于电子电路的设计中，使得新的电子电路能像生物一样具有对环境变化的适应、免疫、自我进化及自我复制等特性,用来实现高适应、高可靠的电子系统。这类电子电路常称为可进化硬件(EHW, Evolvable HardWare)。本文主要介绍可进化硬件EHW的机理及其相关技术并根据这种机理对高可靠性电子电路的设计进行讨论。

1 EHW的机理及相关技术

计算机系统所要求解决的问题日趋复杂，与此同时，计算机系统本身的结构也越来越复杂。而复杂性的提高就意味着可靠性的降低，实践经验表明，要想使如此复杂的实时系统实现零出错率几乎是不可能的，因此人们寄希望于系统的容错性能：即系统在出现错误的情况下的适应能力。对于如何同时实现系统的复杂性和可靠性，大自然给了我们近乎完美的蓝本。人体是迄今为止我们所知道的最复杂的生物系统，通过千万年基因进化，使得人体可以在某些细胞发生病变的情况下，不断地进行自我诊断，并最终自愈。因此借用这一机理，科学家们研究出可进化硬件（EHW,Evolvable HardWare），理想的可进化硬件不但同样具有自我诊断能力，能够通过自我重构消除错误，而且可以在设计要求或系统工作环境发生变化的情况下，通过自我重构来使电路适应这种变化而继续正常工作。严格地说，EHW具有两个方面的目的，一方面是把进化算法应用于电子电路的设计中；另一方面是硬件具有通过动态地、自主地重构自己实现在线适应变化的能力。前者强调的是进化算法在电子设计中可替代传统基于规范的设计方法；后者强调的是硬件的可适应机理。当然二者的区别也是很模糊的。本文主要讨论的是EHW在第一个方面的问题。

    对EHW的研究主要采用了进化理论中的进化计算（Evolutionary Computing）算法,特别是遗传算法（GA）为设计算法，在数字电路中以现场可编程门阵列（FPGA）为媒介，在模拟电路设计中以现场可编程模拟阵列（FPAA）为媒介来进行的。此外还有建立在晶体管级的现场可编程晶体管阵列（FPTA），它为同时设计数字电路和和模拟电路提供了一个可靠的平台。下面主要介绍一下遗传算法和现场可编程门阵列的相关知识，并以数字电路为例介绍可进化硬件设计方法。

1．1 遗传算法

遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程的一种自适应全局优化算法，它借鉴了物种进化的思想，将欲求解问题编码，把可行解表示成字符串形式，称为染色体或个体。先通过初始化随机产生一群个体，称为种群，它们都是假设解。然后把这些假设解置于问题的“环境”中，根据适应值或某种竞争机制选择个体（适应值就是解的满意程度），使用各种遗传操作算子（包括选择，变异，交叉等等）产生下一代（下一代可以完全替代原种群，即非重叠种群；也可以部分替代原种群中一些较差的个体，即重叠种群），如此进化下去，直到满足期望的终止条件，得到问题的最优解为止。

1．2 现场可编程逻辑阵列(FPGA)

现场可编程逻辑阵列是一种基于查找表(LUT, Lookup Table)结构的可在线编程的逻辑电路。它由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态，工作时需要对片内的RAM进行编程。当用户通过原理图或硬件描述语言（HDL）描述了一个逻辑电路以后， FPGA开发软件会把设计方案通过编译形成数据流，并将数据流下载至RAM中。这些RAM中的数据流决定电路的逻辑关系。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用，灌入不同的数据流就会获得不同的硬件系统，这就是可编程特性。这一特性是实现EHW的重要特性。目前在可进化电子电路的设计中，用得最多得是Xilinx 公司的Virtex系列 FPGA芯片。

2 进化电子电路设计架构

本节以设计高容错性的数字电路设计为例来阐述EHW的设计架构及主要设计步骤。对于通过进化理论的遗传算法来产生容错性，所设计的电路系统可以看作一个具有持续性地、实时地适应变化的硬件系统。对于电子电路来说，所谓的变化的来源很多，如硬件故障导致的错误，设计要求和规则的改变，环境的改变（各种干扰的出现）等。

从进化论的角度来看，当这些变化发生时，个体的适应度会作相应的改变。当进化进行时，个体会适应这些变化重新获得高的适应度。基于进化论的电子电路设计就是利用这种原理,通过对设计结果进行多次地进化来提高其适应变化的能力。

电子电路进化设计架构如图1所示。图中给出了电子电路的设计的两种进化，分别是内部进化和外部进化。其中内部进化是指硬件内部结构的进化，而外部进化是指软件模拟的电路的进化。这两种进化是相互独立的，当然通过外部进化得到的最终设计结果还是要由硬件结构的变化来实际体现。从图中可以看出，进化过程是一个循环往复的过程，其中是根据进化算法（遗传算法）的计算结果来进行的。整个进化设计包括以下步骤：

（1）根据设计的目的，产生初步的方案，并把初步方案用一组染色体（一组“0”和“1”表示的数据串）来表示，其中每个个体表示的是设计的一部分。染色体转化成控制数据流下载到FPGA上，用来定义FPGA的开关状态，从而确定可重构硬件内部各单元的联结，形成了初步的硬件系统。用来设计进化硬件的FPGA器件可以接受任意组合的数据流下载，而不会导致器件的损害。

（2）将设计结果与目标要求进行比较，并用某种误差表示作为描述系统适应度的衡量准则。这需要一定的检测手段和评估软件的支持。对不同的个体，根据适应度进行排序，下一代的个体将由最优的个体来产生。

（3）根据适应度再对新的个体组进行统计，并根据统计结果挑选一些个体。一部分被选个体保持原样，另一部分个体根据遗传算法进行修改，如进行交叉和变异，而这种交叉和变异的目的是为了产生更具适应性的下一代。把新一代染色体转化成控制数据流下载到FPGA中对硬件进行进化。

（4）重复上述步骤，产生新的数代个体，直到新的个体表示的设计方案表现出接近要求的适应能力为止。

一般来说通过遗传算法最后会得到一个或数个设计结果，最后设计方案具有对设计要求和系统工作环境的最佳适应性。这一过程又叫内部进化或硬件进化。

图中的右边展示了另一种设计可进化电路的方法，即用模拟软件来代替可重构器件，染色体每一位确定的是软件模拟电路的连接方式，而不是可重构器件各单元的连接方式。这一方法叫外部进化或软件进化。这种方法中进化过程完全模拟进行，只有最后的结果才在器件上实施。

进化电子电路设计中，最关键的是遗传算法的应用。在遗传算法的应用过程中，变异因子的确定是需要慎重考虑的，它的大小既关系到个体变异的程度，也关系到个体对环境变化做出反应的能力，而这两个因素相互抵触。变异因子越大，个体更容易适应环境变化，对系统出现的错误做出快速反应，但个体更容易发生突变。而变异因子较小时，系统的反应力变差，但系统一旦获得高适应度的设计方案时可以保持稳定。

对于可进化数字电路的设计，可以在两个层面上进行。一个是在基本的“与”、“或”、“非”门的基础上进行进化设计，一个是在功能块如触发器、加法器和多路选择器的基础上进行。前一种方法更为灵活，而后一种更适于工业应用。有人提出了一种基于进化细胞机（Cellular Automaton）的神经网络模块设计架构。采用这一结构设计时，只需要定义整个模块的适应度，而对于每一模块如何实现它复杂的功能可以不予理睬，对于超大规模线路的设计可以采用这一方法来将电路进行整体优化设计。

3 可进化电路设计环境

上面描述的软硬件进化电子电路设计可在图2所示的设计系统环境下进行。这一设计系统环境对于测试可重构硬件的构架及展示在FPGA可重构硬件上的进化设计很有用处。该设计系统环境包括遗传算法软件包、FPGA开发系统板、数据采集软硬件、适应度评估软件、用户接口程序及电路模拟仿真软件。

遗传算法由计算机上运行的一个程序包实现。由它来实现进化计算并产生染色体组。表示硬件描述的染色体通过通信电缆由计算机下载到有FPGA器件的实验板上。然后通过接口将布线结果传回计算机。适应度评估建立在仪器数据采集硬件及软件上，一个接口码将GA与硬件连接起来，可能的设计方案在此得到评估。同时还有一个图形用户接口以便于设计结果的可视化和将问题形式化。通过执行遗传算法在每一代染色体组都会产生新的染色体群组，并被转化为数据流传入实验板上。至于通过软件进化的电子电路设计，可采用Spice软件作为线路模拟仿真软件，把染色体变成模拟电路并通过仿真软件来仿真电路的运行情况，通过相应软件来评估设计结果。

第5篇：电子电路设计与分析范文

关键词电子电路;实践教学;考核方式;教学效果

1电子电路实践课程的教学目标

电子电路实践教学是电子信息工程与通信工程专业的一门重要的实践性课程，它集电子电路设计、软件设计、电路仿真与调试于一体，目的是培养学生从事电子技术类工作的职业能力，在课程中体现为电子电路设计与制作的能力。该实践课程以电子产品为载体，强调以工作过程作为学生的主要学习手段，通过分析、设计、制作和调试实用电子电路，促进学生掌握现代电子技术专业技能，促进电子技术在工程中的应用，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，提高学生电子电路技术的实践技能，了解开展科学实践的流程和基本方法，并逐步形成严肃、认真、实事求是的科学作风，以满足社会对高技能人才的要求。

2电子电路实践课程的教学要求

为了培养学生的良好的学风，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的综合能力和创新意识，保证实践项目顺利完成，对学生有下述要求。

2.1实验前的要求

做实验前应认真阅读实验指导书，明确实验目的，了解实验原理、实验内容，掌握试验中所用仪器的性能和使用方法，掌握实验步骤及注意事项。

2.2实验过程中的要求

进入实验室要遵守学生守则及实验室的各项规章制度，按照实验设计认真接线，合理布局，按照操作流程正确使用制作工具和测试设备。在实验过程中如果遇到问题，或仪器设备发生故障，应该立即切断电源并报告老师。在实验过程中要认真记录实验数据并及时保存，离开实验室时要将实验物品整理好并关闭电源。2.3实验后的要求做完实验后要求认真撰写实验总结报告。实验项目的最终结果需体现在实验总结报告中，因此实验总结报告是课程设计非常重要的环节。实验总结报告内容要齐全，应包括实验仪器的名称、型号和编号，实验所用耗材，实验电路原理图，实验结果，实验数据的整理，实验现象的分析、实验方法、仪器使用、问题分析、讨论、改进建议和总结等。实验总结报告完成后按要求及时交给老师。在整个教学过程中，理论知识的学习伴随实验任务的实施，做到融教、学、做为一体。

2.4实验操作的具体要求

（1）能正确识别、检测和选用电子元器件（2）能对电子电路进行分析和计算（3）能读懂电子电路原理图（4）能按照电路原理图在面包版上搭接实用电路（5）能按照电路原理图制作并焊接实用电路（6）熟练使用万用表、示波器等电子测量仪器进行电路参数的测量（7）能对制作完成的电路进行测量、调试以满足设计要求（8）能按要求完成实践课程的总结报告。

3考核方式及成绩评定方法

每个项目均要提交电路实物、项目设计报告，并现场进行演示，最终以学生实际任务的完成情况、项目报告撰写情况和演示情况作为学业评价依据。总成绩的构成：项目考评成绩占总成绩的80%。平时成绩占总成绩的20%。即总成绩=平时成绩×20%+项目考评成绩×80%。考核标准：（1）良好①正确识别触发器、计数器、编码器、译码器、数码管，能检测其好坏。②能画出电路图，正确分析电路的工作原理。③具备较强的实操能力，基本能独立搭接、调试电路，要求布线清晰、合理。④按时完成项目设计报告，并且报告结构完整、条理清晰，具有较好的表达能力。⑤演示时回答问题正确，表述清楚。（2）优秀在达到良好的基础上，同时又具备以下条件①理论分析透彻、概念准确，能独立完成项目设计全部内容。②能客观地进行自我评价、分析判断并论证各种信息。（3）合格①对电路工作原理分析基本正确，但条理不够清楚；②能自主制作电路，但出现问题不能独立解决；③按时完成项目设计报告，报告结构和内容基本完整。（4）不合格有下列情况之一者为不合格①无故不参加项目设计；②未能按时递交操作结果或项目设计报告；③抄袭他人项目设计报告；④未达到合格条件。不合格的同学需重做本项目直到合格为止。

4结论

电子电路实践课程改革历经两年的实际检验显示出巨大的效果，学生对实践课程的兴趣有很大提高，能制作出符合实验要求的产品，提升了学生对项目的想象力，创造力和执行力。这极大提高了学生应对社会发展的信心，提升了学生跟进信息技术发展的能力，证明了电子电路实践课程教学改革的效果。当然。改革不是一蹴而就的，需要持续不断的进步和完善，期待将来有更好的教学效果。

参考文献

[1]高低频电路设计与制作[M].科学出版社,[日]铃木雅臣,邓学,2017

[2]电子电路设计与实践[M].国防工业出版社,刘妍妍，周文良,2015

第6篇：电子电路设计与分析范文

关键词：电子电路；实验；项目教学法

一、电子电路实验教学的地位

电子电路实验课是电子信息、电子科学、电子通讯专业重要的专业基础实验课。通过实验课教学，培养学生理论联系实际的能力，使学生能利用所学的理论，通过实验结果去分析、研究电子电路，实现对电路参数的调整，使电路设计更加适应性能需求。通过综合实验电路板的焊接、调试，为学生打下工程实践基础，为后续实习作好准备。

二、电子电路实验教学的目标

电子电路实验教学的目标就是利用电路连接与测试，使学生能够正确操作仪器、仪表，独立开展实验，并对实验展开分析。电子电路实验教学侧重两方面：一是要求学生对于电路理论知识有一定的理解和掌握，在学习过程中培养学生实事求是的精神和科学严谨的学习态度。二是让学生掌握基本的实验操作技巧，主要包括正确操作示波器、信号发生器等仪器、仪表；能够以电路原理图为基础绘制出科学详细的实验电路图，并以实验电路图为依据开展接线、线路故障检修等工作；能够独立开展实验，观察实验现象，记录试验数据并进行深度分析，写出实验报告。

三、提高电子电路实验教学有效性的策略

1.采用项目教学法

所谓项目教学法，就是教师和学生共同合作，对一个项目进行管理的教学方法。采用这种教学法，教师可以把应当实施的项目呈现给学生，让学生遵循实际的项目流程，以小组分工形式协作制订计划并实施对计划，直至项目完成。以项目引导电子电路实验教学，应当围绕以下几方面进行：

（1）项目的选取。项目选取时一定要考虑到可行性、典型性、综合性和实用性，且能吸引学生的兴趣，项目内容最好使学生充分体验到学有所用的快乐。如设计一个高速并行A/D转换系统，实现三位A/D转换并显示AD输出值。该系统由基准电压电路、电阻分压电路、比较器和优先编码器组成（外加一个显示电路）。

（2）项目的实施。在项目确定之后，教师可以先把项目分解成多个任务，每个任务为一项实验内容，根据学生的实际情况设置实验要求。项目中每个任务的设置要求不同层次的学生都可以做到。高速并行A/D转换系统这个项目，就可以分解为集成运放、触发器、组合逻辑电路和时序逻辑电路这四大部分。进行实验时，学生可以根据自己的情况选择项目，完成项目里的各项任务，达到实验的基本要求。完成项目中所有任务的学生可以根据自己的实际情况选择完成整个项目，甚至可以扩展项目的功能，如实现四位A/D转换。

2.Multisim在实验教学中的应用

高校实验教学越来越多地倾向于通过虚拟仪器技术进行实验教学，这主要是由于虚拟仪器系统不仅具有很高的利用率，并且大大降低了教学成本，缓解了学校实验经费紧张的状况，这是以往使用传统仪器开展实验教学不具备的优势。并且使用虚拟仪器可以不断提高学生设计电路的能力，开发学生的发散性思维，可以使学生更牢固地掌握电路实验的基本原理。虚拟仪器技术还能让学生了解当前社会中应用的最先进的技术，使其从学校走出后能够尽快融入社会，适应工作需求。

3.改变实验教学的考核办法

当前高校实验教学的考核方法也存在很多问题，主要表现在对学生的考核不全面，考核重视理论知识而忽视了实际操作能力，重视实验结果而不重视实验过程。我们知道，如果学生独立自主进行电路实验的设计与操作，他们必然对电路功能分析、电路设计及仿真、电路的搭建及调试、电路故障的分析与排除等进行了无数次的重复实验，他们还需要对实验数据进行记录并详细分析。但是，也有些学生他们的实验数据看起来不存在问题，但却可能是从其他同学那里获得的，这样他们对知识的掌握程度必然不深，操作也不可能熟练。因此，电路实验的考核不可以单看实验结果，必须考核实验过程。这样就要把实验考核划分成两大部分，一是日常的成绩，一是实验考核成绩，从而全面地对学生的基本知识与基本操作技能进行考核。

参考文献：

[1]任艳频.电子电路实验教学与人才培养探究[J].实验室研究与探索，2012（11）.

[2]王革思.电子电路实验教学资源建设研究[J].实验技术与管理，2015（1）.

第7篇：电子电路设计与分析范文

关键词：电子科学与技术；本科培养方案；课程设置；办学特色

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）30-0070-02

21世纪被称为信息时代，电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用，必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用，也对人才的培养提出了更高的要求。因此，本文从人才的社会需求出发，结合我校实际情况，进行了本科专业培养方案的改革探索，并详细介绍了培养方案的制定情况。

一、人才的社会需求情况

目前，我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业，市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均，分类较细，且发展变化较快。另外，电子科学与技术产业结构具有多样性，既有劳动密集型的大型企业、大公司，更多的是小公司和小企业；既有国有企业和私营企业，更有合资、独资的外企。因此，社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。

二、专业的培养目标和定位

本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识，熟练实验技能，能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能，有较强的工程实践能力，能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色，依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则，培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。

三、本科培养方案制定的思路

电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求，以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力，使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面，光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。

四、本科培养方案的改革探索

要实现电子科学与技术专业的培养目标，适应电子信息产业的不断发展，并结合我校学科发展方向和特色，对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究，并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研，最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案，主要内容如下：

1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时，根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下，专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块，下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程，到大三时根据自己的兴趣选择专业方向，选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求，因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块，每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。

2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础，因此，在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外，增加了与专业相关的课程，如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程，删减了原先与物理类相关的一些课程，如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等，并删减了一些计算机软件类课程，如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块，两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。

3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分，微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向，开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向，开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验，通过加强实验环节，训练学生的动手操作能力，增强学生的理论知识。

五、与省内外专业人才培养的区别

具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区，服务于不同的区域经济，这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系，也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面：

1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个国家级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室，人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业，培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。

2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力，在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力，开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程，以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统，从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力，开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程，以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力，开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力，开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程，以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力，开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程，以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。

3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合，以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。

参考文献：

[1]陈鹤鸣，范红，施伟华，徐宁.电子科学与技术本科人才培养方案的改革与探索[A]//电子高等教育年会2005年学术年会论文集[C].17-20.

第8篇：电子电路设计与分析范文

关键词：EDA技术；教学实践；电子设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.244

0 引言

电子设计自动化（EDA技术）标志着当今电子信息工程领域最新的发展动向，可以将电子研发产物从电路设计、性能分析到设计出IC版图和PCB版图的整个设计流程都运用计算机进行自动化模式处理。本文主要是通过EDA技术发展至今的作用与特点，并结合EDA技术在教学实践方面、元器件方面、电子设计过程方面应用的阐述来对EDA技术在几个不同方面发展应用的思考，并对我们在EDA实验实践课上通过对EDA技术的接触后将其与传统的固定硬件电路板作对比，思考其不同之处；对电子设计过程的发展与应用来作一个较为综合的阐述。

1 EDA技术在教学实践方面的发展应用

现在我们在学校所学习的电子电路比较复杂，在电路设计当中有很多的关于数字电路方面的知识和应用也包含其中，在电子设计当中会广泛的使用到可编程逻辑器件，因为可编程逻辑器件能够在提高系统的可靠性的同时增强设计的灵活性与可维护性，能够使电子线路的设计更加方便与快捷，EDA实验软件就是我们必不可少的软件工具。

在学习EDA实践课的这段时间当中，通过老师对EDA软件的介绍与我们自己的实际操作操作看来，我认为EDA这个软件在进行电子电路设计时是非常方便的：

①我们在以往的电路实验当中都是自己对照着电路图来进行连线，电路图复杂一些就会将线路连接错，并且对于设计的电路而言工作频率低、干扰大，接线是固定的，使得有着比较大的局限性；而EDA实验软件采用了软开放结构，不仅能够在高频状态下工作，而且抗干扰能力强，我们在做实验时在软件上接好需要的连线，下载到电路仿真箱就能实现将模拟电路接通，如果过程中出现错误或连线错位等现象，软件就会自动弹出其对话框，这样就避免了电子元器件连通出错而导致的电路板故障和出现其它问题的迹象；这种软接线方式还能够定义好接线保存在计算机上方便下次实验时读取，如果是硬件就不能够做到。②在进行电子实践的设计中经常会用到显示电路，如果显示电路连接到了固定的引脚，导致实验时没有所需要的输入输出口就会浪费电子元件内部原本充足的资源；EDA实验软件用的是智能译码技术，与软件连接技术相似，在软件上设置好译码方式后，下载到实验箱上即可在实验箱上实现所要求的译码电路。③我们再做模电和数电实验室采用的都是固定的电路板，其接线全部固定，因此模式也无法改变，用人工接线固定的路板不便于观察；EDA可以采用各种多样性的设置模式来对软件进行多样化的设置，在对其模式进行选择设置的时候，电子元件会相互产生冲突并给出相应的提示，以防接线出错而造成不必要的损失。

电子设计自动化的发展与使用不仅让我们对所学的知识中较为前沿的技术和器件加以了解，还能够让我们对现代化的电路电子的设计软件、性能及电子产品的设计和生产过程都有一个比较感性的认识，是我们能够更加直观的将课本上的理论知识与实践操作两者相结合。

2 EDA技术在电子设计过程的发展应用

EDA技术是在电子设计中对于其它研发或模拟的方式来说其级别相对较高，以电子理论作为基础使得在制作过程中不需要用到基础的电路元器件模拟图，只需要确定所设计的目标后就可以直接在计算机上进行实际设计操作了，大大降低了对过于关注电路的细节而造成的约束及限制，提高了在设计中的拓展型、多样型的创造观念。

EDA技术在计算机上的流程基本为系统划分、VHDL硬件描述语言的输入经编译器来完成代码仿真。其自动化的制作利用文本与图像线型编辑功能来进行设计描述。电子设计借助编译器进行编译排错，再将软件和硬件进行连接便于实施功能仿真，确认仿真无误后通过FPGA完成逻辑映射操作，即编程下载，系统设计完成。

EDA技术在电子设计时的应用要注意以下几点：

（1）在制作电路与元器件的布置时，延时时间具有无法估计的工况，自动编译会产生一部分多出线路，因此，在电子设计自动化的时候，反向器的个数不易为偶数并联连接；（2）在配置I＼O口时，一定要将输入在没有空置的情况下进行接地，在驱动时要确定是有源信号；（3）在制作电子电路的时候，通常需要留出足够的逻辑单元和引脚，以满足将来可能会进行的延伸和变动时候的需求；（4）一定要对各个电子电路的元器件采取温度保护，以避免其在运行过程中温度对元器件的损耗。

目前对于电子设计自动化的发展应用，可以通过软件来实现设计并对硬件功能进行全面的描述，最后由FPGA/CPLD得出设计结果；因此，同传统的电子电路制作相比较EDA技术在工业和电子信息化的领域中有着根本性的创新。在当前电路电子设计过程如此复杂化的环境下一旦脱离了EDA技术的支持或者说EDA技术没有更进一步的发展，必定就极其难以制作出大规模、多元化的集成电路。

3 结论

EDA技术的应用与发展对于电子领域而言是具有创新性的技术突破，就现代化的进程而言；不仅在于教学实践中，在电路电子设计中，EDA技术能够直接或是间接的应用是越来越多，越发的广泛，具有多功能、智能化的电子产品的设计其大规模、精小细的电路电子设计已经是离不开EDA技术的使用与支持了；并且EDA技术已成为当今最为核心的与电子电路设计密不可分的组成部分；EDA技术的发展可以带动或提高电子产品核心地位，促进电子领域不断地向着大规模集成化、多功能化、智能化、小型化等方面的发展。

参考文献：

[1]陈瑾.电子工程设计的EDA技术研究分析[J].无线互联科技，2016（21）：57-58.

[2]王少坤.电子工程设计的EDA技术研究分析[J].电子测试，2016（08）：156-157.

第9篇：电子电路设计与分析范文

关键词：电子设计；教学改革；大学生创新；考核机制；微课程

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0126-03

Teaching Reform and Exploration of Electronic Design Course

MA Hong-xing， FAN Rong， ZANG Ling， DING Li-ming

（Beifang University of Nationalities，Yinchuan 750021，China）

Abstract：Electronic design course plays an important role in electronic information engineering， information engineering， automation and other professional， as well as the design and completion of electronic innovative projects of university students. Faced with the problems in the teaching process of electronic design， we have carried out reform and exploration in the teaching content， the arrangement of class hours and the examination system. These reforms make the course and the circuit， electronic circuits， digital circuits， SCM and other courses of theoretical teaching， and college students to declare the project and the completion of the project is more closely linked. From the view of the teaching effect， the electronic design courses after rescheduled not only promotes the related courses of study， but also helps the students' practical ability， innovation ability.

Key words： electronic design； teaching reform； college students' innovation； examination system； micro curriculum

1 引言

电子设计课程是电子信息工程、信息工程、电气工程及其自动化、自动化、测控等专业的一门必修专业课程，通过该课程的学习，学生可对电路、数字电路、模拟电路等课程的理论深入学习和强化，培养出学生电路设计中的分析能力和解决问题能力；同时，对诸如单片机、微机原理等其它后续专业课程的学习打下扎实的实践基础；另外，也是相关专业大学生创新能力培养中不可或缺的一门承上启下的课程，是学生由理论过渡到实践，再到创新的课程，可促进大学生创新能力的培养与提高；也为相关专业的学生从事电子系统设计和开发应用打下坚实的基础[1-5]。

2 当前电子设计课程教学存在问题

目前，电子设计课程中存在着诸如课程衔接不够，或者重复教学，或者滞后于实际需要等诸多问题，归纳起来，主要有下面这些方面。

第一，为了提高教学质量，培养学生的动手能力与创新能力，学院在电路、电子线路、数字电路的实践教学中安排有大量的实验器材、也投入了很多人力和物力，也曾在数字电路中做过相关改革，如在数字电路实验课程中加入电子作品制作等，但因诸如经费问题、课时问题、学生不易理解和掌握等问题而未坚持下来；电路与模拟电路的相关实验，因其特殊性，只能在实验室环境中进行相关实验，无法很好地加以拓展。

第二，电子设计课程在培养方案中是安排在大二第二学期和大三第一学期，此时学生已经将电路、电子线路、数字电路等相关课程修完，初步具备了电路设计的基本知识，但是学生在学习这些课程的时候，由于受课时限制等原因，这些课程基本上都属于理论教学，学生设计与仿真电路的环节很少，或者几乎没有。因此，在电子设计课程教学过程中，还要花费较多的学时做一些基本电路的仿真，但由于这些课程开设有前有后，在实际教学过程中发现学生已经对自己所学的电路、电子线路、数字电路等课程的内容有所遗忘，再次讲解又会耽搁教学时间，实际教学效果不好。

第三，学校在大二已经开展大学生创新项目申报工作，由于学生在申报之前接触的电子基础知识的欠缺及电子作品制作流程的不了解，学生比较困惑于创新项目的申报与完成，最终导致学生所申报的创新项目题目要么比较简单，要么比较难于实现，要么不切实际，严重影响了大学生创新的积极性，导致创新项目质量不高，创新力度不够，学校陷入投入经费虽然大，产出却很小的困境。

3 电子设计课程教学改革

O置电子设计课程的目标是使学生在学习电路、电子线路、数字电路的基础上，掌握电子电路系统的分析与设计的方法和流程，熟悉现代电路系统设计过程中常用的辅助工具及其使用方法，培养学生电子电路系统的设计能力和创新意识，促进大学生电子类创新项目的申报、制作和完成，提高大学生的创新能力。因此，要根据电子设计课程的目标，在其课时安排、授课内容、考核机制、教学模式等方面进行改革与探索。

3.1 课时安排

目前，电子设计课程教学课时为32个课时，涉及的内容有两大块，第一为电子电路的仿真，包括电路、模拟电路、数字电路、单片机电路及综合电路的设计与仿真；第二为电路板的制作。

但在实际教学过程中发现，在做电路、模拟电路、数字电路时，由于电子设计课程安排在电路、模拟电路、数字电路之后，学生在设计与仿真电路时，已对原理不甚清楚，特别是综合电路设计时，电路设计原理掌握不到位，电子设计课程的任课老师还得安排一些课时来使学生继续学习电路方面的基础知识，严重影响电子设计课程的教学任务，达不到学生在电路设计方面技能的提高，实际教学效果不是很好。另外，电子设计课程最终要锻炼学生的电路设计能力，因而在实际教学过程中会加入一些综合电路的设计，由于课时及经费问题，都流于电子设计软件中电路的仿真与PCB制作，并有形成实物，也与大学生创新项目关系不大。

由此可见，电子设计课程一方面要达到教学目的，提高教学质量；另一方面要与大学生电子创新项目的完成相辅相成。因此，可将电子设计课程的内容分解为多个部分，将每一部分都嵌入到相关课程中，如表1所示。

这些课时安排也不要绝对，可根据实际需要来适当调整，但实际教学中，最终的电子设计课时不能少于14学时，否则达不到教学目的。

3.2教学内容

由于电子设计课程更加侧重于电路的设计与仿真，注重实践，因而实际电路设计与理论有些出入，可由于电子设计的基础内容为电路、电子线路、数字电路，这些课程教学过程中由于理论授课课时紧张，而实验又以最基本的实验为主，不会或者很少加入电路设计与仿真，致使学生基本处于电路的理论分析阶段，对电路的设计与仿真理解与掌握不够，因此在电子课程教学过程中又要花费大量的课时来对电路、电子线路、数字电路中的一些基础电路再次进行仿真，最终影响电子设计课程的其它内容教学。

授人以鱼，不如授人以渔，针对这种情况，在实际教学中，我们对其内容进行下面的修改。

第一，结合表1中的课时安排，我们对电子设计课程的相关内容做了相应调整，将基础电路的设计与仿真嵌入到相关课程的理论教学中，使得学生在理论学习的教程中，注重实际电路的设计与仿真，从而将电子设计课程的基础电路设计与仿真溶入到其它课程的理论教学中，使得学生理论与实践学习同时进行，并使电路仿真来促进各门课程的理论学习是，从而达到实践与理论相互促进，学生的电路设计与仿真不在囿于课时限制，变成一种自主学习行为。

第二，根据第3学期的大学生创新项目申报工作，在实际教学内容中加入创新项目申报讲座内容，重点讲解如何进行创新项目的选题，申报，注意事项及电子作品制作流程。通过这样的讲座形式，使得学生知道在后续课程中会有相关课程来引导创新项目的完成工作，不在困惑于创新项目的申报，从而选题更合理，申报更有目的性，创新质量更高。

第三，电子设计课程中，增加综合电路的设计与仿真制作。该项内容重点围绕学生的创新项目，包括电路的设计、仿真、PCB制作、电子作品实物等。

通过教学内容的改革，使得电子设计课程教学不再是因教学而教学，更注重于实际、并将所学课程前后连贯起来。通过这样的教学，使得学生学以致用，提高了学生的学习积极性。

3.3考核机制

原有电子设计课程的考核以课堂考勤及期末课堂考试为主，不注重学生的学习过程。考核机制改革后，更注重学生的学习过程，过程分值参见表1所示，其各分值又根据情况细化，如表2所示。

通过考核机制改革，学生的学习成绩取决于整个课程的学习态度及学习过程，考核方式由最终的考试为主，转向学习过程考核，杜绝了一部分学生临阵磨刀的作法，在一定程度了更体现出了以人为本的思想，使得考核更为客观，公平。

4 课程改革效果及不足

通过上述教学改革，选取两个行政班进行电子教学改革实验，一个班为普通教学班，一个班为改革班，教学效果如表3所示。

通过上表，可以看到，普通教学班在电路、电子线路、数字电路等课程的教学过程中，成绩平均分要低于改革班，究其原因是，在这些课程的学习教程中，由于加入了仿真实验课时，促进了学生的学习兴趣，一部分学生会额外增加学习时间，理论与实践相互促进。更为关键的一点是，在大学生创新项目的申报工作中，学生的创新项目题目难度适中，并且都能完成最基本的功能，几乎没有撤项的情况出现，而在普通班的创新项目完成度不是太好，有部分项目完成不了，需要撤项。

5 结论

电子设计课程在电子信息及其相关专业中扮演着重要的角色，更在大学生电子类创新项目的完成中起着重要的作用。面对电子设计课程实际教学过程中存在的问题，在教学内容、课时安排及考核机制方面进行了改革与探索，使得电子设计课程的教学过程与电路、电子线路、数字电路、单片机等课程的理论教学相结合，并且与大学生创新项目的申报与完成的联系更为紧密，有助于大学生的实践能力，创新能力的培养。

参考文献：

[1] 刘颖，侯建军，黄亮.“电子技术课程设计”精品课程建设与改革实践[J].电气电子教学学报，2008.30（2）：3-4.

[2] 杨志忠.电子技术课程设计[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3] 王波，张岩，王美玲，等.电子技术课程设计教学改革的探索[J].实验室研究与探索，2013（10）：380-382.