仿真电路设计报告精选(九篇)

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第1篇：仿真电路设计报告范文

（电子科技大学成都学院微电子系，四川 成都 611731）

【摘　要】阐释了一种实例教学法，旨在帮助学生有效的理解模拟集成电路设计，激发学习兴趣，掌握就业技能。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。

关键词 模拟集成电路设计；实例教学法；仿真；带隙基准源

To explore the teaching of integrated circuit design simulation

Overview of instance——project method

LIAO Wu-yang

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

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

【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference

0　引言

模拟集成电路设计常常被称为一种“艺术”，因为设计时要在各种指标、规范中间寻求适当的折中，这需要经验和创造力。但它更是一种“科学”，因为需要一定的设计方法和深入研究来指导这样的折中和创造。

这种“艺术”和“科学”的结合使教与学都充满了挑战。一方面，学生由于缺乏对模拟IC设计整体上的认识而觉得公式推导言之无味；另一方面，由于其艺术性，很难总结出具有普遍适应性的设计步骤，使学生感到迷茫困惑。

怎样达到更好的教学效果？理论与实践需要更紧密的结合！具体说来，笔者主张以“实例项目”为支撑的三个层次的学习。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。

1　三层次的工程学习

第一阶段，理论课学习和基本仿真实践相结合。二者应该同步进行！在理论课中讲授了一个基本的电路模块之后，应及时针对该模块的常见特性动手实验（用Hspice等工具仿真），以实验结果来解释、应对书上的常用公式和结论！这时的实验以演示性实验、诱导性实验为主，目的是基本方法和重点结论的掌握。不把软件本身的使用作为孤立的学习内容，而是讲练结合，让仿真工具成为重要的学习工具。

第二阶段，在学习了理论知识和仿真工具的基础上，成立学习兴趣小组，完成接近实际情况、但是经过一定简化的工程项目，“实例项目”。这时的目标是把项目的全貌展现给学生，让学生学习到做项目的思路、方法和态度，激发对工程的兴趣。可以模拟以下工作环节：性能指标的讨论、确定；所用工艺的熟悉和选择；电路拓扑结构的分析和选择；电路各项指标的仿真；仿真报告的撰写；项目分析和总结。在整个过程中有两点值得强调：一是团队交流与合作。比如对于讨论、确定某项指标，学生先查找资料，提炼出自己的逻辑和结论，再“教”给其他团队成员。教别人是最好的学习！这对学生表达能力、学习能力会有很好帮助。二是数据的记录和报告的撰写。这是对学生的技术文档编辑能力（包括文档编辑软件、绘图软件的应用能力），分析总结能力的良好锻炼。这些基本能力的培养不仅使学生在模拟集成电路设计这一工程方向上受益，也提高了学生总体的工程人才素质，为更广阔的发展道路打下基础。

“实例项目”应该给出适度的引导和参照。因为学生是初学者，学习是从模仿开始的！让学生做能力以外的事情而不给予引导，不仅会事倍功半，挫伤学习动力，也不符合科学的、讲究效率的工程精神。当然引导是适度的，不能包揽。

第三阶段，选取对于这个工作方向有浓烈兴趣的优秀学生，尝试做一些具有实用性、创新性的项目。具备相关条件的情况下，可以和企业合作，做出实际的产品，让学生的劳动与智慧能够真正开花结果。

以上总述了以实例项目为支撑的工程学习的三个阶段，可在思路上为广大工程相关的老师同学们提供参考。各个阶段具体的的设计与实施，需要不同细分行业的老师同学根据自己的特点来进行。在本文的续篇“模拟集成电路设计教学探讨（二）”中，会以模拟集成电路设计中低压带隙基准源为例，阐述一个具体的“实例项目”（即上文中的第二阶段）。欢迎广大读者阅读交流。

2　结束语

模拟电路设计像很多工程学科一样，许多方法、结论需要反复实践才能掌握。“给学生一些事情去做，而不是给他们一些东西去学。”应该成为工程师培养的核心思想。本文描述了一个“实例项目”为支撑的工程学习教学思路，以供广大教育、培训人士参考。希望更多的学生能够有良好的实践平台，了解相关工作方向和工作方法，获得所需的工程素质。

参考文献

［1］毕查德.拉扎维.模拟CMOS集成电路设计:第二章[M].陈贵灿，程军，张瑞智，等译.西安交通大学出版，2003.

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

第2篇：仿真电路设计报告范文

语音信号的抽样和重构，在理论方面涉及到滤波器的设计和抽样定理［2，3］，实践方面涉及到滤波器和抽样定理的具体实现，还包含模拟电路和数字电路的基础知识，是理论和实际紧密结合的。因此，将其作为电子课程设计的题目，可以使学生充分巩固和加深理解基础核心课程的知识，提高自学能力和解决实际问题的能力。本文将其作为“电子线路课程设计”的教学平台进行构建的。

1语言信号抽样和重构系统设计

语音信号的抽样与重构系统是对经过抗混叠滤波后的语音信号进行8kHz自然抽样，然后把抽样信号进行重构，恢复出原信号，并将信号通过扬声器输出。系统构成如图1所示，包括电源电路、语音信号的输入电路、抽样时钟产生电路、信号抽样电路、信号重构电路和功率放大电路等。

1)电源电路电源电路可以提供±12V和±5V的直流电源。实现方法是将220V交流电经过变压器和整流桥变成+15V和－15V的直流电［1，2］。先将+15VDC输入到模块LM7812和LM7805，转变成为+12VDC和+5VDC输出;而将－15VDC输入到LM7912和LM7905，转变成－12VDC和－5VDC输出。

2)语音信号的输入电路语音信号的输入电路包括语音信号的采集和抗混叠滤波。根据奈奎斯特抽样定理，设计的抽样频率为8kHz。为避免频谱混叠，对信号要进行抗混叠滤波［4］。因此，将语音信号通过麦克风转换为电信号后，对信号进行放大和滤波。低通滤波器的参数如下:截止频率为3400Hz、通带衰减3dB、阻带衰减40dB，用滤波器设计软件Filterlab进行设计［5］。

3)抽样时钟产生电路抽样时钟产生电路的功能是产生8kHz的双极性方波信号。通过参数设计，芯片NE555可以用来产生频率和占空比可变的单极性方波信号。但后续抽样电路需要的是双极性的方波信号，故还需进行极性转换，可以采用运算放大器实现。

4)信号抽样电路信号抽样电路的功能是对语音信号进行自然抽样，可以使用四通道双向模拟开关芯片CD4066实现。双极性方波信号接到控制端，控制模拟开关的通断控制音频信号的通过，达到抽样目的。

5)抽样重构电路抽样后信号的重构过程，就是一个内插过程，是通过低通滤波器实现的。这里的滤波器参数与抗混叠滤波器参数相同。

6)功率放大电路功率放大电路的功能是对重构后信号进行功率放大，驱动扬声器，核心芯片为LM386。

2课程设计流程安排及要求

第一阶段:教师讲解设计的整体功能及系统划分，学生初步了解整个设计的组成和结构。同时完成学生的分组，二人一组自愿组合，第二阶段:学生根据设计内容，查找相关资料，独立完成电路设计。利用Multisim对各单元电路进行仿真，完成设计报告。设计报告内容包括系统概述、单元电路设计、分析和仿真［6］。其设计任务包括:①介绍系统设计的思路与总体方案;②介绍单元电路参数的选择和计算;③给出仿真电路图和仿真结果;④给出工作分工和元器件明细表;⑤给出引用的参考文献。第三阶段:焊接之前，要求学生画出布局布线图，包括元器件在实验板上的摆放和排列、器件所有管脚之间的连接以及电源和地的安排等。布局布线图完成后便进行电路的焊接和调试，最后完成总结报告。总结报告包括:①系统功能描述;②各单元电路的调试和实际改进的电路图;③系统测试结果，给出重要测试点的实测波形;④课程收获和建议。

第3篇：仿真电路设计报告范文

中图分类号：TN709文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）04-0000-00

1、引言

传统的电子技术培训课程，包含数电、模电和高频电子三块。电子技术作为电子信息类专业极其重要的学科基础课，在教学中很受重视，它的教学质量将直接影响专业课的学习水平和实践能力的培养，对电子类各专业人才培养目标的实现起着关键作用。

2、传统电子技术培训的缺点

(1)教材基本内容已不能与当今的电子技术接轨；(2)传统电路的设计方法不适合大型项目的设计；(3)传统教材的内容和培养模式将会影响良好实践能力的培养；(4)内容抽象，实践以验证为主，创新设计为辅；(5)实训所需设备不足，仅局限于验证性实验和基于“电路模块式(板级)”设计项目。

3、现代EDA技术的含义及特点

电子设计自动化(EDA)技术以软硬件为工作平台，在电子产品系统设计中，能够将电路设计、性能分析、仿真验证、电路优化及设计印制板的整个过程利用计算机自动处理完成，代表了现代电子设计的主流趋势。

“EDA技术”课程兼具理论性和实践性，且实践强于理论。因此，针对电子技术教学环节改革与探索，结合办学目标，拓宽学习者的思路，摆脱传统理论的束缚，实现从分析到设计的升华，是电子技术信息类专业建设的一项重要任务，有着积极的现实意义。

4、EDA在电子技术中的应用

4.1通过仿真软件代替硬件

EDA技术中有着大量专业的仿真软件，如SPICE／PSPICE、EWB、Multisim等,可构建多种形式的实验、实习平台，进行电路仿真测试、交直流分析、频率响应分析、电路参数扫描分析、电路容差分析等。“以软代硬”弥补了实训设备的不足，使实训不再受到硬件条件的限制，促进高校教学手段现代化。

4.2利用EDA软件将硬件设计转换为软件设计

EDA技术的应用减少了实训对硬件设施的依赖，学员可凭借EDA软件平台进行电子产品的设计。例如Protel、PowerPCB、Layout等，通过设计，拔高了综合技能，且极大程度调动了学习的兴趣，激发了主观能动性。

4.3设计性实验、电路设计方案可通过EDA技术验证正确性

利用EDA技术可采用系统仿真或结构模拟的方法来验证实验或综合设计方案的可行性，这只需确定系统各环节的子项目和子模块便可轻松实现。仿真之后对构成系统的各子电路结构进行必要的模拟分析，以此来判断电路结构设计的正确性及各项性能指标的实现性。EDA技术的量化分析方法对于提高工程电子技术设计水平和电子产品质量，有着重要的指导意义。

4.4利用EDA技术优化设计电路的特性

众所周知，电子元器件的容差以及工作环境温度会对电路的稳定性产生极大的影响。传统的设计方法很难对环境影响进行全面而彻底的分析，但采用EDA技术中的温度分析、统计分析功能，可以方便地分析各种环境温度条件下的电路特性，继而确定最佳元件参数以及电路结构和适当的系统稳定程度，优化电子产品设计。

4.5利用EDA技术对设计电路特性进行模拟测试

在电路设计过程中，需对大量的数据测试和特性分析进行处理，但由于测试手段、仪器仪表精度的限制，测试完毕，问题依然众多。在采用EDA技术后，大幅度的减轻了工作负担，交由计算机的自动化处理，轻松地实现全功能测试。

4.6易于并行操作，可采用“自顶向下”的设计程序和构建框架结构，从而确保设计方案整体的合理和优化

设计过程中子环节或子模块出现问题可以从局部解决，从而保证和支持多人同时并行地进行电子系统的设计和开发。这一特点对项目式设计或电子设计竞赛培训奠定良好的基础，激发了学员的创新思维，增强了团队协作能力。

4.7降低设备损坏，减少器件、仪器仪表损耗，降低培训成本

以往在实训环节，大量的实验和课程设计，学员需花费很多时间忙于实验箱或面包板连线插件松动的检查，或焊接、连接电路、调试电路、处理数据和器件烧毁上。但有了EDA电子工作台，可以预先对实验或设计进行仿真测试，极大程度的避免了赘余繁琐。既节省培训或开发周期，又减少了器件及设备的损耗，节约了培训成本，提高了培训效率。

4.8利用EDA技术方便了实训报告、设计报告以及电子设计竞赛方案撰写

当学员在完成实验、课程设计时，经常会有大量的原理图绘制工作和电路图原理分析的内容，特别是当学员在参加电子设计类型的竞赛时，如何快速有效的完成设计竞赛题目，并提供条理通顺、附件齐全的设计报告，对竞赛结果的评定往往能起到锦上添花的作用。因为EDA软件强大的交互兼容性，可导出不同格式、使用简单的粘贴复制功能，快速的将电路图、仿真文件等直接送到WORD中进行处理和文字编辑，继而形成高质量的实验、设计报告。

5、EDA技术培训平台的整合

培训机构或大中专院校可以根据专业的培养目标以及“订单”，基于“性价比”原则出发，选择并整合出适用于自身专业定位的EDA软件系统和硬件开发系统资源。例如数字系统设计工具软件常见的有Active-HDL、Quartus Ⅱ、MaxplusⅡ、Modelsim等，而针对模拟电路设计工具有SmarSPice、PSpice、HSpice等，版图设计方面的常见软件工具有Mentor-Graphics 、Cadence、Zeni、Synopsys、和Laker等，而专门针对系统建模与分析工具则有Opnet和Matlab，因具备相同功能的EDA软件系统和硬件开发系统门类繁多，因此整合EDA资源是一项迫切而必要的任务。

6、结语

EDA技术在电子技术中的应用，提升了实训的层次，丰富了综合电子设计和设计性实验，“以软代硬”的方式在实训中完成设计、仿真、调试和制作，拔高了培训学员的开发能力。这样极大程度地节省了培训设备的投入，降低了管理成本和维护费用，丰富了实训内容,逐步地培养了学员的工程意识和创新能力，实现了由分析到设计的质变。

参考文献

[1]孙加存,吴晓帆.EDA技术实训教学体系的构建[J].中国现代教育装备,2007(55).

[2]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL(3)[M].北京:清华大学出版社,2009.9.

第4篇：仿真电路设计报告范文

关键词:项目教学;数字电路;课程设置;教学实例

项目教学是将某门专业课程按类别分为若干知识和技能单元,每个知识和技能单元作为一个教学项目,每个教学项目都以应用该项知识和技能完成一个具体的项目任务作为目标,所以,项目教学是将理论与实践融于一体的教学模式。把理论知识和实践知识较好的融于到具体项目是搞好项目教学的关键,所以,数字电路课程结构必须按照项目教学模式来重新设置,本文结合作者项目教学实践经验和研究工作对基于项目教学模式的数字电路课程设置进行浅显探讨。

一、课程的性质与作用

《数字电路》是高等职业院校电子信息专业、通信专业等电类专业的一门核心职业技术基础课,是实践性较强的课程。

本课程主要针对企业生产第一线产品装配、调试、检验、维修、生产管理等岗位。通过基于工作任务的项目式教学,培养学生的逻辑电路分析能力、逻辑电路设计能力(即用中小规模集成电路设计具有一定功能的逻辑电路,而不是设计一个编码器、译码器、计数器等)、常用仪器仪表使用能力(如双踪示波器、稳压电源、信号源、计数器、频率计、万用表等仪器仪表使用能力)、逻辑电路制作能力、故障排除能力、仿真工具使用能力、自学能力、设计报告编写能力及职业素质养成,本课程培养的核心能力是逻辑电路分析能力、逻辑电路设计能力。

二、课程结构整体设计

课程教学设计的理念:以项目教学开展课程教学;实现理论实践一体化教学;以职业能力培养为主线,以应用为目的。依据此理念设计出的课程教学内容体系如图1所示。

项目实验包括单元实验、仿真实验、设计实验3个方面。“单元实验”训练常用电子仪器的使用方法和数字电路的基本测试方法,它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关,充分体现课程的实践性。“仿真实验”主要利用EWB平台进行实验,使学生掌握仿真工具的使用方法,并能利用仿真工具对一些设计实验、项目实训内容进行仿真。“设计实验”是通过常用的数字集成电路实现简单功能的逻辑电路。

项目实训采用EWB仿真设计+实物制作相结合的手段,项目实训内容主要利用中小规模集成电路实现具有一定功能的数字系统。在项目实训中鼓励学生将课外科技活动、数字电路制作大赛纳入教学活动中来,课内外学习相互结合,使学生视野开阔、能力增强。

理论教学与实践教学时间比例为1∶1;并安排2周课程设计进行综合实践训练。

(一)项目设计的思路

项目设计的思路:设计的项目应覆盖整个工作领域和承载这个工作领域所需要的知识和技能;项目结构划分应体现工作体系的特征;在以项目划分为线索进行工作分析的基础上,合理设计项目结构。

项目内容设计具体原则:项目应覆盖知识点和技能要求;知识点的内容应最大限度地融于项目教学之中;项目大小要根据学习内容进度和要求来确定;项目内容设计要考虑教学组织的可行性和合理性。

(二)课程教学实施思路

课程教学实施思路:理论教学主要结合在项目实验、项目实训中进行教学。

课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授,以工作任务完成过程为主线选择和组织课程内容,以完成工作任务为主要学习方式,每一个项目分解为若干个工作任务,通过每一个工作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。大部分内容教学实施在实验室中进行理论实践一体化教学,可先分析再实践,或先实践再分析理论知识,或随讲随练,讲练结合,工学交替,理论教学与实践教学同步进行。教学实施过程中突出“以职业能力培养为主线,以应用为目的”原则,重点加强对学生实践能力的培养,通过对项目设计制作训练,培养学生综合应用知识的能力。

(三)实践教学的4个层面

本课程教学模式是基于工作过程的项目式教学,借助这种教学模式和项目实验、项目实训、课程设计3个实践平台,构建了由基础训练、应用训练、创新训练和综合训练组成的“四个层面”的实践教学体系,为学生实践能力培养提供强有力保障,能使学习者在实践活动中主动学习和有效应用知识,极大提高教学效果和学生职业能力培养的效率。

三、教学内容的选取与规划

(一)教学内容选取依据

教学内容要集中体现课程教学目标,内容的选取应该以企业对岗位知识能力要求和学生适应岗位变化的可持续发展能力要求为依据。这就要求数字电路课程组的教师经常到企业进行知识和能力要求的调研,对企业所要求的知识点和能力进行分析,根据调研结果及时调整教学内容,使数字电路的内容符合行业企业发展的需要。另外,教学内容的选取还要考虑能较好地解决“基础知识、技能与学生适应岗位变化的可持续发展能力”的关系,“基础知识与应用能力”的关系,“理论与实践”的融合关系、比例关系等关系,使《数字电路》课程内容体系具有高等职业教育的针对性,适应电子信息职业岗位能力的培养。

(二)教学内容具体规划

1、理论教学内容。必修模块:数字电路基础,逻辑门电路,组合逻辑电路,触发器,时序逻辑电路,脉冲电路;选修模块:半导体存储器与可编程器件,数/模转换与模/数转换;拓展模块:MAX+PLUSII软件操作训练,用VHDL语言设计功能模块(拓展模块不纳入正常教学,利用课余时间结合数字电路设计制作竞赛开展教学,满足部分学生需求)。

2、项目实训内容。项目实训内容体系如图2所示,具体实训内容:加法计算器的设计与制作包括逻辑门电路功能的测试和加法计算器的设计两个项目。涉及相关知识:与、或、非逻辑运算,复合逻辑运算,TTL门电路,OC门,三态门,TTL门电路、CMOS门电路的分类及其比较,TTL与CMOS数字集成电路的使用规则,逻辑代数的基本定律及规则,组合逻辑电路的描述,组合逻辑电路的分析,最小项与最大项,常用数制与BCD码;逻辑函数的化简,组合电路设计方法,数字信号与模拟信号,组合逻辑电路中的竞争-冒险现象。抢答器的设计与制作包括译码器功能的测试、编码器功能的测试、锁存器功能的测试和抢答器电路设计等4个项目。涉及相关知识:LED显示器,显示译码器,译码器,使用变量译码器实现组合逻辑函数;编码器,二进制优先编码器功能扩展;D 锁存器;抢答器的组成框图(包括编码器、译码器、锁存器)。计数器的设计与制作包括触发器逻辑功能测试、简单计数器逻辑功能测试、集成计数器功能测试和计数器的设计与调试等4个项目。涉及相关知识:基本RS触发器,同步触发器,边沿D触发器,边沿JK触发器;时序逻辑电路的组成,计数器的类型,计数器的分频功能,同步时序电路分析;集成四位二进制加法计数器 74LS161,集成四位二进制同步加法计数器 74LS163,集成异步十进制计数器74LS290,可逆计数器74193;计数器模数的变化,振荡器。数字钟的设计与制作完成有一定功能数字钟(能显示小时分钟基本功能)设计制作,这一个项目是对前面所有相关知识的综合运用和检验。

四、教学组织与实施

教学组织与实施的思路:教学内容结构以项目和案例作为单元展开教学内容,教学组织形式采取实际操作与讲解相结合,单元学习时间为4课时;教学过程中正确处理知识学习与工作任务的关系,做到知识学习为完成任务服务,知识学习为技能形成服务;最后,学生通过学习获得报告、图纸、工艺文件、作品等学习成果。

项目的具体组织实施过程中,重点考虑如何通过设计恰当的工作任务引入相关理论知识。例如通过“三人表决电路设计”、“简单加法计算电路设计”两项工作任务,引入组合电路设计方法、逻辑函数化简方法等知识点;通过这两个任务,学生容易理解化简后结果尽可能用相同芯片去实现它,因此“与或式”结果不如“与非与非式”,“与或式”就意味着要用与门和或门,再简单的逻辑函数至少要两个芯片,“与非与非式”只用与非门,如果逻辑函数不复杂,一个芯片可解决问题。又如通过“用74160及简单门电路构成八进制计数器(0-7)”和“数字钟中分钟指示电路设计与调试”两个工作任务,引入N进制计数器的构成方法:串接法(即级联法)、复 位法、置数法。

五、教材编写与选择

项目式教学教材选用应该是以主、辅两本教材结合使用的选用原则。为了保证项目教学的顺利实施,应该以自编校本教材为主教材,选择理论知识顺序与校本教材基本一致的规划教材为辅助教材。校本教材在章节顺序上,以项目和工作任务为主线来编排内容顺序,兼顾学生的认知规律,并将知识和能力有机地融入到完成工作任务的具体过程中;在内容编排上,按先基本逻辑电路后逻辑部件、先单元电路后系统电路、先数字电路后脉冲电路的原则编排,实践与理论在内容上相互充实、相互补充,边学边做。

采用两本教材的目的是满足部分自学能力较强学生扩展知识的需要,对一些内部电路的分析、原理的分析,自学能力较强学生可通过自学获得知识,培养学生的自学能力。

六、项目教学实例

以“智力竞赛抢答器的设计”这一项目为例说明项目教学的具体实施过程。这个项目的实施过程包括4个阶段:

第一阶段:任务布置。第一步是教师布置工作任务,讲解必要的相关知识,如原理框图;第二步是分小组讨论,按强弱搭配原则分小组讨论,教师参与学生的讨论,提出要解决的关键问题,即如何实现数码管显示与按键数字相对应的数码,如何实现闭锁功能,学生展开对这两个问题的讨论,教师逐步启发学生,得到解决问题的基本方法。

第二阶段:仿真设计。第一步是利用仿真平台在仿真实验室中进行仿真设计,搭接电路并激活仿真软件,查看所设计的电路能否实现工作任务所要求的技术指标;第二步是教师对学生仿真设计结果进行考核。

第三阶段:电路制作。第一步是学生在面包板上搭接电路,自行排除故障;第二步是分小组进行答辩并考核。

第四阶段:教师总结。可挑选1-2个电路进行演示,并讲解工作原理。

通过本项目的学习,学生不仅掌握了锁存器、编码器、显示译码器的原理,动手能力得到了很大提高,电路制作的速度、排除故障能力明显提高。整个项目教学体现了课程整体设计的理念,应用了计算机仿真、实验室制作教学手段,采用了项目教学式、小组讨论式、启发式等教学方法。

随着数字技术的不断发展,数字电路的教学内容和模式应不断的改革,这就要求数字电路课程组老师在总结经验的基础上大胆创新,做到与时俱进,并在今后的教学过程中还要不断深入研究和探索。

参考文献:

1、李珈.数字电路课程教学改革的实践[J].职业教育研究,2008(6).

2、侯国相.项目教学法在数字电路课程教学中的实践[J].辽宁教育行政学院学报,2008(8).

第5篇：仿真电路设计报告范文

关键词：ASIC；设计流程；数字集成电路

中图分类号：TN742 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 16-0028-02

进入21世纪以后，通信技术的发展与人民生活需求的不断增长，导致集成电路的需求出现井喷式的增长。集成电路分为专用集成电路和通用集成电路。相比通用集成电路，专用集成电路面向特定用户，品种多，批量少，需求设计和生产周期短，同时功耗更低，重量更轻，体积更小，性能更好，成本更低等优点。因此涌现出来一大批数字集成电路（简称ASIC）设计公司。其中，北京的微电子集成产业园和上海的张江微电子园集中了国内很多的芯片设计（简称IC设计）公司和国外顶尖IC设计公司驻中国研发部。而专用集成电路是现在集成电路设计的研究热点。包含有数字集成电路（简称ASIC）设计、模拟ASIC设计、数模混合ASIC设计、射频ASIC设计等类型。本论文研究集成电路中最为广泛的数字ASIC设计。ASIC设计过程总共分为5个阶段，分别为：项目策划、总体设计、详细设计与可测性设计、时序验证与版图设计、流片与整理。这5个阶段以文档的递交作为完成阶段性完成任务的分界点。本论文也将以此5个阶段为主线进行研究和讨论。

一、项目策划

在集成电路设计的第一个阶段是项目策划。这就需要开发团队在正式进入是实质性研发阶段之前，需要对该产品潜在的市场需求进行调研。根据调研的结果，做出可行性报告。将此可行性报告提交市场和研发部门进行论证，讨论该产品研发的正确性与否。如果可行，则写项目任务书，用以给出明确的产品性能的大致说明，项目进度、研发周期管理等的。

二、总体设计

第二阶段是总体设计。总体设计阶段的主要任务是：认真分析市场的需求，确定设计对象以及设计目标。在原先第一阶段给出的项目任务书的基础上，进一步充实芯片的功能确定，内外部性能的要求，芯片验收的参数指标。同时要积极组织各方面的人员论证各种实现可行的系统实现方案，选择最佳的实现方案，敲定最终的系统实现方案，以及加工工程，工艺水平。在系统实现方案完成之后，需要是使用仿真软件进行系统设计，并进行仿真，进行可行性验证。通过仿真结果，来初步估计产品的最终性能。这一阶段所做的工作，最终以系统规范化说明书为任务完成的标准。在系统规范化说明书中，主要包含有晶片面积的估计；．产品研发预算估计；初始的产品系统结构设计；风险分析；设立产品的目标、可行性和里程碑；设计路线和开发工具的选定。其中需要指出的是进行系统设计以及系统仿真的可行性分析。可行性分析是第二阶段最重要的一个环节，它是对该项目的利润模型、开发周期和风险性的分析。一方面，该ASIC开发项目的最终产品是替代目前的一个成功产品，则成本降低与功能增强是项目最突出的任务。另一方面，该ASIC开发项目旨在开辟新的市场或者替代目前尚未成功的产品，研发时间将是项目中首先关心的文图。由于项目的研发策略会对整个项目的结构设计、开发等产生巨大的影响，项目规划者需要根据项目的具体情况在正式研发阶段开始之前对项目的这些驱动因素进行归纳分析，以制定项目的研发策略。

三、详细设计与可测性设计

数字研发流程走到此，如果前面的任务全部走完，那么研发将进入实质性的开发阶段。这一个过程又拆分为如下的模块：

（一）顶层模块划分

顶层设计是一个富有创造性的阶段，在这个阶段，要定义产品的顶层架构。许多经典的工程折中问题都需要在这个阶段做出决定。产品的开销、设计的开销、产品上市时间、资源需求和风险之间的对比也是顶层结构设计过程中的一部分。这个阶段中的创造性思维对于产品的成功有着极大的影响。创造性可以体现在产品的创意、顶层架构设计创意和设计流程的创意等方面。这个阶段的工作主要由少数具有结构设计和系统设计才能的高级工程师参与。这一阶段的具体任务是：讨论几个顶层结构备选项；分析这几个顶层结构选项——需要考虑技术灵活性、资源需求及开发周期等；完成顶层结构设计说明；确定关键的模块(如果需要，这些模块可以尽早开始)；确定需要使用的第三方IP模块；选择开发组成员；确定新的工具；确定开发路线/流程；讨论风险；预估硅片面积、输入输出引脚、开销和功耗等。这个阶段需要递交的文档则是这个阶段需要递交的文档：结构设计文档与ASIC开发计划文档。在结构设计文档中，设计者需要清楚地描述电路板、软件和ASIC的划分。通常ASIC作为系统中的一个重要部分，它的功能需要在顶层结构设计说明中详细的描述。ASIC开发计划：这个计划必须经过项目管理人员的验收通过。同时，还需要完成设计线路描述文档。这个文档要再次定义项目开发中所需要的工具、技术和方法。

（二）模块级详细设计

模块级详细设计，顾名思义，则是将顶层结构合理地划分成一些更小的模块。各个小设计模块间需认真细致的合理划分。划分着需要确定功能功能，模块与模块之间的联系等等。为了明了给对方展示划分结果，ASIC的层次化结构一般以图示方式表示。

本阶段的任务分别为：将顶层架构分解成更小的模块；定义模块的功能和接口；回顾上一阶段完成的初始项目开发计划和顶层结构设计文档；风险进一步分析；开发规范(代码编写风格，开发环境的目录结构）；检查芯片设计规则(晶片温度，封装，引脚，供电等)；还需要做的工作是重新估计芯片的门数。本阶段输出的则是各个模块的设计文档，以及准确的项目研发计划。同时，从该阶段开始，需要设计人员将ASIC的生产商必须确定下来。项目管理者必须与ASIC生产商建立例会制度，在这些例会中需要讨论ASIC的结构和设计路线。因为ASIC生产商有他们的一套生产流程和他们自己的技术特点，设计也需要遵循他们的设计规则。以免设计走不必要的弯路，耽误设计进度。

（三）模块实现

模块设计阶段，则是以文档引导设计。主要任务为：模块及设计、编码、测试和综合；芯片级的测试环境设计、编码和测试；给出一个更准确的芯片面积估计。在这个阶段，编码的测试一般使用VCS或者是modelsim软件。代码综合使用的综合器包括Synopsys公司的DesignCompiler或者SynplifyPro，Candence公司的BuilderGates等。这个阶段输出所有的模块设计、代码和模块织的测试；初始的模块级综合；最终决定的芯片引脚。

（四）系统仿真，综合和版图设计前门级仿真阶段

该阶段的主要任务是：撰写系统测试文档；编写测试伪代码；进行RTL（硬件描述语言）级与门级仿真；记录跟踪问题的解决过程，如可能，使用错误自动报告系统进行错误的反馈和修改；检查芯片设计是否满足设计规范；开始撰写芯片的使用指南；自行编写综合脚本，进行设计综合(这个时候就需要掌握TCL脚本的简单写法)；依据芯片特性，大致画出芯片内模块摆放的方法成功地完成第这个阶段输出的条目如下：验收过的系统仿真；所有的RTL级仿真和门级仿真完成及测试报告；综合后的网表。

四、时序验证和版图设计

ASIC设计的第四部分是时序验证和版图设计。这个阶段是通过时序分析来指导版图设计。主要的流程如图1所示。

这个阶段需要多次进行预布局布线，从整个电路中提取出所有时序路径并计算信号沿在路径上的延迟传播，进而找出违背时序约束的错误(主要是SetupTime和HoldTime)，这些信息添加进入下一轮布局布线方案，尽最大可能的合理布局布线，通过一次次的仿真确定最终的版图信息，并将最终版布局布线之后的版图进行后仿真。这些工作进行完毕以后需要输出物理设计与设计验证两个文档。物理设计(PhysicalDesign)是VLSI设计中最消耗时间的一步.他的工作是将电路设计中的每一个元器件（包括电阻、电容、晶体管、电感等）以及这些元器件之间的连线转换成集成电路制造所需要的版图信。而在版图设

计完成以后，非常重要的一步工作是版图验证。版图验证主要包括有设计规则检查(DRC)，版图的电路提取(NE)，电学规则检查(ERC)和寄生参数提取(PE)。对版图进行布局与布线不仅不要丰富的专业知识，同时更需要很多模拟电子以及布线的经验。布局布线使用的工具一般为SocEncounter。SOCEncounter采用层次化设计功能将芯片分割成多个小块，以便单独进行设计，再重新进行组装。SOCEncounter首先读入RTL或门级网表，并快速构建可准确代表最终芯片（包括时序、布线、芯片大小，功耗和信号完整性）的芯片“虚拟原型”。通过使用物理虚拟原型功能，设计师可以快速验证物理可行性并在逻辑上进行必要更改。在布局布线的时候，需要首先指定IO，电源和地的布置，制定平面布置、插入时钟树等工作之后，才可以进行开始使用工具进行自动的布局布线。最后得到的布局布线的结果仍然需要手工调整，才可以得到合理的设计版图。

五、流片与整理阶段

数字集成电路设计的最后阶段为流片与整理阶段。在完成版图设计之后的仿真和综合之后，网表被送去生产。生产签字文档将作为设计者和生产厂商之间的ASIC生产签字的根据。这个文档清楚地描述了网表的版本号、ASIC生产商所需要的测试向量、质量意向和商业上的问题等。签字之前，ASIC生产厂商需要仔细检查设计者提供的网表文件、版图设计结果和测试向量。通常ASIC生产厂商要求测试向量在签字之前是经过仿真的，这是一个比较长的过程。在样片返回设计公司以后，仍然需要测试芯片；用错误报告数据库跟踪测试中出现的错误；分析失败的测试例；对ASIC中出现的错误进行定位；针对ASIC中出现的错误，确定在网表中的改动；评估芯片的工作电压范围和温度范围(环境测试)；进行与其他已有产品的互通性测试。确保生产的集成电路达到最初规定的性能与设计指标。

综上所述，由于底层工艺技术的不断变化，以及新工具厂商的出现，ASIC设计流程会出现一些流程上的调整，这个流程也不是一层不变。本论文所讲述的是现在各个IC设计公司通用的设计流程。

参考文献：

[1]我国数字频率合成芯片获突破性进展. /news_show.asp.

第6篇：仿真电路设计报告范文

关键词:数字逻辑;实验教学;实验课题设计;教学改革;VHDL

自20世纪90年代以来,随着电子科学技术的进步,大规模集成电路PLD芯片逐渐取代了数字系统中传统的分离元件和小规模集成电路。同时,数字系统和计算机系统的设计方法向“硬件设计软件化”转变。用硬件设计语言设计数字系统和计算机系统的技术日益成熟且越来越广泛地得到应用。虽然,高校数字逻辑课程的教学内容也有一些相应的调整,但是实验教学的改革往往明显落后。

数字逻辑是计算机科学与技术专业重要的基础课之一,也是学生感觉学习比较困难的课程之一。我校计算机专业的数字逻辑课程的实验教学过去一直是在实验箱上插接集成电路芯片和连接线的方式,实验内容以验证性实验为主,实验效果很不理想,实验教学与理论教学的衔接不好,没有真正起到“通过实验加深对理论知识的理解”和“理论与实际相结合”的作用。学生虽然在课堂上学习了VHDL编程并做了一些习题,但是并不知道究竟什么样的程序才是正确的,而要想知道VHDL程序是否正确的唯一方法是编译和仿真。为了提高数字逻辑课程的教学效果,并且与新增加的VHDL语言教学内容相呼应,笔者进行了数字逻辑课程的实验教学改革探索。通过“做中学”[1],使学生真正掌握用VHDL进行逻辑设计的方法。放弃在实验箱上插接集成电路芯片和连接线的方式,改变为在Quartus软件平台上用VHDL语言编程和仿真实验。从以验证性实验为主转变为以设计性实验为主,不仅使学生学到了最新的技术,而且为后继课程计算机组成原理的进一步教学改革奠定了基础。

1实验课题的设计

根据教学计划,本课程的实验为12学时,安排6个实验。除第1个实验是熟悉Quartus系统的使用外,其余5个实验都是设计性实验。

1.1设计思想

实验课题的设计是开展设计性实验教学必须妥善处理的关键问题之一。实验课题应该有合适的难度,使得大部分学生在现有基础上通过自己的分析和努力能够做出设计(不一定是完全正确的设计)。实验课题应该在本课程教学的重要知识点范围内,通过实验可以使学生更好地掌握相关知识点,实现理论教学与实验教学相辅相成。实验课题应该在书本或网络等其他信息源上没有现成的解答,学生必须自己进行分析设计才能得到解答。

在高度网络化和信息化的今天,各种教材、参考书和网络上已经有很多的VHDL语言程序的实例,为了保证学生是真正做设计,笔者在设计实验课题时也广泛查找了资料。有几个设想的课题就因为发现有相同的VHDL语言程序实例存在而被否定。最后确定的5个实验课题,到目前为止还没有发现有相同的VHDL语言程序实例。这5个实验课题包括2个组合逻辑设计实验课题和3个时序逻辑设计实验课题。实验课题的难度和复杂程度是逐渐增加的。除了基本实验外,还为少数学有余力的学生设计了选做题目。

1.2实验课题

1) 实验课题一。

设计一个代码转换逻辑电路。把7位的ASCII码转换成7段字符显示代码。能显示数字0～9,字母A、b、C、d、E、F、H、L、o、P、U、Γ和一些符号(-、_、=、┫、┣、、)等。用VHDL语言编程并仿真。

2) 实验课题二。

设计一个多功能的运算器,有控制信号M、S2、S1、S0。当M=1,在S2、S1、S0的控制下能完成两个1位二进制数A、B的以下算术运算:A加B,A加1,A加B和低位来的进位,B加1,A加 ,A加0,A加A,A加 加1。当M=0,作逻辑运算。在S2、S1、S0的控制下能完成两个1位二进制数A、B的以下逻辑运算:A+B,A•B, , , , , , ,等。用VHDL语言编程并仿真。

3) 实验课题三。

设计一个自动售饮料机的控制逻辑电路。该机器有一个投币口,每次只能投入1枚1元或5角的硬币。当投入了1元5角的硬币,机器自动给出1杯饮料。当投入了2元的硬币,机器在自动给出1杯饮料时,还找回1枚5角的硬币。

确定输入/输出变量、电路的状态并化简,做出状态转换图、状态转换表。在完成以上逻辑设计后,用VHDL语言编程并仿真。

4) 实验课题四。

用74HC163设计一个十九进制计数器。用VHDL层次结构设计方法设计程序并仿真,底层器件是74HC163。

完成以上题目后,还可以选做题:用74HC163设计一个余3码计数器。用VHDL层次结构设计方法设计程序并仿真,底层器件是74HC163。

5) 实验课题五。

实验课题五有两个题目,学生可以任选一个。

题目一:设计一个可控计数器,当控制信号S=0时,是五进制计数器,当控制信号S=1时,是十五进制计数器。设计出逻辑图。分别用两种不同的方法设计(行为描述,结构描述),用VHDL语言编程并仿真。

题目二:设计一个数字钟电路,要求能用7段数码管显示从0时0分0秒到23时59分59秒之间的所有时间。做出逻辑图。用VHDL语言编程并仿真。

2教学效果分析

实验课题一的目的是强化译码器、7段字符显示代码和ASCII码等知识点。学生可以参考书上的BCD码-7段字符显示译码器的VHDL程序做这个设计,但是要实现那些特殊符号的显示还是需要动脑筋的。实验结果显示,学生基本上都能做出数字和字母的显示代码设计,但是极少有能做出那些特殊符号的显示代码设计的。

实验课题二的目的是强化加法器、全加器、算术运算、进位和逻辑运算等知识点,并且考虑到与后继课程计算机组成原理的ALU等知识点教学的衔接。学生做设计时可以参考1位全加器的VHDL程序。很多学生在做实验之前认为这个题目很简单,只要用VHDL语言的算术运算符就可以了。开始做实验才发现根本不是那样,必须先推导出每个运算功能的逻辑表达式才能编程,而相当多的学生忘记了算术运算还有进位的逻辑表达式。这个实验确实达到了强化上述知识点的目的。

实验课题三的目的是强化状态机和Mealy型时序逻辑电路设计等知识点。学生做设计时可以参考状态机的VHDL程序。经过这个实验,大部分学生真正懂得了什么是状态机,时序逻辑电路是在时钟信号的作用下发生状态转变的,另外还有怎样确定有哪些状态和做状态化简。

实验课题四的目的是强化计数器、用集成计数器实现任意进制计数器和Moore型时序逻辑电路设计等知识点,也是学生第一次用VHDL结构描述的方法做设计。学生做设计时可以利用书上的74HC163的VHDL程序例子。通过这个实验学生进一步理解了触发器和计数器,掌握了用集成计数器实现任意进制计数器的方法和用VHDL结构描述做逻辑电路设计的基本方法。选做题是为少数学习好、能力强的学生准备的,使这部分学生有机会得到更多的训练和提高。选做题还可以使学生掌握余3码的概念,确实也有很少的几个学生完成了选做题。

实验课题二和实验课题三都是用行为描述的方法进行逻辑电路设计,比较容易掌握,实验成功率较高,而实验课题四要求用结构描述的方法做逻辑电路设计。在实验中间发现,相当多学生并没有理解结构描述的概念,也不知道应该怎样做。因此,实验课题五继续强化用结构描述的方法做逻辑电路设计。

实验课题五题目中的第一个,目的是巩固用集成计数器实现任意进制计数器和Mealy型时序逻辑电路设计等知识点。同时,也使学生进一步掌握用行为描述和结构描述进行设计的方法。虽然这个题目相对第二个题目要简单一些,但是由于要求分别用行为描述和结构描述两种方法进行设计,所以总的工作量比实验课题四要多。这两个题目中的第2个不仅难度更大、更复杂,而且其设计还要考虑如何仿真的问题,是一个有挑战性的题目。然而,选择这个题目的学生却出乎意料得多,而且有若干种不同的设计思想,既有用结构描述的也有用行为描述的。虽然在2个小时的时间内,几乎没有学生完全正确地完成这个高难度实验的设计和仿真,但是有个别学生在以后的几个星期里仍然继续探讨并最终正确地完成了这个实验。像数字钟这样的复杂实验,在过去想要用中小规模集成电路在实验箱上插接连线的方式完成是不可想象的,但是现在用Quartus系统上设计和仿真的方式却是可以完成的。

设计性实验比验证性实验的难度有明显提高,学生也要花更多的时间做预习、设计和写实验报告。在学习数字逻辑之前的各课程(物理、电路、模拟电子)实验都是验证性实验,大部分学生已经养成不做实验预习的习惯。在做第一个实验(熟悉Quartus系统)时就发现很多学生基本上是进了实验室才开始看实验指导。结果是两个小时过去了,一部分学生并没有掌握VHDL程序调试和仿真的基本方法,个别学生输入的源程序甚至连编译都没有通过。针对这个问题,我们采取了要求学生提前做实验预习,写出实验设计和程序才允许进实验室做实验的措施,并且在逐位点名时逐个检查实验预习。实验教学改革也在一定程度上调动了学生的积极性。

3结语

用VHDL语言设计组合逻辑电路和时序逻辑电路的方法与传统的用逻辑代数和逻辑图设计的方法有很大不同,特别是行为描述的方法很容易掌握。用软件工具对所做设计进行仿真以检验设计的正确性比在面包板上插接、连线、调试要方便容易,避免了接触不良造成的故障和连线错误损坏器件等问题,实验成功率高、消耗低。学生不仅要做逻辑设计,还要做仿真输入波形设计。仿真输出波形直观地表现了逻辑功能的正确与否。部分学生自己有计算机,可以提前做出设计并编程,在进入实验室后能够在比较短的时间里完成实验;也有一些学生由于设计错误,在实验室没有完成实验,是回去以后继续用自己的计算机改正程序、完成仿真的。

从实际教学效果看,上述实验课题的设计是成功的。大部分学生通过设计和实验都有不同程度的提高,基本上理解了有关的知识点,掌握了VHDL程序设计、调试和仿真方法。从后来的调查问卷的结果看,大部分学生认为数字逻辑实验“不是很难”(4个选项分别是太难、不是很难、很简单、不能理解),只有少数学生不喜欢这种设计性实验。

数字逻辑课程的实验教学改革探索取得了初步成功,今后还将继续改进,也希望与其他学校的教师交流教学改革的经验和教训,共同提高。

参考文献:

[1] 黎忠文,向兆山.“做中学”模式在计算机教学中的探索[J]. 计算机教育,2006(10):30-32.

Exploration of Experiment Teaching of Digital Logic

SHENG Jian-lun

(School of Computer, Qingdao Technological University, Qingdao 266033, China)

第7篇：仿真电路设计报告范文

关键词： 《电子技术基础》 实验教学 Multisim仿真软件

《电子技术基础》是中职电子类相关专业的一门重要的专业基础课程，是学习后续其他专业课程的基础。该课程与实践联系紧密，既有抽象的理论分析，又有具体的实际应用。学习电子技术基础，不仅要掌握其理论知识，而且要通过实际应用来加深对理论知识的理解。因此，实验教学是《电子技术基础》教学的重要环节，通过实验的学生可以更快、更好地掌握电路理论知识，培养实践能力。传统的实验教学方式是教师带领学生到实验室搭接实物电路，用仪器、设备观察实验结果，得出结论。但由于该门课程涵盖的内容多，全部采用传统的实验教学方式使得实验室工作量非常大，存在耗材成本大、实验效率低下的问题。随着计算机信息技术的飞速发展，把计算机仿真实验和传统的电子技术实验教学有机结合，将大大提高课程的教学质量和实验效率。作为一款专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件，Multisim具有先进的电路仿真和设计功能，有着传统实验不可比拟的优势，使得《电子技术基础》实验教学更加方便和灵活。

一、Multisim仿真软件简介

Multisim仿真软件是IIT公司近年来推出的一款基于PC平台的EDA工具软件。它提供了丰富的电子元器件库和种类齐全的电子仪器，相当于一个设备先进、功能完备的大型电子实验室。软件采用直观的图形界面，在计算机屏幕上模拟真实实验室的工作台。使用时，根据电路设计将所需的元器件和测试仪器连接成电路，接通电源开关，就可以得到测试数据，观察到测试波形。借助该软件可以进行各种电路的仿真实验，不仅可以节约大量的时间和资金，而且不必担心损坏元器件和仪器。

二、Multisim仿真软件在《电子技术基础》实验教学中的应用

1.化被动为主动，提高实验教学效率。

电路实验通常分为实验预习、实验过程和实验报告三个环节。实验前教师一般都会要求学生对实验进行预习，其目的是通过预习，让学生熟悉实验内容，明确实验目的，了解实验步骤，以便在实验时能集中精力做好实验，避免实验操作的盲目性。但是往往学生对“纸上谈兵”式的实验预习不感兴趣，即使按照讲义预习，也大多流于形式、应付了事，效果自然可想而知，这是多年来传统实验教学中存在的一个老大难问题，一直没有好的解决办法。利用Multisim仿真软件可为学生创设一个生动、形象、直观的学习环境，提高学生预习的兴趣。在真实实验前，教师把要仿真的实验内容和可能遇到的问题通过适当的方式表述给学生，学生利用Multisim仿真软件在计算机上进行电路仿真模拟实验过程，能够充分地掌握实验内容、步骤等。仿真实验过程和现象可以多次重复，比传统实验教学前教师反复讲解实验内容、注意事项和学生预习讲义的效果要好得多。在真实实验时，学生能做到心中有数，教师也可以把更多的精力放在对学生的指导监督上，提高实验教学效率和质量。对实验中遇到的问题，学生可以随时通过在计算机上仿真加以解决。

2.变无形为有形，提升课堂教学效益。

随着中职生源素质的不断下降，学生普遍存在文化基础薄弱、学习积极性和主动性不高的问题，给《电子技术基础》课程的理论教学带来不小的挑战。而中职教育具有的直接的岗位指向性，要求《电子技术课程》课程教学的重点应放在电子元器件或集成电路的外部特性及其实际应用上，以适应职业岗位的需求。Multisim仿真软件让《电子技术基础》教学有了全新的表现形式，能将抽象的知识形象化，避免了繁琐的推导和计算，从而能更好地吸引学生的注意力，加深学生对知识的理解和记忆。以滤波器工作特性分析为例，滤波器是电子技术中一个重要的电子器件，但是通过实验验证滤波器的工作特性却很困难，因为很难产生一个含有符合能很快实验要求的噪声信号让滤波器去处理。以往在实验中一般采用测量滤波器带宽的方法来验证，学生难以直观地观测。利用Multisim仿真软件搭接一个50Hz的带阻滤波器电路，观察虚拟的双踪示波器获得的电路输入端和输出端的模拟仿真波形图，其中上部波形是含有50Hz噪声的正弦波信号，下波波形为滤除50Hz噪声后的正弦波信号，这样，学生看起来非常直观，能很快建立起滤波器的概念。

3.从验证到设计，增强学生实践能力。

传统的实验教学，教师在课前准备好仪器设备，学生按照实验步骤连接固定电路，然后观察实验结果，记录数据，基本都是一些验证性实验。由于没有从设计角度进行理论分析和电路设计，因此学生无法进行实际的应用开发。而以就业为导向的职业教育强调对学生职业能力和素养的培养，应用Multisim仿真软件《电子技术基础》原有的学科知识体系被解构，取而代之的是以工作过程为导向精心设计的项目。学生通过完成与实际应用结合紧密的小型电子产品的制作，主动获取知识、形成能力。利用Multisim仿真软件提供的实验工作平台，学生可以很方便地在计算机上对设计的电路进行仿真实验，从而可以快速地发现错误、修正错误。这样，一方面可以缩短电路设计的周期，减少元器件的损耗，节约实验成本，另一方面可以充分发挥学生的主观能动性，激发学生的学习热情，有利于学生创新能力的发展，培养学生分析问题、解决问题的能力。

第8篇：仿真电路设计报告范文

关键词 交通事故隐患检测自动报警装置；道路交通事故；单片机

中图分类号U12 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0170-02

1研究背景

目前，虽然交警部门可通过监控实时掌握交通事故现场状况，但根据对北京交通控制中心调查发现[1]，虽然北京的数字监控点有400多个，但大屏幕上一次只能显示48个，需要人工不断地切换，很多事情报告还是依赖“122接处警”系统，然后通过调出数字监控核实，确定之后安置警力去解决。如果采用隐患检测自动报警装置，可提前将汽车出现的非正常运行状态反馈到监控中心。国外研究表明，自动切换监控屏幕进行可能发生事件车辆的重点监控能够减少事件持续时间5min~8min。因此设计自动报警装置，让大屏幕进行自动切换屏幕和监控，具有重要价值。

2本文设计思路

事故隐患检测自动报警装置安装在汽车发动机和汽车车头处，根据已知汽车制动加速度和红外线测速模块所测得的汽车行驶速度计算出安全距离，再通过超声波测距模块检测出本汽车与前方汽车的距离，若小于安全距离时，自动报警。

报警装置设计思路及结构原理图如图1所示。

3安全距离的确定[2]

1）驾驶员反应时间经过的距离,t1为反应时间，取为0.3s；

2）制动器作用时间t2经过的距离；

3）持续制动时间t3经过的距离,为附着系数，本文取为0.8；

4）汽车的安全距离:。

4测距模块设计

系统主要由单片机[3]系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用AT89S52来实现对红外接收芯片和超声波转换模块的控制。

4.1超声波测距原理[3]

单片机用P1.0端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管驱动。超声波测距原理框图：

4.2超声波发送和接受电路设计

压电超声波转换器的功能是利用压电晶体谐振工作。内部结构图3所示，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，这时它就是一超声波发生器；如没加电压，当共振板接受到超声波时，这时它就成为超声波接受转换器。

超声波接收器的电路采用集成电路CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。

4.3软件设计

如图4所示，首先对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位的定时计数器模式，置位总中断允许位EA并给显示端P0和P2清0。然后送出一个超声波脉冲，延迟0.1ms后，打开外中断0接收返回的超声波信号。当主程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T0中的数按下式计算即可测得被测物体与测距仪之间的距离。

5转速测量模块设计

测量转速的模块由信号预处理电路、单片机STC89C52、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。

5.1信号调理电路设计[4]

光电传感器首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件将光信号转换成电信号。论文选用红外光二极管做系统测量的光源。本设计采用高性能集成四运放LM324来进行光电信号调理电路设计。为了达到预定效果，对系统运动MULTISIM 8进行模拟仿真，并利用模拟仿真结果对有关元器件进行参数设定。如图5所示是模拟仿真图及其仿真结果。

5.2单片机

图6是AT 89S52单片机引脚分布和最小系统图。单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入、用户I/O口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。

5.3无线传输模块设计

如图7显示的是用于无线传输的扩展示意图，将单片机所有引脚引出，便于进行无线传输模块的扩展。

6结论

本文进行了道路交通事故隐患检测自动报警装置的设计。该设计将时时检测汽车的行驶速度和汽车与前方汽车的距离，当其与前方小车距离小于单片机计算所得的安全距离时，会自动通过GSM模块报警提醒驾驶员注意并且将报警信息传递给指挥中心。

参考文献

[1]扬兆升.城市道路交通系统智能协同理论与实施方法[M].中国铁道出版社.

[2]叶玮玮.高速公路上汽车行驶的安全距离研究[J].技术物理教学.

第9篇：仿真电路设计报告范文

关键词：课程设计；彩灯循环显示电路；学生学习

数字电子技术是我校电子信息工程专业的基础课，其目标是培养学生具备一定的电子技术理论基础、一定的创新意识、一定的解决实际问题的能力，促使学生了解本专业的应用发展方向，并为学习后续课程和从事电子信息工程工作打下一定的基础。

福建江夏学院是2010年由福建省政府组建的一所旨在培养复合性创新陛应用型各类高素质专门人才的应用型本科大学。数字电子技术课程应满足学校、学科建设的高要求，充分地激发学生对于这门课程的学习兴趣，提高学生学习的主动性和积极性。

课程设计作为学生学习的一个重要的实践环节，要求学生自己设计和搭建一个实用电子产品雏形。常言说得好，“说一百遍，不如做一遍”，学生通过思考、查阅资料、讨论等方式寻求解决问题的方案，对相关知识点有更加深入的理解，提升学生的成就感，增强自信心，提高学习主动性，从而形成良性循环。本文以“彩灯循环显示电路”中“数字电子技术”的课程设计为例，从几个方面浅析了课程设计对于激发学生学习热情、促进学生学习所起到的良性作用。下面，笔者将从设计的相关环节来具体阐述。

一、分析设计任务和性能指标

本课程设计的题目是“彩灯循环显示电路”，学生在拿到设计题目后，首先要根据相关材料分析设计任务，掌握相关原理图，解析其基本构造和功能，将总电路原理图拆分成以下三个单元电路：矩形方波产生的频率、10个彩灯的循环点亮和七段数码管上显示彩灯的循环次数。

学生要做到对设计功能的完美解析、原理图清楚识读，要掌握“数字电子技术”课程中所学的相关基本理论和基本方法，清楚所涉及的各个芯片的功能、参数，及其涉及典型功能模块的搭建，进而要了解单元电路功能模块的构建，了解单元电路中各个部件元件的作用，清楚整体设计所要达到的性能指标，乃至有效扩展至一些特定微型数字系统。

在这部分，学生既要巩固课堂理论知识，又要加强对实际电路的认识、解析能力。

二、元器件的选择

对课程设计题目完美解析之后，接下来就涉及合适的元器件的选取。在搭建单元电路时，对于特定功能单元需要选择主要的集成块。比如时钟电路选555，计数/译码器4017，计数器4518，译码4511及显示驱动电路也都相对固定，但存在电路特定功能要求不同，需要适当元件参数匹配集成块，例如，10个彩灯循环点亮的完美显现，对方波频率的选择就有所要求，学生在利用555触发器构成脉冲方波时，必须考虑到影响时间常数的RC元件参数的选择。

同样构建单元电路时，选择器件的电平标准和电流特性等参数很重要。普通的门电路、时序逻辑电路、组合逻辑电路、脉冲产生电路、数模和模数转换电路、采样和存储电路等，参数选择恰当可以发挥其性能并节约设计成本。

在这部分，学生在进行元件的选择的同时，不仅要掌握所用仪器设备的使用介绍，了解实验过程中的注意事项，还要掌握从电路的整体布局到一个个小的元件的清楚认识。

三、设计总体电路图

任何一种逻辑功能都可以设计出一种相应的逻辑电路。根据需要设计出符合要求的逻辑电路，合适的计算机辅助软件给我们的电路设计提供了极大的便利。

1.仿真软件

该设计要求学生掌握两种仿真软件Multisium和Proteus，并结合所给的设计题目，绘制电路原理图，进行模拟仿真测试。学生在操作过程中掌握以下三个方面知识点：

（1）熟悉Multisium和Proteus软件操作界面，了解选取元器件时所需要注意的一些注意事项。

（2）调整电路图中元器件布局，调试电路板，故障排查。数字电路设计以逻辑关系为主体，因此各单元电路的输入输出逻辑关系与它们之间的正确传递决定了设计内容的成败，结合整体实现功能，要求每一个单元电路都须经过调整，确保各单元之间满足驱动电平匹配和电流匹配，合理布局。

仿真是整个设计成功关键的一步，学生做好仿真电路的连接，之后的焊接电路就会显得相对轻松、驾轻就熟。电路仿真软件为学生之后从事电路设计、模拟仿真等打下基础。

对于仿真软件，老师只是起到简单领进门的作用，需要学生自身去拓展学习，这里有个需要重视的地方，相较于私下自学，集中学习、互帮互助成效非常明显。

2.电路原理图印制板设计功能

课程设计要求学生掌握Protel 99SE软件的原理图设计、PCB设计、自动布线器这几个功能，学生通过该软件的学习，可以强化计算机模拟和具体元器件的封装工艺，统筹各个单元电路的布局。

学生弄好印制板，在其上焊接电路，这在很大程度上接近实际的电路板的制作工艺，学生在此可以得到理论和实际明显的结合，贴近工艺、贴近工厂，提高了兴趣，极大调动了学生的主动性。

四、焊接、搭建电子产品雏形

完成了前面三步之后，学生就进入电子产品的搭建环节，而要进行完美的电路搭建，首先要求学生掌握一些基本的知识、动手能力：了解万用表、示波器、稳压电源等常用电工电子仪器、仪表的使用；熟悉电阻、电容、电感、二极管、三极管、变压器、集成电路等的外形结构；熟悉机械开关、继电器、接插件、熔断器、电声器件的外形和标志方法；熟悉各种常用线材的外形与结构；电烙铁的使用方法和使用技巧、焊接注意事项等。

学生有了如上所示的准备就可以开始在万用板上焊接电路，按照前面电路图仿真，将电路图复制到万用板上，而这也是本设计最锻炼学生的时候，不仅要具备过硬的焊接技术，还需具有较强解决实际问题的能力，前者直接影响了最后电子产品的工艺水平、美观程度，而后者则会关系到焊接的电子产品能否实现我们所要的设计结果。

五、书写综合设计实验报告

学生在完成全部仿真、电路模型搭建之后所作的综合书面报告，是学生对整个课题设计的思考和总结，是对课题设计的再认识、知识升华的过程。