導(dǎo)語：如何才能寫好一篇仿真電路設(shè)計報告，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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作為應(yīng)用型本科院校，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實際操作能力、分析和解決問題的能力亟待解決。目前國內(nèi)大多高校工科專業(yè)實驗設(shè)備陳舊，更新?lián)Q代不及時，學(xué)生只是在現(xiàn)有的實驗設(shè)備上進行簡單的驗證性操作，對學(xué)生的各方面能力并沒有很好的進行鍛煉，很多原理性的東西在實驗操作臺上沒有很好的體現(xiàn)［1］。鑒于此，可以對課程中的個別實驗引入自制實驗設(shè)備，采用該種手段不僅有利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還可以引入最新的實驗技術(shù)手段，提高實驗裝置的利用效率、節(jié)約實驗成本［2］?！赌M電路》是電類專業(yè)最基礎(chǔ)的專業(yè)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)不僅要求學(xué)生掌握較強的理論知識，還要求學(xué)生具有一定的實踐創(chuàng)新能力，結(jié)合多年來對本課程的授課經(jīng)驗，以該課程為例來說明如何在教學(xué)過程中通過自制實驗設(shè)備來提高學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

1自制實驗設(shè)備在教學(xué)中的必要性

近年來學(xué)校對實驗室的建設(shè)經(jīng)費投入越來越多，其中購買了很多先進的實驗設(shè)備和儀器裝置，但有些設(shè)備只能進行簡單的驗證性操作，對于高校工科實驗教學(xué)的針對性較差。同傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ较啾容^，自制實驗設(shè)備在實驗教學(xué)中具有多個優(yōu)點，在實驗教學(xué)中的使用很有必要性［3－5］。

第一，適用性強。教師可根據(jù)單門課程或者多門課程設(shè)計綜合性實驗，針對不同的專業(yè)適當(dāng)調(diào)整實驗的難易程度。

第二，成本低。學(xué)生根據(jù)教師給出的實驗要求，自行選擇元器件進行電路的焊接，同市場上現(xiàn)有的實驗電路板相比較能夠節(jié)約大量成本。

第三，可操作性強。老師可在實驗內(nèi)容中加入自己的科研內(nèi)容，既能夠鍛煉學(xué)生也能夠提高教師的科研水平。

第四，提高學(xué)生專業(yè)能力和動手能力。在實驗執(zhí)行過程中能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鞏固學(xué)生的專業(yè)知識，并把課堂學(xué)到的知識應(yīng)用到實際當(dāng)中，能培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、實踐能力和動手操作能力。

商洛學(xué)院本科教育進入轉(zhuǎn)型發(fā)展階段，學(xué)校以培養(yǎng)應(yīng)用型本科生為目標(biāo)，所以實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中的作用變得尤為重要。對于電類專業(yè)的課程，現(xiàn)有的教學(xué)儀器設(shè)備不能滿足教學(xué)要求，自制實驗設(shè)備可以降低教學(xué)難度、提高課堂效率、拓展學(xué)生思維，創(chuàng)造性地制作各種合適的實驗設(shè)備，因此具有提升課堂教學(xué)效果的突出作用。

2自制實驗設(shè)備的實施

以模擬電路課程實驗中“模擬運算放大電路”實驗為例進行說明，該實驗屬于設(shè)計性實驗，以往實驗要求學(xué)生從電路設(shè)計和電路驗證兩方面進行，但是實驗結(jié)果并不能使每個學(xué)生都能達到預(yù)期的教學(xué)目的，自制實驗設(shè)備將從電路設(shè)計、仿真、焊接、調(diào)試、驗證等幾方面進行實施，以此來提高學(xué)生的電路設(shè)計能力、分析能力和動手能力。

2．1電路設(shè)計與仿真

此階段主要考察學(xué)生對理論知識的綜合應(yīng)用能力，通過對電路的設(shè)計、元器件的選擇拓展學(xué)生知識面。根據(jù)“模擬電路實驗”教學(xué)大綱給出電路設(shè)計的要求，要求學(xué)生熟悉放大電路的原理，進行電路設(shè)計以及電路中元件參數(shù)的確定，并提交最終的設(shè)計結(jié)果。以反相比例運算電路為例，要求設(shè)計電路的放大倍數(shù)為（－10）倍。學(xué)生首先要鞏固反向比例運算電路的原理進行電路的設(shè)計，再進行電路的仿真。根據(jù)電路設(shè)計要求放大倍數(shù)為（－10）倍，又因為考慮集成運放兩輸入回路參數(shù)對稱，即RN＝RP，綜合考慮，電路中電阻R3＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝9．1kΩ。其次為了保護集成運放，在電源端分別接兩個二極管以防止電源反接損壞集成運放。通過電路的設(shè)計與仿真，對輸入波形和輸出波形進行對比。輸入信號ui設(shè)置為1kHz，峰值為100mV的正弦波，由仿真結(jié)果可看出，此時輸入信號與輸出信號反相，電壓放大倍數(shù)為10，且未出現(xiàn)失真，達到了設(shè)計的要求可以進行下一步的電路焊接與測試。

2．2電路焊接與測試

上節(jié)以反相比例運算電路為例進行了設(shè)計說明，在實驗過程中為了增加實驗內(nèi)容要求學(xué)生對同相比例運算電路、加法運算電路、減法運算電路、微積分電路等都進行設(shè)計與仿真。設(shè)計完成后列出實驗器件清單進行電路的焊接，在焊接的過程中一方面可以提高學(xué)生的動手能力，另一方面也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。在該電路板上學(xué)生可以通過選擇相應(yīng)的器件來實現(xiàn)各類運算電路的測試。同樣對反相比例運算電路進行測試，輸入信號ui設(shè)置為1kHz，有效值為100mV的正弦波，為電路接入正負電源，根據(jù)電路設(shè)計圖連接各個電阻，接入信號函數(shù)發(fā)生器和示波器，觀察輸入輸出波形，通過示波器測試可看出，輸出電壓幅值為987mV，輸入電壓幅值為97.2mV，所得有效值放大倍數(shù)約為10倍左右，且輸入與輸出波形方向相反，即達到反相放大的目的。

2．3實驗考核

實驗考核是檢驗學(xué)生實驗效果最有效的手段，對于自制實驗設(shè)備的實驗項目考核要區(qū)別于一般驗證性實驗，首先要求學(xué)生提交設(shè)計說明、仿真結(jié)果、實驗心得，并對學(xué)生的作品進行現(xiàn)場的測試，其次在整個實驗成績中加大該類實驗所占的比例，這樣既能夠減輕學(xué)生負擔(dān)、調(diào)動學(xué)生的積極性，又可以保證實驗課程的完整性，也杜絕了學(xué)生抄襲實驗報告的現(xiàn)象。

本文僅對反相比例運算電路進行了設(shè)計說明，對于“模擬運算放大電路”實驗中的同相比例電路、加法電路、積分電路等均可以采取以上的教學(xué)方法，既能夠使學(xué)生對理論知識有一個清楚的認識，也鍛煉了學(xué)生設(shè)計電路、焊接電路、調(diào)試電路的能力，對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有很大的好處。

3實驗改革的效果

為了檢驗實驗改革的效果，首先在一個班級進行了試驗，主要通過實驗報告、電路設(shè)計與仿真、測試效果、期末考核等方式進行改革效果分析，主要取得以下幾方面的成果。

（1）大部分學(xué)生能夠按照要求完成最終電路的測試，個別學(xué)生在電路焊接環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。

（2）提高了學(xué)生對電路的綜合設(shè)計與應(yīng)用能力，通過自制實驗設(shè)備完成實驗的學(xué)生在電路設(shè)計和焊接方面明顯優(yōu)于其他學(xué)生。

（3）實驗報告相比以前更加規(guī)范，設(shè)計過程、仿真結(jié)果、測試結(jié)果更加的詳細，抄襲現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。

（4）通過期末考核，學(xué)生對模擬運算電路這部分的理論知識掌握的比較扎實，對知識能夠靈活應(yīng)用。

（5）實驗教師的各方面能力也得到了鍛煉，在實踐中增長才干，提高自己的理論水平的技術(shù)水平。

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論文關(guān)鍵詞：Proteus，簡單制作，教學(xué)與實踐

 

1 Proteus 簡介

Proteus是英國Labcenter公司研發(fā)的多功能EDA（電子設(shè)計自動化），它實現(xiàn)了從電路設(shè)計到測試、仿真、調(diào)試的整個過程。仿真運行通過后再制作實際電路的話，就大大縮短了開發(fā)周期，并且降低了開發(fā)成本。所以說它為電子電路、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計以及教師的教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了非常有效的方法。

2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與仿真實例

下面通過制作一個簡單的單燈閃爍，說明如何使用Proteus實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。要求發(fā)光二極管一亮一滅的不停閃爍。

2.1 設(shè)計電路

利用Proteus繪制電路原理圖的步驟如下：

⑴運行Proteus ISIS程序；

⑵單擊P命令進入元件選擇對話框，選擇電路設(shè)計中所需的元件；

⑶放置元件到繪圖區(qū)簡單制作，布好局；

⑷設(shè)置好元件的參數(shù)；

⑸連接導(dǎo)線。

繪制完成的單燈閃爍硬件電路圖如圖1所示。

圖1 單燈閃爍硬件電路圖

2.2 編寫程序

ORG0030H

LOOP: SETB P1.0

LCALL DELAY

CLR P1.0

LCALL DELAY

LJMP LOOP

DELAY: MOVR3, #250

L:MOV R4, #250

LL:DJNZ R4, LL

DJNZ R3, L

RET

END

編輯好程序保存時，文件的擴展名必須是ASM格式。

編譯程序，若編譯通過，便得到HEX格式的文件論文開題報告范例。

2.3 加載程序文件

雙擊原理圖中的單片機元件AT89C51，便出現(xiàn)單片機的屬性編輯窗口，在“Program File”欄指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可將該程序文件加載到單片機中。

2.4 啟動仿真，看電路運行效果

單擊仿真控制按鈕，觀察電路的運行狀況。

Proteus可以總體仿真運行，也可單步或設(shè)置斷點仿真。

啟動仿真后，能清楚地觀察到單片機系統(tǒng)在運行時，各硬件所處的實時狀態(tài)。

若電路設(shè)計合理、程序編寫正確，就會看到發(fā)光二極管不停地閃爍。

2.5 調(diào)試簡單制作，修正電路、程序代碼

若未出現(xiàn)想要實現(xiàn)的功能，就需進行軟硬件調(diào)試。

對于硬件電路，可用Proteus中提供的測量儀器儀表對電路進行測試、觀察；至于程序，可采取單步或設(shè)置斷點進行仿真調(diào)試。

不斷修正電路及程序代碼，直到能實現(xiàn)相應(yīng)功能，并改變元件參數(shù)使電路的性能達最優(yōu)。

注：每次修改完程序后，都必須再編譯一次，然后裝載到單片機中。

2.6 仿真運行通過，制作實際電路

仿真運行通過后，根據(jù)設(shè)計的原理圖，購買元器件、制板、焊接、測試調(diào)試，直至產(chǎn)品制作成功。

Proteus仿真模型是根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)文件來建立的，仿真極接近實際簡單制作，所以仿真運行通過后制作的實際電路的成功率相當(dāng)高。

3 引入Proteus的好處

3.1 教學(xué)中

1. 教學(xué)內(nèi)容生動形象化

利用Proteus仿真軟件和多媒體教學(xué)設(shè)備，在課堂中通過實例仿真，演示從單片機硬件設(shè)計到軟件調(diào)試的全過程，并演示運行結(jié)果，使教學(xué)內(nèi)容生動形象化。

2. 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)中對實例用Proteus進行仿真，這種結(jié)合實際講解知識點的方法，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使知識點變得容易理解、接受，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

3. 拓展學(xué)生思維

講解完知識點后，針對實例，向?qū)W生提出相關(guān)拓展性問題。比如上例中：

⑴P1.0口線上能否多并聯(lián)幾個發(fā)光二極管？改變R2阻值大小的話會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

⑵能不能將P1.0換為32根I/O口線中的其他線呢？若能的話，改為P0的某一口線時需注意什么？

⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一樣都接發(fā)光二極管以及電阻呢？

⑷硬件電路改了簡單制作，程序相應(yīng)地要如何修改呢？。。。論文開題報告范例。。。

通過提問，并適當(dāng)演示，這樣不僅拓展了學(xué)生的思維，同時加強、深化了學(xué)生對知識點的理解。

3.2 實踐中

1. 提高開發(fā)速度，降低開發(fā)成本

從上例可看出，利用Proteus軟件，在繪圖區(qū)繪制好電路原理圖，并將編譯后的程序文件加載到單片機中，進行仿真就能觀察整個電路的運行情況，驗證設(shè)計是否達到要求，未達到，即可修整設(shè)計方案、修改程序、測試電路，直至成功。這樣就無須多次購買元器件板、制板、焊接測試調(diào)試等簡單制作，省時、省力、省錢，同時也提高了設(shè)計效果和質(zhì)量。

2. 敢于嘗試，勇于創(chuàng)新

根據(jù)仿真通過后的電路原理圖來制作產(chǎn)品，學(xué)生就不用擔(dān)心元器件損壞等問題，就敢于動手去嘗試設(shè)計電路。通過自己動手，加深了對理論知識的理解，同時培養(yǎng)了學(xué)生勤思考、勇于創(chuàng)新的精神。

4 結(jié)語

教學(xué)與實踐中引入Proteus，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。產(chǎn)品制作成功，學(xué)生就會很有成就感、滿足感，這是一個良性循環(huán)。通過不斷的實踐，學(xué)生的動手開發(fā)、創(chuàng)新能力就得到了較大的提高。

參考文獻:

[1]彭勇.單片機技術(shù).電子工業(yè)出版社,2009.8

[2]朱成志.Proteus仿真軟件在單片機原理教學(xué)中應(yīng)用. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2009

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（南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023）

【摘　要】本文從分析集成電路設(shè)計實踐教學(xué)的特點入手，對集成電路設(shè)計實驗中引入研究型實踐教學(xué)模式的必要性、作用分析及具體實施方法進行了具體探討，并提出了研究型實踐教學(xué)對老師、對學(xué)生的要求。

關(guān)鍵詞 實踐教學(xué)；集成電路

基金項目：南京郵電大學(xué)教改項目（JG03314JX17）。

作者簡介：夏曉娟（1982—），女，南京郵電大學(xué)，副教授，從事集成電路設(shè)計領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。

隨著教育改革的不斷深入，隨著我國電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，迎來了空前的發(fā)展機遇。傳統(tǒng)集成電路設(shè)計和生產(chǎn)流程近年來已經(jīng)發(fā)生了改變，且電子產(chǎn)品發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計是與最前沿科技緊密相連的一個方向，相關(guān)的課程也應(yīng)與前沿科技緊密相連，課程的學(xué)習(xí)更要注重理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和分析問題解決問題的能力。因此，集成電路設(shè)計實驗應(yīng)在傳統(tǒng)的實踐教學(xué)方法基礎(chǔ)上，在“研究型實踐教學(xué)模式”方面進行探討和實踐。“研究型實踐教學(xué)模式”是指在實踐教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)理論知識用于行業(yè)實際問題分析的一種實踐方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性的運用知識、自主的發(fā)現(xiàn)問題、研究問題，并解決問題的能力[1-2]。

1　確立研究型實踐教學(xué)模式的必要性

集成電路（Integrated Circuit，IC）產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，隨著我國電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，迎來了空前的發(fā)展機遇。傳統(tǒng)集成電路設(shè)計和生產(chǎn)流程近年來已經(jīng)發(fā)生了改變，大多設(shè)計均采用無生產(chǎn)線設(shè)計，加工采用代工方式。成電路設(shè)計具有一定的特殊性，集成電路設(shè)計過程需要集成電路專業(yè)人才經(jīng)過嚴格的實踐訓(xùn)練并且積累一定的工程實踐經(jīng)驗。全國集成電路設(shè)計相關(guān)企業(yè)對于人才的需要也越來越嚴格，越來越需要能力型的、具有創(chuàng)造力的人才，應(yīng)聘的條件之一就是需要有集成電路設(shè)計的相關(guān)經(jīng)驗。作為一般理工科院校集成電路專業(yè)的發(fā)展在一定程度上缺乏對集成電路設(shè)計應(yīng)用型人才培養(yǎng)的認識。因此，我們應(yīng)該改變傳統(tǒng)觀念，樹立IC設(shè)計研究型人才培養(yǎng)觀。

集成電路設(shè)計實踐主要是提供學(xué)生一個實踐平臺，采用先進的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內(nèi)容既是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及課程設(shè)計中所學(xué)知識的應(yīng)用，又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，缺乏對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，也缺乏與前沿科技的聯(lián)系，因此需要進行教學(xué)改革的探討和實踐。

隨著教育改革的不斷深入，傳統(tǒng)的實踐教學(xué)中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學(xué)模式已無法適應(yīng)時代的要求。先進的教學(xué)模式是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵措施。研究型教學(xué)模式，又稱為研討式教學(xué)模式，是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識積累為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識、自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，以學(xué)生為中心，以知識掌握為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線，以提高素質(zhì)為目的的一種新模式。集成電路設(shè)計實踐同樣需要采用先進的教學(xué)方式，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)研究型IC設(shè)計人才。

2　研究型實踐教學(xué)模式的作用分析

集成電路設(shè)計實踐引入研究型實踐教學(xué)模式，可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)有所用，不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計的軟件知識，同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計、仿真方法來復(fù)現(xiàn)，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

集成電路設(shè)計是實踐性很強的一個方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通，而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)旨在加強學(xué)生對軟件的認識，忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學(xué)模式的開展，可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強的實踐內(nèi)容，使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容，有利于學(xué)生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐，對學(xué)校而言，可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生；對學(xué)生而言，可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。

研究型實踐成果的實現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎，能解決實際工作中的問題，這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實踐興趣，是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時，研究型實踐教學(xué)鼓勵學(xué)生多看文獻、多寫總結(jié)報告，這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。

3　研究型實踐教學(xué)模式的具體實施

3．1　課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，能夠提出問題，進而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識，完成對知識的一個探求過程；對實驗內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動性。

3.2　采用課堂討論進行專題研討的教學(xué)方法

在研究型實踐教學(xué)模式中，師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

3．3　專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)

為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進行資料查詢、整理，鼓勵學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻資料，以充實自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。

3．4　指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報告）

在研究型實踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時，要求學(xué)生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會用簡練、嚴謹、準(zhǔn)確的語言表達自己的思想，不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料，進行研究，完成電路設(shè)計和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

3．5　鼓勵學(xué)生參與課題研究

為調(diào)動學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力，鼓勵學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

4　研究型實踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求

4．1　研究型實踐教學(xué)模式對教師的要求

研究型實踐教學(xué)模式的實施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學(xué)科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

4.2　研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求

研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求：一是學(xué)生要有一定的知識積累，儲備了比較完備的基礎(chǔ)知識；二是要求學(xué)生具有一定的專業(yè)知識水平，熟練掌握集成電路的一些理論知識；三是要求學(xué)生具備一定的自我控制能力和自學(xué)能力；四是要求學(xué)生具備一定的科學(xué)研究能力。在研究型教學(xué)中，學(xué)生積極參與顯得尤為重要，需要充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。

參考文獻

［1］黃雪梅.研究型實踐教學(xué)有效實現(xiàn)的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[J].理工高教研究, 2009,4,28(2):136-137.

篇4

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

0 引言

模擬集成電路設(shè)計常常被稱為一種“藝術(shù)”，因為設(shè)計時要在各種指標(biāo)、規(guī)范中間尋求適當(dāng)?shù)恼壑?，這需要經(jīng)驗和創(chuàng)造力。但它更是一種“科學(xué)”，因為需要一定的設(shè)計方法和深入研究來指導(dǎo)這樣的折中和創(chuàng)造。

這種“藝術(shù)”和“科學(xué)”的結(jié)合使教與學(xué)都充滿了挑戰(zhàn)。一方面，學(xué)生由于缺乏對模擬IC設(shè)計整體上的認識而覺得公式推導(dǎo)言之無味；另一方面，由于其藝術(shù)性，很難總結(jié)出具有普遍適應(yīng)性的設(shè)計步驟，使學(xué)生感到迷茫困惑。

怎樣達到更好的教學(xué)效果？理論與實踐需要更緊密的結(jié)合！具體說來，筆者主張以“實例項目”為支撐的三個層次的學(xué)習(xí)。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。

1 三層次的工程學(xué)習(xí)

第一階段，理論課學(xué)習(xí)和基本仿真實踐相結(jié)合。二者應(yīng)該同步進行！在理論課中講授了一個基本的電路模塊之后，應(yīng)及時針對該模塊的常見特性動手實驗（用Hspice等工具仿真），以實驗結(jié)果來解釋、應(yīng)對書上的常用公式和結(jié)論！這時的實驗以演示性實驗、誘導(dǎo)性實驗為主，目的是基本方法和重點結(jié)論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是講練結(jié)合，讓仿真工具成為重要的學(xué)習(xí)工具。

第二階段，在學(xué)習(xí)了理論知識和仿真工具的基礎(chǔ)上，成立學(xué)習(xí)興趣小組，完成接近實際情況、但是經(jīng)過一定簡化的工程項目，“實例項目”。這時的目標(biāo)是把項目的全貌展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到做項目的思路、方法和態(tài)度，激發(fā)對工程的興趣?？梢阅M以下工作環(huán)節(jié)：性能指標(biāo)的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓撲結(jié)構(gòu)的分析和選擇；電路各項指標(biāo)的仿真；仿真報告的撰寫；項目分析和總結(jié)。在整個過程中有兩點值得強調(diào)：一是團隊交流與合作。比如對于討論、確定某項指標(biāo)，學(xué)生先查找資料，提煉出自己的邏輯和結(jié)論，再“教”給其他團隊成員。教別人是最好的學(xué)習(xí)！這對學(xué)生表達能力、學(xué)習(xí)能力會有很好幫助。二是數(shù)據(jù)的記錄和報告的撰寫。這是對學(xué)生的技術(shù)文檔編輯能力（包括文檔編輯軟件、繪圖軟件的應(yīng)用能力），分析總結(jié)能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養(yǎng)不僅使學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計這一工程方向上受益，也提高了學(xué)生總體的工程人才素質(zhì)，為更廣闊的發(fā)展道路打下基礎(chǔ)。

“實例項目”應(yīng)該給出適度的引導(dǎo)和參照。因為學(xué)生是初學(xué)者，學(xué)習(xí)是從模仿開始的！讓學(xué)生做能力以外的事情而不給予引導(dǎo)，不僅會事倍功半，挫傷學(xué)習(xí)動力，也不符合科學(xué)的、講究效率的工程精神。當(dāng)然引導(dǎo)是適度的，不能包攬。

第三階段，選取對于這個工作方向有濃烈興趣的優(yōu)秀學(xué)生，嘗試做一些具有實用性、創(chuàng)新性的項目。具備相關(guān)條件的情況下，可以和企業(yè)合作，做出實際的產(chǎn)品，讓學(xué)生的勞動與智慧能夠真正開花結(jié)果。

以上總述了以實例項目為支撐的工程學(xué)習(xí)的三個階段，可在思路上為廣大工程相關(guān)的老師同學(xué)們提供參考。各個階段具體的的設(shè)計與實施，需要不同細分行業(yè)的老師同學(xué)根據(jù)自己的特點來進行。在本文的續(xù)篇“模擬集成電路設(shè)計教學(xué)探討（二）”中，會以模擬集成電路設(shè)計中低壓帶隙基準(zhǔn)源為例，闡述一個具體的“實例項目”（即上文中的第二階段）。歡迎廣大讀者閱讀交流。

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得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；實踐教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號： G642. 0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

我校地處新疆南疆沙漠邊緣，是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)院校，《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是新興電氣、計算機、通信專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門主要課程，實踐教學(xué)包括實驗和課程設(shè)計兩個環(huán)節(jié)，其相關(guān)知識直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，對學(xué)生的就業(yè)和工作也有著深遠影響。長期以來，實踐教學(xué)一直處于理論教學(xué)的“教輔”地位，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)、動手能力的培養(yǎng)，嚴重制約著我校電氣、計算機等專業(yè)的教育發(fā)展。隨著南疆工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，用人單位對學(xué)生的工程實踐能力越來越看重，更傾向于聘動手能力強的人才。這就要求教師轉(zhuǎn)變觀念，結(jié)合實際教學(xué)情況和各方面的反饋信息，結(jié)合新的教育理念，對《電子技術(shù)》實踐教學(xué)進行教學(xué)改革。

1、 實驗教學(xué)改革

1.1實驗內(nèi)容改革

原有的電子技術(shù)實驗課存在驗證性實驗多和實驗內(nèi)容陳舊的弊端。為此，全系教師根據(jù)各方面反饋的信息，不斷調(diào)整和充實實驗內(nèi)容。從原來的試驗中選出少量經(jīng)典實驗，以保證電子技術(shù)實驗的基本知識、基本技能和基本方法，又增加了綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗，以鍛煉和提高學(xué)生的動手、思維能力。最終確定的實驗內(nèi)容：模擬電子技術(shù)部分包括晶體管共射極單管放大器、負反饋放大器、集成運算放大器的應(yīng)用、OTL功率放大器、直流穩(wěn)壓電源；數(shù)字電子技術(shù)包括TTL集成邏輯門測試、常用組合邏輯電路的測試及其應(yīng)用、觸發(fā)器及其應(yīng)用，常用時序邏輯電路測試及其應(yīng)用、電子秒表，另外，還有一些偏重于自創(chuàng)性和設(shè)計性的選修實驗內(nèi)容，譬如彩燈控制電路設(shè)計、步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計、溫度控制電路、電池電量檢測報警電路等，以滿足那些感興趣和動手能力強的學(xué)生。

1.2 實驗教學(xué)方法改革

長期以來，電子技術(shù)實驗課采取實驗室教師講解，學(xué)生現(xiàn)場連線，教師幫助調(diào)試的教學(xué)方法。因為學(xué)生對實驗內(nèi)容生疏、實驗時間有限、接受能力參差不齊，經(jīng)常是實驗做了，一問還是感到茫然，起不到實驗課應(yīng)有的作用。為了解決這個問題，我們采取項目教學(xué)法。把每次要做的實驗看做一個教學(xué)項目，提前一個周末布置下去，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，上網(wǎng)查資料，并利用理論課堂介紹的PROTEUS軟件進行仿真，為了避免渾水摸魚的現(xiàn)象，每個學(xué)生的仿真電路圖發(fā)給教師檢查。實驗課上，教師把主動權(quán)讓給學(xué)生，不需要講解，學(xué)生對要做的實驗內(nèi)容和原理已經(jīng)非常清查，他們更多的是帶著好奇心，看看他們設(shè)計仿真的電路圖在硬件上是否合理，所以一到實驗課，都是急不可待地動手做起實驗來，調(diào)試電路，教師要做的就是對于現(xiàn)場出現(xiàn)的問題進行具體指導(dǎo)。采取這樣的項目教學(xué)方法，避免了傳統(tǒng)的填鴨式疲憊教學(xué)，讓學(xué)生在挑戰(zhàn)中完成了實驗，滿足了他們的成就感，增加了他們的學(xué)習(xí)興趣。另外，為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，電子技術(shù)實驗室實施開放式教學(xué)。

1.3教學(xué)手段革新

EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的標(biāo)志，是電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容手段改革的必然趨勢【1】，利用該技術(shù)可以實現(xiàn)硬件設(shè)計的軟件化，提高實驗效率。所以，我校電子技術(shù)實驗課程中引入了PROTEUS仿真軟件，來完成電路的功能設(shè)計、性能分析、時序測試和調(diào)試功能。因為仿真軟件為電路設(shè)計提供了多種分析方法，拓展了實驗的深度和廣度，為硬件電路的實現(xiàn)提供了正確的理論依據(jù)和設(shè)計方案，使課程實驗朝著“方案設(shè)計-軟件仿真-電路設(shè)計與制作-系統(tǒng)調(diào)試”這一工程實踐的流程發(fā)展【2】。通過這種“虛實結(jié)合”、“軟硬兼施”的實驗教學(xué)手段，提高了我校學(xué)生的電子綜合設(shè)計能力和工程實踐技能。

1.4多元化考核方式

實驗課程成績由3部分組成： 平市實驗成績（占30%），綜合實驗成績（占20%），實驗操作考試（占50%）。其中，平時實驗成績評定采取實驗全過程的評價方法，即實驗預(yù)習(xí)占20%（教師課前檢查），實驗操作過程占50%（教師現(xiàn)場記載），實驗報告占30%（教師課后評閱）。綜合實驗評分包括實驗項目方案設(shè)計和原理電路設(shè)計、實驗完成情況及實驗過程中分析問題和解決問題的能力、總結(jié)報告的撰寫等3方面。在實驗操作考試中，學(xué)生隨機抽題，主要考核學(xué)生在電路設(shè)計、接線調(diào)試、儀器設(shè)備使用、數(shù)據(jù)測試、實驗結(jié)果分析等方面的能力，這就督促學(xué)生認真做好每一個實驗。

2、課程設(shè)計改革

電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法和設(shè)計流程，熟悉現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)設(shè)計過程中常用的輔助工具及其使用方法，著重培養(yǎng)學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新意識，學(xué)生分析問題和解決問題的能力[4]。電子技術(shù)課程設(shè)計與以往相比，還是采取3人一組、教師指導(dǎo)、以學(xué)生為本，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)模式，其改革主要表現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核機制幾個方面。

我校電子技術(shù)課程設(shè)計開課一般在14-15教學(xué)周，教師可提前4周，在第十周讓學(xué)生進行選題，以留出購買元器件的時間。在選題過程中，學(xué)生不僅可以選擇教師提供的課程設(shè)計題目，還可以自擬題目，自擬題目需要指導(dǎo)教師審核，以確定學(xué)生自擬的題目能夠達到教學(xué)計劃的要求。課程設(shè)計的題目來源于工程實際，要具有綜合性、先進性和實用性，并且每年都有新的補充。結(jié)合我系教師的工程實踐經(jīng)驗，目前開設(shè)題目有數(shù)字溫度計、交通燈控制器、音樂彩燈控制器、數(shù)字頻率計、出租車計價器、聲光控樓梯照明開關(guān)設(shè)計、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計、水箱自動供水電路設(shè)計、OTL音頻功率放大器設(shè)計、數(shù)字搶答器設(shè)計、籃球24S計時器設(shè)計等二十多個題目。

為了更好的達到教學(xué)效果，把EDA技術(shù)引入到電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)中。學(xué)生在完成電子系統(tǒng)的初步設(shè)計方案后，先進行PROTEUS仿真，驗證所涉及的方案的邏輯功能，修改方案中的原理性錯誤，然后在進行安裝調(diào)試。并且，對所做項目采取模塊化設(shè)計，各單元電路逐級進行設(shè)計、仿真、調(diào)試，這樣有利于檢查和排除故障。根據(jù)電子產(chǎn)品設(shè)計流程，結(jié)合我院新近PCB板實驗設(shè)備，電子技術(shù)課程設(shè)計增加了原理圖和印制電路板圖的繪制。設(shè)計方案仿真通過后，要求學(xué)生使用PROTEL軟件進行設(shè)計方案的原理圖繪制和PCB板繪制，使電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容更接近于工程實踐。最后，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生進行焊接、調(diào)試，完成整體項目。

結(jié)合工程實際產(chǎn)品設(shè)計的一般流程，根據(jù)各個環(huán)節(jié)在設(shè)計電子技術(shù)課程設(shè)計的所占比重，課程設(shè)計成績由設(shè)計方案成績（占20%）、軟件仿真成績（25%）、硬件調(diào)試成績（占35%）和總結(jié)報告成績（占20%）四部分組成。

3結(jié)束語

通過近幾年電子技術(shù)實踐教學(xué)改革的進行，充分激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性，提高了學(xué)生的實踐動手能力、培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神、團結(jié)協(xié)作能力，同時學(xué)生的科技總結(jié)報告撰寫能力也得到了鍛煉，為學(xué)生整體素質(zhì)的提高奠定堅實的基礎(chǔ)，也為學(xué)生參加電子競賽儲備了深厚的理論和實踐知識。

[1]楊慧敏.電子技術(shù)課程實踐環(huán)節(jié)的探索與改革[J].實驗室研究與探索.2004，23（3）61-63

篇6

關(guān)鍵詞：板級設(shè)計；EDA工具；硬件連接檢查；Perl語言

中圖分類號： TP311文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)33-1496-02

Discussion of Hardware Connectivity validation method in Board Level Design

JIANG Yuan-jun, WU Xiu-long

(School of Electronic Science and Technology, Anhui University, Hefei 230039,China)

Abstract: Based on the developing trend of board design's high-speed and complication, it is no surprise that how to shorten the time-to-market of products is an import metric for every design company. After fixing on the architecture of system and finishing the design entry, engineers can use EDA tools to do ERC check in order to reduce design errors. But EDA tools are short of the function in hardware connectivity check. In this article, we will discuss the feasibility and superiority of using a new method to go on with the hardware connectivity check, which is based on Perl (Practical Extraction and Report Language).

Key words:board level design; EDA tool; hardware connectivity validation; Perl

1 引言

目前的電子設(shè)計大多數(shù)是集成系統(tǒng)級設(shè)計，整個項目中既包含硬件整機設(shè)計又包含軟件開發(fā)。這種技術(shù)特點向電子工程師提出了新的挑戰(zhàn)。

首先，如何在設(shè)計早期將系統(tǒng)軟硬件功能劃分得比較合理，形成有效的功能結(jié)構(gòu)框架，以避免冗余循環(huán)過程；

其次，如何在短時間內(nèi)設(shè)計出高性能高可靠的PCB板。因為軟件的開發(fā)很大程度上依賴硬件的實現(xiàn)，只有保證整機設(shè)計一次通過，才會更有效的縮短設(shè)計周期。

眾所周知，電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，而這種變化的根源，主要因素來自芯片技術(shù)的進步，半導(dǎo)體工藝日趨物理極限，超大規(guī)模電路成為芯片發(fā)展主流[1]。而這種工藝和規(guī)模的變化又帶來了許多新的電子設(shè)計瓶頸，板級設(shè)計也受到很大的沖擊，最明顯的一個變化是芯片封裝的種類極大豐富，功能集成度、復(fù)雜度明顯增高；另外，芯片工作頻率提高，使得系統(tǒng)工作頻率的提高成為可能。而這些變化必然給板級設(shè)計帶來許多問題和挑戰(zhàn)。首先，由于高密度引腳及引腳尺寸日趨物理極限，導(dǎo)致低的布通率；其次，由于系統(tǒng)時鐘頻率的提高，引起的時序及信號完整性問題；第三，工程師希望使用功能更完備的EDA工具來完成復(fù)雜的高性能的設(shè)計[2]。

據(jù)此，我們不難看出，板級設(shè)計有以下三種趨勢：

1) 高速時鐘頻率及快速邊沿的設(shè)計成為主流[3]；

2) 產(chǎn)品小型化及高性能必須面對在同一塊板上由于混合信號設(shè)計技術(shù)（即數(shù)字、模擬及射頻混合設(shè)計）所帶來的分布效應(yīng)；

3) 設(shè)計難度的提高，導(dǎo)致傳統(tǒng)的設(shè)計流程及設(shè)計方法很難勝任當(dāng)前的技術(shù)。

基于板級設(shè)計的發(fā)展趨勢，目前有許多廠商從事電子設(shè)計自動化(EDA)工具的開發(fā)工作，如 Cadence, Synopsis, Mentor Graphics等EDA工具供應(yīng)商。EDA所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，包括網(wǎng)絡(luò)、通信、計算機、航天航空等。產(chǎn)品則涉及系統(tǒng)板級設(shè)計、系統(tǒng)數(shù)字/中頻模擬/數(shù)?；旌?射頻仿真設(shè)計、系統(tǒng)IC/ASIC/FPGA的設(shè)計/仿真/驗證，軟硬件協(xié)同設(shè)計等。任何一家EDA供應(yīng)商均很難提供滿足各類用戶的不同設(shè)計需求的最強的設(shè)計流程。

2 板級電路的硬件連接驗證方法

2.1 電路原理圖設(shè)計流程

我們知道原理圖設(shè)計是電路設(shè)計的基礎(chǔ)，只有在設(shè)計好原理圖的基礎(chǔ)上才可以進行印刷電路板的設(shè)計和電路仿真等。電路原理圖設(shè)計流程如圖1所示。

原理圖具體設(shè)計步驟如下[4]：

1) 新建原理圖文件。在進人 SCH 設(shè)計系統(tǒng)之前，首先要構(gòu)思好原理圖，即必須知道所設(shè)計的項目需要哪些電路來完成，然后用相應(yīng)的設(shè)計輸入工具來畫出電路原理圖。

圖1 電路原理圖設(shè)計流程圖

2) 設(shè)置工作環(huán)境。根據(jù)實際電路的復(fù)雜程度來設(shè)置圖紙的大小。在電路設(shè)計的整個過程中，圖紙的大小都可以不斷地調(diào)整，設(shè)置合適的圖紙大小是完成原理圖設(shè)計的第一步。

3) 放置元件。從元件庫中選取元件，布置到圖紙的合適位置，并對元件的名稱、封裝進行定義和設(shè)定，根據(jù)元件之間的走線等聯(lián)系對元件在工作平面上的位置進行調(diào)整和修改使得原理圖美觀而且易懂。

4) 原理圖的布線。根據(jù)實際電路的需要，利用 SCH 提供的各種工具、指令進行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一幅完整的電路原理圖。

5) 建立網(wǎng)絡(luò)表。完成上面的步驟以后，可以看到一張完整的電路原理圖了，但是要完成電路板的設(shè)計，就需要生成一個網(wǎng)絡(luò)表文件。網(wǎng)絡(luò)表是電路板和電路原理圖之間的重要紐帶。

6) 原理圖的電氣檢查。當(dāng)完成原理圖布線后，需要設(shè)置項目選項來編譯當(dāng)前項目，利用工具提供的錯誤檢查報告修改原理圖。

7) 編譯和調(diào)整。如果原理圖已通過電氣規(guī)范檢查，那么原理圖的設(shè)計就完成了。這是對于一般電路設(shè)計而言，尤其是較大的項目，通常需要對電路的多次修改才能夠通過電氣規(guī)范檢查。

8) 存盤和報表輸出：電路圖輸入工具一般會提供利用各種報表工具生成的報表（如網(wǎng)絡(luò)表、元件清單等），同時可以對設(shè)計好的原理圖和各種報表進行存盤和輸出打印，為印刷板電路的設(shè)計做好準(zhǔn)備。

2.2 硬件連接驗證方法的目的和驗證范圍

在2.1中描述的原理圖設(shè)計流程中，電氣規(guī)范檢查是完成原理圖設(shè)計的必要條件[5]。對于一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)板級設(shè)計來說，由于設(shè)計工具在硬件連接性方面的檢查功能不完善，或者由于設(shè)計人員在設(shè)計中的忽視，硬件連接方面的一些錯誤在通過電氣規(guī)范檢查并報表輸出后的板級設(shè)計中時有出現(xiàn)。在這里所說的硬件連接方面的錯誤主要是指：原理圖中器件symbol中的芯片引腳名稱與該芯片說明書中命名的引腳名稱不同；沒有連接的引腳；輸入/輸出腳的沖突；電路設(shè)計中是否按照每個芯片說明書中規(guī)定的供電電壓為該芯片供電；電路設(shè)計中是否存在芯片的某一個引腳存在重復(fù)的上拉、下拉電阻或者同時存在一個上拉電阻和一個下拉電阻的矛盾情況。其中輸入/輸出腳的沖突包括兩個方面：一是驅(qū)動芯片和接收芯片的連接引腳的信號方向是否存在同為輸入或者同為輸入的相悖情況，二是驅(qū)動芯片輸出腳的輸出高低電平和接收芯片輸入腳的高低電平是否存在過驅(qū)動或者不足驅(qū)動的情況。

為了進一步分析進行硬件連接驗證的必要性，以下按照連接性錯誤的類型逐一闡述：

1) 電路設(shè)計中是否存在未連接的節(jié)點：進行節(jié)點連接驗證通常是為了確認器件的引腳是否存在沒有正確連接的情況，或者是否存在孤立節(jié)點即電路設(shè)計中是否存在某器件的一個節(jié)點沒有連接到其他任何器件的情況。通常情況下，電路設(shè)計人員會對電路設(shè)計中一些故意懸空的芯片引腳標(biāo)注上“NC”，這種情況則不屬于未連接的節(jié)點。在分析中，我們認為未連接的節(jié)點既可以是器件的一個引腳未連接，也可以是完全沒有連到其他器件；對于電容，電阻和電感這樣的器件，我們也需要去確定它們的兩個引腳在設(shè)計中是否都被使用。

2) 電路設(shè)計中的是否存在芯片說明書中明確指出未連接時需要進行特殊處理的輸入腳：進行輸入腳測試的目的和進行節(jié)點測試的目的很相似。電路圖中的浮空的輸入腳必須被給予特別的關(guān)注，因為由于它們處于邏輯“1”和邏輯“0”的不確定性可能會給器件帶來不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，或者引入了電子噪聲從而影響該器件的其他功能。

3) 電路設(shè)計中的是否存在錯接的電源腳或者地腳：進行電源和地腳的連接驗證的目的是為了確保電路設(shè)計中的每一個器件的電源和地腳都接入到正確的電源網(wǎng)絡(luò)上。此處的“正確”包含兩個方面的含義，其一是指電源腳接到電源節(jié)點，且地腳接地；其二是指電源腳所接的電壓值處在該芯片說明書要求的工作電壓范圍之內(nèi)。此外，輸入腳和輸出腳是否存在重復(fù)的上拉或下拉電阻，以及是否存在沖突的上/下拉電阻這兩個問題也必須予以關(guān)注。

4) 電路設(shè)計中的是否存在相悖的引腳方向：

圖2 糾錯流程圖

我們進行此部分驗證所遵循的評價標(biāo)準(zhǔn)如下：

a. 所有接收器件的輸入腳都至少被一個驅(qū)動器件的輸出腳驅(qū)動；

b.電路設(shè)計中的任意一個特定的節(jié)點只允許連接一個輸出腳；

c.輸出腳不能直接和電源/地腳連接。

5)電路設(shè)計中的是否存在數(shù)字驅(qū)動腳和數(shù)字接收腳的DC特性不匹配：我們進行此部分驗證是為了檢查驅(qū)動腳和輸出腳的高/低電平是否匹配，防止芯片存在過驅(qū)動或者不足驅(qū)動的情況出現(xiàn)。

6) 電路設(shè)計中的是否存在命名不一致性的情況：我們進行此部分驗證的目的是檢查電路設(shè)計中引腳的功能和節(jié)點命名是否存在不一致性。不一致性通常會發(fā)生在FPGA和連接性器件上，因為這些器件的引腳功能在電路設(shè)計中沒有明確提及。同時，差分信號的極性連接正確性也可以在此部分檢查。

2.3 硬件連接驗證方法的實現(xiàn)

為了完成2.2中列舉的板級設(shè)計的硬件連接驗證，我們需要按照以下三個步驟：

1) 首先比對原理圖中所有器件的供電電壓、引腳信號方向、數(shù)字腳的高低電平等一系列參數(shù)是否與對應(yīng)的芯片說明書的參數(shù)一致，如圖2所示：

2) 其次檢查原理圖中所有芯片的連接，特別是沒有使用的引腳的特殊處理、Open-Drain的引腳、電源的去耦電容等是否滿足其對應(yīng)的芯片說明書中的特定要求。

3) 最后檢查原理圖中所有存在連接關(guān)系的芯片中互相連接的引腳的輸入輸出方向是否正確，即不存在兩個輸入或者輸出腳對接的情況；檢查設(shè)計中存在互相連接的驅(qū)動與被驅(qū)動關(guān)系的芯片之間對接的數(shù)字腳的高低電平是否匹配，即不存在過驅(qū)動或者不足驅(qū)動的情況。

為完成上面提到的硬件連接驗證的三個步驟，我們需要精確地比對電路原理圖中的器件參數(shù)和芯片說明書中的對應(yīng)參數(shù)的數(shù)值或者范圍是否一致。在日趨復(fù)雜的板級設(shè)計中要準(zhǔn)確無誤地完成參數(shù)的比對工作，單單憑借設(shè)計師的經(jīng)驗或者肉眼觀察是很難做到的，這就要求我們必須借助有效的輔助工具進行參數(shù)處理，排除電路原理圖和芯片說明書參數(shù)已經(jīng)匹配的連接，縮小檢查的范圍，最終憑借設(shè)計經(jīng)驗和芯片說明書的規(guī)范來鎖定設(shè)計中確實存在的硬件連接錯誤，整個流程如圖2所示。

3 結(jié)論

本文介紹了一種新的基于Perl語言[4]的數(shù)據(jù)庫處理工具進行系統(tǒng)板級設(shè)計中的硬件連接性驗證的方法，運用此方法，我們可以在系統(tǒng)設(shè)計的早期階段發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)潛在的芯片功能性或者參數(shù)匹配方面的錯誤，將硬件設(shè)計的錯誤降到最低，便于大大提升設(shè)計一次成功率，降低設(shè)計成本，縮短產(chǎn)品進入市場的周期。

參考文獻：

[1] 王衛(wèi)平.電子工藝基礎(chǔ)：第2版.2003年09月.北京：電子工業(yè)出版社.

[2] 集成系統(tǒng)PCB板設(shè)計的新技術(shù).[2003-11-25].上海泰齊科技網(wǎng).

[3] 周潤景，袁偉亭編著.Cadence 高速電路板設(shè)計與仿真（第2版）.2007年09月.北京：電子工業(yè)出版社.

[4] 李剛，王艷林，孫江宏等編著.Protel DXP電路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)教程.2005年06月.北京：清華大學(xué)出版社.

篇7

本課題來源于試驗室建設(shè)，研究對象為信號的調(diào)制與解調(diào)的matlab仿真。

2、研究的目的和意義

2.1、目的

我選擇了《信號的調(diào)制與解調(diào)的MATLAB仿真》這個課題作為畢業(yè)設(shè)計其主要目的是通過此次課程設(shè)計進一步學(xué)習(xí)和鞏固通信原理及其相關(guān)知識，并學(xué)會利用所學(xué)的知識能，在設(shè)計過程中能綜合運用所學(xué)知識內(nèi)容，進一步熟悉和掌握MATLAB的使用方法;對信號的調(diào)制與解調(diào)原理及其實現(xiàn)有較深的了解;為即將進入社會參加工作打下堅實的基礎(chǔ);掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等。

2.2、意義

從事電子通信業(yè)而不能熟練操作使用MATLAB電子線路設(shè)計軟件，在工作和學(xué)習(xí)中將是寸步難行的。在數(shù)學(xué)、電子、金融等行業(yè)，使用MATLAB等計算機軟件對產(chǎn)品進行設(shè)計、仿真在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢，〖您正瀏覽的文章由實習(xí)報告網(wǎng)整理〗這類軟件的問世也極大地提高了設(shè)計人員在通信、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與效率。眾所周知，實際過程中信號傳輸都要經(jīng)過調(diào)制與解調(diào)這一過程，由于消息傳過來的原始信號即調(diào)制信號具有頻譜較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過程，反之在接收端則需要有解調(diào)過程。

3、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

3.1、研究現(xiàn)狀

MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一種面向科學(xué)與工程的計算軟件，通過MATLAB和相關(guān)工具箱，工程師、科研人員、數(shù)學(xué)家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺下完成相應(yīng)的科學(xué)計算工作。

MATLAB本身包含了600余個用于數(shù)學(xué)計算、統(tǒng)計和工程處理的函數(shù)，這樣，就可以迅速完成科學(xué)計算任務(wù)而不必進行額外的開發(fā)。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工具箱算法極大的擴展了MATLAB的應(yīng)用領(lǐng)域，所以MATLAB自推出以來就受到廣泛的關(guān)注，信號處理工具箱就是其中之一，在信號處理工具箱中，MATLAB提供了濾波器分析、濾波器實現(xiàn)、FIR濾波器實現(xiàn)、IIR數(shù)字濾波器設(shè)計、IIR數(shù)字濾波器階次估計等方面的函數(shù)命令。

3.2、發(fā)展趨勢

由于我們所面對的工程問題越來越復(fù)雜，過去所依賴分析的技術(shù)已逐漸不敷使用。利用電腦來分析及解決工程問題已是當(dāng)今工程師的必要工具。使用MATLAB軟件進行科學(xué)計算，能夠極大加快科研人員進行研究開發(fā)的進度，減少在編寫程序和開發(fā)算法方面所消耗的時間和有限的經(jīng)費，從而獲得最大的效能。

4、研究的主要內(nèi)容及設(shè)計成果的應(yīng)用價值

4.1、研究的主要內(nèi)容

1、信號調(diào)制與解調(diào)的原理

眾所周知，實際過程中信號傳輸都要經(jīng)過調(diào)制與解調(diào)這一過程，由于消息傳過來的原始信號即調(diào)制信號具有頻譜較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過程，反之在接收端則需要有解調(diào)過程。但是在計算機中的模擬和實現(xiàn)都是采用數(shù)字化的方法的，如果將采樣的頻率放的高一些，數(shù)字的所造成的失真就不容易察覺了，采用計算機對信號進行處理的話，非常的方便，這也是數(shù)字代替模擬的的原因之一。

2、信號調(diào)制與解調(diào)的基本方式

在信號調(diào)制中常以一個高頻正弦信號作為載波信號。一個正弦信號有幅值、頻率、相位三個參數(shù)，可以對這三個參數(shù)進行調(diào)制，分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。也可以用脈沖信號作載波信號?？梢詫γ}沖信號的不同特征參數(shù)作調(diào)制，最常用的是對脈沖的寬度進行調(diào)制，稱為脈沖調(diào)寬。數(shù)字信號調(diào)制的三種基本方式，有振幅鍵控(ASK)、頻率鍵控(FSK)和相位鍵控(PSK)。

在信號的解調(diào)中首先已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。幅值調(diào)制就是讓已調(diào)信號的幅值隨調(diào)制信號的值變化，因此調(diào)幅信號的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號一致。只要能檢出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。檢波后的信號，再經(jīng)低通濾波，濾除高頻信號，即可獲得所需調(diào)制信號，實現(xiàn)解調(diào)。

3、信號調(diào)制與解調(diào)的MATLAB教本程序編制

利用MATLAB本身包含了600余個用于數(shù)學(xué)計算、統(tǒng)計和工程處理的函數(shù)，就可以迅速完成科學(xué)計算任務(wù)而不必進行額外的開發(fā)，而且信號與系統(tǒng)，通信系統(tǒng)工具包可以很容易的使用MATLAB開發(fā)語言——M語言快速的實現(xiàn)信號調(diào)制與解調(diào)這一過程的仿真。

4、整個系統(tǒng)的實現(xiàn)過程

首先利用MATLAB編制教本文件，對信號調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進行各種調(diào)制，產(chǎn)生各類已調(diào)波及對其進行解調(diào)，同時進行頻譜分析，然后利用SIMULINK工具箱對其進行解調(diào)仿真，通過改變參數(shù)并觀測結(jié)果為系統(tǒng)的設(shè)計和改進提供了良好的依據(jù)。

4.2、信號的調(diào)制與解調(diào)的MATLAB仿真的應(yīng)用價值

調(diào)制與解調(diào)是信號處理應(yīng)用的重要問題之一，而系統(tǒng)的仿真和設(shè)計是設(shè)計過程中的重要步驟和必要保證。利用MATLAB可以很方便的進行通信系統(tǒng)的分析和仿真，尤其對于我們電子信息專業(yè)的教學(xué)與設(shè)計非常有利，另一方面還可以為開設(shè)《高頻電子基礎(chǔ)》和《信號與系統(tǒng)》等課程提供模擬信號的調(diào)制與解調(diào)的計算機虛擬試驗。

5、工作的主要階段、進度

(1)、2007年秋季學(xué)期第11周前

接受畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(論文)要求及有關(guān)規(guī)定。

(2)、2007年秋季學(xué)期第12~20周

閱讀指定的參考資料及文獻(包括10萬個印刷符號外文資料)，基本完成開題報告、外文翻譯等任務(wù)。

(3)、2007年春季學(xué)期第1周〖您正瀏覽的文章由實習(xí)報告網(wǎng)整理〗

進一步修訂完善開題報告、外文翻譯，使其在內(nèi)容及格式上符合畢業(yè)設(shè)計(論文)規(guī)范要求。

(4)、2008年春季學(xué)期第82周到第6周

完成各單元電路設(shè)計，protel輔助分析。

(5)、第6周至第12周

完成電路制作，調(diào)試。

(6)、第13周

完成畢業(yè)設(shè)計，全部成果交指導(dǎo)老師批閱。

(7)、第14周

畢業(yè)答辯

6、最終目標(biāo)及完成時間

完成硬件設(shè)計，提供protel電路原理圖及pcb印制版圖，最終達到硬件軟件能準(zhǔn)確無誤的應(yīng)用的目標(biāo)。

完成時間：第15周

7、現(xiàn)有條件

現(xiàn)有protel軟件及制作硬件的必要設(shè)備，可以完成本課題的研究與設(shè)計。

參考文獻

1.謝自美等電子電路設(shè)計、實驗、測試。武漢：華中科技大學(xué)出版社。2000年7月。二版

2.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會。第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選編2001.北京：北京理工大學(xué)出版社。2003年1月。一版

3.孫繼平等900MHZDDS|PLL在礦井無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用煤炭科學(xué)技術(shù)2001年10期

4.張肅文等高頻電子線路。北京：高等教育出版社。1993年4月。三版

5.王正謀PROTEL電路設(shè)計實用教程。北京：電子工業(yè)出版社。2003年6月。一版

6.郭勇等PROTEL99SE印刷電路板設(shè)計教程。北京：機械工業(yè)出版社。2004年6月。一版

7.許自圖電子電路彷真平臺與教程。武漢：華中科技大學(xué)出版社。2003年1月。一版

篇8

1加強實驗室硬件環(huán)境建設(shè)

我校電工電子實驗教學(xué)中心承擔(dān)全校除人文和經(jīng)管兩個學(xué)科之外的全部學(xué)科的電工電子類實驗和實踐教學(xué)任務(wù)，包括電工電子基礎(chǔ)實驗課、電工電子實習(xí)、電子類課程設(shè)計、開放性實驗和競賽培訓(xùn)等實踐教學(xué)任務(wù)。為更好滿足實驗教學(xué)任務(wù)，中心加大了實驗室硬件環(huán)境建設(shè)。本中心新組建了6個新實驗教室，分別是綜合電子實驗室、微電子設(shè)計實驗室、SOPC實驗室、電工第三實驗室、仿真實驗室和開放創(chuàng)新實驗室。

中心教師還自主設(shè)計制作了51系列單片機開發(fā)板，EDA應(yīng)用開發(fā)平臺，MSP430單片機應(yīng)用開發(fā)平臺、電腦鼠標(biāo)開發(fā)平臺、工業(yè)總線開發(fā)平臺、PLC開發(fā)平臺、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺、聲表面波器件應(yīng)用開發(fā)平臺、太陽能利用應(yīng)用開發(fā)平臺、智能建筑系統(tǒng)開發(fā)平臺、智能測控系統(tǒng)開發(fā)平臺和交通控制系統(tǒng)開發(fā)平臺等。為了使現(xiàn)有設(shè)備滿足教學(xué)需要，中心組織人員與企業(yè)合作，改進了實驗教學(xué)設(shè)備80多臺，自購元器件，擴展現(xiàn)有設(shè)備功能40臺。

2改革實驗教學(xué)

2．1課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合

中心還制作了網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺。學(xué)生在該平臺上，可以獲得實驗教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書、儀器使用課件、電子元器件手冊和實驗教學(xué)課件等教學(xué)資源，以便完成實驗預(yù)習(xí)。同時，教師要求學(xué)生在實驗預(yù)習(xí)后，提交預(yù)習(xí)報告，作為學(xué)生實驗考核的一項重要指標(biāo)，有效的保證了實驗預(yù)習(xí)質(zhì)量［2，3］。

2．2電路設(shè)計實驗與電子設(shè)計技能培訓(xùn)結(jié)合

中心增加了電子設(shè)計自動化軟件的課時。例如我們在基礎(chǔ)實驗內(nèi)容里為“模擬電子技術(shù)”等課程增加SystemView和Multisim等模擬電路設(shè)計仿真軟件的學(xué)習(xí)內(nèi)容;在“數(shù)字電子設(shè)計”等課程增加了MAX+plusⅡ和ISE等數(shù)字電路設(shè)計;在系統(tǒng)設(shè)計型實驗和大型創(chuàng)新實驗中加入了ProteIDXP、Proteus和CCS等系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的軟件。這些內(nèi)容拓展了實驗的深度和廣度，使學(xué)生真正掌握目前業(yè)界主流的“方案設(shè)計—軟件仿真—設(shè)計與制作—系統(tǒng)調(diào)試”設(shè)計流程，提高了學(xué)生的實踐能力［4］。

2．3實驗教學(xué)內(nèi)容改革

實驗教學(xué)中心將實驗教學(xué)內(nèi)容由原來的驗證型、綜合型和設(shè)計型實驗，改革為由基礎(chǔ)理論與實驗技能型實驗、系統(tǒng)設(shè)計型實驗和大型創(chuàng)新實驗組成的多層次實驗教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)。

(1)基礎(chǔ)理論與實驗技能實驗

該實驗是由中心原有的驗證型、綜合型和設(shè)計型實驗內(nèi)容組成。這個層次的實驗主要完成學(xué)生電學(xué)素養(yǎng)、電路設(shè)計基本技能、電子儀器的使用、實驗操作等電學(xué)基本能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。

(2)系統(tǒng)設(shè)計型實驗

該實驗是在基礎(chǔ)理論與實驗技能實驗的基礎(chǔ)上，綜合學(xué)生所學(xué)到的多個電學(xué)理論設(shè)計一個具有特定功能的系統(tǒng)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識的能力、解決較為復(fù)雜的實際問題的能力以及簡單電學(xué)功能模塊設(shè)計的能力。例如，利用集成運算放大器設(shè)計一個靜電測試儀，在這個系統(tǒng)中用到了集成運算放大器的多種基本電路設(shè)計以及蜂鳴器、濾波電路等，最終實現(xiàn)了一個在實驗室測試靜電是否超標(biāo)，如超標(biāo)則發(fā)出報警。

(3)大型創(chuàng)新實驗

該實驗是將嵌入式系統(tǒng)、單片機、FPGA、DSP設(shè)計與電路設(shè)計相結(jié)合，設(shè)計一個復(fù)雜和智能的并具有實際使用功能的系統(tǒng)的實驗。這個層次的實驗由學(xué)生自主選題，自由結(jié)合。例如，分布式溫濕度控制柜系統(tǒng)的設(shè)計實驗涉及到傳感器技術(shù)、單片機技術(shù)、PCB設(shè)計和制版、TCP/IP傳輸技術(shù)和控制原理等。

2．4綜合實驗考核方式

中心對學(xué)生的實驗教學(xué)效果考核采取網(wǎng)上實驗預(yù)習(xí)、動手能力現(xiàn)場測試、實驗報告和實驗后網(wǎng)上應(yīng)用型考試相結(jié)合的形式;考核學(xué)生在實驗操作過程中能否主動搭建電路、查找問題和分析問題;防止實驗報告的抄襲;實驗結(jié)束后能夠主動回顧實驗知識和過程，將課堂教學(xué)進行復(fù)習(xí)和升華。

3加強實驗室管理

本中心在實驗室管理建設(shè)上制定了“事必議、議必決、決必行、行必果”的實驗室運行管理方針，建立和完善了一系列包括實驗室主任崗位職責(zé)、實驗技術(shù)人員崗位職責(zé)、實驗室設(shè)備管理制度、實驗室材料管理制度、實驗室考勤制度、實驗室學(xué)生守則、實驗室安全制度和開放實驗室管理制度等。

篇9

近些年來，隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，電子技術(shù)也隨著發(fā)展。電子產(chǎn)品更新頻率不斷加快，實現(xiàn)了電子產(chǎn)品的高集成、大容量和小體積開發(fā)。EDA技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)新了電子工程設(shè)計行業(yè)，為電子工程設(shè)計發(fā)展明確了新方向。21世紀(jì)將是EDA技術(shù)的高速發(fā)展期，EDA技術(shù)將是對21世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一。文章主要闡述EDA技術(shù)的發(fā)展概念、發(fā)展過程，明確了EDA技術(shù)特點，分析該技術(shù)的作用。

關(guān)鍵詞：

電子工程設(shè)計；EDA技術(shù)；電子技術(shù)

近些年來，隨著電子技術(shù)日益發(fā)展、革新，應(yīng)用逐漸實現(xiàn)了快速化和大容量發(fā)展，設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)字化，由傳統(tǒng)組合芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹到y(tǒng)發(fā)展?？梢哉f，EDA技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)了電子領(lǐng)域、電子系統(tǒng)開發(fā)的變革，是科技提高、發(fā)展的重要產(chǎn)物，對電子工程設(shè)計而言，EDA技術(shù)的研究、分析具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1EDA技術(shù)概述

EDA技術(shù)，實現(xiàn)了電子設(shè)計的自動化，CAM和CAE技術(shù)概念出現(xiàn)，逐漸產(chǎn)生了EDA技術(shù)，該技術(shù)以計算機為主要工具，集合拓撲邏輯結(jié)構(gòu)、計算數(shù)學(xué)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)字優(yōu)化技術(shù)、圖形技術(shù)等學(xué)科，逐漸產(chǎn)生了最新理論結(jié)構(gòu)，由微電子、信號處理分析、電路技術(shù)和信息技術(shù)的重要集合?，F(xiàn)代化EDA技術(shù)特點較多，選擇自頂向下方式設(shè)計程序，確保了設(shè)計方案整體性和優(yōu)化性，加上該技術(shù)自動化程度較高，在電子工程設(shè)計時，可開展各類級別調(diào)試和仿真，對于電子工程設(shè)計者而言，可及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤，防止設(shè)計工作浪費，防止細枝末節(jié)錯誤，在系統(tǒng)開發(fā)中能夠投入更多精力，確保設(shè)計的高效率和低成本，縮短設(shè)計周期。同時，EDA技術(shù)能夠并行操作，構(gòu)建框架結(jié)構(gòu)環(huán)境，可實現(xiàn)同步電子工程開發(fā)、設(shè)計?？梢哉f，EDA是電子技術(shù)設(shè)計自動化，也就是能夠幫助人們設(shè)計電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個設(shè)計階段發(fā)揮作用，使設(shè)計更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。

2EDA技術(shù)的特點

首先，在現(xiàn)代EDA技術(shù)的運用，大多選擇“Top-Down”程序進行設(shè)計，保證設(shè)計方案優(yōu)化性、合理性，防止“Bottom-up”的設(shè)計局部優(yōu)化，避免整體結(jié)構(gòu)缺陷。其次，HDL技術(shù)的設(shè)計優(yōu)點，可實現(xiàn)語言的公開利用，保證語言描述范圍，確保設(shè)計和工藝無聯(lián)系，保證現(xiàn)場、系統(tǒng)編程，確保設(shè)計保存更為便捷，可實現(xiàn)在線升級。第三，自動化程度較高，在設(shè)計過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)各級別仿真和調(diào)試，在早期結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計者能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤，防止設(shè)計工作重疊。另外，設(shè)計人員能夠省略具體細節(jié)問題，在系統(tǒng)開發(fā)上能夠集中精力，確保設(shè)計低成本和高效率。

3EDA技術(shù)的發(fā)展

在電子工程設(shè)計領(lǐng)域，隨著EDA技術(shù)出現(xiàn)到發(fā)展，主要分為3個歷史發(fā)展時期：首先，初級階段。從1970年開始，EDA技術(shù)主要是采取CAD技術(shù)，集成電路具有小規(guī)模特點，在傳統(tǒng)手工圖設(shè)計時，因集成電路板、集成電路成本較大，周期較長，設(shè)計效率不高，主要依靠計算機技術(shù)進行設(shè)計印刷，選擇CAD工具，可實現(xiàn)布圖布線的二維設(shè)計和分析，代替了傳統(tǒng)的高重復(fù)性工藝。其次，發(fā)展階段。從1980年開始，EDA技術(shù)逐漸發(fā)展完善，集成電路規(guī)模也隨之增大，電子系統(tǒng)的復(fù)雜化，開展軟件開發(fā)研究，實現(xiàn)CAD系統(tǒng)集成，強化了電路功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，EDA技術(shù)逐漸延伸至半導(dǎo)體芯片設(shè)計。第三，成熟階段。EDA技術(shù)經(jīng)過長時間發(fā)展，從1990年開始，微電子技術(shù)發(fā)展十分迅猛，一個芯片集成，就可達到幾千萬、上億晶體管，對于該技術(shù)現(xiàn)狀，對EDA技術(shù)要求也隨之提高，促使EDA技術(shù)進一步發(fā)展。全球各大公司陸續(xù)研發(fā)EDA系統(tǒng)，開展大規(guī)模系統(tǒng)仿真，研究高級語言技術(shù)和綜合技術(shù)。

4EDA技術(shù)軟件研究

首先，EWB軟件。該軟件技術(shù)是基于PC電子軟件設(shè)計，具有集成化、仿真分析、原理圖、接口設(shè)計、文件夾設(shè)計等幾個特點。其次，PROTEL軟件。使用該技術(shù)，主要在PROTE199中廣泛運用，立足電路原理圖設(shè)計，采取印刷電路板設(shè)計和高層次設(shè)計技術(shù)。近些年來，EDA技術(shù)開發(fā)成為熱門話題，得到迅速發(fā)展。在該領(lǐng)域，主要包含高層次模擬和硬件語言描述，是一種高層次綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，EDA技術(shù)朝著更科學(xué)、更高層次設(shè)計技術(shù)逐漸發(fā)展。

5EDA技術(shù)作用

首先，使用EDA技術(shù)，可驗證電路設(shè)計，保證方案正確性。確定設(shè)計方案后，通過系統(tǒng)仿真、結(jié)構(gòu)模擬，對設(shè)計方案可行性進行驗證設(shè)計，保證系統(tǒng)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)。推廣系統(tǒng)仿真技術(shù)，在非電專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計時，可確定某種新構(gòu)思和新理論設(shè)計方案。待仿真后，可模擬分析系統(tǒng)各電路結(jié)構(gòu)，對電路性能指標(biāo)實現(xiàn)性、結(jié)構(gòu)設(shè)計正確性進行判定。其次，使用EDA技術(shù)，可優(yōu)化設(shè)計電路特性。對于元器件容差，加上工作環(huán)境溫度變化，會影響電路穩(wěn)定性。通過傳統(tǒng)設(shè)計方法，難以全面分析這種影響，也難以完成整體優(yōu)化設(shè)計。使用EDA技術(shù)，利用統(tǒng)計分析、溫度分析功能，處于各種溫度條件下，可分析電路特性，有利于最佳電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)穩(wěn)定溫度和最佳元件參數(shù)確定，保證電路優(yōu)化設(shè)計。第三，使用EDA技術(shù)，可實現(xiàn)電路模擬測試。對于電子電路設(shè)計，在設(shè)計過程中，包含大量的特性分析、數(shù)據(jù)測試，由于受測試儀器精度、測試手段約束，存在較多測試問題，選擇EDA技術(shù)，可實現(xiàn)功能的全部測試。

6EDA技術(shù)實現(xiàn)步驟

如上文所述，在現(xiàn)代電子設(shè)計領(lǐng)域，EDA技術(shù)是技術(shù)發(fā)展的重要方向，主要是一種硬件HDL描述語言，對硬件電路功能、信號連接、定時關(guān)系的語言描述。因此，EDA技術(shù)具有較高的自動化程度，能夠?qū)崿F(xiàn)并行操作，具有較廣的語言描述范圍，可實現(xiàn)語言公開利用，促使整體設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)計。對于EDA步驟的實現(xiàn)，主要包含如下方法：首先，文本圖編輯和原理圖修改。通過圖形編輯器，對文本、圖形進行設(shè)計，可充分表達設(shè)計者的設(shè)計意圖。其次，編譯。通過編譯器，對設(shè)計描述進行拍錯編譯，通過設(shè)計描述，直接轉(zhuǎn)換成特定的文本形式。第三，綜合。在該步驟中，可實現(xiàn)軟件設(shè)計、硬件實現(xiàn)性的合二為一，由硬件電路代替軟件設(shè)計，通過HDL綜合器，促使網(wǎng)表文件生成。另外，以門級為出發(fā)點，可描述門電路結(jié)構(gòu)。只要用硬件描述語言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確，就可以進行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計與制造。第四，行為仿真。通過設(shè)計描述網(wǎng)表文件，實現(xiàn)功能仿真，對設(shè)計描述和設(shè)計意圖是否一致進行判定。第五，適配。對于網(wǎng)表文件，利用布局布線適配器，針對某一目標(biāo)器件進行邏輯映射操作，例如邏輯分割優(yōu)化，布局布線，以及底層器件的優(yōu)化配置，等到邏輯映射操作完成之后，EDA軟件可形成多項結(jié)構(gòu)，例如適配報告、下載文件。第六，功能仿真。在該步驟中，仿真精度非常高，和真實情況十分接近。第七，下載。如果上述6個步驟能夠順利實現(xiàn)，可將適配器文件下載，直接在目標(biāo)芯片中轉(zhuǎn)存。

7電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的應(yīng)用流程

近些年來，EDA技術(shù)在各領(lǐng)域不斷深入，涉及醫(yī)療、生物、航天、通信等領(lǐng)域，然而，EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中的運用最為突出，通過EDA技術(shù)，利用虛擬儀器進行產(chǎn)品測試，保證技術(shù)支持?？梢哉f，EDA技術(shù)的運用，主要是電路特性優(yōu)化和電路設(shè)計仿真。EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中的運用，主要應(yīng)用流程如下：首先，源程序。在一般情況下，在電子工程設(shè)計時，主要是利用EDA器件軟件，通過圖形編輯器，展示文本、圖形。不論是文本編輯器，或圖形編輯器，均需依靠EDA工具編譯、排錯，方可實現(xiàn)文件格式轉(zhuǎn)化，保證了邏輯綜合分析。輸入源程序之后，即可實現(xiàn)仿真器仿真。其次，邏輯綜合。輸入源程序之后，利用VHDL格式轉(zhuǎn)化，即可進入邏輯綜合分析流程，利用綜合器，在電路設(shè)計過程中，通過高級指令，實現(xiàn)高級向?qū)哟屋^低語言轉(zhuǎn)化，即邏輯綜合。在邏輯綜合過程中，可將其看作電子設(shè)計的目標(biāo)優(yōu)化流程，輸入文件到仿真器后，實現(xiàn)仿真操作，確保功效、結(jié)果一致性。第三，時序仿真。邏輯綜合適配后，進入到時序仿真環(huán)節(jié)，時序仿真是利用適配器、布線器，通過適當(dāng)手段，將VHDL文件傳輸至仿真器內(nèi)，逐漸開始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考慮器件特性，在適配之后，時序仿真結(jié)果比較精確。第四，仿真分析。明確了電子工程設(shè)計方案，通過結(jié)構(gòu)模擬、系統(tǒng)仿真方法，對方案可行性、合理性進行研究分析。通過EDA技術(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)函數(shù)傳遞，建立數(shù)學(xué)模型開展仿真分析。使用該系統(tǒng)仿真技術(shù)，可應(yīng)用到其他非電專業(yè)設(shè)計中，在理論驗證、方案構(gòu)思中能夠正確運用。

8結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)逐漸革新，促使EDA技術(shù)領(lǐng)域朝著更高層次推廣、開發(fā)，且成效非常顯著。在本篇文章中，筆者詳細分析、研究了EDA技術(shù)的基本信息。根據(jù)研究表明，在我國電子工程設(shè)計領(lǐng)域，EDA技術(shù)的運用是一種技術(shù)推動和變革，基于EDA技術(shù)的電子產(chǎn)品，其使用性能、專業(yè)化程度明顯高于傳統(tǒng)設(shè)計方案。因此，在電子工程設(shè)計領(lǐng)域，使用EDA技術(shù)，可明顯提升工作效率，優(yōu)化電子產(chǎn)品，拓展產(chǎn)品附加值，EDA技術(shù)發(fā)展方向的高層次自動化設(shè)計技術(shù)必將取得更輝煌的成績。無線互聯(lián)科技•設(shè)計分析

作者：陳瑾 單位：徐州工程學(xué)院

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篇10

“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程需要在有限的學(xué)時內(nèi)（理論教學(xué)64學(xué)時，實驗20學(xué)時）使學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能。新修訂的課程內(nèi)容體系更加注重理論教學(xué)與實踐教學(xué)的銜接，在保證經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上重點講授集成運放組成的各種信號運算、信號處理和信號產(chǎn)生電路，并延伸到模擬集成電路和模數(shù)混合系統(tǒng)等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)級的分析與設(shè)計能力。理論教學(xué)應(yīng)簡化器件內(nèi)部機理的介紹，弱化缺乏工程背景的解題技巧及公式記憶，強化器件的組合應(yīng)用與接口擴展機制，加強主流新技術(shù)的探討；實踐教學(xué)應(yīng)重點引入研究型和設(shè)計型實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，為此出版了課程配套的“十一五”規(guī)劃實驗教材《電子技術(shù)實驗與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計》。目前，多媒體教學(xué)和電子設(shè)計自動化（EDA）的發(fā)展使得教學(xué)輔助軟件能夠融入課堂，為學(xué)生豐富的探索和實踐提供了現(xiàn)代化手段。適用于該課程的研究型教學(xué)輔助軟件包括EDA仿真軟件Multisim、Proteus和工程計算軟件Matlab、MathCAD。在此基礎(chǔ)上，筆者將EDA仿真作為理論課的工具及學(xué)生進行硬件實驗的前提，建立了“理論•仿真•硬件”相互融合的教學(xué)模式，以保證研究型教學(xué)落到實處。

教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進

1.通過網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平善課程體系

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，世界各國高校都在大力開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)應(yīng)用，然而海量的數(shù)字化資源會使學(xué)生感到無所適從。為此，筆者通過網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺給學(xué)生提供少而精的數(shù)字化資源，與課堂教學(xué)相輔相成。除了教學(xué)大綱、教學(xué)日歷和教學(xué)課件，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺提供的數(shù)字化教學(xué)資源還包括教學(xué)輔助軟件、往屆試卷及答案詳解、國家級電子技術(shù)精品課程和國際一流大學(xué)電子技術(shù)課程的網(wǎng)址，方便學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺還提供與課程相關(guān)的在線輔導(dǎo)答疑，并通過微博、QQ群、飛信群等網(wǎng)絡(luò)互動方式開展憶阻器、在系統(tǒng)可編程模擬器件、新型傳感器等前沿技術(shù)的專題討論，并讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查模擬電子技術(shù)的相關(guān)專利與應(yīng)用，撰寫調(diào)研報告，促進學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)。

2.將EDA仿真演示融入理論教學(xué)

EDA技術(shù)是電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命，改變了以變量估算和硬件實驗為基礎(chǔ)的電路設(shè)計方法。在理論教學(xué)中引入重點內(nèi)容的EDA仿真演示，有利于快捷地將理論性和應(yīng)用性融于一體，實現(xiàn)理論教學(xué)的拓展，并為實踐教學(xué)打下基礎(chǔ)。由于學(xué)時與場所限制，教師需要在備課時充分考慮課堂投影演示與本機顯示的不同，精心設(shè)計演示范例與互動環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考，由學(xué)生得出結(jié)論，并事先做好演示范例的中間版本以便重點演示關(guān)鍵步驟。例如，筆者在課堂上利用EDA仿真軟件邊演示邊講解電路引入負反饋前后各種參數(shù)、輸入輸出信號波形、頻率響應(yīng)特性的異同，學(xué)生通過直觀的比較加深了對負反饋作用的理解。此外，筆者在布置書面作業(yè)時還鼓勵學(xué)生對作業(yè)中的疑難問題進行仿真，并在作業(yè)本上寫出心得體會。

3.強化“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維

現(xiàn)行的理論教學(xué)往往只講器件和基礎(chǔ)電路，很少涉及如何由各種元器件通過某種聯(lián)結(jié)組成一個實用系統(tǒng)。筆者在緒論課中就結(jié)合實際闡明電路系統(tǒng)的組成及各部分的作用，并給出簡圖；之后課程中每一個新內(nèi)容都會回到系統(tǒng)簡圖上來，逐漸深化、細化，并引導(dǎo)學(xué)生尋找反例，這樣不但使學(xué)生建立了系統(tǒng)的概念，而且能夠舉一反三。在EDA的輔助下，學(xué)生對各種電路無須精確的理論計算，但要掌握近似估算的方法，弄清楚電路系統(tǒng)的設(shè)計思路及其局限性、性能指標(biāo)的折衷考慮。要注意各章節(jié)之間的相互配合和銜接，堅持培養(yǎng)學(xué)生“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維，強化以集成運放為基礎(chǔ)的知識體系，使學(xué)生建立系統(tǒng)觀念、工程觀念，學(xué)會定性分析與辯證的思維方法。

多層次的實踐教學(xué)

1.利用Multisim軟件開展虛擬實驗

研究型教學(xué)是理論和實踐有機結(jié)合的一種教學(xué)方式。然而由于學(xué)時、實驗條件的限制，課內(nèi)實驗的教學(xué)效果難以達到預(yù)期目標(biāo)，利用EDA軟件開展虛擬實驗?zāi)軌驈浹a當(dāng)前課內(nèi)實驗的不足。目前EDA軟件的種類很多，其中Multisim軟件提供了多種常用的虛擬電子儀器與元器件，特別適合于模擬電路系統(tǒng)的虛擬實驗。

學(xué)生可以通過這些儀器觀察電路的運行狀態(tài)，查看電路的仿真結(jié)果，許多設(shè)置、使用和讀數(shù)與實際的測量儀器類似。因此，課內(nèi)實驗是首先在EDA實驗室安排了一節(jié)課的Multisim認識實習(xí)，隨后按教學(xué)日歷分為基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、課程設(shè)計三個階段。各階段都增加了相應(yīng)的仿真設(shè)計內(nèi)容。在課內(nèi)實驗之前，筆者要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容并進行Multisim仿真及課外研究，再進入實驗室通過儀器設(shè)備進行實際的硬件操作。虛擬實驗和硬件實驗不可重此輕彼，而應(yīng)軟硬結(jié)合。筆者通過實驗課件的演示減少講解時間，讓學(xué)生有更多的時間用于實際操作與硬件調(diào)試。這種“理論•仿真•硬件”相互融合的教學(xué)模式將仿真考核和課外研究作為實驗成績的重要部分，增強了學(xué)生對理論知識的理解與掌握，提高了學(xué)生的仿真能力、設(shè)計能力和系統(tǒng)調(diào)試能力。

2.重視綜合實驗和課程設(shè)計

研究型教學(xué)需要一種類似科學(xué)研究的氛圍以及一對一的師生互動。綜合實驗和課程設(shè)計能夠較好地彌補理論教學(xué)大班授課的不足。有限的學(xué)時在一定程度上制約了實踐教學(xué)的深入開展，為此筆者壓縮了前期驗證型基礎(chǔ)實驗的次數(shù)，在實驗課程的后期安排了三次融合整學(xué)期知識點的綜合實驗，幫助學(xué)生強化“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維。期末的課程設(shè)計則由指導(dǎo)教師布置若干難度適中的研究課題，要求學(xué)生從查閱資料開始自主進行電路設(shè)計，對設(shè)計的電路進行仿真分析，經(jīng)教師審查后方可選購器件，安裝調(diào)試電路，測量各種參數(shù)，進行實驗分析，提出改進意見，并根據(jù)規(guī)范格式書寫課程設(shè)計報告，完成一次較完整的工程研究訓(xùn)練。鼓勵學(xué)生進一步拓展課程設(shè)計內(nèi)容并發(fā)表科技小論文，在課程設(shè)計中表現(xiàn)突出的學(xué)生將被選拔參加各種課外科技活動和競賽。

結(jié)束語