電路設計步驟

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電路設計步驟范文第1篇

關鍵詞：鍋爐鋼結構；原則；設計步驟

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

鍋爐鋼結構鋼結構工程具有自重小、剛度大、基礎造價低、抗震性能好等優點，通常用于高層（超高層）、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。

一、鍋爐鋼結構設計原則

近年來，在鋼結構設計中經常出現失穩事故，造成嚴重的人員傷亡與經濟損失，主要原因是由于以下兩方面造成：由于空間網架、網殼結構等新型鋼結構的不斷出現，造成相關設計者沒有足夠的時間去了解掌握這些新型結構的設計；由于鋼結構設計者缺乏相關設計經驗，關于鋼結構和構件的整體穩定性概念理解不夠清晰，成為鋼結構設計中經常出現的薄弱環節。因此，穩定性成為鋼結構設計中一個突出的問題，如果處理不好此類問題，將會造成不可估計的損失。所以根據穩定性問題在實際的鋼結構設計中的特點，以及未來更好的保證鋼結構設計中構件不會喪失穩定性，設計過程中應嚴格遵守以下三條基本原則：保證整體結構的細部構造和構件的穩定計算，二者必須相互配合，相互統一；在進行結構布置時，必須從整個體系和組成部分的穩定性要求出發，進行全面考慮；必須保證結構計算簡圖和實際計算方法所依據的簡圖相一致，這對框架結構的穩定計算起著相當關鍵的作用。

二、鍋爐鋼結構設計步驟

1、方案設計

廣泛開展國內外的文獻、資料調研，根據設計輸入文件提出的具體要求，明確設計目標，提出總體設計方案。明確工作原理、結構形式、幾何尺寸等主要設計參數。 對可能影響總體性能的關鍵部件設計參數的提出要有依據，如借鑒國內外的設計參數、已有的實驗結果、近似計算結果或經驗值等。對設計方案在可靠性、可行性、維修性、有效性、適應性、經濟性等方面加以分析、比較、開展綜合評價，確定最終方案。

2、初步設計

在充分考慮到強度、剛度、工藝性、維修性等方面的因素的基礎上， 建立關鍵設計的分析計算模型，開展有關方面的性能計算。 提供設計依據。 根據計算結果改進方案，調整參數。開展技術經濟和安全性分析與評估， 特別是對于結構復雜的關鍵技術要開展詳細的分析評估，完成設計報告。

（1）鋼結構布置形式

鋼結構主要有框架、平面架、網架、索膜、輕鋼以及塔桅等結構形式。通常情況下，每個形式都有其獨特的特點，因此在選型的時候要結合具體情況充分考慮它們的特點，在面對具體問題時要具體分析。例如，對于那些屋面覆蓋跨度較大的建筑時，可以選擇以構件受拉為主的懸索或索膜結構；在建筑輕鋼工業廠房時，需要有較大的懸掛荷載或移動荷載，此時我們需要選擇與之相適應的網架，放棄門式鋼架。

（2）選擇鋼結構材料

材料選擇原則：由于低合金鋼（Q345）比碳鋼（Q235）穩定性差，但強度高，價格稍貴。一般說來，鋼結構桿件按構造要求的較多，剛度控制的也較多，因此，用碳鋼（Q235）是合算的；但在強度控制的桿件上選用低合金鋼（Q345）是合算的；同時由剛度控制、但強度也有較高要求的桿件，選用其中哪種都是不經濟的，這時應選用混用。混用原則：一般情況下按桿件劃分或按板厚劃分。如按桿件劃分，如柱、梁、垂直支撐、頂板次梁等，可采用碳鋼（Q235），但對于大板梁、主柱應盡量選用低合金鋼（Q345）；如按板厚劃分，薄板件可采用碳鋼（Q235），而厚板應盡量選用低合金鋼（Q345）。但是，無論哪種選擇，都應考慮市場的供應情況。

（3）截面的選擇

選取合理的截面尺寸，對于降低鍋爐鋼結構的重量來說是非常必要的一種手段。針對柱、梁、垂直支撐、水平支撐不同的受力特點，采取不同的措施，最大程度的減小翼緣和腹板的厚度，使各桿件截面的力學性能得到充分利用。對于柱來說，應根據受力的實際情況，調整截面的尺寸，如不采用原有的寬翼緣的斷面，而采用拉開的斷面；對于梁來說，應靈活調整梁的斷面尺寸，比如軸力大集中力小的梁，翼緣寬度應選擇寬些，而軸力小集中力大的梁，翼緣寬度應選擇窄些；對于垂直支撐，由于有些垂直支撐的軸力過大，采用以往的 W 型系列的工字型截面，致使部分截面的鋼板厚度達到了 50 mm，針對垂直支撐垂直受力的特點，截面鋼板厚度大于 20 mm 的截面改為箱型截面，端部過渡到工字型，節點連接保持不變。

3、技術設計

依據初步設計及初步評審結果完成技術設計報告及圖紙，對各組件及分組件開展詳細的結構設計。在完成關鍵組件的詳細結構設計之后， 還應對其開展必要的性能分析校核。首先根據方案設計確定立柱柱距及運轉層平臺的布置， 立柱柱距根據鍋爐本體及設計院管道位置的載荷要求合理布置；爐體露天布置或在地震區時， 水平支撐要承受風載和地震水平力的作用。 為了保證梁的穩定性和梁系統水平方向具有一定的整體剛性，應設置支撐桿件，支撐桿件一般采用節點板相連接，各桿件內力通過桿端焊縫傳給節點板，水平支撐桿件傳遞力最后到達節點板，水平支撐應設置在承載較大的平面并盡量沿爐膛四周形成一封閉的、具有一定剛度的平面。在滿足結構要求前提下，應盡可能較少剛性水平支撐的層數，一般對 10米左右設置一層剛性水平支撐。頂板的布置。頂板梁是鍋爐鋼結構主要的懸掛承重部件，在布置時應保證傳力明確、結構穩定、易于安裝。 由于受到運輸的限制， 板梁的高度不能超過4000 mm， 立柱柱頂與頂板連接處一般采用鉸支連接，高度超限時應進行高度分段，即做成疊梁形式。根據鋼結構布置形式要求選擇合理的節點連接形式，按節點的基本特性分：剛性連接，半剛性連接，和鉸接， 剛性連接是指節點和其他構件一樣要承受彎矩，剪力和軸力；半剛性連接一般在設計中是不采用的；鉸接理論講是不受彎矩的，不能中間拼接，只用桿件端部的連接。

4、計算分析

根據以上的準備，使用結構分析軟件進行結構分析，結構分析的關鍵是根據規范及經驗選擇荷載組合工況，同時確定取值界限（應力、撓度、剛度、結構側移等），選取合理的截面形式，經分析計算確定最經濟的截面，打印計算結果（包括應力、軸力、彎矩剪力、位移、基礎負荷等）。

5、節點的設計

連接節點的常用方法包括等強設計與實際受力設計兩種，基于安全性的考慮，可以采用等強設計法，可以設計出焊縫、螺栓連接等。作為設計構建中的核心，結構的焊接主要有直角焊接、斜角焊接兩種。通常而言，節點設計的主要內容包括焊接、栓接、連接板以及梁腹板，除此之外，還要考慮現場定位、臨時固定施工過程中的便利性。應該嚴格按照相關規范，合理選擇焊接焊縫的尺寸及形式。焊條的選用應和被連接金屬材質相適應。E43 對應 Q235，E50 對應 Q345；Q235 與 0345 連接時，應該選擇低強度的 E43，而不是 E50。根據傳力特點的不同，節點可分為剛接、鉸接和半剛接，在選用節點時，必須要正確判斷節點的連接形式，做到整個設計的安全與合理。

6、繪制鋼結構總圖

根據以上結構布置、計算分析、節點計繪制基礎負荷、鋼結構總圖（包括平、立面布置圖、平臺扶梯布置圖、基礎載荷圖、運轉層開孔圖等），該圖中應包括桿件布置、桿件截面、節點連接形式、桿件編號、材料、技術說明要求等信息。結束語鍋爐鋼結構的設計是一個非常復雜繁瑣的過程，存在著許多不定的因素。在設計過程中可以采取優化設計的理念，并將次構件的作用盡可能考慮進來，同時滿足鋼結構設計的安全性與經濟性，降低工程的成本。

總結語：

鍋爐鋼結構是電站鍋爐的重要組成部分,它是支承和固定鍋爐本體各部件, 并維持它們之間的相對位置, 需要針對它的特點，嚴格按步驟設計，才能保證鍋爐安全運。

參考文獻

[1] 陶然.鍋爐鋼結構設計的步驟及特點[J].電站系統工程，27 卷第5 期，2011.9.

電路設計步驟范文第2篇

關鍵詞：板級設計；EDA工具；硬件連接檢查；Perl語言

中圖分類號： TP311文獻標識碼：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

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

首先，如何在設計早期將系統軟硬件功能劃分得比較合理，形成有效的功能結構框架，以避免冗余循環過程；

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

眾所周知，電子技術的發展日新月異，而這種變化的根源，主要因素來自芯片技術的進步，半導體工藝日趨物理極限，超大規模電路成為芯片發展主流[1]。而這種工藝和規模的變化又帶來了許多新的電子設計瓶頸，板級設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、復雜度明顯增高；另外，芯片工作頻率提高，使得系統工作頻率的提高成為可能。而這些變化必然給板級設計帶來許多問題和挑戰。首先，由于高密度引腳及引腳尺寸日趨物理極限，導致低的布通率；其次，由于系統時鐘頻率的提高，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工具來完成復雜的高性能的設計[2]。

據此，我們不難看出，板級設計有以下三種趨勢：

1) 高速時鐘頻率及快速邊沿的設計成為主流[3]；

2) 產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計技術（即數字、模擬及射頻混合設計）所帶來的分布效應；

3) 設計難度的提高，導致傳統的設計流程及設計方法很難勝任當前的技術。

基于板級設計的發展趨勢，目前有許多廠商從事電子設計自動化(EDA)工具的開發工作，如 Cadence, Synopsis, Mentor Graphics等EDA工具供應商。EDA所涉及的領域非常廣泛，包括網絡、通信、計算機、航天航空等。產品則涉及系統板級設計、系統數字/中頻模擬/數模混合/射頻仿真設計、系統IC/ASIC/FPGA的設計/仿真/驗證，軟硬件協同設計等。任何一家EDA供應商均很難提供滿足各類用戶的不同設計需求的最強的設計流程。

2 板級電路的硬件連接驗證方法

2.1 電路原理圖設計流程

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

原理圖具體設計步驟如下[4]：

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

圖1 電路原理圖設計流程圖

2) 設置工作環境。根據實際電路的復雜程度來設置圖紙的大小。在電路設計的整個過程中，圖紙的大小都可以不斷地調整，設置合適的圖紙大小是完成原理圖設計的第一步。

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、封裝進行定義和設定，根據元件之間的走線等聯系對元件在工作平面上的位置進行調整和修改使得原理圖美觀而且易懂。

4) 原理圖的布線。根據實際電路的需要，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線、符號連接起來，構成一幅完整的電路原理圖。

5) 建立網絡表。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計，就需要生成一個網絡表文件。網絡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。當完成原理圖布線后，需要設置項目選項來編譯當前項目，利用工具提供的錯誤檢查報告修改原理圖。

7) 編譯和調整。如果原理圖已通過電氣規范檢查，那么原理圖的設計就完成了。這是對于一般電路設計而言，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（如網絡表、元件清單等），同時可以對設計好的原理圖和各種報表進行存盤和輸出打印，為印刷板電路的設計做好準備。

2.2 硬件連接驗證方法的目的和驗證范圍

在2.1中描述的原理圖設計流程中，電氣規范檢查是完成原理圖設計的必要條件[5]。對于一個龐大復雜的系統板級設計來說，由于設計工具在硬件連接性方面的檢查功能不完善，或者由于設計人員在設計中的忽視，硬件連接方面的一些錯誤在通過電氣規范檢查并報表輸出后的板級設計中時有出現。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；電路設計中是否按照每個芯片說明書中規定的供電電壓為該芯片供電；電路設計中是否存在芯片的某一個引腳存在重復的上拉、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動或者不足驅動的情況。

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) 電路設計中是否存在未連接的節點：進行節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點即電路設計中是否存在某器件的一個節點沒有連接到其他任何器件的情況。通常情況下，電路設計人員會對電路設計中一些故意懸空的芯片引腳標注上“NC”，這種情況則不屬于未連接的節點。在分析中，我們認為未連接的節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計中是否都被使用。

2) 電路設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定的工作狀態，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計中的每一個器件的電源和地腳都接入到正確的電源網絡上。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。此外，輸入腳和輸出腳是否存在重復的上拉或下拉電阻，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注。

4) 電路設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準如下：

a. 所有接收器件的輸入腳都至少被一個驅動器件的輸出腳驅動；

b.電路設計中的任意一個特定的節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)電路設計中的是否存在數字驅動腳和數字接收腳的DC特性不匹配：我們進行此部分驗證是為了檢查驅動腳和輸出腳的高/低電平是否匹配，防止芯片存在過驅動或者不足驅動的情況出現。

6) 電路設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計中引腳的功能和節點命名是否存在不一致性。不一致性通常會發生在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

為了完成2.2中列舉的板級設計的硬件連接驗證，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、數字腳的高低電平等一系列參數是否與對應的芯片說明書的參數一致，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；檢查設計中存在互相連接的驅動與被驅動關系的芯片之間對接的數字腳的高低電平是否匹配，即不存在過驅動或者不足驅動的情況。

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和芯片說明書中的對應參數的數值或者范圍是否一致。在日趨復雜的板級設計中要準確無誤地完成參數的比對工作，單單憑借設計師的經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處理，排除電路原理圖和芯片說明書參數已經匹配的連接，縮小檢查的范圍，最終憑借設計經驗和芯片說明書的規范來鎖定設計中確實存在的硬件連接錯誤，整個流程如圖2所示。

3 結論

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

參考文獻：

[1] 王衛平.電子工藝基礎：第2版.2003年09月.北京：電子工業出版社.

[2] 集成系統PCB板設計的新技術.[2003-11-25].上海泰齊科技網.

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

[4] 李剛，王艷林，孫江宏等編著.Protel DXP電路設計標準教程.2005年06月.北京：清華大學出版社.

電路設計步驟范文第3篇

關鍵詞：電子設計自動化技術 數字電子技術試驗 應用

隨著時代與科技的不斷發展，新形勢下各大高校數字電子技術實驗教學也隨之發生改變，數字電子技術屬于一門實用性強的綜合型學科，只有學好數字電子技術才能為接下來電子信息后續課程打好基礎。電子設計自動化設計是計算機結合集成電路下衍生的產物，現今可編程邏輯器應用范圍越來越廣，運用計算機編程技術可對電子設計產品進行更大程度上的優化和控制，可編程邏輯器為電子電路實驗提供了新的設計方法，提高了設計電子產品硬件的便捷性，使原有的系統設計方式、核心技術得到轉變，促進了電子設計自動化的發展，使其具備更加廣闊的前景。

一、EDA技術在數字電子技術實驗教學的優勢

現階段大部分高等院校數字電子技術實驗通過使用多種實驗箱，讓學生自行連接電路，運用儀器對連接的電路做出檢驗，對其驗證結果進行總結和分析。此種集成芯片設計電路連接的過程中存在較多的問題，例如電路復雜、芯片短缺、查找故障難度高、儀器及其附屬設施易破壞、缺乏實驗設備等，致使連接電路難度較高，學生對數字電子技術實驗興趣不高，實驗效果不夠理想。隨著時代的發展，傳統的數字電子技術實驗教學也應作出與時俱進的改變，為了加大學生的學習興趣，提高連接電路的成功率，在以往的數字電子技術實驗中引進電子設計自動化技術，改變原有電路設計方法，使EDA技術下的電路設計變得更加可靠而有效。以往的數字電路設計方法只能設計出完整電路的一部分，在實際連接數字電路時會因為零件不足、性能與電路設計性能不相符等問題，致使需要重復實驗，再次設計完整的數字電路并操作、驗證等，此種方法過于費時，對學生而言學習興趣不高。使EDA技術下的電路設計方法是分階段進行，首先將整體的電路劃分為多個模塊，然后再設計各模塊，此種方法適用性強、干擾性小，從而能夠進一步保證電路連接的準確性、可靠性，EDA技術有利于推動電子產品的發展。

二、EDA技術設計的步驟

EDA技術設計數字電路首先要對系統進行全面的分析，將完整的系統分為多個獨立存在的模塊，然后逐一設計各個模塊，對應不同模塊采用不同的輸入方式，在系統中就可對設計模塊進行仿真模擬，驗證其電路連接的正確性，待驗證合格后，將設計電路圖下載至存儲介質。

綜合是指運用電子設計自動化系統中的綜合器將VHDL軟件設計與硬件聯系在一起，形成可行的硬件電路。綜合器具備源文件整合功能，可保證綜合硬件的可操作性，電子設計自動化具有邏輯綜合功能，并能對設計出的數字電路進行優化，可將邏輯級電路圖轉變為門級電路，自動生成分析文件、網表文件及其附屬報告。

綜合完成之后還需運用相關適配器將網表文件對目標元件作邏輯映射，此種操作方式叫做布線布局，也叫做適配，這個過程涉及到邏輯分割、布局布線、底層器件配置、邏輯優化等內容的實施，當適配通過后系統就會自動生成時序仿真網表文件、時序仿真下載文件，大部分文件格式為JEDEC、Jam，適配對象與相關元件結構細節形成直接的對應關系。

再通過電子設計自動化系統對適配生成結果測試完成后，才能作編程下載處理，這個過程就叫做仿真。在EDA設計中最關鍵的步驟就是仿真，仿真是整個數字電路設計的重要階段，運用電子設計自動化系統進行時序仿真、功能門級仿真，可從兩種級別分別作仿真測試。時序仿真是指對適配通過之后生成的網表文件作仿真處理，模擬各級元件在實際運作的過程中，其元件性能的仿真實驗，考慮到元件、硬件性能的特點，獲得仿真結果精度較高，由系統生成的時序仿真網表文件中對數字電路各元件的延遲做出了具體說明。功能仿真主要是對設計中的邏輯功能進行仿真，分析和觀測仿真結果與原有的數字電路設計功能要求是否相符，功能仿真對任意一項具體元件硬件性能、延遲等均不介紹。

經仿真驗證數字電路成功后，將適配通過的下載文件、配置文件下載至存儲介質，將以設計成功的文件下載至FPGA 、CPLD工具當中，便于對設計硬件進行調整及驗證，再將其輸入系統中作統一測試，驗證設計電路在實際應用中潛在的問題，減少使用電路的差錯性，不斷改進問題電路，優化設計。

三、在數字電子技術實驗中的應用實例

將EDA設計技術應用在數字電子技術實驗教學中，以設計計數譯碼電路為例，通過混合輸入的設計方式，具體說明自動化電子設計在數字電子技術實驗中的應用。首先按照原理圖設計模6計數器，其編碼方式為BCD碼，采用通用型集成芯片將模6計數器的編碼方式轉變為8421BCD碼，使其成為可作十進制處理的計數工具，運用計數工具中的異步清零端，將十進制改變為六進制計數工具，具體設計電路及其仿真波形如下圖1，這種方式是構建數字電路實驗設計的基本設想。

在系統中運用VHDL方法來設計驅動共陰極數碼管七段并將其顯示出來，生成完整的、不可逆的譯碼電路，具體方法如下，采用VHDL語言描述出譯碼器，將d3、d2、d1、d0看作是顯示譯碼器的輸入口，其中X為顯示譯碼器的輸出口，假設輸出口X是矢量形式，可有七個不同的數量關系值，這七個數量關系值即表示為七個不同的輸出設備數碼管的段碼。當d3、d2、d1、d0分別對應不同的8421BCD碼，譯碼器就會自動生成與連接外端的輸出數碼及其不同的對應段碼，最終統一由驅動數碼管將其反映出來，按照原理圖輸入方法設計的六進制計數工具、VHDL語言輸入方法共同設計的七段顯示譯碼器成功之后，就可利用數字電路生成系統，生成頂層功能模塊，運用相應的原理圖文件、VHDL語言文件對其作出調整和使用，計數譯碼電路層次原理圖見下圖2。

結束語

綜上所述，自動化電子設計有利于提高數字電子技術的實驗效果，此種方法設計電路靈活性較高、干擾性小，不存在硬件、儀器等相關設施的影響。將整體的電路設計劃分為多個模塊并進行設計，此種方式適用性較強，即使在面對復雜的數字電路設計的情況下，也能將其變得簡單。

參考文獻：

[1]王彩鳳，胡波，李衛兵.EDA技術在數字電子技術實驗中的應用[J].實驗科學與技術，2011（1）

電路設計步驟范文第4篇

關鍵詞：EDA技術；電子技術；應用研究

1引言

電子技術是電子信息類專業課程之一，通常包括數電、模電和高配電三個部分。電子技術的學習對相關專業的學生是非常重要的，將直接影響到學生的專業技術水平和實踐能力，應該引起教師和學生的重視。

2傳統電子技術教學的弊端

傳統電子技術課程在實際教學過程中存在諸多弊端。例如：電子技術教材已無法適應當前快速發展的電子技術，不能與最新技術接軌，如果繼續采用傳統教材和培養模式，將對教學質量和學生實踐能力產生重要影響；滿足學生實際訓練需求的輔助設備存在不足，導致學生進行的實驗多是基于“電路模塊化”的設計項目，而傳統電路所使用的設計方法無法適應現代化的大型項目的設計需求；傳統電子技術教學中，內容抽象，實踐不足，缺乏創新設計方面的教學課程。

3EDA技術的含義和EDA技術課程特征

EDA，是ElectronicsDesignAutomation的縮寫，意為電子設計自動化，是基于計算機輔助設計、輔助制造、輔助測試、輔助工程的概念發展而來的。EDA技術也被稱為電子設計機動化技術，是在計算機為載體的EDA軟件平臺上，融合應用電子技術、計算機技術和智能化技術，采用硬件描述語言進行設計，計算機將自動完成設計語言邏輯編譯、化簡、分割、布局、仿真等步驟。

4EDA技術在電子技術中的設計流程

就EDA技術電子技術流程而言，主要可劃分為系統劃分、圖形或者VHDL輸入、代碼級功能仿真、適配前時序仿真及AS1C實現等。

5EDA技術在電子技術中的實踐運用

5.1運用仿真軟件代替硬件

隨著EDA技術的發展，越來越多的仿真軟件開始出現，并逐步運用到實際的電路設計中，例如，SPICE/PSPICE，KELI，WEB，ANSMS，SIMULINK等。通過這些仿真軟件，可以構建兼具科學化與規模化的實驗、實習平臺，而在這些實驗平臺上，電路仿真實驗、交直流分析、影響頻率監測、電路參數掃描分析等實驗均可以進行。以仿真軟件代替硬件的形式有效彌補了電路設計實訓中設備不足的問題。EDA技術運用到電子技術中，以科學化、現代化的教學手段，降低了實訓過程對硬件設施的依賴性，使得學生在實訓過程中不再受到實驗設備不足及教學硬件缺乏的影響。

5.2將硬件設計轉化為軟件設計

EDA技術在電子技術中的運用，降低了實訓過程對硬件設施的依賴性，學生可以轉化設計思路和載體，直接在EDA技術所搭建的軟件平臺上，進行電子產品設計。例如，Layout、PowerPCB等。通過EDA軟件將硬件設計轉化為軟件設計，不僅提高了學生的電子技術中的綜合技能水平，而且極大程度上調動學生的學習積極性。

5.3驗證設計實驗和電路設計方案的正確性

在EDA技術平臺中，計算機可自動完成編譯、分析、仿真、優化等步驟。因此，利用EDA技術時，可采用系統仿真和結構模擬方法，在確保系統各環節的子項目和子模塊能夠運轉的情況下，對設計實驗和電路設計方案的準確性和可行性進行驗證。仿真完成后，對各個子電路的結構進行檢測和分析，獲取必要的技術參數，并以此為依據判斷電路設計是否科學合理，各項性能指標是否可靠有效。EDA技術中的系統仿真和量化分析，在有效提高電子技術設計水平和相對應的電子產品質量方面具有積極影響，對于整個電子產品行業的發展也具有重要作用。

5.4優化所設計電路的特性

在EDA技術條件下，借助其自身所具有的溫度分析、統計分析功能，能夠有效分析出電路在各種不同條件下所具有的特征，從而確定電子元器件的最佳技術參數、系統穩定程度以及合適的電路結構，以全面優化電路設計。

5.5科學模擬測試電路特性

由于受到測試方法、儀表精度等因素的限制，在電路設計過程中，進行大量數據測試和特性分析時，會出現較大的誤差，并給電子產品制作和產品質量帶來一些問題。而在EDA技術條件下，模擬測試的工作量將大幅下降，大部分測試工作將直接由計算機自動完成，既減輕了測試的工作量，又提高了測試的精確性，從而實現全方位、全功能測試。

5.6EDA技術條件下，可多人同時操作

在EDA技術條件下進行電路框架構建和設計，能夠保證設計方案的整體性和合理性。當設計過程中任意子環節或子模塊出現問題時，設計人員都能夠從問題自身開始逐步解決。基于這一優勢，電子系統的設計和開發可由多人同時進行。在電子設計類競賽培訓時，在電子產品設計制作過程中運用EDA技術，能夠為團隊設計奠定良好的技術基礎。

5.7降低設備損耗和實訓成本

傳統教學中的實驗或設計課程中，檢查試驗箱和面包板鏈接插件是否松動、檢查數據處理器是否存在灼燒、焊接設備、連接電路、調試電路等步驟都需要學生花費大量的時間去操作。而在EDA技術條件下，學生可以在實驗正式開始前，依照實驗設計方案和步驟進行仿真測試，減少了大量繁瑣的步驟。既節省了大量實訓時間，又有效降低實驗設備的耗材和損耗；既節約實訓成本，又提高實訓效率。

6結束語

在實訓過程中，采用以軟件替代硬件的方式進行設計結構搭建、仿真調試和產品制作，既提高學生的開發能力和創新能力，又極大的降低了設備損害和培訓成本，實訓內容、學生創新思維、設計能力都將得到進一步的豐富和提高，電子技術也將得到進一步發展。

參考文獻

電路設計步驟范文第5篇

【關鍵詞】高職 應用電子技術專業 畢業設計質量 電子線路CAD

【Abstract】The graduation design of Higher vocational college is an important part of higher vocational education teaching and it also plays an essential component of higher vocational education personnel training plan. Doing a good job at graduation design is very useful for higher vocational colleges to cultivate high？鄄quality technical and skilled talents. With the introduction of Protel software to applied electronic technology specialty graduation design， it is greatly improved the quality of graduate design.

【Keywords】higher vocational college； applied electronic technology specialty； quality of graduation design；electronic circuit CAD

【基金項目】本文系紹興市教育科學2014年度規劃課題“應用電子線路CAD設計軟件提高高職應用電子技術專業學生畢業設計質量的研究與實踐”研究成果。（項目編號：SGJ14025，項目主持人：周旭丹）

【中圖分類號】G421 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0248-02

高職院校畢業設計是高職教育教學的一個重要環節，是高職人才培養計劃的重要組成部分，也是高職實現人才培養目標的最后一個階段[1]。它既是對學生在大學期間所學知識、技術與能力的檢驗，也是對高職院校教育教學質量的全面、綜合的檢查[2]。它既是學生對理論知識綜合運用的過程，也是學生理論結合實踐分析解決實際問題和培養初步科學研究能力的重要階段，又是對學生團隊協作能力、創新思維能力等綜合素質的全面檢驗。做好畢業設計，對高職培養高素質技術技能人才，具有十分重要的作用。對以培養面向現代電子產品生產企業從事電子產品的生產及組織管理的應用電子技術專業來說，在畢業設計中引入Protel軟件開展“基于產品研發過程”的課題研究，意義重大。本人在指導應電專業學生開展畢業設計中積極進行了這方面的探索，取得了良好的效果。

1.將Protel軟件引入應電專業畢業設計的可行性

Protel軟件最早是Altium公司在80年代末推出的，經過了Protel DOS版，Protel 98，Protel 99 SE，Protel DXP等多個版本，目前最高版本是altium designer。在電子行業眾多的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計者的首選軟件。該軟件具有電路原理圖SCH繪制、原理圖元件制作、電路仿真、PCB印制電路板設計、元件封裝制作、可編程邏輯器件設計、圖表生成、電子表格生成等強大的電子產品開發的功能。

應用電子技術專業畢業設計內容涉及電子電路的設計，包括運用電路基礎、模擬電子、數字電子、單片機、可編程邏輯器件等相關知識與理論，同時還要在萬能電路板上進行元器件的安裝和電路板的焊接。在這個過程中往往還需要加一個面包板的環節，就是學生要先在面包板上對所設計的電路進行驗證，若電路驗證成功，則再到萬能電路板上進行。在畢業設計中運用Protel軟件，將極大縮減電路驗證的流程，并大幅提高電路的可靠性。Protel軟件起到了很好的橋梁作用，有效銜接了電路設計與電子工藝制作，電路設計的合理性與否得以較可靠驗證，而PCB板的制作使得電路連接簡單輕松，焊接的工作也簡便了不少。對學生來說，畢業設計的過程，成為檢驗和鞏固并提高其系統專業知識的過程，同時還鍛煉了邏輯思維、整體意識和時間管理能力。

2.引入Protel軟件后應電專業畢業設計的步驟

學生選定畢業設計課題后，一般需經過以下七個步驟完成最終的畢業設計作品。

2.1 確定電路設計方案

根據所選課題的設計要求，結合專業已學的電子線路、單片機、PLC技術、CPLD可編程技術等相關知識，確定可實現的幾個方案，通過在經濟上、電路可靠性上、電路性能方面等比較各方案，選擇出最佳的電路設計方案。

2.2 繪制電路原理圖

根據電路設計方案，打開Protel軟件，進入原理圖編輯器，先設置圖紙參數，后查找或制作所需元件，并把它有序放置到原理圖上來，調整元器件之間的位置和間隔，再放置接插件、電源、接地符號等。然后，對電路進行連線，連線完畢放置網絡標號。生成材料清單，檢驗所用元器件的Designator、Value、Footprint、Simulation等重要參數是否設置合理；生成網絡表，檢查電路信息，若發現錯誤及時糾正。最后，對整個電路進行編譯ERC校驗，確保電路正確。

2.3 電路仿真及方案修正

Protel DXP提供了10 種分析仿真方式，包括直流工作點、直流掃描、交流小信號、瞬態過程、Fourier、噪聲、傳輸函數、溫度掃描、參數掃描以及蒙特卡羅分析等。電路原理圖繪制完畢后，設置仿真方式并指定要顯示的數據節點，系統進行電路仿真，生成sdf 文件，同時打開窗口顯示分析結果。觀察電路仿真結果，分析仿真波形是否符合電路設計要求，如果不符合，則重新調整電路參數進行仿真，直到滿意為止。

2.4 設計PCB板并打印圖紙

電路仿真達到滿意結果后，就可以進入PCB印制電路板的設計了。一般的步驟是先進入PCB編輯環境，定義PCB印制電路板，可自定義板框大小，也可以采用軟件自帶的PCB板制板向導來實現；接著從原理圖導入網絡表信息；再是對元件封裝進行合理美觀布局；然后進行布線規則的設置，線寬大小建議在12mil以上；最后是自動布線，布線成功后就可以使用熱轉印紙按1：1的比例依次選擇不同層進行打印。

2.5 制作PCB板

PCB圖紙打印好后，分五步完成。第一步是曝光，選擇合適大小的曝光覆銅板，打開多功能制板系統抽屜式曝光機，將圖和覆銅板放入，曝光約90秒左右后完成；第二步是顯影，調制好一定濃度的溶液，并加熱到50攝氏度左右，將線路板放入顯影槽進行顯影；第三步是蝕刻，蝕刻時間一般需要十幾分鐘；第四步是鉆孔，根據焊盤大小選擇不同的鉆頭進行鉆孔；第五步是表面處理；若為雙面板，還要進行第六步，過孔。線路板經過以上步驟后，可用萬用表檢測電路是否均連通，以保證后面的步驟順暢進行。

2.6 元器件接插并焊接

把選用好的元器件接插到合適的位置，用電烙鐵、松香等對元器件進行焊接，這里要注意不要出現虛焊、假焊和漏焊現象，要盡可能做到焊點表面完整、連續和圓滑。

2.7 電路調試

電路焊接完畢，則需要用萬用表、示波器等工具對電路進行調試，發現故障，進行電路分析并排故，直到電路功能正常為止。一般來說，畢業設計的電路相對簡單，在前面幾個步驟都順利的情況下，電路調試基本都能成功。有出現問題的，往往都是電路設計方案本身存在問題，并在仿真階段也是含含糊糊過去的。

3.引入Protel軟件后應電專業畢業設計的實效

將Protel軟件引入到應用電子技術專業畢業設計后，總體來講，學生畢業設計的質量大大提高。具體體現在以下四個方面。

一是學生對專業的自信加強了。畢業設計系統地考驗了學生對所學專業知識的掌握和運用能力。引入Protel軟件后的畢業設計里，學生既有對專業理論知識的提取、運用和消化，又有基于產品研發過程的專業實踐的鍛煉，理論與實踐相結合，學生的專業自信明顯提升。

二是學生的綜合素質增強了。畢業設計過程中，碰到的可能是對某個元器件用法和功能的不熟悉，也有可能是對電路參數大小比較模糊，這些都需要學生去查找文獻，提高自學能力；另外，在電路設計、電路仿真過程中，可能會出現參數不符合要求，需要修正和調整，這個過程可能是反復的，考驗的是學生對某項任務的堅持不懈和百折不撓的精神；此外，還培養學生的嚴謹和細致。

三是學生畢業論文的內容充實了。學生對畢業設計的整個過程進行梳理和筆錄的內容就可構成畢業論文的核心內容了。學生經過畢業設計的親身實踐，有過程，有感觸，必然言之有物。

四是學生畢業就業的專業對口率提高了。引入Protel軟件后畢業設計，不僅讓學生對專業更有自信，同時學生對Protel軟件的掌握也加深了，對制板的流程也熟悉了，在就業過程中，Protel繪圖員工、制板工等相關崗位的工作也能承擔了。

4.結束語

在應用電子技術專業畢業設計中引人Protel軟件，改變了過去畢業設計只注重理論設計的純教學性的做法，采取理論設計與實踐制作相結合，動手能力與創新精神相結合[3]，充分發揮學生主體性作用的方式相比，取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]楊碧石.高職應用電子技術專業畢業設計作品化教學模式探討[J].實驗室研究與探索，2011（7）.

[2]司景萍，高志鷹.提高畢業設計質量的措施探討[J].高等教育研究，2010（9）.

[3]吳偉雄，褚蓮娣，熊遠生.應用電子線路CAD軟件提高畢業設計質量[J].嘉興學院學報，2006（11）.

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