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電子設計應用范文1
引言
EDA技術在電子設計中是基于網絡、計算機和眾多科技中的一種新型技術。目前,在很多西方發達國家中已經將EDA這種先進的技術廣泛的應用于電子設計中,從在效率、速度和質量上都取得了明顯的成效。EDA技術已經全面的引領了電子設計發展的方向,所以,想要有效的利用EDA技術發展電子設計就要全面的去認識它,正確的以EDA技術的含義為基礎了解它的優勢,并熟練的掌握EDA技術的設計應用流程。注意EDA技術在電子設計中實際操作中會出現的問題從而更好的實現它的技術價值,這樣才能在電子設計的發展中追趕發達國家的腳步,才能全面的提升我國電子設計行業的發展水平。
1.EDA技術概述
EDA(ElectricDesignAutomation)又被稱為電子設計自動化[1],EDA技術作為電子技術和仿真模擬工作的技術基礎引領著電子技術發展的潮流。EDA技術在電子行業中的應用為電子設計的工作提供了很大的技術依靠。當前,EDA技術的應用領域正不斷地得到擴展,許多電子設計行業發達的國家對EDA技術的應用越來越廣泛,我國也應該在電子行業中以EDA技術為發展的突破口提高電子設計的質量和水平,可以讓電子設計工作在更加系統和科學技術的支撐下實現更深層次和更廣泛的發展應用。EDA技術在電子設計中是通過可編程邏輯器件PLD(ProgrammableLogicDevice)技術在數字系統上的應用發展而來的。EDA技術通過計算機在PLD技術的基礎上利用硬件描述語言HDL(HardwareDescripitionLanguage)來實現目標邏輯[2]。設計者可以在EDA技術的支持下完成軟件描述硬件的功能,然后通過現場可編程門陣列FPGA(FieldProgrammableGateArray)或者是復雜可編程邏輯器件CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)來完成所要設計得結果。這個技術的應用為電子設計工作帶來了極大的靈活性和便利性。
2.EDA技術的基本特征及優勢
2.1EDA技術的基本特征
EDA技術的設計流程與傳統的電子設計流程恰好相反,它是自上而下的設計流程[3]。在傳統的電子設計中,它是先確定了集成電路的芯片后再根據各個模塊的功能進行局部的設計,然后再完成整個的系統設計。這種電子設計的方法存在著很多的問題和缺陷,需要的器件太多,容易出現故障,對元件的消耗很大,設計的效率很低。而EDA技術在電子設計中采用相反的電子設計流程可以有效的克服傳統的電子設計中存在的問題和缺陷。它在設計之前就從電子設計的整體角度考慮將系統中的各部分結構規劃好,在對方的框圖進行劃分時對相關的工作進行仿真和糾錯,利用HDL進行描述高層次邏輯并結合綜合優化的方法來完成所有的工作,在EDA技術的幫助下實現對任意一項硬件功能進行系統描述。最后通過FPGA和CPLD來實現電子設計的結果。這樣的電子技術的應用有效的避免了傳統電子設計中會出現的問題,降低了實際操作中可能出現的故障幾率,極大的提高了設計的效率。
2.2EDA技術的優勢
1)應用廣泛EDA技術具有應用廣泛的優點?,F階段,在電子設計中比較常用的編程方式酒紅色無線編程和在線編程,而EDA技術在電子設計中可以很好的適應并實現無障礙編程,同時讓編程更加具有保密性的特征引領著電子設計的發展潮流。2)可靠性高EDA技術具有可靠性高的優點。傳統的電子設計中具有復位障礙和跑飛缺陷,EDA技術不僅可以很好的克服這個缺陷還可以將電子產品中的各系統通過集成和壓縮在一個芯片中,在電子設計中便于被管理并有效的控制了風險,提高了電子設計的可靠性。3)普適性好EDA技術具有普適性好的優點。在電子設計的升級和創新環節中,EDA技術可以憑借其容量大、速度快和效率高的特征被得到有效的應用[4],這對于通信類的電子設計具有很大的優勢。4)效率高EDA技術具有效率高的優點。EDA技術在多種模塊的功能化下可以實現多任務的并行,大大的提高了電子設計中的速度和效率。超越了傳統的電子設計,滿足了電子設計對信息化和市場化適應的需求。
3.EDA技術在電子設計中的流程
EDA技術在電子設計中的流程(如圖1EDA電子設計流程圖)首先是將設計的意圖通過EDA工具的文本或圖形編輯器用文本方式或圖形方式表達出來。在通過設計意圖完成設計的描述之后就可以進行編譯,編譯主要是轉換格式和對一般性的語法及電路進行排錯。為接下來的邏輯綜合和優化做準備。邏輯綜合是綜合器針對于FPGA/CPLD供應商的具體產品對源文件進行綜合,綜合后得結果具有硬件可實現性,這也是硬件電路從軟件轉化過來的關鍵一步。綜合的同時,還將設計中冗余邏輯進行去除優化,從而節省了資源,提高了效率。一般是對資源優先或是速度優先兩種方式進行優化。綜合優化就是對軟件的設計和硬件的可實現性進行結合,也就是對具體型號的芯片進行布局、布線和適配。之后進行功能的仿真和時序的仿真,在這個階段如果仿真沒有發現問題就可以通過編程器或者是下載電纜將適配器產生的配置文件下載到目標芯片中。然后針對FPGA/CPLD直接應用于系統中通過硬件測試進行檢測[5]。4.EDA技術在電子設計中的應用在電力的系統設計中,電力線主要是通過采用濾波器的低通功能進行載波通訊,它是通過濾波器將高頻的信息過濾掉,使得工頻電流可以接地,阻抗可以變換。由于常見的數字濾波器在實際操作中有著計算速度低等缺陷常常使用模擬濾波器來滿足實際的操作需求,但是模擬的濾波器在應用中還是有著很多的問題。比如。在實際的操作中,模擬的濾波器很難調試、系統的級數低、參數漂移等。所以為了解決這些問題,就會在電子設計中采用EDA技術。在EDA技術中的A/D轉換和濾波器可以很好的解決傳統的濾波器存在的問題。如圖2所示就是在電子設計中應用EDA技術進行設計的被遞歸型濾波器的模擬圖[6]。在現場可編程門列陣的內容主要由六個部分組成,是以時序控制器為核心的非遞歸型濾波器的設計,在具體的工作過程中是由時序控制器為其余的五個模塊進行控制信號的輸送。具體工作流程如下:1)A/D轉換器將轉換結束的信號EOC上升沿發送給時在這個階段如果仿真沒有發現問題就可以通過編程器或者是下載電纜將適配器產生的配置文件下載到目標芯片中。然后針對FPGA/CPLD直接應用于系統中通過硬件測試進行檢測[5]。
4.EDA技術在電子設計中的應用
在電力的系統設計中,電力線主要是通過采用濾波器的低通功能進行載波通訊,它是通過濾波器將高頻的信息過濾掉,使得工頻電流可以接地,阻抗可以變換。由于常見的數字濾波器在實際操作中有著計算速度低等缺陷常常使用模擬濾波器來滿足實際的操作需求,但是模擬的濾波器在應用中還是有著很多的問題。比如。在實際的操作中,模擬的濾波器很難調試、系統的級數低、參數漂移等。所以為了解決這些問題,就會在電子設計中采用EDA技術。在EDA技術中的A/D轉換和濾波器可以很好的解決傳統的濾波器存在的問題。如圖2所示就是在電子設計中應用EDA技術進行設計的被遞歸型濾波器的模擬圖[6]。在現場可編程門列陣的內容主要由六個部分組成,是以時序控制器為核心的非遞歸型濾波器的設計,在具體的工作過程中是由時序控制器為其余的五個模塊進行控制信號的輸送。具體工作流程如下:1)A/D轉換器將轉換結束的信號EOC上升沿發送給時序控制器,然后時序控制器接收到信號之后向并串轉換、串行延時、系數查表、位移相加、鎖存輸出五個模塊發送并串轉換信號、串行延時信號、系數查表信號、位移相加信號、鎖存輸出信號。2)并串轉換模塊、串行延時模塊、系數查表模塊、位移相加模塊、鎖存輸出模塊這五個模塊在按照到時序控制器發送來的信號依次進行運行[7]。對各個模塊的描述語言采用的是VHDL語言,系數查表模塊在設計時元件使用的是ROM元件,把查找的內容寫入MIF文件中,采樣的頻率要比截止的頻率小一級,芯片結構在通過對算法的改進過程中得到最佳的匹配[8]。從而運算的效率被提高,5.結論在我國的經濟飛速發展的帶動下我國的科學技術也在不斷的進步,在科學技術的支持下電子產品的設計水平也得到了大幅度的提升。現如今EDA技術憑借著自身的優勢儼然已經成為電子設計過程中的核心技術,成為電子產品研發應用的源動力。隨著科學技術的不斷變革,EDA技術也將電子設計的水平推向新的高度。電子設計的工程師要熟練的運用和掌握EDA技術,將EDA技術在電子設計中的應用優勢得以凸顯出來,通過實際的實踐操作中不斷的完善和創新,有效的解決傳統電子設計中的弊端,減少實際中的故障幾率,使得設計效率大幅度的提高,讓EDA技術得到更好的推廣前景,提高電子產品的核心競爭力,進一步促進電子產業的發展。
參考文獻
[1]梁莉.EDA技術在現代電子設計中的應用研究[J].科技創新與應用,2016,06(35):66-67.
[2]黃育楷.EDA技術在電子技術設計中的應用[J].數字技術與應用,2016,03(08):255-256.
電子設計應用范文2
【關鍵詞】VHDL語言 電子設計 自動化應用
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
一、前言
近些年,隨著電子技術及計算機技術的不斷發展,使用原來的方法進行系統及芯片的設計已經不能滿足要求了,需要具有更高效率的設計方法,運用VHDL語言進行電子設計就是在這種情況下開發的,而且被越來越廣泛地應用到電子設計自動化中,顯著地提高了開發效率及產品的可靠性。
二、電子設計自動化和VHDL語言概述
1、電子設計自動化概述。電子設計自動化又稱為EDA技術,它是在上世紀70年代的集成電路技術茂盛發展下誕生的,與集成電路的復雜度是緊密相關的。在第一代電子設計自動化EDA中,其主要功能是進行圖形編輯交互及設計規則檢查,所要解決的問題是進行PCB布局布線或者晶體管級版圖的設計;第二代電子自動化設計EDA系統,主要包括邏輯圖的設計輸入、邏輯綜合、芯片布圖、模擬驗證及印刷電路的版布圖等,隨著集成電路尺寸越來越小、規模越來越大、速度及頻率越來越高、設計越來越復雜,HDL的設計方案應運而生,隨后具有描述語言的VHDL被提出來了。
2、VHDL語言概述。VHDL語言是指超高速集成電路的硬件描述語言,它是一種很快的電路設計工具,其功能主要包括電路合成、電路描述及電路仿真等電路設計工作。VHDL語言是由抽象及具體硬件級別進行描述的工業標準語言,它已經成為了一種通用硬件設計的交換媒介,很多工程軟件供應商已經把VHDL語言當做了EDA或CAD軟件的輸入/輸出標準,很多EDA廠商還提供了VHDL語言編譯器,同時在方針工工具、布圖工具及綜合工具中對VHDL語言提供了支持。
三、VHDL語言的特點
1、VHDL語言具有較強的描述功能,能夠對支持系統的行為級、門級及寄存器傳輸級這三個層次進行設計,和其它硬件描述語言相比,VHDL語言的行為描述能力更強,這種較強的行為描述力能夠有效地避開具體器件結構。對大規模的電子系統的邏輯行為進行描述與設計,VHDL語言已經成為高層次設計中的核心,也是它成為了電子設計系統領域最好的硬件語言描述。
2、VHDL語言能夠支持大規模的設計分解,及已有設計再利用,大規模的設計不可能有一個人獨立地完成,需要多個項目共同的組成,VHDL語言中的設計實體概念、設計庫概念、程序包概念為設計的分解及再利用提供了有力的支持。
3、VHDL語言具有較為豐富的模擬庫函數及仿真語句。這使它能夠在任何設計系統中,很早地就能對設計系統功能中的可行性進行查驗,并隨時可以對設計進行模擬仿真,將設計中的邏輯錯誤消除在組裝前,由于大規模集成電路及應用多層的印刷技術器件組裝完畢之后。很難進行修改,這就使得邏輯模擬變得不可缺少,運用邏輯模擬還能夠減少成本縮短調試及設計周期。對于中小規模的集成電路,僅運用模擬就能夠獲得成功數字系統設計;而大規模集成電路,則需要運用邏輯模擬進行邏輯網絡設計的檢查與分析。邏輯模擬系統對于集成電路來說,是不可缺少的重要手段。
4、VHDL語言本身生命周期就較長,在VHDL語言設計中,并不包含和工藝相關的信息,其設計和最終工藝實現是無關的,能夠使設計通過門級仿真之后,在用合適的工具映射到不同的工藝當中,當工藝進行更新時,就不需要進行原設計的修改了,僅改變映射工具就可以了,對于已經完成的設計,尤其是和工藝技術相關的參數可以運用VHDL語言所提供的類屬進行描述,或者進行子程序功能的調用,可以在源程序不改變的情況下,僅修改類屬的函數及參量就可以了,這樣就可以改變電子設計的規模及結構了。當然在VHDL語言也有些不足之處,像沒有WAIT語句、不能處理動態結構、不能等待時序等,但它整體還是有很多優點的,并為硬件設計帶來了很大地方便,被很多用戶所接受,也得到了很多廠商的有力支持。
四、電子設計自動化應用VHDL語言的開發流程
VHDL語言的開發流程主要為文本編輯、功能仿真、邏輯綜合、布局布線、時序仿真及編程下載。其中文本編輯器能夠進行VHDL語言環境的編輯,其文件保存為,功能仿真是指將文件調入VHDL的仿真軟件中,并進行功能的仿真,對其邏輯功能進行檢查以驗證是否正確,也稱為前仿真,對于那些相對簡單的電子設計可以忽略這一步,在布線完成之后直接進行時序仿真:邏輯綜合是指將文件進行邏輯綜合并在設定的約束條件下進行綜合。就是把語言綜合成布爾表達式及信號連接關系,綜合之后會生成,電子設計自動化的工業標準文件:布局布線則是將文件調到PLD廠家所提供的軟件之中進行布局布線,這樣就可以把已設計好的邏輯安放到PLD 內了;時序仿真是指利用布局布線時所獲得的精確參數進行后仿真的驗證:編程下載所指當確認方針沒有錯誤后,就將文件儲存到目標芯片中。
五、VHDL語言在電子設計自動化應用中的作用
VHDL語言在電子設計自動化中的應用,能夠有效地打破傳統硬件電路的設計界限,借助硬件的描述語言設計出與相關要求相符合的硬件系統,運用VHDL語言對電子設計自動化的應用,與C語言的語法類型是相似的,具有很好的可讀性,掌握起來也較為簡單,運用VHDL語言進行硬件電路的設計打破了原有地先畫出電路的原理圖,再進行元器件及實際電路定式的搭建,可以靈活地御用VHDL語言描述的硬件電路功能進行信號的連接和定時關系,在總體行為的設計一直到最終邏輯形成網絡表的文件,對于每一步都要進行仿真的檢查,在仿真結果分析中,能夠發現電子自動化系統的設計中所存存在的問題,這樣更有利于電子設計自動化應用的完整,并且其設計效率更高,時間周期更短,VHDL語言已經被廣泛地應用在電子設計自動化中了。
六、VHDL 語言在電子設計自動化應用中所要注意的問題
1、文件名和實體名要相同,其后綴均為.Vhd,程序的存儲路徑不能有漢字出現,變量要放在結構體之中,變量并不是全局量,僅能在進程語句及子程序中進行使用。
2、關于順序語句和并行語句問題,要把并行語句直接放人結構體里就可以了,而順序語句就要放在process里了,雖然process自身是并行語句,但它的內部確是順序語句。
3、在條件語句中,條件的覆蓋是不完整的,綜合器會把多余的鎖存器引入進來,一定要對條件所覆蓋的范圍進行考慮,通常的處理方法是加上else語句進行條件補全,頂層的文件在進行存盤時,其文件名是不能和底層的文件名相同的。
七、結束語
隨著電子技術和計算機技術的不斷發展,電子產品也在迅速發展著,電子設計自動化技術改變了傳統的數字系統設計方法及實現手段,而VHDL國際標準語言與電子設計自動化技術工具的結合,能夠有效地降低設計的風險,縮短設計的時間周期,提高設計效率,隨著VHDL語言在電子設計自動化的應用越來越廣泛,并將會給硬件的設計領域帶來很大的變革。
參考文獻:
[1]王鎖萍.電子設計自動化教程[M].成都:電子科技大學出版社,2000
[2]丁明威.李引新.黃培中.VHDL與電子自動化[J].計算機應用與研究,1999,13(1):24-25
[3]平.張振榮.VHDL編程與仿真[M].北京:人民郵電出版社,2000
[4]萬軍華.劉瑞通.基于VHDL的多功能數字鬧鐘設計[J].湖南理工學院學報(自然科學版),2011(01)
電子設計應用范文3
【關鍵詞】電子設計大賽電子信息教學
一、引言
全國大學生電子設計競賽參賽學生的人數從1994年第一屆600余名增加到今年第11屆14200余名。獲全國一等獎的學生隊從1994年的11個隊,增加到今年的127個隊。人數翻了24倍,獲獎的隊數也翻了11余倍。我們學校參賽的情況也是如此。大賽之所以受到越來越多的學校重視,吸引越來越多的學生參加,規模越來越大,關鍵在于:大賽開創了一個讓全國大學生都能參加的“展示電子設計能力”的巨大舞臺。也為高校提供了一個交流“教學改革研究與實踐”經驗的平臺。因此,大賽促進了高校的教學改革,調動了學生自主學習的積極性,讓一批優秀人才脫穎而出。
由此可見,學生參加電子設計大賽,既要熟練地掌握電子電路的基本理論和方法,還要具有選用新器件的能力。在電子設計大賽的促進下,課內教學與課外活動應進行有機的結合。我們在這方面做了一些探索性的工作。
二、實驗課教學模式的改革
我們將低頻、高頻、數字邏輯電路等實驗課的內容進行整合和優化,成為“電子線路設計與測試”課程,面向信息學院開課。該課程分為三個層次:基礎性實驗-綜合設計性實驗-設計研究性實驗”。各個層次的教學內容和教學方法是:(1)基礎性實驗:開設一定數量的驗證性實驗,包括模擬電路、數字電路以及高頻電路三門課程的基礎實驗。運用EDA進行仿真、比較實驗與仿真的結果。(2)綜合設計性實驗:以集成電路和可編程器件為主,由學生自行設計、裝調電子電路,培養學生工程設計能力,啟發學生創新設計思維。(3)設計研究性實驗:打破多門課程界線,進行綜合性、研究性課題設計,如電子系統的設計,CPLD/FPGA的數字應用系統設計,嵌入式系統設計,電子系統自動化設計與仿真。
采用“三開放”的教學方法,即(1)時間開放:學生可以通過上網預約實驗時間和實驗室,實驗儀器1人1組。(2)內容開放:學生完成基本的實驗后,可以擴展實驗內容。(3)元器件開放:與實驗相關的所有元器件發給學生,由學生保管。學生每做完一個實驗課題,教師收集學生實驗中的問題,組織同學課堂討論,還可以在課堂上提問,師生共同討論。理論與實踐相結合,學生以自學為主,實驗為主,教師現場指導的方法進行教學,同時還用多媒體課件給學生講授20學時的理論課,介紹電子線路的設計方案、設計思路,新器件和EDA技術的應用以及實驗測試方法等問題。
三、實踐到理論再到實踐的教學方法
1.先理論后實踐的缺點
電子類課程理論較難掌握,相當一部分學生成績較差,分析其原因,課程理論知識比較難只是一方面,最重要的是學生學習興趣不高,覺得理論知識沒有用處。而參加電子設計大賽的同學學習卻非常輕松。由于比賽的題目多數都是和實際應用相結合,甚至要求設計一種全新的產品,學生在制作過程中會深刻體會到理論知識在實際應用中的作用,實際問題的解決要靠理論知識來支撐。教師無數次地強調理論知識的重要性也沒有學生一次實際經歷給他們的印象深刻。
2.實踐到理論再到實踐的作用及效果
低年級的同學參賽前沒有學習電子類課程,相關的知識也只是中學階段和課外自學獲得的,并沒有系統性地學習。因此在實際制作過程中,會遇到很多問題無法解決,使他們帶著問題學習理論課程,問題解決后,也已掌握大部分的理論內容。因此,在電子課程的教學中,我們采用實踐到理論再到實踐的教學方法。具體實施如下:
教師在先實踐后理論的教學中要起主導作用。主要是調動學生的積極性和學習興趣。在指導實踐過程中,教師對電路原理只做簡單的講解,告知學生如何應用相關組件,并強調在后續的理論課程學習中會學習相關的理論知識。在理論課程教學中,以學生制作過的電路等為實例,結合課程內容詳細講解其工作原理,讓學生懂得電路為什么能實現相應的功能。在開始的實踐引導下掌握好理論知識,再將理論知識應用到實際中去,是我們的教學目的。理論后的實踐是學生自主應用理論知識的過程,這時我們給學生提供的只是場所,由他們自由發揮自己的想象力和創造力,目的明確地設計和制作小產品。新晨
3.與項目教學法相結合
我們在先實踐后理論的教學中緊密聯系項目教學方法,以實現一定功能的機器人設計和組裝作為主要項目,結合電源設計、功放設計和收音機組裝等純電子線路設計,對學生進行基本的電子實踐訓練。教師全程參與到教學過程中去,從純粹的知識傳授者轉變為教學過程的組織者和指導者。
在初始階段,教師是學生學習的指導者,根據教學目標由教師或師生共同確定教學項目。教師要幫助學生完成信息的收集、計劃的制定與論證。由于我們是機電專業,強調機械電子相結合,我們給學生推薦的項目是機器人設計和組裝,機器人是典型的機械電子產品,既有機械設計部分,又有電子控制部分,能讓學生對機械電子結合有很深的感性認識,能夠很好地滿足教學要求。
設計制作過程中,教師對學生遇到的問題進行引導解決,對于部分自主學習能力較強的學生,可以鼓勵他們自主學習,自行解決問題。解決一個問題學習到的知識遠比純粹的理論講授印象深得多。
設計制作結束后的評價,以制作結果的性能可靠性作為主要的評價依據,還參考制作過程中對遇到問題的主動解決能力。這種實踐主要以激發學生興趣和學習主動性為目的,因此并不作為成績記錄,讓學生無須擔心最后的成績,可以盡情發揮自己的想象力,在教師總的要求下,做出有自己特色的產品來。
四、結語
在實際教學中采用實踐到理論再到實踐的方法,極大地提高了學生的學習興趣,開拓了學生視野,激發了學生的思維,使得理論教學變得比較容易,學生的成績有了顯著的提高。但是我們的教學目的不是僅僅為了掌握理論知識,先實踐后理論是為了提高學生學習效率,教學的最終目的還是為了實踐,因為學生工作后面對的就是對知識的實際應用。
參考文獻:
電子設計應用范文4
關鍵詞:高職 電子設計 電子線路CAD技術 應用
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2011)12-0186-01
對于高職學生而言,要學習的不僅僅是專業知識,動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次,也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中,電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題,因此,在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索,說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。
1、電子線路CAD技術與電子設計的關系
隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用,電路在設計方面也越來越復雜與集成化,因此,對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求,在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以,就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。
2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用
電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件,然后結合學過的專業知識進行設計,以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面:
2.1 繪制電路圖
在進行電子設計的過程中,要實現電路的功能最重要的就是編程,但是只有編程并不能完善整個設計,還需要有一個完善的電路來承載這個程序,讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中,我們一般運用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫,能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度,并且繪制過程也更為方便。比如:我們在畫好一個元器件后,覺得它應該放在其他的位置,則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。
2.2 計算機仿真
電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能,檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能,并且能夠對一些數據進行仿真,可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言,在它的MULTISIM中有很多種仿真功能,這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候,我們首先要進行一個功能仿真,大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能,然后進行數據仿真,對該電路進行具體的分析,并改正錯誤的地方。在進行仿真過后,分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。
2.3 PCB板的設計
PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前,首先要將電路原理圖導入,而導入的電路原理圖必須是通過仿真的,而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后,設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線,設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線,然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。
2.4 三維視圖
在將PCB板設計好之后,在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單,只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。
3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術
如上所述,掌握了電子線路CAD技術對于學生而言,可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中,我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本,介紹軟件的功能、菜單等,輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶,即在課程中會用,考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。
解決這一問題的方法以,通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是:
(1)先整體后具體:在學習CAD技術時,先期進行總體介紹,讓學生有全局的認識,打消畏難的情緒;而后開始進入各項目的的學習實踐。
(2)先低頻后高頻:總體而言學生進入學習后應從簡而繁,低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單,學習應從其中入手。
(3)先規范后異型:突出異型電路板的設計制做,其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力,在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。
(4)先單層后多層,先分立后貼片。此處不再綴言。
最后一點是,對于各個CAD制作的電路,不應僅停留于電腦的設計,在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀,并更有成就感,隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然,這種做法也會使教學的成本大幅上揚,但從人才培養的角度看,這樣的投入是值得的。
4、結語
在電子設計中運用電子線路CAD技術,不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時,讓學生通過在自主地進行一些電子設計,并在的過程中運用該技術,適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。
參考文獻
[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業畢業設計中的應用[J].中國現代教育裝備,2010,(15):55~57.
電子設計應用范文5
電子工程發展至今,正在逐漸實現小型化、大容量以及快速化,其系統設計也在逐步進化。EDA技術引進到電子工程設計中實現了革命性的革新,實現了科技的發展和提高,實現了電子產品的更新換代。本文主要對EDA技術的產生和發展、基本特點、軟件及其在電子工程設計中的應用展開了探討。
【關鍵詞】
EDA技術;電子工程設計;應用
當今時代作為一個信息時代,電子工程的發展趨勢迅猛,結合信息技術以后,電子科技產品實現了迅速的更新換代。電子科技產品能夠為人們提供便利,令其服務趨向于智能化[1]。然而,在電子工程發展期間也存在著一些問題,電子工程設計需要更先進的技術,因此,EDA技術被引進到了設計中來。
1EDA技術概述
EDA,英文全稱為ElectronDesignAutomation,也就是電子設計自動化。該技術通過進行大范圍的邏輯編程,通過描述語言進行系統邏輯表達,利用相關軟件進行自動電子設計,進而完成對特定芯片的編譯工作,主要應用于電子系統。EDA技術中除了能夠完成自動電子設計,還能夠進行電路板輔助設計以及計算機輔助設計,是在CAD技術的基礎上發展而來,在電子計算機行業中得到了廣泛應用[2]。
2EDA技術的特點和技術軟件
2.1基本特點
EDA技術與傳統技術的最主要區別就是設計流程,傳統設計是“自下而上”,而EDA技術則是“自上而下”[3]。傳統的設計方法要先確定集成電路芯片的基本特點,隨后對各個模塊進行具體設計,最終集合到一起完成系統設計。這種方式的效率很低,需要大量的器件,非常容易在設計中出現故障,進而損耗大量的元器件。應用EDA技術以后,在設計初期并可以對各個部分進行細致規劃,在劃分方框圖時進行糾錯和仿真,并進行綜合優化。利用EDA技術能夠幫助用戶對任意硬件進行功能描述,減低失誤率、提升工作效率。
2.2技術軟件
EDA技術軟件主要包括兩種:EWB軟件,在PC基礎上集合了集成工具、原理圖輸入工具、設計文件夾、仿真器等多項功能的設計軟件;PROTEL軟件,該軟件應用較為廣泛,主要包括印刷電路板和電路原理圖兩部分設計系統,近年來主要被應用于設計高層次的電子工程,發展較為迅速[4]。
3電子工程設計中EDA技術的實際應用
EDA技術在最近幾年實現了飛速發展,應用領域和范圍正在逐步擴增,包括生物化工、通信、航空航天、醫藥、軍事等行業都有應用,其中最為突出的就是電氣工程設計。利用EDA技術進行電子設計,能夠利用虛擬儀器進行有效測試。為EDA技術的應用流程。下面筆者針對電子工程設計中EDA技術的實際應用進行分析。
3.1仿真電路設計
通常情況下,電子工程有了確定的設計方案以后,需要對該方案進行科學性和可行性驗證,這就需要進行系統仿真模擬[5]。EDA技術能夠提供仿真模擬,確定設計系統的具體關節函數,并借助相應的數學模型進行測試。經實際經驗證明,利用EDA仿真技術不僅可以應用到電子工程設計的驗證中,還能對新思路的設計方案進行合理性推測。仿真測試結束后,相關的電路結構便可以進一步進行結構嚴整,確定其設計是否正確。EDA技術這種有效的糾錯功能幫助我國的電子工程事業實現了穩步發展。EDA技術中最具有代表性的就是CPLD/FPGA設計仿真,下面筆者以應用該仿真設計技術的數據采集控制系統為例對其進行簡要介紹。系統設計目標是設計一個A/D轉換器取代微控制器,進而完成數據控制采集。該系統的構成部分包括鍵盤、七段顯示器、模數轉換器以及CPLD/FPGA芯片,將這幾個部分進行組合后,通過VHDL硬件語言完成程序設計仿真模擬,確定程序正確后,將程序轉移到芯片中,便可以完成設計目標。該系統通常應用于工業生產或是科學實驗中,能夠對各種類型的物理量進行實時數據采集和測試并進行有效反饋,例如:溫度、電壓、電流等等,在軍事、醫學等領域中也有所應用。該系統基于EDA技術進行CPLD/FPGA仿真模擬,在實際應用中具備更靈活、更簡潔的特點。
3.2優化電路性能設計
對于電子產品來說,容差的性質和工作溫度是影響電路安全運行的重要因素。在進行傳統電子工程設計過程中,往往很難對這兩個因素進行細致全面的分析,也就是說設計方案并不能更為理想,進而器件自身的溫度和容差也無法保證最佳。將EDA技術應用到電子工程設計中以后,由于該技術能夠提供溫度分析以及統計分析功能,進而元器件的最佳參數、最佳溫度、最佳結構都能利用該技術予以確定,工程設計方案也能得到有效優化,產品質量也能夠得以提升,進而相關企業的經濟效益也能得到提升。
3.3有效性分析
EDA技術在電子工程設計中應用還能對電路進行有效性分析,這也是非常重要的一點。無論是設計何種工程系統,都需要對其進行數據測試和特性分析,但是在實際設計期間,考慮到硬件以及現有技術的約束,設計方案往往具備一定的局限性,不僅結果會出現問題,電路測試本身也不夠精確,可想而知,產品的后續工作很難實現高質量服務。利用EDA技術,能夠實現更為精確、功能更全、精度更高的測試,按照更好的順序完成設計工作,避免出現局部性差異,設計方案的整體性和合理性能夠得到有效提升。
4電子工程設計中應用EDA技術的注意事項
在實際工作中,利用EDA技術進行電子工程設計需要對以下內容加以關注:第一,設計電子電路的過程中,考慮到延時時間的不確定性,有些贅余的自動編譯電路,設計反向器的個數要盡量保證為奇數,彼此間進行串聯;第二,輸入引腳不能令其懸空,一定要保證接地,驅動期間要保證信號有源;第三,各個電源要保證接地,若是需要,對于連接部分要進行解耦和濾波處理;第四,設計期間,引腳和邏輯單元要將多余部分留出,若是以后還需要進行擴展或修改,可以繼續進行;第五,各個器件在使用過程中要適當進行冷卻處理,避免由于工作時間過長或是器件本身原因導致過熱損壞。
5結語
EDA技術作為電子技術中最具有代表性的技術之一,在信息時代實現了飛速發展,能夠為電子工程設計提供更為有效的幫助。最近幾年,相關的專家學者對EDA技術進行了高層次的研究,其綜合技術水平得到了有效提升,我國的電子工程設計效率、產品附加值得以提升,為該行業的發展打下了堅實的基礎。
作者:鄧藹仙 單位:廣州數控信息科技有限公司
參考文獻
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電子設計應用范文6
關鍵詞:電子仿真技術,課程群,課程建設
中圖分類號:TP399文獻標識碼:A
一、概述
1.電子仿真技術
目前,應用于應用電子技術專業課程方面的仿真軟件比較多,如Pspice、Multisim(EWB)、EDA、MATLAB等。利用計算機和多媒體技術來搭建虛擬的操作平臺,可以達到非常真實的效果,因此,其在現代信息化的課程教學過程中得到了廣泛應用。
Multisim是Interactive Image Technologies(IIT)公司在20世紀末推出的一種電路仿真軟件,其軟件界面形象直觀,操作方便,易學易用,學生可以在較短時間內掌握方法。
Multisim廣泛應用于電子類相關課程的理論和實驗教學中,其最早的版本為EWB5.12,該版本對一般的電工學實驗可以通過仿真來實現;其最新版本為Multisim 12,目前普遍使用的是Multisim V8,它的功能更加強大,不僅能夠在最基礎的課程如電工學、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術等這些職業基礎課程中進行仿真分析,而且也能在很多其他職業能力課程如電子設計自動化、電子產品設計與開發、電氣設備原理與檢修、畢業設計等多門課程中進行仿真分析,為學生的學習和老師的教學帶來非常直觀的視覺效果。
另外,相對于其他EDA 軟件, Multisim V8更加形象和直觀,而且,它能進行模數混合電路的仿真,幾乎能夠百分之百地仿真出真實電路的效果,給廣大電子電路學習者提供了方便。
2.應用電子技術課程群
根據應用電子技術專業的人才培養目標,即面向電子行業生產、建設、管理、服務一線,培養擁護黨的基本路線,德、智、體、美等方面全面發展的,能勝任電子及信息工程領域的安裝、調試、維修、管理、營銷及一般電子產品設計與開發等崗位的高素質技術技能型專門人才。
我們將專業基礎課中的電工應用技術、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術和專業能力課中的電子設計自動化、單片機原理與設計、電子產品設計與開發、電氣設備原理與檢修、畢業設計這九門課程歸納為一個應用電子技術課程群。在建設應用電子技術課程群的過程中,將現代化的電子設計自動化技術引入到傳統的課堂理論教學和實踐教學環節,再輔以教學方法模式的革新,提高學生的電子技術綜合設計與實踐工程應用能力。
在教學過程中引入Multisim等仿真軟件,使學生在學習硬件的同時,學會用仿真軟件驗證相關原理及電路,從而豐富教學內容,更新課程的教學思路,提高課程的實踐性與應用性。將學生置身于一個“提出問題―解決問題―實踐驗證”的情境之中,使教學方式由“知識傳授”向“發現知識和知識創造型”轉變,大大提高了學生的興趣和學習的積極性。
二、電子仿真技術在專業基礎課數字電子技術中的應用
在數字電子技術的課程教學過程中,數字電路最常用的三種表達方式分別是真值表、邏輯電路圖、邏輯函數表達式,這三種表達方式也是這門課程中的重點內容,要求學生必須掌握它們之間的相互轉換。對初學者來說,這也是一個難點。如果將Multisim仿真軟件應用其中,可以起到很好的學習效果。
首先,Multisim仿真軟件的儀表欄中就提供了一種虛擬的儀器儀表――邏輯轉換器,它能夠實現一個數字電路的邏輯電路圖、對應的真值表、邏輯函數表達式三者的相互轉換,這給初學者提供了一個非常直觀、形象的演示效果。如下圖1所示,用邏輯轉換器分析電路的真值表、邏輯表達式(最小項表達式及最簡表達式)。
雙擊邏輯轉換器并選擇好,輸入變量A,B,C,再按下第一個轉換按鈕,就可以得到如圖2所示的對應電路的真值表;再按下第二個轉換按鈕,就可以得到如下圖3(a)所示的最小項表達式;再按下第三個轉換按鈕,就可以得到如下圖3(b)所示的最簡表達式,表達式都位于最底下的一行。
在數字電子技術的課程教學過程中引入Multisim等仿真軟件,不僅讓學生學會了某種仿真軟件,豐富了教學內容,更重要的是提高了學生的學習興趣,簡化了學習任務的難度,讓學生更容易接受和理解;而且,也可以幫助學生檢驗課后的練習和作業題是否正確,大大提高了課程的實踐性與應用性。
三、電子仿真技術在專業能力課電子產品設計與開發中的應用
電子產品設計與開發是一門綜合性和實踐性很強的課程,對學生以前所學知識有更高的要求。但是,這門課程對于學生進行畢業設計、頂崗實習以及將來出去工作都有著非常重要的作用,所以,這門課程采取虛擬和實踐相結合的方式,非常實用。
在小型電子產品設計的初期,先用Multisim仿真軟件進行分析和設計,設計好合適的思路,選取好合適的元件和參數,并且在仿真軟件上調試出較好的實驗現象以后再進行實物制作,這樣不僅大大節約了實訓耗材,更重要的是可以讓學生大膽地嘗試電路設計,不用擔心安全事故的發生,學生進行設計和探索的積極性也會大大提高。
例如,如果設計一個如圖4所示的流水燈電路,學生在設計電路的過程中,會碰到各種各樣的問題。比如有的學生設計的電路發光二極管不亮,有的學生設計的發光二極管間隔等待的時間過長,等等。學生碰到這些問題時,肯定就會著力想找出自己電路的故障原因。通過仿真軟件來查找原因會比較安全,而且也比較方便,不需要拆掉實物,這對電路學習者來說,提供了很大的方便。例如,如果將圖4中的RP1調為90%,流水燈很快就亮了。當看到這些不同現象的時候,學生自然就會思考原因了,這種變被動為主動的教學方法,大大提高了教學效果。
通過這種學生自主嘗試的學習方式,不僅可以幫助學生提高學習的積極性和主動性,更重要的是學生能夠非常安全、快捷地進行電路的分析和設計,大大提高了學習的效果,也避免了大量的實訓耗材的浪費。
四、結語
從應用電子技術課程群中選取其中幾門課程的應用實例可以看出 ,將電子仿真技術應用于課程群的教學過程中,通過電子儀器儀表進行虛擬實驗是非常方便、直觀和形象的,對課程群各門課程的教學很有用。同時,老師們也可以應用如電子仿真技術這些先進的信息技術進行科學研究,這對提高老師們的科研能力和科研水平起著非常重要的作用??傊?,將現代化的信息技術和手段應用于現代職業教育的教學和科研工作中,是順應時展的需求,能夠達到教學相長的教學目的。
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