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電子電路的設計范文1
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0115-02
科技的不斷進步和發展，電子產品逐漸的滲透到生產和生活的各個領域，成為國家科技生產水平的主要組成因素，推動者計算機技術的不斷進步，成為國家發展的動力，為技術的全面進步提供必要的條件。但是現階段我國進行電子電路設計的過程中存在一定的問題，創新能力不足，自主知識產權意識較弱，造成整體發展水平出現滯后性，因此在今后的發展中需要對電子電路設計的創新路徑進行分析，全面的掌握創新方法，保證電子電路自主研發能力的提升，促進我國科技水平的全面進步。
1 電子電路設計概述
1.1 電子電路設計的原則
電子電路設計需要遵循相關的原則，這樣才能更好地保證設計的科學性，首先需要對電子電路內部的各項原件相互之間的關系進行全面的分析，掌握設計的內部結構以及外部結構，整體上對原件內部的各項構造進行分析，綜合地對電子電路的各項類型進行分析，全面地掌握各項設計類型。其次需要關注設計的功能性原則，在進行設計的過程中需要將電子電路系統進行更加細致全面的劃分，掌握不同模塊的實際功能，考慮到實現這些模塊和功能的途徑，從而在設計中了解掌握原件的情況，實現電子電路設計的規范性。在進行電子電路設計的過程中需要保證各項功能的完整性，在進行設計的過程中需要針對每一個部件的實際使用效果進行分析，確定整體的設計成果符合實際使用的效果，這樣才能進一步提升設計的科學性與合理性，在實際使用中保證使用的質量。
1.2 電子電路設計的技術
進行電子電路設計需要采用合適的方法，具體的方法包括遺傳算法。這種方法在進行設計的過程中將關注的焦點放在需要解決的問題上，針對性地進行代碼設計，對需要解決的問題進行相應的編程，這樣的方式可以在進行程序編制的過程中避免因為競爭機制帶來不同遺傳操作和交叉變異的問題，滿足現實情況下的管理機制，對其中較差的個體進行替代，保證代碼的使用更加符合技術的需要，不斷地滿足現實條件，對結果進行更加全面的管理，對實際問題進行整體解決。而現場可編程邏輯陣列是將邏輯電路方式進行應用，采用在線編程的方式，將存儲芯片設置在RAM內，在需要編程的過程中通過原理圖和硬件對語言進行描述，然后將數據存儲到RAM內，這樣將數據進行存儲的方式使得相關的邏輯關系得到更加科學的處理，一旦對其中的FPGA開發軟件進行斷電之后，就會出現RAM的邏輯關系空白，為整體的數據存儲節省較多的空間，提升FPGA系統的使用效率，將不同的數據流灌入到硬件系統中，提升電子電路設計的整體質量，便于對設計方法進行全面的創新。
2 電子電路設計的創新基本方法
2.1 對電子電路進行層次化的設計
進行電子電路層次化的設計首先需要將基本構造分成相應的模塊，對不同的模塊進行分層次的設計描述，整體設計過程中需要按照從硬件頂層抽象描述向最底層結構進行轉換，直到實現硬件單元描述為止，層次化設計在進行管理設計的過程中相比較而言較為靈活，可以根據實際特點選擇適宜的設計方式，既能夠是自頂向底的方式，也可以是自底向頂的方式，具體情況需要按照實際情況進行分析，對電子電路的設計進行全面科學的管理。
2.2 對電子電路進行漸進式設計
漸進式設計也是電子電路設計中經常出現的情況，這種設計方式主要是將一些附加功能帶入到管理中，將設計的相關指標使用到設計中，其中包括高頻、低頻模擬電路、數字電子線路的結構設計，然后依據實際情況設計相應的單元電路結構，將電子電路工作的特點和運行方式融入到設計中，并將線路設計進行全面的整合，注重輸入與輸出之間的相互關系，保證電路設計的規范性，將電子電路設計得更加便于操作。同時在進行設計的過程中需要對漸進式設計的步驟M行分析，根據應用型電子電路的功能，及時地對電子電路進行組合，在進行拼裝時需要關注連接點信號連接的強度、幅度以及電壓值之間的關系，將整體電路進行更加科學的設計。
2.3 硬件語言描述設計
在進行電子電路設計的過程中還可以使用基于硬件語言描述的形式，首先需要對設計目標進行全面的管理，熟悉電子設計中對信號進行控制的相關原理，保證信號處理的各項參數。在具體信息確定完成之后需要對系統進行分解，找出硬件的總體框架，之后對設計圖進行仿真設計，將較為重要的位置使用相關的記號進行標注，然后借助CAD軟件對設計進行仿真測試，保證電子電路設計的邏輯關系、正負極值、時序等的正確性，提升方案設計的規范性。
3 電子電路設計的創新路徑
3.1 電子電路構架設計
進行設計創新首先需要對整體的設計構架進行管理，在設計中對FPGA系統進行重新定義，在硬件單元內部建立連接，找出更加明確的構建系統，對設計途徑進行創新。在設計結束之后需要對設計目標以及設計結果進行對比，可以采用錯誤的代碼，驗證系統在進行甄別過程中的效果，對于出現問題的地方及時進行改進。在結束之后選擇適宜的子系統，其中一部分保持原本的運行狀態，一部分按照遺傳算法進行一定的修改，這樣可以對系統進行更加完善的處理，使操作的適應性更強。進行改進之后再對系統進行整體的驗證，不斷地對設計方案進行改進，使得設計更加符合方案的需要。
3.2 對設計環境進行創新
在設計過程中需要對系統的環境進行創新，用于測試的環境需要將測試的硬件與顯示的FPGA構架和硬件進行全面的控制，制定適宜的仿真軟件。計算機在使用的過程中可以通過通信電纜將數據從計算機下載到FPGA系統中，使用規范化的儀器對數據采集中的硬件和軟件進行連接，對設計方案進行全面的評估，并將數據轉化進行應試實驗，對軟件進行仿真處理，提升系統整體運行環境。
4 結語
電子電路設計對于科技的發展具有較為關鍵的作用，需要對系統進行全面的管理，對設計方法進行不斷的創新，使設計在多變的環境中實現自我重構，提升設計的科學性，使抽象的理論形象化、復雜的電路實際化。不僅能提高理解分析能力，而且能提高設計能力。通過設計和模擬仿真可以快速地反映出所設計電路的性能，使設計更加生動、直觀、實時、高效，更好地為人類造福。
參考文獻
[1] 梁光勝.電子技術系列課程教學改革的研究與實踐[A].中國光學學會光電技術專業委員會，教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會，全國高等學校光學教育研究會.全國光學、光電和電子類專業教學經驗交流、研討會專集[C].中國光學學會光電技術專業委員會，教育部高等學校電子信息科學與工程類專業教學指導分委員會，全國高等學校光學教育研究會，2012.
[2] 黃品高，葉懋，景新幸.電子電路基礎實驗教學中培養學生創新能力的基本素質的探索[A].教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會.教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會第二十屆學術年會會議論文集（上冊）[C].教育部中南地區高等學校電子電氣基礎課教學研究會，2010.
電子電路的設計范文2
【關鍵詞】電子實驗；虛擬實驗平臺；LabVIEW；教學改革
1 教學現狀與虛擬實驗平臺開發工具的簡介
電子信息工程專業有兩個顯著的特點：一是，學科知識比較抽象，比如模擬電路、數字電路、信號與系統課程等等。二是，對學生的實踐和動手能力要求比較高，并且還要學會與自己上課學的理論知識緊密的聯系在一起?，F在大多數高校的實驗教學基本上是一個模式，老師上課前先講實驗的基本內容，然后老師演示一遍，學生照著老師的演示做一遍得出相同的結果，實驗課就這樣結束。這樣，學生根本就學不到實驗的基本技能，而且會導致他們的動手能力和思考能力的下降，不利于激發學生地創新性思維。
虛擬技術的出現，改變了傳統儀器單一的現狀。LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發，類似于C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的又有顯著區別：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G語言編寫程序，產生的程序是框圖的形式。在編程過程中用圖標代替文本行創建應用程序，而且還擁有豐富的函數庫和工具包，使用非常方便，可以采用自上而下的理念開發相應的模塊[1]。
LabVIEW軟件開發的程序一般都由VI（虛擬儀器）組成，所有的VI（虛擬儀器）包括前面板和程序框圖兩部分。前面板是和用戶交互的界面，程序框圖是設計者設計流程。用戶可以通過前面板輸入數據，按照編寫的程序以數據流方式進行計算，最后將結果反饋到顯示控件上，用戶直觀的得到結果[2]。
2 虛擬實驗平臺的思路和基本框架
本實驗平臺包括《電路分析基礎》課程中常見的電路實驗，比如RLC串聯諧振電路、二階電路的零輸入響應、支路電流法、節點分析法、一階低通電路的頻率響應。每個實驗都是根據電路分析實驗指導書上的實驗原理、教學目標、實驗內容和步驟設計。然后通過LabVIEW軟件編程、設計人機交互界面達到更好的效果。虛擬實驗平臺的基本框架如圖1所示，本文以支路電流法來闡述怎樣利用LabVIEW實現實驗設計過程。
用支路電流法可以驗證基爾霍夫電流定律，基爾霍夫電流定律的基本內容是：對于任一集總電路中的任一節點，在任一時刻，流出（或流入）該節點的所有支路電流的代數和為零。所以可以根據基爾霍夫電流定律的基本內容來設計支路電流法實驗。利用LabVIEW圖形化編程的特點，在前面板上放置8個數值型輸入控件，設置好相應的單位，分別代表電阻、電壓，且數值均可以調整。然后在前面板放置5個顯示控件，用來顯示5條支路上的電流。通過修飾控件，可以在前面板建立電路圖，如圖2所示。
使用MathCript節點生成線性方程組的系數和已知向量[3]，就可以求解方程組。利用選項卡控件可以添加實驗目的和實驗步驟，通過程序的調試和幾次實驗驗證，實驗結果可靠準確，支路電流法實驗設計完畢。
將設計的5個實驗添加到一個容器中，LabVIEW里面的函數就可以調用VI（虛擬儀器）。生成的菜單如圖3所示。
3 結語
隨著虛擬儀器技術的發展，傳統儀器設備壽命周期短以及不利于資源共享的缺點愈來愈凸顯。結合我校實際，本文設計了我校電子電路虛擬實驗平臺，經過不斷的調試已成功用于實際實驗中，且實驗效果較好。后續我們將繼續完善該虛擬實驗平臺并在適當范圍內進行推廣，以期獲得更好的教學改革效果。
【參考文獻】
[1]吳俊.基于LabVIEW的虛擬實驗室研究[D].南昌：南昌大學，2012.
電子電路的設計范文3
關鍵詞：Protel 99se；Cadence；ADS；工具欄按鈕功能；軟件間的配合使用
二、多種EDA軟件簡介及其對照
1、Protel
目前主要EDA軟件有Protel 、Cadence、ADS、EWB、PSpice等電路設計軟件，其中以Protel 、PSpice和EW較為簡單基礎、容易上手，而以Cadence、ADS更適用于從事大規模、高精度的電路系統設計。在中國最為常用的軟件是Protel，這當然也是中國大陸的電子工程師們已經形成了一種習慣所決定的，而在國外就不一定了。Protel系列軟件的最大特點是簡單、適合教學的，其系統性能也很穩定。
2、Cadence
Cadence 在仿真、電路圖設計、自動布局布線、版圖設計及驗證等方面有著絕對的優勢。Cadence 包含的工具較多幾乎包括了EDA 設計的方方面面。Cadence軟件在中國應用比較晚；
3、ADS
ADS軟件在射頻電路設計、通信系統中的高頻電路設計和電磁輻射和電磁屏蔽等方面有很多的應用。在新版的ADS2008軟件中還具有增強的圖形化使用者操作界面的功能，可以使得系統的設計速度加快。另外。ADS2008軟件還將3D技術應用到電磁分析等方面，使得ADS2008軟件功能愈顯強大。
三、Protel 99se軟件的相關配置及其特點
1、Protel 99se 軟件的基本配置及其功能
a、SCH5.0 的特點：主要用于原理圖的設計，其具有集成性高、支持層次化自動設計、元件庫強大擴充功能、任意的繪圖頁尺寸、兼容性高、提供基本的設計驗證工具、為印制電路板設計提供網絡表等特點。還具有分層組織設計功能、設計同步器等功能。
b、PCB5.0的特點：自動化布線功能、智能化的覆銅技術、與電氣原理設計系統的動態連接、面向生產工藝的設計功能?？梢赃M行多達32層信號層、16層內部電源/接地層的布線設計，交互式的元件布置工具極大地減少了印制板設計的時間。
2、Protel 99se 軟件的完整配置
Protel 99se 軟件的完整配置包括SCH5.0、PCB5.0、ROUTE5.0、PLD5.0、SIM5.0；其中ROUTE5.0是一個集成的無網格自動布線系統，布線效率高；在該完整配置中集成了PLD開發環境，可使用原理圖或CUPL硬件描述語言作為設計前端，能提供工業標準JEDEC輸出；該配置還包含一個基于最新Spice3.5標準的仿真器，可為用戶設計前端提供了完整、直觀的解決方案；
四、對Protel 99se的文件分類、字體設置
1、Protel 99SE可以的文件類型
Protel 99SE可以建立十種文件類型。我們在講課的時候需要指出：Schmatic Docment文件對應的庫函數是Schmatic Library；而PCB Docment文件對應的庫函數是PCB Library。
2、字體設置
第一步：選擇Preferences命令后，在圖1對話框所示的自動備份參數設置；
第二步：單擊Protel 99SE 中的Change System Font按鈕，屏幕彈出圖2所示的字體設置對話框，可以進行字體、字體式樣、字號大小、字體顏色等設置；
圖1 自動備份參數設置 圖2 字體參數設置
五、工具欄按鈕功能以及常見封裝形式的記憶
1、形象直觀工具欄按鈕的講解與記憶
Protel99SE提供形象直觀的工具欄，可以通過對工具按鈕中常用的命令進行形象、聯想等方式進行記憶，這在開始學習Protel的過程中必須的過程：
2、常見的封裝形式記憶
參考文獻：
電子電路的設計范文4
【關鍵詞】電子工程設計;高頻電路;教學研究
1.引言
《電子工程設計》是電子信息工程專業的一門專業課和必修課。本課程是學生學習電子技術十分重要的教學環節之一，是對學生學習電子技術知識的綜合實踐訓練。通過電子技術實踐教學環節，使學生鞏固所學的電子技術理論知識，培養學生解決實際問題的能力，加強基本技能的訓練，切實提高學生的實踐動手能力和創新能力。教學任務是通過本課程的學習使學生掌握常用電子元器件基本知識，常見電子電路的設計，綜合電子應用電路的設計，電子線路板元件布置與布線基本知識，元件焊接技術，硬件電路的調試技術，電信號的檢測技術。
課程內容中高頻電路設計部分是重點也是難點，高頻電路設計包括各種調諧電路的設計、高頻振蕩器的設計以及實際電路的制作和調試。學生在進行各種參數選擇和電路調試的過程中很容易出現問題，本文針對高頻電路設計和調試方法進行了深入的教學研究，結合課程講授過程中的實際問題對此部分教學內容做了詳細分析，并取得了良好的教學效果。
2.調諧放大電路的設計和調試方法研究
調諧放大器是一種選頻放大器，即從所輸入的信號中選出有用信號并進行電壓放大。調諧放大器在各種電子設備、發射和接收機中被廣泛應用。在調諧放大器中由L、C元件組成并聯諧振回路，對信號進行選頻[1]。放大器件可以是雙極型晶體管，也可以是場效應管。
2.1 原理電路
圖1 原理電路一
圖2 原理電路二
RB1、RB2、RE提供管子的靜態工作點，使管子處在放大狀態。電路之一中的L、C組成并聯諧振回路，決定諧振頻率。電路只對諧振頻率及其通頻帶內的信號進行電壓放大，而對通頻帶以外的輸入信號不放大，從而實現選頻放大。電路之二的直流偏置與電路之一相同。電路中的C、L1、L2決定諧振回路的諧振頻率。放大的電壓信號經L1、L2之間的互感耦合，由L2兩端輸出。上述電路在發射和接收設備中被廣泛應用。如超外差收音機的中放電路、電視機的中放電路等普遍使用上述電路。
2.2 電路的設計方法
（1）按所需諧振頻率選擇LC參數
諧振頻率由L、C參數共同決定，在設計中一般先固定電容的參數，選擇電感元件的參數。在設計高頻諧振回路時，由于管子的結電容和元件分布電容影響諧振頻率，選擇電容參數時適當將容量選的小些。電感最好選用具有磁帽的電感，以方便電路調試時微調電感量。如果選用有骨架電感，可通過增減匝數來微調電感量;如果選用空心電感也可通過改變匝與匝之間距離來微調電感。
（2）三極管放大電路的設計
電路屬于小信號放大電路，設計時參照中頻段單管放大電路的設計過程。其實就是通過設計使管子具有合適的靜態工作點，并具有合適的動態范圍。如UCEQ≈1/2VCC。注意：對直流來說LC回路相當于短路。
2.3 電路的調試方法
（1）靜態調試
調試電路的靜態工作點，使電路中管子的靜態電流和有關電壓達到設計值。UCEQ最好接近1/2VCC。
（2）動態調試
在信號輸入端輸入接近LC回路諧振頻率的頻率可變的信號，用毫伏表測試LC回路的電壓。將輸入信號由低到高改變頻率，觀察毫伏表讀數，當毫伏表讀數最大時，所輸入的信號頻率就是該電路所放大的信號頻率。
上述毫伏表可以用示波器代替。當示波器顯示波形幅度最大時，所輸入的信號頻率即為該LC回路的諧振頻率，也就是該電路所放大的頻率。在沒有毫伏表的情況下，也可以用萬用表直流電壓檔測量管子的UCE，在LC諧振時UCE最小。如果電路的諧振頻率偏離設計頻率，可以通過微調電感量進行諧振頻率的微調。如果諧振頻率偏離設計值太多，可先改變電容的容量，然后再微調電感量。如果有條件最好用掃頻儀調試放大電路的頻率特性。
3.高頻正弦振蕩電路的設計和調試方法研究
所謂高頻正弦振蕩器是指產生幾百kHz以上正弦信號的電路（幾赫茲～幾千赫茲正弦信號由RC正弦振蕩器產生）。
高頻振蕩器按選頻網絡分為LC正弦振蕩器和石英晶體正弦振蕩器[2]。LC正弦振蕩器的頻率穩定度為10-2～10-5，石英晶體正弦振蕩器的頻率穩定度為10-7～10-9。
LC正弦振蕩器的振蕩頻率可通過改變電感量實現微調。如果需要使振蕩頻率該變量較大，一般先改變諧振回路電容的容量，然后微調電感量。當石英晶體的標稱頻率選定后，石英晶體振蕩器的振蕩頻率基本固定，雖然理論上可通過改變配諧電容的容量來微調振蕩頻率，但由于配諧電容的容量很小，在實際中通過改變配諧電容容量對電路振蕩頻率的改變很很小。只要應用場合對振蕩器振蕩頻率穩定度的要求不是很高，實際中高頻振蕩器大多是LC正弦振蕩器。
3.1 LC正弦振蕩器的電路設計
從理論上講，LC正弦振蕩電路有變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式、改進的電容三點式（克拉撥電路）。實際中的LC正弦振蕩電路上述四種形式都有，但最多的是電容三點式和改進的電容三點式[3]。這是由于電容三點式電路管子的結電容和元件分布電容對諧振頻率的影響小。電容三點式電路原理電路如圖3所示。
圖3
由管子和RP、R1、R2、R3、R4、C1、C2組成的電路是小信號放大電路。顯然它是阻容耦合共基極放大電路。電阻決定電路中管子的直流偏置，由于整體電路為振蕩電路，管子在處于放大狀態的前提下，應盡量使直流偏置小些，即靜態工作點靠近截止區，如管子的靜態集電極電流一般在（1～2）mA。電容C1、C2為隔直通交電容，它們的容量視振蕩頻率決定[4]。
振蕩頻率計算公式近似為：
在選擇C3和C4容量時，要注意C4對諧振頻率的容抗決定正反饋的大小，其容抗越大則正反饋量就越大，電路容易起振[5]。但正反饋量過大會使管子退出放大狀態，反而電路不能振蕩。在設計中先選擇C的容量，然后計算L的電感量。振蕩頻率在幾MHz以下時，C的容量選幾百pF;振蕩頻率幾十MHz時，選C為幾十pF。在C的容量選定后，根據振蕩頻率f0確定L的值。
3.2 電路的調試方法
先調試放大電路的靜態工作點：先將LC諧振回路用短路線短路，則整體電路僅為放大電路。放大電路的調試僅調節靜態工作點即可。即通過調節RP的阻值，改變管子的靜態工作點，使其達到設計值（一般小功率振蕩電路，靜態ICQ=1～2mA）。
靜態調試完成后調試動態：即將原跨接在LC諧振回路的短路線去掉，通電后用示波器觀察振蕩波形。在LC回路元件參數選擇合理時，只要電路的靜態合適，接通電源后一般都能振蕩。
振蕩頻率的微調：振蕩頻率的微調一般通過改變電感量實現。如果使用無骨架電感，通過增減線圈匝數或改變匝間距離改變電感量;如果使用有磁芯電感，則通過調節磁芯與線圈的距離改變電感量;如果使用無磁芯有骨架電感，只能通過增減線圈匝數改變電感。
電路不起振可能是下列原因之一：
（1）電路的靜態工作點過低，或管子的β值太小
解決的方法分別是通過減小RP阻值來提高靜態工作點。這個工作可在用示波器觀察著振蕩波形的情況下微調RP阻值。
如果是管子β值太小引起的不起振，則應更換β值大一些的管子。一般β值在幾十以上就可，β值過高會使電路工作不穩定。
（2）電路中LC回路的Q值太低
解決的辦法是增大L/C的數值，即在LC乘積為常數的情況下增大L/C的比值。或減小線圈的損耗電阻（改用線徑粗的絕緣漆包線繞制電感），或減小負載對諧振回路的影響。前兩個原因往往是LC回路設計時元件參數選擇的不十分合理。
（3）正反饋量過小或過大
解決的辦法是在保證總電容量基本不變的情況下，改變C3、C4的比值。C4對振蕩頻率的容抗越大，正反饋就越大。
4.小結
通過理論教學和實踐教學過程中得到的經驗，對高頻調諧電路和高頻振蕩電路設計的設計方案，參數選擇方法和電路調試方法進行了總結，根據理論計算數據調試電路是教學的難點，也是把理論應用于實踐的關鍵，采用了上述教學方法能夠有效地解決學生在調試過程中出現的各種問題，提高學生的設計水平和能力。
參考文獻
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電子電路的設計范文5
【關鍵詞】聲電轉換電路;光電轉換電路;聲光雙控;電子技術
Abstract：Sound and light-controlled lighting circuit composed by the power circuit，the acoustic-electric conversion circuit，amplifier circuit，a processing circuit，a photoelectric conversion circuit and a control circuit.This paper is designed for each circuit diagram and component parameters，It describes the performance、the scope and principle of sound and light control lighting circuits.It has obvious saving effect，can applicable to residential areas，factories，office buildings，school buildings and other public places.
Keyword：Acoustic-electric conversion circuit;photoelectric conversion circuit;sound and light dual control;electronic technology
1.緒論
隨著時代的發展，城市現代化建設步伐不斷加快，能源的供需矛盾也越來越突出，節電節能、綠色照明的要求越來越迫切。在學校、機關、廠礦企業等單位的公共場所以及居民區的公共樓道，長明燈現象十分普遍，這造成了能源的極大浪費。用聲光雙控路燈代替住宅小區樓道上的開關路燈，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發出腳步聲或其他聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達到節能的目的。聲光控制路燈不僅適用于住宅區的樓道，而且也適用于工廠，辦公樓，教學樓等公共場所。
2.總體方案設計
圖1 原理框圖
聲源產生的聲音信號，經聲電轉換器后轉換成微弱的電信號，該信號經放大后送處理器，處理器將幅度、頻率不同的一群聲波信號轉換成一次狀態改變的控制信號，與光電信號一起輸入控制電路。當白天或傍晚光線較亮時，光控部分將開關自動關斷，聲控部分不起作用。當光線較暗時，光控部分將開關自動打開，電路的通斷受控于聲控部分。當聲強達到一定程度時，電路自動接通，點亮照明燈，并開始延時，延時時間到，開關自動關斷，照明燈熄滅。
3.電路設計與參數選擇
3.1 電源電路的設計與分析
3.1.1 電源電路的設計
直流穩壓電源一般由降壓器、整流器、濾波器和穩壓器四大部分組成。為了既可以達到設計要求的目的又要盡量使電路簡潔經濟，本設計使用穩壓二極管作為穩壓電路，輸出為+9V的穩壓直流電源電路如圖2所示。
圖2 電源電路
降壓穩流部分由R1C1、全橋電路QD和濾波電容C2組成，經DW穩壓后得到+9V的電壓，為路燈控制電路提供了工作電壓。
3.1.2 元器件的選擇與參數的計算
（1）橋式整流電路
，所以QD的反向擊穿電壓選用1A300V以上的器件，以確保安全。
（2）穩壓二極管
本設計采用+9V穩壓直流電源，所以采用比較常用的2CW57，穩定電壓為8.5～9.5V，穩定電流為10mA，最大穩定電流為26mA，反向漏電流≤0.5mA，動態電阻20Ω，最大耗散功率0.25W。
（3）降壓電容
為保證降壓電容可靠工作，其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓，選用耐壓400V以上的金屬化紙介電容器，大小為0.47?。泄放電阻的選擇必須保證在要求的時間內泄放掉降壓電容上的電荷，泄放電阻選560kΩ。
（4）其它元器件
濾波器主要由電容C2組成。按RC時間常數近似等于3～5倍電源半周期估算，可選擇R2為200Ω，C2為220?。C3為濾波電容，選擇47?大小。
3.2 信號放大整形電路的設計與分析
3.2.1 電路的設計
圖3 信號放大整形電路圖
拾音器采用電壓蜂鳴器HTD35A-1，當有音響作用到壓電陶瓷片上時，聲震導致的繞曲變形就會產生相應的電效應。由于聲＼電效應較小，設計了VT1，VT2，直耦式音頻放大器，將信號放大，并由D2，D3，C7 倍壓整流再經T3倒相放大，觸發單穩態電路。
3.2.2 元器件的選擇與參數計算
（1）壓電蜂鳴器HTD35A-1
聲電傳感器是一種能將聲波的振動轉換為電壓和電流輸出的聲電轉換元件。本設計采用靈敏度高、結構簡單、價格便宜的壓電陶瓷片作為聲電傳感器。
諧振頻率：2.9KHz;諧振電阻≤150Ω;電容量<40000pF（性能參數）;
金屬片直徑D：35mm;陶瓷片直徑d：25mm;總厚度t：0.55mm（尺寸）。
（2）其它元器件
VT1管選用C485，β的值不少于150倍。VT2和VT3用9014或3DG8型硅NPN小功率晶體管，要求電流放大系數β≥100。
D2和D3的選擇沒有特殊要求，一般元器件即可。其它電阻與電容的阻值選擇如下：R4=430k;R5=4.3k：R6=2.7k;R7=1.8k;R8=5.6k;C4=4.7?;C5=10?;C6=10?;C7=0.68?。
3.3 控制電路的設計與分析
3.3.1 電路的設計（如圖4所示）
555和R9、C8、VT4、VT5等組成光控單穩態電路，即利用光敏三極管對不同光照呈現的阻抗不同，對時基電路555的4腳進行高低電平的控制，或處于等待觸發狀態，或處于強制復位狀態。當白天或傍晚光線較亮時單穩態觸發器輸出低電平處于強制復位狀態，此時不管2腳有多大的觸發電平，555均不會翻轉置位。可控硅不會觸發倒通，電燈無電不亮。夜晚光線較暗時，555的4腳呈高位，使555觸發器處于單穩態觸發狀態，此時如果有聲響，經拾音，放大，倍壓整流后，觸發單穩態觸發器，使其由穩態翻轉到暫穩態，輸出高電平，可控硅觸發倒通，電燈亮，并延時一段時間。圖示電路的單穩態時間為120s，即電燈點亮后2分鐘熄滅。
圖4 控制電路
（上接第27頁）
3.3.2 元器件的選擇與參數計算
電路中三極管VT4選擇3DK2;由于本設計要求路燈點亮后延時2分鐘后自動熄滅，則在單穩態觸發電路中定時元件R9與C8需滿足;則選R9=1.1M;C8=100?。
電路中其它電阻值的選擇如下：R10=22K;R11=20K;R3=300;電容是濾波電容，故選擇C9=0.01?的小電容，濾掉高頻干擾。
3.4 光電傳感器及開關電路的選擇
3.4.1 光電傳感器
本設計采用簡單經濟的光敏三極管3DU5實現光電轉換。3DU5的性能參數如下：光譜響應范圍500～1000;最高工作電壓6～8V（ID小于額定允許值）;暗電流ID（?A）2.0（在最高工作電壓RL=1000Ω條件下）;光電流IL（mA）1（在照度1000lx、U=10V、RL=0Ω下）;響應時間<10-5s;最大使用功率2000Mw。
3.4.2 開關
本設計采用雙向可控硅實現開關控制，選擇額定通態電流為1A，斷態重復峰值電壓為400V的3CTS1雙向可控硅。
3CTS1的參數如下：（Tamb=25℃）
a.斷態重復峰值電壓（VDRM）：400V;
b.通態平均電流（IT（AV））：1A;
c.通態不重復浪涌電流（ITSM）：10A;
d.通態峰值電壓（VTM）：1.7V（ITM=1.2A）;
e.斷態重復峰值電流（IDRM）：100A（VDRM=
400V;RGK=1kΩ）;
f.維持電流（IH）：50mA（VD=12V;IGT=0.1A）;
g.控制極觸發電流（IGT）：10～50mA;
h.控制極觸發電壓（VGT）：1.5V。
4.總電路圖（如圖5所示）
電路可實現白天燈泡不亮晚上遇到聲響時，通過聲控電路使燈泡自動點亮，并延時一段時間后自動熄滅的功能。
參考文獻
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電子電路的設計范文6
關鍵詞：EDA；數字電路課程設計；多功能數字鐘
1.EDA技術[1]
EDA技術即電子設計自動化技術，英文全稱Electronic Design Automation，它是以功能強大的計算機為工具，在EDA軟件平臺上，對以硬件描述語言HDL為系統邏輯描述手段完成的設計文件，自動完成邏輯編譯、簡化、分割、綜合、布局布線及邏輯優化、仿真測試的電子產品自動化設計過程。
利用EDA技術進行電子系統的設計，具有以下幾個特點：
（1）用軟件的方式設計硬件，且用軟件的方式設計的系統到硬件系統的轉換是由相關的開發軟件自動完成的；
（2）設計過程可用相關軟件進行各種仿真；
（3）系統可現場編程，在線升級；
（4）整個系統可以集成在一個芯片上，具有體積小、功耗低及可靠性高的特點。
2.用EDA技術改進數字電路課程設計的必要性
數字電路課程設計是建立在數字電子技術基礎上的一門綜合實踐性課程[2]，有利于培養學生的系統綜合能力和創新能力，對提高辦學檔次，滿足社會對高素質人才的需求，培養學生對未來社會的適應能力都是受益匪淺的。通過這一課程的學習，學生能夠熟練地利用EDA技術掌握較復雜數字系統的設計方法，進一步增強學生分析問題、解決問題的能力，充分挖崛和激發學生的創新潛能。
目前在數字電路實踐教學中，大部分學校仍然采用中小規模的集成電路來實現設計功能，當設計的系統比較復雜，需要多個集成芯片和大量連線時，就增加了設計電路板的難度和故障調試難度，延長了設計周期，降低了學生的學習興趣；同時，常用中小規模集成芯片的大量重復使用也大大增加了設計成本；因此，在數字電路課程設計中引入EDA技術，采用當前國際先進的設計方法和理念，改革傳統的課程設計方法，已經成為一種趨勢[3]。用中小規模集成電路設計的數字系統存在以上諸多缺點，而運用EDA技術、可編程邏輯器件設計數字系統就成為行之有效的方法。這種設計方法從系統總體要求出發，自上而下地將設計細化，將功能具體化、模塊化；直到最低層的模塊適合用硬件描述語言或原理圖描述為止，最后形成數字系統的頂層文件；再經EDA軟件的自動處理而完成設計。
QuartusII是Altera公司的第四代EDA開發軟件，此軟件提供了一種與結構無關的全集成化環境，將設計、綜合、布局和布線、系統的驗證都整合到一個無縫的環境中，使設計者能方便地對Altera公司的PLD系列產品進行設計輸入、快速處理和器件編程。是應用廣泛的EDA開發軟件之一。CPLD/FPGA通稱為可編程邏輯器件，其中FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程邏輯器件的基礎上進一步發展的產物。目前，QuartusII開發軟件和CPLD/FPGA器件作為EDA開發工具被越來越廣泛的應用到大型數字系統的設計中。
3. EDA技術在數字電路課程設計中的應用
多功能數字電子鐘的設計是數字電路設計中的一個典型應用，用中小規模集成電路實現時，用到的器件較多，連線比較復雜，可靠性差。下面就以基于ALTERA公司的FPGA器件CycloneII240C8芯片和QuartusII9.0EDA開發系統進行多功能數字鐘的設計為例來介紹數字電路系統的一般設計方法。運用此種方法進行課程設計時，需要先掌握QuartusII軟件開發環境的使用和硬件描述語言VHDL語言的編程，掌握相關CPLD/FPGA實驗開發系統的使用。
（一）數字鐘的設計要求
（1）具有時，分，秒計數顯示功能，以24小時循環計時，由6個7段共陰極數碼管顯示；
（2）能夠通過手動按鍵實現清零和調節小時、分鐘功能；
（3）具有整點報時功能，當時鐘計數為59’51”、59’53”、59’55”、59’57”時，揚聲器發出頻率為1024Hz的聲音，在59’59”即到整點時，揚聲器發出最后一聲整點報時，頻率為4096Hz。
（4）用VHDL語言來完成上述電路功能的軟件設計和軟件仿真，仿真結果正確后，在實驗系統上進行由硬件電路的下載和調試。
（二）數字鐘的設計方案
多功能數字鐘電路的系統結構框圖如圖1所示，由系統時鐘、控制電路、秒計數器、分計數器、小時計數器、譯碼器、顯示器和揚聲器組成；控制電路負責控制計數器計時、校時和揚聲器報時，譯碼器將各計數器輸出的BCD碼計數值轉換成七段碼送到顯示器，顯示器顯示時、分、秒計時結果。
介于所使用的實驗系統中有現成的譯碼器和顯示器部分硬件電路，故只對圖1所示控制電路和時、分、秒計數器模塊進行軟件設計，由VHDL語言編寫源代碼來實現。
（三）數字鐘的實現
在設計過程中采用層次化設計方法進行設計，編寫源程序，為了簡化設計把控制計時和調時部分功能放到計數模塊中，報時部分專門用一個模塊，故將數字鐘的實現分成秒、分、時三個計數模塊和一個報時模塊構成，報時模塊同時完成對報時輸入信號的分頻。
通過系統分析論證后，在QuartusII9.0環境下，用VHDL硬件編程語言編寫數字鐘的報時模塊、秒計數模塊、分計數模塊和時計數模塊源代碼，即分別對應alert.vhd、second.vhd、minute.vhd、hour.vhd文本文件，對這四個模塊分別進行編譯、綜合和仿真測試無誤后，生成這四個模塊的符號圖，最后通過原理圖連接的方式把以上各模塊生成的圖形符號連在一起形成頂層的原理圖，實現多功能的數字鐘。下面給出通過原理圖的形式所設計的頂層原理圖如圖2所示，頂層設計文件為clock.bdf，頂層實體圖如圖3所示，當然也可以通過元件例化語句來生成頂層實體。
（四）功能仿真與下載
以上各個模塊設計好以后，都可以利用軟件進行仿真，得到正確的功能仿真結果后，在頂層的設計中調用各功能模塊，完成頂層原理圖或實體的設計，最后針對頂層的實體再進行功能仿真，仿真結果如圖4所示，從仿真結果的部分截圖中可以得到該數字鐘能夠實現正常計時的功能。
仿真正確后，選定好所選用的實驗系統的配置芯片，鎖定引腳，完成引腳配置，重新進行編譯綜合后，即可生成下載文件clock.sof，將此文件下載到選定的目標芯片，接上器件，完成整個系統的設計。經過在杭州康芯電子有限公司生產的GW48EDA/SOPC實驗開發系統下載驗證，該設計完全符合數字鐘的功能要求。
4.結束語
通過將EDA技術應用于數字電路課程設計提升了學生對數字電路的認識，在設計過程中可以預先進行仿真，仿真有誤可以修改設計，在這個過程中不必搭接電路，做到有錯就隨時修改，不用擔心設計實驗失敗的風險。通過EDA技術不僅可以很好地鍛煉學生的綜合設計開發能力和動手能力，從而激發他們的學習興趣，還可以大大節約數字電路課程設計實驗的成本，提高設計效率，培養了他們解決問題的綜合能力，因此，使用EDA技術必將是數字電路實踐課程改革的新動向。
參考文獻
[1] 潘松，黃繼業. EDA技術實用教程.北京：科學出版社，2010.
