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模擬電路的設計方法范文1
【關鍵詞】 PCB設計 抗干擾 策略
Anti-interference earthing strategy analysis of PCB
Abstract： In the process of using PROTEL PCB， circuit board of the digital signal and analog signal grounding scheme if the design is not reasonable， it may appear all kinds of interference， lead to the design scheme of PCB to implementation， the whole circuit performance degradation， and affect their normal work， this paper introduces several anti-interference earthing in the process of PCB design strategy.
Key words： PCB design； Anti-interference； strategy
一、引言
現如今，各類電子產品已遍布我們生活中的各個角落，而電子設備的核心構件―PCB板也隨之迅速發展，電子設備能否正常、安全、平穩的運行，很大程度上取決于電路板―PCB板的設計。在PCB板的設計過程當中，最重要的一個環節即是電子產品的接地、抗干擾了。目前，每個電路板的設計人員都對自己的電路板的接地抗干擾有自己的見解，而各種電子設備的接地抗干擾的方法和技術在時時更新，這將給電子設備的持續平穩安全運行提供重要保障。本文就電子設備的電路板抗干擾接地策略進行論述。
二、數字信號和模擬信號的接地
但在設計PCB板時，到底哪些部分屬于數字區域，哪些部分屬于模擬信號區域，我們無法將其嚴格進行區分，比如在電路中，電源部分是共用的，在設計PCB時它應該歸屬于哪一部分？在PCB設計中，常用的抗干擾方法就是將數字電路和模擬電路區分開來，畫在不同的區域。但像上面所說的并不能嚴格區分的部分又該怎么來設計？在設計電路時如何區分是模擬信號還是數字信號關鍵在于與該信號相關的芯片是數字還是模擬的，電源部分給模擬電路供電，將其歸屬于模擬部分，給數字類芯片供電，即將其歸屬于數字部分，而當兩部分混合共用同一個電源時就需要用“橋”的方法將電源從另一部分引過來。上面這種抗干擾系統是目前較為常用的一種方法，但是此種方法在一些小的系統或者小的電路板中適用，在大的電路系統中該方法就有很多的潛在問題，尤其是在復雜的系統中更為突出，在跨越分布間隙布線時，EMI問題隨之而來。比如一個典型的A/D轉換器在使用的時候，制造廠商會建議將A/D轉換器的AGND和DGND使用最短的導線連接起來，連到一個低阻抗的地上。這樣可以使用上面的方法在A/D轉換器下面，在兩個地之間用與IC等寬度的連接橋連接（注意：任何信號線都不能跨越分割間隙）。但是如果系統中有較多的A/D轉換器，每一個都是按照上面的方式來接連，則會產生多點連接，將數字地和模擬地隔離將毫無意義，此時應使用統一地，將統一地人為的分開為數字地和模擬地兩部分，這樣就既可以滿足廠家的要求又可以最大限度的減少EMI問題。
三、高頻信號抗干擾分析
在設計高頻信號的PCB電路板時一定要注意，任何金屬或者導線都可以看作成為由電阻、電感、電容組成的器件，電路板中25mm長的印制導線可以產生15-20nH的電感。因此在PCB設計中的接地時要盡量采用多點接地策略，讓每一個電路系統就近接入最低阻抗的接地線上，使接地線最短，盡可能的減少接地阻抗及減少地線之間的電感和分布電容造成的電路之間的互相偶合。在設計PCB時多點接地最簡單的方法就是全部覆銅，將元件的接地點就近的連接到覆銅上，占了PCB面積絕大多半的接地平面就提供了一個具有極低接地阻抗的“參考地面”，各個元件和單元電路之間互相就杜絕了不需要的高頻偶合。高頻電路板中的數字地和模擬地要單獨處理。高頻數字信號的地線的地電位一般是不一致的，兩者這間常常存在一定的電壓差，而且高頻數字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量，當直接連接數字信號地線和模擬信號地線時，高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進行干擾。通常情況下，對高頻數字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的，采用在合適位置單點互聯的方式，或者采用高頻扼流磁珠互聯的方式。
總結：在日常的PCB設計中，各類電子元器件的位置布置、導線的加粗與否等都對電路板的干擾性有很大的關系，這些都需要設計人員有熟練的技巧和對電路板的透徹認識能力。PCB設計的抗干擾性對電子產品的使用性能有很大關系，上面列舉的都是在PCB設計中經過實踐總結的方法，希望對電路板設計人員有所幫助。
參 考 文 獻
[1] 騰旭，胡志昂.電子系統抗干擾實用技術.國防工業出版社.
模擬電路的設計方法范文2
【關鍵詞】模擬電子技術基礎；教學質量；教學內容
0 引言
模擬電子技術和數字電子技術課程同屬于電子技術基礎課程，其中處理模擬信號的電路屬于模擬電路，而數字電路時處理數字信號的電路，這兩種電路就形成相應的兩門課程。其中模擬電路時較難的一門課程，俗稱“模電”，但在大多數學生眼中，它卻成了“魔電”，足見其難的程度。但是現實生活中的大多數電路時模擬電路，尤其是今年來全國電子設計大賽如火如荼的召開，模擬電路的影響力受到越來越多學生的關注，但是學習起來卻有難度，本文主要從教材的選用、教學內容的選取以及教學方法的改進等方面進行了一定的分析和探討，并從中提出了一種較為有效的提高教學質量和學習效率，并能消除學生對于模擬電子技術基礎的恐懼心理的方法。
1 主講教材的選取
經過多年的課程教學和對各大高校該門課程的調研，從中發現主要有兩種教材使用率很高。其中一個是高等教育出版社出版由康華光主編的教材，另一本是是清華出版社出版的由童詩白主編的教材。康華光版的教材思路清晰，知識點的編排邏輯性強，課程內容易學易懂，而童詩白版的教材更側重于基本概念的講解，邏輯性強，知識點豐富，學生需要掌握的內容多，學生學起來較為吃力，所以一般選用康華光主編的教材。本校采用的也是這本教材，而將童詩白版的教材作為主要的參考資料，以增加學生的知識面。
2 主講內容的取舍
所謂的模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路，而由于現實生活中大多信號較為微弱，所以要進行信號的放大，這也是模擬電子技術課程的核心部分，同時放大電路的設計也是歷年全國電子設計大賽必選題目之一，因此本課程的主講內容自然非放大電路莫屬。
放大電路主要有兩種類型的電路構成，其一是由三極管、場效應管等分立元件組成的放大電路，主要分布在教材的第三和第四章；其二是由集成運算放大器所形成的放大電路，主要分布在第二和第七章。
除放大電路外，還有一個重要內容是直流穩壓電源。因為既然稱之為電路，必然有供電電源且大多數電源為直流電源，但是現實生活中由于發電廠的原因大多為交流電源，所以必然需要一種交流轉為直流的電路，此電路就是直流穩壓電源，主要分布在第三和第十章。
由此可知，主講內容就是放大電路和直流穩壓電源，且主要分布在第二、三、四、五、七和第十章。
3 教學方法的改進
確定好主講內容，教學方法自然也要改進，不能從頭講到尾、面面俱到，而應該講重點內容，從簡單內容開始，減少復雜原理的講解，提高學生的學習興趣，總而言之是避難就易，使學生擺脫“魔電”的困擾。
這里主要提一下放大電路內容的教學方式。先介紹分立元件組成的放大電路，該部分由三個方面組成：三極管、場效應管的放大原理，兩者組成的放大電路類型和放大電路的分析方法。其中三極管、場效應管的放大原理是難點，教師可以少講，只需讓學生知道只有這兩種器件可以用于放大即可，避開難點，而放大類型是簡單內容，學生易于掌握且為主要內容，最后一個是放大電路的分析方法，這也是學生學習模擬電子技術必須掌握的核心內容，同樣采用避難就易的方式，重點講解分析的步驟和技巧，而分析的步驟主要分為兩大步，其一是直流狀態下的靜態分析，其二是交流狀態下的動態分析過程。
至于集成運算放大器組成的放大電路更為重要，但其實它的分析非常簡單，只需掌握虛短、虛斷的分析方法即可。
所以，通過“避難就易”的教學方式，學生一般能克服對于“模電”的恐懼心理。
4 結束語
本文通過對于模擬電子技術課程主講教材的選用、主講內容的取舍和教學方法的改進等方面進行一定的分析和探索，找出了一條適合教學、學生易懂的教學方式，經過多年的實際應用，學生反映非常好，各位專家也是大為贊賞，值得各院校推廣。
【參考文獻】
[1]肖麗萍.模擬電子技術教學探討[J].科教文匯，2009（04）.
[2]肖麗萍.高職《模擬電路》教學探討[J].福建電腦，2011（09）.
[3]韋忠善.模擬電子技術教學改革探討[J].職教論壇，2008（07）.
模擬電路的設計方法范文3
關鍵詞：模擬電子技術；逆向命題；教學改革
作者簡介：黃亮（1978-），男，山東臨沂人，北京交通大學電子信息工程學院，講師；侯建軍（1957-），男，天津人，北京交通大學電子信息工程學院，教授。（北京 100044）
基金項目：本文系中央高?；究蒲袠I務費專項資金（項目編號：2013JBM016）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0116-02
“模擬電子技術”[1，2]課程是電氣、電子等信息類專業的必修主干專業基礎課，主要講授半導體器件的基礎理論以及模擬電路的設計與分析方法。由于“模擬電子技術”課程涉及的知識點較多，還要學習很多抽象的器件和電路等效模型，很多學生在學習過程中感覺非常吃力。這就要求教師和學生在“模擬電子技術”課程的教學和學習過程中注重理論與實踐相結合、線性與非線性相結合、宏觀與微觀相結合，為后續課程打下堅實的基礎。
為了提高“模擬電子技術”課程的教學質量，提高學生的工程實踐能力，北京交通大學國家電工電子教學示范中心[3]展開了逆向[4]考核研究性教學方法改革，[5，6]結合課程的基礎知識與重點內容，將逆向思維融入到“模擬電子技術”課程的教學與考核過程中，取得了較好的研究成果。
逆向命題是“先給答案，重在設計”的一種教學與考核方法。開展逆向考核的前提是教師已經將所需知識點對學生進行了透徹的正向講解，鼓勵學生進行自主性研究。首先由老師給出系統的性能指標，然后由學生運用已經掌握的理論知識進行方案設計。如果學生沒有真正理解所學知識，就無法完成逆向命題的設計要求，這樣既可以督促學生努力學習，又可以真正考查教學效果和學習效果。下面給出一個“模擬電子技術”逆向命題例子。
一、逆向思維題目
由雙極型三極管和單極型場效應晶體管構成的混合多級放大電路，[7，8]由于其優良的放大能力和輸入輸出特性，是一種常見的模擬電路。對多級放大電路進行的靜態分析和動態分析是“模擬電子技術”課程的核心內容之一，是學生必須掌握的知識點。以往的多級放大器考核題目是這樣的：以分析題的形式給出電路圖，讓學生進行靜態分析和動態分析，學生只要能夠寫出公式或計算電路參數就認為學生掌握了這部分知識。常規命題方法導致學生不能真正掌握晶體管的使用方法與放大電路的設計方法，真正進行工程設計時，不知道怎么搭建電路結構和選擇元器件型號。
采用逆向思維對晶體管多級放大電路進行教學和考核的例題如下：設計一個低頻小信號兩級放大電路，要求由一個增強型N溝道MOS管（gm=1mS，Uth，on=2V）和一個NPN型硅三極管（β=100，rbb’=300Ω）構成；晶體管工作在共源或共射組態；級間采用電容耦合；ri’≈1MΩ，ro’≈1kΩ，Au≈40dB。要求學生設計電路圖，給出在電路圖中所有電阻的電阻值，并畫出設計電路的微變等效電路。
二、系統設計
題目要求分別使用MOS管和三極管兩種晶體管，但是題目中并沒有說明將哪種晶體管作為第一級，哪種晶體管作為第二級，這就要求學生綜合學過的知識進行深入思考，然后進行系統框架設計，再進行具體的電路設計，最后計算設計電路的性能參數，從而實現題目中關于輸入電阻、輸出電阻和電壓增益的要求。
題目要求輸入電阻為1MΩ，輸出電阻為1kΩ。放大電路的輸入電阻大、輸出電阻小在實際工程中有很多好處。輸入電阻大可以減小放大電路由前級電路或信號源索取的電流，對提高電路的放大能力、降低功耗都有好處。輸出電阻小可以提高放大電路的帶負載能力，提高了放大電路的輸出功率和效率；輸出電阻小同時能夠加速對后級容性負載的充放電速度，有利于提高放大電路的工作速率。
使用晶體管設計放大電路時，如果采用場效應晶體管共源放大電路作為輸入級，可以最大程度地提高輸入電阻。例如采用MOSFET晶體管的柵極作為輸入端時，理論上絕緣柵的輸入電阻為無窮大，實際柵極輸入電阻也可達到1012Ω以上。通過設計合適的外接偏置電阻，可以實現的題目中ri’≈1MΩ的要求。
第二級采用三極管共射放大電路，具有較高的電壓增益和電流增益?？紤]外接偏置電阻，可以實現題目中ro’≈1kΩ的要求。
三、單級放大電路的設計
1.第一級放大電路的設計
因為增強型N溝道MOSFET晶體管不存在原始導電溝道，柵源電壓UGS需要高于閾值電壓Uth，on才能導通，所以第一級放大電路需要連接正確的外加偏置電路。選取的MOS放大電路結構如圖1所示。
圖1的MOSFET晶體管工作在共源組態，柵源電壓為：
柵源電壓滿足增強型N溝道MOSFET晶體管的導通條件，保證了第一級放大電路能夠正常工作。
2.第二級放大電路的設計
在設計第二級放大電路的外接偏置電路時，需要滿足三極管發射結正偏、集電結反偏的基本放大條件，這就需要學生仔細設計電阻的阻值，選取合適的靜態工作點。為了使輸出電壓具有最大不失真幅度，應該使集電極電壓處于電源電壓和地電位的中間值，防止過早出現截止失真或飽和失真。三極管放大電路設計如圖2所示。
基極電阻和集電極電阻的阻值對靜態工作點的影響很大。根據圖2所示電阻值，計算三極管的靜態基極電流、集電極電流和集電極電壓：
由以上計算可知，靜態工作點滿足三極管的基本放大條件。因為集電極靜態電壓UCQ=6.35V，電源電壓UCC=12V，保證了足夠的最大不失真輸出電壓幅度。
四、總體電路的設計與分析
為了防止兩級放大電路之間靜態工作點相互影響，級間耦合采用電容耦合。因為兩級放大電路工作在低頻小信號環境，所以對耦合電容的選取要求不高，本題選取0.1μF電解電容。學生設計的兩級放大電路總體電路如圖3所示。對應的h參數微變等效簡化模型如圖4所示。
根據圖4微變等效電路，計算兩級放大電路動態分析的三個重要參數輸入電阻ri’、輸出電阻ro和兩級電壓放大倍數Au：
將電壓放大倍數換算為分貝，即：。
經過計算，所設計的兩級放大電路的電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻參數完全滿足題目要求。
五、結束語
在“模擬電子技術”的教學與考核過程中，分析電路和設計電路對學生能力的要求是完全不同的?！爸胤治觯p設計”的傳統教學與命題模式導致學生在進行電路系統的設計與制作時缺乏解決實際問題的能力。為了提高“模擬電子技術”課程的教學質量，提高學生的工程素質，本文結合一個逆向命題實例，將逆向思維融入到課程基礎知識與重點內容的教學與考核中。學生只有具備了扎實的理論基礎和工程經驗，才能設計出高性能的實用電路，實現教師的逆向命題要求。通過開展逆向命題教學方法，激發了學生的學習興趣，提高了考題的甄別能力，在鞏固已經掌握的理論知識的基礎上拓展了學生的實踐能力，取得了較好的研究成果。
參考文獻：
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模擬電路的設計方法范文4
[關鍵詞]通信電子電路；教學改革；教學方法；教學內容
[中圖分類號]G642
[文獻標識碼]A
[文章編號]2095-3712（2014）28-0059-03
[基金項目]本文系廣西高等教育教學改革工程項目（2013JGZ128）的研究成果。
[作者簡介]陳冬梅（1976―），女，湖北荊門人，碩士，桂林電子科技大學信息與通信學院副教授，研究方向：無線通信，通信網絡。
通信電子電路是通信工程、電子信息工程、電子科學與技術等專業中的一門重要的專業基礎課，也是一門理論性、工程性和實踐性很強的專業基礎課。它主要研究模擬通信系統中一些基本單元電路的組成、工作原理及功能、基本分析方法和工程計算方法，強調電路結構和單元電路的模型化。[1]通過學習這門課程，學生可以初步具備通信系統的設計和安裝技能，并能使用電子儀器進行調整和測試，為以后專業課的學習打下基礎。本文根據多年的教學實踐，分析該課程教學現狀，探索教學改革。
一、課程教學現狀
（一）教學內容多，課時少
根據學校的教學改革要求，通信電子電路課程的課時被壓縮，造成教學內容多與教學課時少的矛盾。[2]同時，先修課程所接觸的電路基本上都是線性電路，而本課程涉及的電路是非線性電路，因此教師教得費力，學生學得吃力。
（二）與先修課程、后續課程聯系密切
通信電子電路的先修課程有高等數學、大學物理、電路分析基礎、模擬電子技術、信號與系統等，后續課程有通信原理、現代移動通信系統等，因此它是一門承前啟后的課程。[3]
（三）理論教學與實踐教學的脫節
理論教學中介紹的電路多是分立元件電路且沒考慮實際電路的高頻效應，學生在課堂上很少接觸實際的電子產品及電路，實踐教學多以驗證實驗為主，缺少創新性和自主性。[4]
（四）理論教學和集成電路學科發展差距大
理論教學仍以較為經典的分立元件電路的內容為主，這與集成電路學科發展的差距較大，造成學生所學與所用脫節，學而無用的現狀，也就是說，學生在學習本門課程之后難以設計出實用的高頻、射頻電路，甚至連相關的文獻資料也看不懂。
二、教學改革的探索
針對上述教學現狀，本文對通信電子電路課程教學改革進行了如下探索：
（一）修改教學大綱，精簡教學內容
隨著通信技術和集成電路技術的飛速發展，電路的集成度越來越高，通信電子電路的課程教學大綱和教學內容要順應時代潮流不斷更新，刪除、縮減一些陳舊的教學內容，比如丙類倍頻器、二極管調幅電路等，增加一些新技術的介紹和典型的集成電路模塊，比如鎖相環倍頻器、集成模擬乘法器調幅電路等。除此之外，相似內容避免重復講，比如幅度調制、乘積型同步檢波、混頻器等電路的核心器件都是相乘器，只需要詳細介紹首先接觸到的幅度調制電路選用什么樣的相乘器來實現以及相乘器工作原理，后兩種電路中的相乘器介紹即可忽略。
（二）改進教學方法，實現本課程的承前啟后
由于通信電子電路課程是一門承前啟后的專業基礎課，所以理論教學過程中要采用適當的教學法。
1.移植教學法引導學生“承前”
案例一：LC選頻回路。
教學過程中，采用如下步驟進行：
（1）LC選頻回路是線性元件電感、電容、電阻等組成的電路，因此它是一個線性系統。
（2）接著，讓學生回憶信號與系統課程中線性系統的常用分析方法，即頻域分析法，將信號與系統中的頻域分析法移植到LC選頻回路的分析中，從系統傳輸函數的幅頻特性和相頻特性兩個方面來分析LC選頻回路的選頻效果。
案例二：正弦波振蕩電路。
移植教學法可以不斷提出問題讓學生思考。教學過程中，采用如下步驟進行：
（1）設問：正弦波振蕩電路是線性電路還是非線性電路？（是典型的非線性電路）這種非線性系統采用什么分析方法――圖解法、冪級數分析法等？由于正弦波振蕩電路在起振初期的信號是小信號，所以可以將正弦波振蕩電路看作是一個近似的線性電路，采用模擬電子技術課程中微變等效電路分析方法來分析其振蕩條件的滿足。
（2）在微變等效電路分析的基礎上推導振蕩條件、振蕩頻率等。教學過程采用這種移植教學法給學生不斷設問，引導學生思考問題，這樣學生很容易接受陌生的教學內容，也能學會分析問題、解決問題的方法，也會明白學以致用的道理。
2.對比教學法引導學生“承前啟后”
下面分別通過案例一說明如何采用對比教學法“承前”，通過案例二說明如何采用對比教學法“啟后”。
案例一：高頻小信號調諧放大器。
模擬電子技術中介紹過低頻放大器，通信電子電路介紹高頻小信號調諧放大器，如圖1所示。這兩者的共同點是都屬于電壓放大器，可以采用對比教學法分析高頻小信號調諧放大器的性能，過程如下：
圖1 高頻小信號調諧放大器
（1）對比電路結構的不同。教學過程中可通過設問來比較兩者的電路結構的不同。不同點之一：低頻放大器的輸入信號形式通常采用阻容耦合方式，高頻放大器采用變壓器耦合方式。不同點之二：低頻放大器的負載是電阻，高頻放大器負載是LC選頻回路。
（2）分析步驟的異同點。分析步驟的異同點如表1所示。高頻小信號放大器的分析部需要低頻放大器的步驟一。因為低頻放大器的微變等效電路采用H參數，H參數與放大器的靜態工作點參數有關，而高頻小信號放大器的微變等效電路采用Y參數，Y參數與放大器的靜態工作點參數無關，所以忽略此步驟。接下來的步驟二是類似的，但是這部分學生往往對電容電感的處理感到棘手，教學中常用黑板板書列出電容電感元件處理方法的不同，如表2所示。步驟三是類似的，只不過分別采用H參數，Y參數微變等效電路。步驟四也是類似的，性能指標的計算有所不同而已。若采用這種對比教學法的話，學生能輕而易舉地掌握高頻小信號放大器的分析方法。
案例二：幅度調制、頻率調制和相位調制。
本課程中介紹的三種調制方式都屬于模擬調制方式，雖然模擬調制系統在現今通信中不大常用，但是模擬調制是后續課通信原理中模擬調制、數字調制的分析基礎。兩門課程都會介紹模擬調制，但是側重點和分析內容不同，因此可以采用對比教學法來“啟后”。比如，通信電子電路著重介紹調制信號是單頻信號情況下的三種模擬調制原理及電路形成，而通信原理著重介紹調制信號是帶限信號情況下的三種模擬調制原理及相應的模擬調制系統的性能分析，系統性能分將會有助于課程設計和畢業設計中如何選擇一個合適的調制方式來實現通信。
（三）加強實踐教學，以賽促學
實踐教學是理論教學的重要輔助部分，也是提高教學質量的重要手段之一。對于通信電子電路課程來說實踐教學尤為重要。
首先要合理安排實驗內容，減少驗證性實驗，多讓學生的動手設計部分電路或改進部分實驗電路，這樣既能加強對理論知識的理解，又能鍛煉學生的動手能力。
其次要加強課程設計，豐富課程設計內容。針對學生的個人特點，課程設計可以設定為軟件仿真類、硬件設計類課程設計，硬件設計類的課程設計也不一定要學生設計一個全新的通信系統，可以試著用學過的理論知識來改進現有電路以實現一個新的功能。
最后還要以賽促學，調動學生學習本門課程的積極性。教學過程中可以將全國電子設計大賽和廣西電子設計大賽與本課程教學內容密切結合，課堂上適當介紹本學科的發展前沿，推動本課程的課程教學、教學改革等，激發學生的學習興趣。我校的科協和創新基地等為學生提供了動手的平臺，學生參加各類電子類大賽成績斐然，很好地激發了學生的學習熱情。[5]
（四）充分運用多媒體和仿真軟件
在信息時代的大環境下，多媒體教學已成為一種趨勢。多媒體教學融入文本、電路圖、框圖、動畫等元素，使抽象的內容形象化、生動化，學生容易理解和接受。比如在講解高頻小信號調諧放大器時，通過多媒體動畫演示，引導學生思考下一個要分析的問題是什么。
另外，將仿真軟件Multisim引入到課堂教學，相當于將實驗室搬到課堂中，利用強大的虛擬儀器儀表功能對講授的單元電路進行仿真實驗，這樣可以加深學生對電路功能的理解，使教學內容更加直觀。
三、結束語
本文針對通信電子電路的教學現狀，對教學方法進行了探索，通過具體的教學案例重點介紹了如何實施移植教學法和對比教學法。總之，在教學過程中，只有不斷進行教學方法的改進才能取得好的教學效果，激發學生的學習興趣，培養學生的動手能力。
參考文獻：
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模擬電路的設計方法范文5
關鍵詞：模擬；電子電路；實驗平臺；設計
21世紀是信息時代，電子計算機技術得到了快速的發展，覆蓋了社會的方方面面，尤其是在教育教學方面的影響更是十分顯著，模擬電子電路虛擬實驗發展十分迅速。模擬電子電路虛擬實驗的出現為電子電路的學習與研究帶來了巨大的方便，有效的培養了學生對電子電路的分析、測試、理解與研究能力。傳統的電子電路實驗過程復雜，方法單一，對于實驗設備的要求比較高，浪費了大量的人力物力，而且對一些復雜的電子電路實驗而言，傳統的實驗方式根本無法實現，或者由于實驗設備的制約，很多情況下根本無法完成相應的電子電路實驗。模擬電子電路虛擬實驗出現解決了這些難題，無論是在時間還是教學內容上都有很大的優勢，在實際的學習與教學過程中得到了廣泛的應用。
1 建設模擬電子電路虛擬實驗平臺的理念
1.1 與理論相結合
電子電路教學是電學體系中十分重要的知識板塊，電子電路教學又分為理論教學、實驗教學兩個部分。我們進行模擬電子電路虛擬實驗就是為了更好的促進電子電路教學整體的進步，因此在實際的教學過程中我們應該充分的考慮模擬電子電路虛擬實驗與電子電路理論教學的有效結合，實現兩者之間的相互促進，這才是最為科學的實驗教學方式。
1.2 解決傳統實驗模式弊端
傳統的電子電路實驗教學經常受到儀器設備。實驗環境和實驗條件的影響，造成在進行電子電路實驗的過程中往往不能順利進行。另一方面，傳統的電子電路實驗過程中由于實驗步驟的復雜性，因此常常是以教師的講解為主導，學生動手操作和動腦思考的過程很少，并不能真正達到實驗的目的。傳統電子電路實驗教學的這些弊端共同造成了傳統實驗教學與理論知識脫節，失去實驗的意義，但是我們使用模擬電子電路虛擬實驗平臺進行實驗，可以有效的克服這些弊端，解決在實驗過程中的條件問題，讓學生通過思考進行設計仿真，這樣的實驗過程能夠培養學生的創新性和思維能力，真正達到實驗教學的目的。
1.3 與教學目標吻合
我們設計模擬電子電路虛擬實驗平臺就是為了促進電子電路教學的發展。通過實際的模擬電子電路虛擬實驗教學我們也清楚的發現，該技術可以很好的與電子電路課程的教學目標相吻合，這是傳統的實驗課程無法實現。在具體的表現方面有：首先，采用先仿真后實驗的方式，這樣幫助學生進行思考，鍛煉了學生思維能力；其次，重視基礎實驗，實現了對學生動手能力和操作能力的全面提高；最后在很大程度上可以對學生的創新能力進行培養，實現學生綜合能力的提升。
2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計
2.1 模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構
模擬電子電路虛擬實驗平臺最為重要與核心的部分就是硬件結構的設計，一般的模擬電子電路虛擬實驗平臺的硬件結構主要是由計算機、接口電路、實驗板三個板塊組成。
2.1.1 計算機
計算機是進行模擬電子電路虛擬實驗平臺設計的物質基礎也是硬件結構的核心。學生在進行實驗的過程中首先要進行的就是在計算機上進行實驗的設計與模擬驗證。模擬電子電路虛擬實驗平臺還可以實現多個實驗之間的橫向對比，這樣的設計可以讓學習者更加清楚的掌握實驗。在模擬電子電路虛擬實驗平臺的設計中要想實際的實驗與虛擬實驗進行有效的結合，這樣的設計才是更加科學合理的。
2.1.2 接口電路
接口電路也是模擬電子電路虛擬實驗平臺中十分重要的設計要素。計算機輸送的信號一般都是并行數據，而控制節點可以接收的一般都是串行數據，這時就需要植入接口電路，這種電路的作用就是實現控制信號與智能插件版的有效結合，通過這種方式控制節點的通斷，這時整個實驗平臺的關鍵所在，接口電路對于電路的控制功能一般是通過單片機進行的。
2.1.3 實驗板
模擬電子電路虛擬實驗平臺的實驗板是由穩壓電源、函數發生器、智能插件板、集成器件插件板等模塊組成。它是模擬電子電路虛擬實驗平臺中主要的模擬實驗中心，依靠正弦波形、方波、三角波三種函數發生器進行。
2.2 模擬電子電路虛擬實驗平臺的軟件結構
2.2.1 電子電路虛擬實驗子系統
作為電子電路虛擬實驗平臺的核心電子電路虛擬實驗子系統主要是由擬實驗子系統、模擬電路虛擬實驗子系統、數字電路虛擬實驗子系統和綜合電路虛擬實驗子系統4個部分構成。該子系統可以幫助學生對理論知識進行深入的理解，對電子電路的基礎知識進行實驗驗證，培養和鍛煉學生的操作能力。在進行設計的過程中要將RLC移相電路與諧振電路，基本定理（律）驗證電路等系列實驗設計到該系統中，這樣才能充分發揮其作用。
2.2.2 模擬電路虛擬實驗子系統
模擬電路虛擬實驗子系統的主要作用是幫助學習者加深對于電路知識的理解與認識，同時提高學生的探究能力與獨立解決問題的能力。系統中經常會涉及到一些具有思考價值的實際問題，讓學生通過分析掌握模擬電路分析、仿真、設計的能力。在該系統的設計過程中要植入晶體管放大電路、信號運算電路、功率放大電路、濾波電路、信號產生電路和直流穩壓電源、二極管電路等系列實驗。
2.2.3 數字電路虛擬實驗子系統
該系統的作用是幫助學生學習數字電路相關的理論知識的學習與理解。讓學生通過模擬實驗子系統熟練的掌握數字電路的分析、測試與仿真。在具體的系統設計中應該將A/D與D/A轉換電路、組合邏輯電路、邏輯器件測試、時序邏輯電路以及555定時器應用等系列實驗設計到該子系統中去。
3 結束語
模擬電子電路虛擬實驗平臺是現代計算機技術發展的產物，對于現代電子電路實驗研究和教學工作有著十分重要的意義與價值。該平臺為學生的學習提供了一個科學、理想、實用的實驗平臺，實現了電子電路教學的跨越式發展，對于現代教育教學工作有著重要的意義與價值。
參考文獻
模擬電路的設計方法范文6
Abstract: This paper discussed how to build the automatically generated simulation platform of fault dictionary of analog circuits, and made exploration and research combining with the diagnosis theory of soft fault of analog circuits, in order to automatically generate the soft fault dictionary of analog circuits. Based on building the automatically generated simulation platform of hard and soft fault dictionary of analog circuits, this paper introduced the algorithm theory of soft fault dictionary and the structure of simulation platform in detail, and showed the automatically generated fault dictionary through circuit simulation examples.
關鍵詞：模擬電路；故障字典；節點電壓增量關系方程；故障仿真
Key words: analog circuits；fault dictionary；node voltage increment relation equation；fault simulation
中圖分類號：TM7文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0054-01
0引言
在航空航天、國防武器及汽車領域之中，各種電子設備和嵌入式系統的數字化程度越來越高，電路的設計復雜化，數字電路板的測試和仿真及維修難度也在不斷隨之增大。雖然數字電路有其自身的優點，而且在裝備電路板中占有很大的比重，但是在特定條件和裝備的關鍵部位，如果采用模擬電路的設計，可以得到性能更為優越的電路。
1模擬電路故障概述
目前，模擬電路在電子裝備設計中還是占有相當比重的，而且模擬電路的故障率相對較高。大約在數字電路的千倍以下。電路板的故障有90%是模擬電路故障引起的，對于模擬電路的測試診斷和維修，向來被人們看作是裝備技術保障中的一個難以解決的問題。如果采用傳統的人工分析測試方法和常規的儀表，那么維修的難度是相當大的，另外一方面，從維修周期來說，時間也比較長。在現代生活中，這種情況已經遠遠不能適應實際要求經濟、快捷保障的需要。自動生成仿真平臺是指在單一計算機系統控制下的多種測試和測量儀器、儀表的集成系統，通過在計算機系統上進行適當的編程，可以實現對被測驗件的自動激勵和響應采集。并可以實現對激勵序列的相關性分析。對被測件進行功能行為或特征參數的分析、進行性能狀態的評估，以及故障檢測和定位，可以通過自動測試系統來實現。自動測試系統進行模塊化、編程性和通用化的處理，可以令其成為構建測試維修平臺的最佳選擇。
2如何建立模擬電路故障字典自動生成仿真平臺
2.1 模擬電路的故障測試基本做法通常模擬電路的故障測試的基本做法就是從輸入端加上若干的測試激勵，然后再觀察相應的輸入響應，并和自己預期的正確結果進行比較，如果一致，便可以認為電路板是滿足設計要求的，是好板，如果不是這樣，那么就會有故障存在。另外，還要對于產生故障的電路板進行診斷，找出故障發生的原因并進行維修。這就是通常所說的模擬電路故障的基本做法。
2.2 如何進行故障模擬進行故障模擬是評價測試激勵故障探測能力，每次可以先在被測模型中插入一個故障的類型，然后再將測試激勵順序進行施加到被測板模型上，并將其響應與好板仿真的響應周期來進行對比。若發生不匹配的現象，那么就可以認為檢測出了這個故障，并在這個基礎之上得出故障的覆蓋率。當故障覆蓋率沒有達到要求的時候，就要進一步的進行優化激勵。在這個過程中，可以利用Sherlock算法，把“可能探測”轉成“確定探測”。同時，故障模擬要技持步進式，分布式的故障模擬，以提高故障模擬的效率。故障的類型通?？梢苑譃楣潭ǖ墓收虾烷_路故障、短路故障，用戶可以插入被測板的任意位置，此做法可以根據自己的實際情況進行一種或兩種選擇。
2.3 故障覆蓋率報告與可測性數據報告故障覆蓋率報告是故障模擬的輸出信息之一，描述測試激勵對于故障探測能力的大小，主要有以下幾個方面的內容，第一，評價每條測試向量的故障測試能力，可以按測試向量在測試激勵中順序排序，這樣就可以達到刪除多余的測試量的目的，從而可以大大提高測試的效率。其二，在報告可能探測和不可能探測的故障中，便用戶口有目的的增加測試量，同樣可以達到提高故障覆蓋率的目的。其三，報告插入每種類型故障的數目，還有所有故障的總數，再加上測試激勵對于各個類型的故障的和總的探測率。要知道，對于故障模擬的輸出信息而言，可測性數據報告也是故障模擬的輸出信息之一，如果對于故障板上的結點進行描述，那么對于故障覆蓋率影響的大小，并按從大到小的順序進行排列，那么可以有效提高設計的可測性和故障的覆蓋率。
2.4 故障字典的形成故障字典是故障模擬的輸出信息之一，用于可維修故障板的故障診斷，與傳統的引導探筆相比，利用故障字典進行診斷要快得多，大大提高了工作的效率。但是故障字典只能對于已經模擬過的故障進行診斷。當然，它也可以與引導探筆一起診斷，這樣一來，在故障字典中，可以先按故障特征進行分組。故障組的平均數目越低，就說明故障字典的隔離率越高，從而說明故障定位的精確性就越高。這樣，就可以達到故障診斷用時少的目的。而故障覆蓋率和故障隔離率是相關的概念，故障覆蓋率強調的是故障的覆蓋面，而隔離率則強調的是故障定位的精確性，故障覆蓋率高說明了測試激勵發現故障的可能性也在提高。而故障隔離率高，則可以達到發現一個故障的平均用時少的目的。
3結束語
如果引入基于故障字典法的模擬電路故障字典開發平臺，可以有針對性的解決模擬電路板故障診斷和維修中存在的困難，該平臺上可以集成電路模型圖形化的輸入以及無器故障的自動插入技術，更便于交流頻率的自動選取。另外，該平臺還集成了診斷測試點優選等關鍵技術。通過對電路的自動仿真與數據分析實現了模擬電路故障診斷用故障字典的自動生成。應用該平臺可有效避免傳統依賴人工分析進行故障診斷遇到的各種難題，這已經通過結合實際模擬電路板驗證表明。而且，對于提高模擬電路板故障診斷效率以及實現模擬電路板的自動測試都具有重要意義。
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