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电子设计应用范文1
引言
EDA技术在电子设计中是基于网络、计算机和众多科技中的一种新型技术。目前,在很多西方发达国家中已经将EDA这种先进的技术广泛的应用于电子设计中,从在效率、速度和质量上都取得了明显的成效。EDA技术已经全面的引领了电子设计发展的方向,所以,想要有效的利用EDA技术发展电子设计就要全面的去认识它,正确的以EDA技术的含义为基础了解它的优势,并熟练的掌握EDA技术的设计应用流程。注意EDA技术在电子设计中实际操作中会出现的问题从而更好的实现它的技术价值,这样才能在电子设计的发展中追赶发达国家的脚步,才能全面的提升我国电子设计行业的发展水平。
1.EDA技术概述
EDA(ElectricDesignAutomation)又被称为电子设计自动化[1],EDA技术作为电子技术和仿真模拟工作的技术基础引领着电子技术发展的潮流。EDA技术在电子行业中的应用为电子设计的工作提供了很大的技术依靠。当前,EDA技术的应用领域正不断地得到扩展,许多电子设计行业发达的国家对EDA技术的应用越来越广泛,我国也应该在电子行业中以EDA技术为发展的突破口提高电子设计的质量和水平,可以让电子设计工作在更加系统和科学技术的支撑下实现更深层次和更广泛的发展应用。EDA技术在电子设计中是通过可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)技术在数字系统上的应用发展而来的。EDA技术通过计算机在PLD技术的基础上利用硬件描述语言HDL(HardwareDescripitionLanguage)来实现目标逻辑[2]。设计者可以在EDA技术的支持下完成软件描述硬件的功能,然后通过现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray)或者是复杂可编程逻辑器件CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)来完成所要设计得结果。这个技术的应用为电子设计工作带来了极大的灵活性和便利性。
2.EDA技术的基本特征及优势
2.1EDA技术的基本特征
EDA技术的设计流程与传统的电子设计流程恰好相反,它是自上而下的设计流程[3]。在传统的电子设计中,它是先确定了集成电路的芯片后再根据各个模块的功能进行局部的设计,然后再完成整个的系统设计。这种电子设计的方法存在着很多的问题和缺陷,需要的器件太多,容易出现故障,对元件的消耗很大,设计的效率很低。而EDA技术在电子设计中采用相反的电子设计流程可以有效的克服传统的电子设计中存在的问题和缺陷。它在设计之前就从电子设计的整体角度考虑将系统中的各部分结构规划好,在对方的框图进行划分时对相关的工作进行仿真和纠错,利用HDL进行描述高层次逻辑并结合综合优化的方法来完成所有的工作,在EDA技术的帮助下实现对任意一项硬件功能进行系统描述。最后通过FPGA和CPLD来实现电子设计的结果。这样的电子技术的应用有效的避免了传统电子设计中会出现的问题,降低了实际操作中可能出现的故障几率,极大的提高了设计的效率。
2.2EDA技术的优势
1)应用广泛EDA技术具有应用广泛的优点。现阶段,在电子设计中比较常用的编程方式酒红色无线编程和在线编程,而EDA技术在电子设计中可以很好的适应并实现无障碍编程,同时让编程更加具有保密性的特征引领着电子设计的发展潮流。2)可靠性高EDA技术具有可靠性高的优点。传统的电子设计中具有复位障碍和跑飞缺陷,EDA技术不仅可以很好的克服这个缺陷还可以将电子产品中的各系统通过集成和压缩在一个芯片中,在电子设计中便于被管理并有效的控制了风险,提高了电子设计的可靠性。3)普适性好EDA技术具有普适性好的优点。在电子设计的升级和创新环节中,EDA技术可以凭借其容量大、速度快和效率高的特征被得到有效的应用[4],这对于通信类的电子设计具有很大的优势。4)效率高EDA技术具有效率高的优点。EDA技术在多种模块的功能化下可以实现多任务的并行,大大的提高了电子设计中的速度和效率。超越了传统的电子设计,满足了电子设计对信息化和市场化适应的需求。
3.EDA技术在电子设计中的流程
EDA技术在电子设计中的流程(如图1EDA电子设计流程图)首先是将设计的意图通过EDA工具的文本或图形编辑器用文本方式或图形方式表达出来。在通过设计意图完成设计的描述之后就可以进行编译,编译主要是转换格式和对一般性的语法及电路进行排错。为接下来的逻辑综合和优化做准备。逻辑综合是综合器针对于FPGA/CPLD供应商的具体产品对源文件进行综合,综合后得结果具有硬件可实现性,这也是硬件电路从软件转化过来的关键一步。综合的同时,还将设计中冗余逻辑进行去除优化,从而节省了资源,提高了效率。一般是对资源优先或是速度优先两种方式进行优化。综合优化就是对软件的设计和硬件的可实现性进行结合,也就是对具体型号的芯片进行布局、布线和适配。之后进行功能的仿真和时序的仿真,在这个阶段如果仿真没有发现问题就可以通过编程器或者是下载电缆将适配器产生的配置文件下载到目标芯片中。然后针对FPGA/CPLD直接应用于系统中通过硬件测试进行检测[5]。4.EDA技术在电子设计中的应用在电力的系统设计中,电力线主要是通过采用滤波器的低通功能进行载波通讯,它是通过滤波器将高频的信息过滤掉,使得工频电流可以接地,阻抗可以变换。由于常见的数字滤波器在实际操作中有着计算速度低等缺陷常常使用模拟滤波器来满足实际的操作需求,但是模拟的滤波器在应用中还是有着很多的问题。比如。在实际的操作中,模拟的滤波器很难调试、系统的级数低、参数漂移等。所以为了解决这些问题,就会在电子设计中采用EDA技术。在EDA技术中的A/D转换和滤波器可以很好的解决传统的滤波器存在的问题。如图2所示就是在电子设计中应用EDA技术进行设计的被递归型滤波器的模拟图[6]。在现场可编程门列阵的内容主要由六个部分组成,是以时序控制器为核心的非递归型滤波器的设计,在具体的工作过程中是由时序控制器为其余的五个模块进行控制信号的输送。具体工作流程如下:1)A/D转换器将转换结束的信号EOC上升沿发送给时在这个阶段如果仿真没有发现问题就可以通过编程器或者是下载电缆将适配器产生的配置文件下载到目标芯片中。然后针对FPGA/CPLD直接应用于系统中通过硬件测试进行检测[5]。
4.EDA技术在电子设计中的应用
在电力的系统设计中,电力线主要是通过采用滤波器的低通功能进行载波通讯,它是通过滤波器将高频的信息过滤掉,使得工频电流可以接地,阻抗可以变换。由于常见的数字滤波器在实际操作中有着计算速度低等缺陷常常使用模拟滤波器来满足实际的操作需求,但是模拟的滤波器在应用中还是有着很多的问题。比如。在实际的操作中,模拟的滤波器很难调试、系统的级数低、参数漂移等。所以为了解决这些问题,就会在电子设计中采用EDA技术。在EDA技术中的A/D转换和滤波器可以很好的解决传统的滤波器存在的问题。如图2所示就是在电子设计中应用EDA技术进行设计的被递归型滤波器的模拟图[6]。在现场可编程门列阵的内容主要由六个部分组成,是以时序控制器为核心的非递归型滤波器的设计,在具体的工作过程中是由时序控制器为其余的五个模块进行控制信号的输送。具体工作流程如下:1)A/D转换器将转换结束的信号EOC上升沿发送给时序控制器,然后时序控制器接收到信号之后向并串转换、串行延时、系数查表、位移相加、锁存输出五个模块发送并串转换信号、串行延时信号、系数查表信号、位移相加信号、锁存输出信号。2)并串转换模块、串行延时模块、系数查表模块、位移相加模块、锁存输出模块这五个模块在按照到时序控制器发送来的信号依次进行运行[7]。对各个模块的描述语言采用的是VHDL语言,系数查表模块在设计时元件使用的是ROM元件,把查找的内容写入MIF文件中,采样的频率要比截止的频率小一级,芯片结构在通过对算法的改进过程中得到最佳的匹配[8]。从而运算的效率被提高,5.结论在我国的经济飞速发展的带动下我国的科学技术也在不断的进步,在科学技术的支持下电子产品的设计水平也得到了大幅度的提升。现如今EDA技术凭借着自身的优势俨然已经成为电子设计过程中的核心技术,成为电子产品研发应用的源动力。随着科学技术的不断变革,EDA技术也将电子设计的水平推向新的高度。电子设计的工程师要熟练的运用和掌握EDA技术,将EDA技术在电子设计中的应用优势得以凸显出来,通过实际的实践操作中不断的完善和创新,有效的解决传统电子设计中的弊端,减少实际中的故障几率,使得设计效率大幅度的提高,让EDA技术得到更好的推广前景,提高电子产品的核心竞争力,进一步促进电子产业的发展。
参考文献
[1]梁莉.EDA技术在现代电子设计中的应用研究[J].科技创新与应用,2016,06(35):66-67.
[2]黄育楷.EDA技术在电子技术设计中的应用[J].数字技术与应用,2016,03(08):255-256.
电子设计应用范文2
【关键词】VHDL语言 电子设计 自动化应用
中图分类号:F407文献标识码: A
一、前言
近些年,随着电子技术及计算机技术的不断发展,使用原来的方法进行系统及芯片的设计已经不能满足要求了,需要具有更高效率的设计方法,运用VHDL语言进行电子设计就是在这种情况下开发的,而且被越来越广泛地应用到电子设计自动化中,显著地提高了开发效率及产品的可靠性。
二、电子设计自动化和VHDL语言概述
1、电子设计自动化概述。电子设计自动化又称为EDA技术,它是在上世纪70年代的集成电路技术茂盛发展下诞生的,与集成电路的复杂度是紧密相关的。在第一代电子设计自动化EDA中,其主要功能是进行图形编辑交互及设计规则检查,所要解决的问题是进行PCB布局布线或者晶体管级版图的设计;第二代电子自动化设计EDA系统,主要包括逻辑图的设计输入、逻辑综合、芯片布图、模拟验证及印刷电路的版布图等,随着集成电路尺寸越来越小、规模越来越大、速度及频率越来越高、设计越来越复杂,HDL的设计方案应运而生,随后具有描述语言的VHDL被提出来了。
2、VHDL语言概述。VHDL语言是指超高速集成电路的硬件描述语言,它是一种很快的电路设计工具,其功能主要包括电路合成、电路描述及电路仿真等电路设计工作。VHDL语言是由抽象及具体硬件级别进行描述的工业标准语言,它已经成为了一种通用硬件设计的交换媒介,很多工程软件供应商已经把VHDL语言当做了EDA或CAD软件的输入/输出标准,很多EDA厂商还提供了VHDL语言编译器,同时在方针工工具、布图工具及综合工具中对VHDL语言提供了支持。
三、VHDL语言的特点
1、VHDL语言具有较强的描述功能,能够对支持系统的行为级、门级及寄存器传输级这三个层次进行设计,和其它硬件描述语言相比,VHDL语言的行为描述能力更强,这种较强的行为描述力能够有效地避开具体器件结构。对大规模的电子系统的逻辑行为进行描述与设计,VHDL语言已经成为高层次设计中的核心,也是它成为了电子设计系统领域最好的硬件语言描述。
2、VHDL语言能够支持大规模的设计分解,及已有设计再利用,大规模的设计不可能有一个人独立地完成,需要多个项目共同的组成,VHDL语言中的设计实体概念、设计库概念、程序包概念为设计的分解及再利用提供了有力的支持。
3、VHDL语言具有较为丰富的模拟库函数及仿真语句。这使它能够在任何设计系统中,很早地就能对设计系统功能中的可行性进行查验,并随时可以对设计进行模拟仿真,将设计中的逻辑错误消除在组装前,由于大规模集成电路及应用多层的印刷技术器件组装完毕之后。很难进行修改,这就使得逻辑模拟变得不可缺少,运用逻辑模拟还能够减少成本缩短调试及设计周期。对于中小规模的集成电路,仅运用模拟就能够获得成功数字系统设计;而大规模集成电路,则需要运用逻辑模拟进行逻辑网络设计的检查与分析。逻辑模拟系统对于集成电路来说,是不可缺少的重要手段。
4、VHDL语言本身生命周期就较长,在VHDL语言设计中,并不包含和工艺相关的信息,其设计和最终工艺实现是无关的,能够使设计通过门级仿真之后,在用合适的工具映射到不同的工艺当中,当工艺进行更新时,就不需要进行原设计的修改了,仅改变映射工具就可以了,对于已经完成的设计,尤其是和工艺技术相关的参数可以运用VHDL语言所提供的类属进行描述,或者进行子程序功能的调用,可以在源程序不改变的情况下,仅修改类属的函数及参量就可以了,这样就可以改变电子设计的规模及结构了。当然在VHDL语言也有些不足之处,像没有WAIT语句、不能处理动态结构、不能等待时序等,但它整体还是有很多优点的,并为硬件设计带来了很大地方便,被很多用户所接受,也得到了很多厂商的有力支持。
四、电子设计自动化应用VHDL语言的开发流程
VHDL语言的开发流程主要为文本编辑、功能仿真、逻辑综合、布局布线、时序仿真及编程下载。其中文本编辑器能够进行VHDL语言环境的编辑,其文件保存为,功能仿真是指将文件调入VHDL的仿真软件中,并进行功能的仿真,对其逻辑功能进行检查以验证是否正确,也称为前仿真,对于那些相对简单的电子设计可以忽略这一步,在布线完成之后直接进行时序仿真:逻辑综合是指将文件进行逻辑综合并在设定的约束条件下进行综合。就是把语言综合成布尔表达式及信号连接关系,综合之后会生成,电子设计自动化的工业标准文件:布局布线则是将文件调到PLD厂家所提供的软件之中进行布局布线,这样就可以把已设计好的逻辑安放到PLD 内了;时序仿真是指利用布局布线时所获得的精确参数进行后仿真的验证:编程下载所指当确认方针没有错误后,就将文件储存到目标芯片中。
五、VHDL语言在电子设计自动化应用中的作用
VHDL语言在电子设计自动化中的应用,能够有效地打破传统硬件电路的设计界限,借助硬件的描述语言设计出与相关要求相符合的硬件系统,运用VHDL语言对电子设计自动化的应用,与C语言的语法类型是相似的,具有很好的可读性,掌握起来也较为简单,运用VHDL语言进行硬件电路的设计打破了原有地先画出电路的原理图,再进行元器件及实际电路定式的搭建,可以灵活地御用VHDL语言描述的硬件电路功能进行信号的连接和定时关系,在总体行为的设计一直到最终逻辑形成网络表的文件,对于每一步都要进行仿真的检查,在仿真结果分析中,能够发现电子自动化系统的设计中所存存在的问题,这样更有利于电子设计自动化应用的完整,并且其设计效率更高,时间周期更短,VHDL语言已经被广泛地应用在电子设计自动化中了。
六、VHDL 语言在电子设计自动化应用中所要注意的问题
1、文件名和实体名要相同,其后缀均为.Vhd,程序的存储路径不能有汉字出现,变量要放在结构体之中,变量并不是全局量,仅能在进程语句及子程序中进行使用。
2、关于顺序语句和并行语句问题,要把并行语句直接放人结构体里就可以了,而顺序语句就要放在process里了,虽然process自身是并行语句,但它的内部确是顺序语句。
3、在条件语句中,条件的覆盖是不完整的,综合器会把多余的锁存器引入进来,一定要对条件所覆盖的范围进行考虑,通常的处理方法是加上else语句进行条件补全,顶层的文件在进行存盘时,其文件名是不能和底层的文件名相同的。
七、结束语
随着电子技术和计算机技术的不断发展,电子产品也在迅速发展着,电子设计自动化技术改变了传统的数字系统设计方法及实现手段,而VHDL国际标准语言与电子设计自动化技术工具的结合,能够有效地降低设计的风险,缩短设计的时间周期,提高设计效率,随着VHDL语言在电子设计自动化的应用越来越广泛,并将会给硬件的设计领域带来很大的变革。
参考文献:
[1]王锁萍.电子设计自动化教程[M].成都:电子科技大学出版社,2000
[2]丁明威.李引新.黄培中.VHDL与电子自动化[J].计算机应用与研究,1999,13(1):24-25
[3]平.张振荣.VHDL编程与仿真[M].北京:人民邮电出版社,2000
[4]万军华.刘瑞通.基于VHDL的多功能数字闹钟设计[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2011(01)
电子设计应用范文3
【关键词】电子设计大赛电子信息教学
一、引言
全国大学生电子设计竞赛参赛学生的人数从1994年第一届600余名增加到今年第11届14200余名。获全国一等奖的学生队从1994年的11个队,增加到今年的127个队。人数翻了24倍,获奖的队数也翻了11余倍。我们学校参赛的情况也是如此。大赛之所以受到越来越多的学校重视,吸引越来越多的学生参加,规模越来越大,关键在于:大赛开创了一个让全国大学生都能参加的“展示电子设计能力”的巨大舞台。也为高校提供了一个交流“教学改革研究与实践”经验的平台。因此,大赛促进了高校的教学改革,调动了学生自主学习的积极性,让一批优秀人才脱颖而出。
由此可见,学生参加电子设计大赛,既要熟练地掌握电子电路的基本理论和方法,还要具有选用新器件的能力。在电子设计大赛的促进下,课内教学与课外活动应进行有机的结合。我们在这方面做了一些探索性的工作。
二、实验课教学模式的改革
我们将低频、高频、数字逻辑电路等实验课的内容进行整合和优化,成为“电子线路设计与测试”课程,面向信息学院开课。该课程分为三个层次:基础性实验-综合设计性实验-设计研究性实验”。各个层次的教学内容和教学方法是:(1)基础性实验:开设一定数量的验证性实验,包括模拟电路、数字电路以及高频电路三门课程的基础实验。运用EDA进行仿真、比较实验与仿真的结果。(2)综合设计性实验:以集成电路和可编程器件为主,由学生自行设计、装调电子电路,培养学生工程设计能力,启发学生创新设计思维。(3)设计研究性实验:打破多门课程界线,进行综合性、研究性课题设计,如电子系统的设计,CPLD/FPGA的数字应用系统设计,嵌入式系统设计,电子系统自动化设计与仿真。
采用“三开放”的教学方法,即(1)时间开放:学生可以通过上网预约实验时间和实验室,实验仪器1人1组。(2)内容开放:学生完成基本的实验后,可以扩展实验内容。(3)元器件开放:与实验相关的所有元器件发给学生,由学生保管。学生每做完一个实验课题,教师收集学生实验中的问题,组织同学课堂讨论,还可以在课堂上提问,师生共同讨论。理论与实践相结合,学生以自学为主,实验为主,教师现场指导的方法进行教学,同时还用多媒体课件给学生讲授20学时的理论课,介绍电子线路的设计方案、设计思路,新器件和EDA技术的应用以及实验测试方法等问题。
三、实践到理论再到实践的教学方法
1.先理论后实践的缺点
电子类课程理论较难掌握,相当一部分学生成绩较差,分析其原因,课程理论知识比较难只是一方面,最重要的是学生学习兴趣不高,觉得理论知识没有用处。而参加电子设计大赛的同学学习却非常轻松。由于比赛的题目多数都是和实际应用相结合,甚至要求设计一种全新的产品,学生在制作过程中会深刻体会到理论知识在实际应用中的作用,实际问题的解决要靠理论知识来支撑。教师无数次地强调理论知识的重要性也没有学生一次实际经历给他们的印象深刻。
2.实践到理论再到实践的作用及效果
低年级的同学参赛前没有学习电子类课程,相关的知识也只是中学阶段和课外自学获得的,并没有系统性地学习。因此在实际制作过程中,会遇到很多问题无法解决,使他们带着问题学习理论课程,问题解决后,也已掌握大部分的理论内容。因此,在电子课程的教学中,我们采用实践到理论再到实践的教学方法。具体实施如下:
教师在先实践后理论的教学中要起主导作用。主要是调动学生的积极性和学习兴趣。在指导实践过程中,教师对电路原理只做简单的讲解,告知学生如何应用相关组件,并强调在后续的理论课程学习中会学习相关的理论知识。在理论课程教学中,以学生制作过的电路等为实例,结合课程内容详细讲解其工作原理,让学生懂得电路为什么能实现相应的功能。在开始的实践引导下掌握好理论知识,再将理论知识应用到实际中去,是我们的教学目的。理论后的实践是学生自主应用理论知识的过程,这时我们给学生提供的只是场所,由他们自由发挥自己的想象力和创造力,目的明确地设计和制作小产品。新晨
3.与项目教学法相结合
我们在先实践后理论的教学中紧密联系项目教学方法,以实现一定功能的机器人设计和组装作为主要项目,结合电源设计、功放设计和收音机组装等纯电子线路设计,对学生进行基本的电子实践训练。教师全程参与到教学过程中去,从纯粹的知识传授者转变为教学过程的组织者和指导者。
在初始阶段,教师是学生学习的指导者,根据教学目标由教师或师生共同确定教学项目。教师要帮助学生完成信息的收集、计划的制定与论证。由于我们是机电专业,强调机械电子相结合,我们给学生推荐的项目是机器人设计和组装,机器人是典型的机械电子产品,既有机械设计部分,又有电子控制部分,能让学生对机械电子结合有很深的感性认识,能够很好地满足教学要求。
设计制作过程中,教师对学生遇到的问题进行引导解决,对于部分自主学习能力较强的学生,可以鼓励他们自主学习,自行解决问题。解决一个问题学习到的知识远比纯粹的理论讲授印象深得多。
设计制作结束后的评价,以制作结果的性能可靠性作为主要的评价依据,还参考制作过程中对遇到问题的主动解决能力。这种实践主要以激发学生兴趣和学习主动性为目的,因此并不作为成绩记录,让学生无须担心最后的成绩,可以尽情发挥自己的想象力,在教师总的要求下,做出有自己特色的产品来。
四、结语
在实际教学中采用实践到理论再到实践的方法,极大地提高了学生的学习兴趣,开拓了学生视野,激发了学生的思维,使得理论教学变得比较容易,学生的成绩有了显著的提高。但是我们的教学目的不是仅仅为了掌握理论知识,先实践后理论是为了提高学生学习效率,教学的最终目的还是为了实践,因为学生工作后面对的就是对知识的实际应用。
参考文献:
电子设计应用范文4
关键词:高职 电子设计 电子线路CAD技术 应用
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)12-0186-01
对于高职学生而言,要学习的不仅仅是专业知识,动手能力是在学好专业知识的基础上更高的一个层次,也是他们必须拥有的一种能力。在高职院校中,电子信息工程技术专业的学生经常会遇到电子设计等问题,因此,在进行电子设计的时候需要用到的很多专业知识他们是必须掌握的。而电子线路CAD技术在电路板的制作方面的应用就必不可少了。下面我们将对电子线路CAD技术在电子设计中的应用进行研究与探索,说明电子线路CAD技术与电子设计的关系以及在电子设计中发挥的作用。
1、电子线路CAD技术与电子设计的关系
随着电子技术的广泛发展以及新型元器件和集成电路的广泛应用,电路在设计方面也越来越复杂与集成化,因此,对电路的要求也越来越精密。而为了达到电路在复杂与集成化方面的要求,在制作电路的时候单靠手工的操作已经不能完成设计的目的了。所以,就产生了现在我们所用到的电子线路CAD技术。我们在电子设计过程中利用它就能达到电路所要求的精密度。
2、电子线路CAD技术在电子设计中的应用
电子线路CAD技术是使用当前被广泛应用的计算机辅助绘图和设计软件,然后结合学过的专业知识进行设计,以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量等。电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要是一下几个方面:
2.1 绘制电路图
在进行电子设计的过程中,要实现电路的功能最重要的就是编程,但是只有编程并不能完善整个设计,还需要有一个完善的电路来承载这个程序,让它实现它本该实现的功能。在电子设计中,我们一般运用的软件是PROTEL,绘制电路原理图的时候就会用到PROTEL的原理图输入功能。该绘图软件在电路原理图输入方面有着非常丰富的电子器件库,能够为我们电子设计的绘图提供所需的各种电子器件。利用该软件进行电子设计确保了电路原理图的精密度,并且绘制过程也更为方便。比如:我们在画好一个元器件后,觉得它应该放在其他的位置,则只要将它拖动到我们想要放置的位置即可。
2.2 计算机仿真
电子线路CAD技术在电子设计的应用过程中还具备运用其仿真的功能,检查电路的功能是否达到了我们所预期的功能,并且能够对一些数据进行仿真,可进一步对电路进行分析。对于PROTEL软件而言,在它的MULTISIM中有很多种仿真功能,这些仿真功能可以进行直流工作电的分析、瞬态分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、最坏情况分析以及蒙特卡罗分析等。在进行仿真的时候,我们首先要进行一个功能仿真,大致了解一下该电路的功能是否达到了预期的功能,然后进行数据仿真,对该电路进行具体的分析,并改正错误的地方。在进行仿真过后,分析结果一般都是以数值或波形的方式显示出来。
2.3 PCB板的设计
PCB板是PROTEL软件将电路原理图进行布线后的一种电路板。在进行PCB板的设计之前,首先要将电路原理图导入,而导入的电路原理图必须是通过仿真的,而且电路原理图中各元器件的电器特性必须与PCB板相同元器件的电器特性相同。最后,设计者就可以利用PCB板自动布线以及手动布线的功能对其进行布线。采用该软件对电路图进行布线,设计者可以先采用自动布线功能对电路进行大致的布线,然后用手动布线功能对其进行美化。这样的过程能够让电路的布线更加美观。
2.4 三维视图
在将PCB板设计好之后,在这样的绘图软件上都有三维视图的菜单,只要点击三维视图的菜单就可以观看设计电路板的三维视图。
3、让学生更好地掌握电子线路CAD技术
如上所述,掌握了电子线路CAD技术对于学生而言,可以更好地进行电子线路方面的设计工作。但在学习这一项技术的过程中,我们往往会发现学生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL软件为蓝本,介绍软件的功能、菜单等,辅以一些应用的例子。学生学习后多呈现一种临时性的记忆,即在课程中会用,考核结束后在不长的时间后就不再掌握的现象。
解决这一问题的方法以,通过实践我们认为采用类似德国职业教育所推行的以行动为导向的项目教学法为好。其基本的思路是:
(1)先整体后具体:在学习CAD技术时,先期进行总体介绍,让学生有全局的认识,打消畏难的情绪;而后开始进入各项目的的学习实践。
(2)先低频后高频:总体而言学生进入学习后应从简而繁,低频的一些电子产品其电路较之高频的简单,学习应从其中入手。
(3)先规范后异型:突出异型电路板的设计制做,其目的是让学生今后在实际工作中具有变通的能力,在CAD技术中也手工调整电路布局的精华所在。
(4)先单层后多层,先分立后贴片。此处不再缀言。
最后一点是,对于各个CAD制作的电路,不应仅停留于电脑的设计,在教学的过程中应让学生的设计成为成品。这样可使学习更为直观,并更有成就感,随之的效果是学生对学习到的技术弥久常新。当然,这种做法也会使教学的成本大幅上扬,但从人才培养的角度看,这样的投入是值得的。
4、结语
在电子设计中运用电子线路CAD技术,不仅解决了电子设计中电路原理图绘制以及功能分析和布线方面的苦难。同时,让学生通过在自主地进行一些电子设计,并在的过程中运用该技术,适于锻炼他们使用电子线路CAD技术的实际能力并有助于其真正了解和掌握这一技术。
参考文献
[1]朱洁.电子线路CAD技术在高职电子信息工程专业毕业设计中的应用[J].中国现代教育装备,2010,(15):55~57.
电子设计应用范文5
电子工程发展至今,正在逐渐实现小型化、大容量以及快速化,其系统设计也在逐步进化。EDA技术引进到电子工程设计中实现了革命性的革新,实现了科技的发展和提高,实现了电子产品的更新换代。本文主要对EDA技术的产生和发展、基本特点、软件及其在电子工程设计中的应用展开了探讨。
【关键词】
EDA技术;电子工程设计;应用
当今时代作为一个信息时代,电子工程的发展趋势迅猛,结合信息技术以后,电子科技产品实现了迅速的更新换代。电子科技产品能够为人们提供便利,令其服务趋向于智能化[1]。然而,在电子工程发展期间也存在着一些问题,电子工程设计需要更先进的技术,因此,EDA技术被引进到了设计中来。
1EDA技术概述
EDA,英文全称为ElectronDesignAutomation,也就是电子设计自动化。该技术通过进行大范围的逻辑编程,通过描述语言进行系统逻辑表达,利用相关软件进行自动电子设计,进而完成对特定芯片的编译工作,主要应用于电子系统。EDA技术中除了能够完成自动电子设计,还能够进行电路板辅助设计以及计算机辅助设计,是在CAD技术的基础上发展而来,在电子计算机行业中得到了广泛应用[2]。
2EDA技术的特点和技术软件
2.1基本特点
EDA技术与传统技术的最主要区别就是设计流程,传统设计是“自下而上”,而EDA技术则是“自上而下”[3]。传统的设计方法要先确定集成电路芯片的基本特点,随后对各个模块进行具体设计,最终集合到一起完成系统设计。这种方式的效率很低,需要大量的器件,非常容易在设计中出现故障,进而损耗大量的元器件。应用EDA技术以后,在设计初期并可以对各个部分进行细致规划,在划分方框图时进行纠错和仿真,并进行综合优化。利用EDA技术能够帮助用户对任意硬件进行功能描述,减低失误率、提升工作效率。
2.2技术软件
EDA技术软件主要包括两种:EWB软件,在PC基础上集合了集成工具、原理图输入工具、设计文件夹、仿真器等多项功能的设计软件;PROTEL软件,该软件应用较为广泛,主要包括印刷电路板和电路原理图两部分设计系统,近年来主要被应用于设计高层次的电子工程,发展较为迅速[4]。
3电子工程设计中EDA技术的实际应用
EDA技术在最近几年实现了飞速发展,应用领域和范围正在逐步扩增,包括生物化工、通信、航空航天、医药、军事等行业都有应用,其中最为突出的就是电气工程设计。利用EDA技术进行电子设计,能够利用虚拟仪器进行有效测试。为EDA技术的应用流程。下面笔者针对电子工程设计中EDA技术的实际应用进行分析。
3.1仿真电路设计
通常情况下,电子工程有了确定的设计方案以后,需要对该方案进行科学性和可行性验证,这就需要进行系统仿真模拟[5]。EDA技术能够提供仿真模拟,确定设计系统的具体关节函数,并借助相应的数学模型进行测试。经实际经验证明,利用EDA仿真技术不仅可以应用到电子工程设计的验证中,还能对新思路的设计方案进行合理性推测。仿真测试结束后,相关的电路结构便可以进一步进行结构严整,确定其设计是否正确。EDA技术这种有效的纠错功能帮助我国的电子工程事业实现了稳步发展。EDA技术中最具有代表性的就是CPLD/FPGA设计仿真,下面笔者以应用该仿真设计技术的数据采集控制系统为例对其进行简要介绍。系统设计目标是设计一个A/D转换器取代微控制器,进而完成数据控制采集。该系统的构成部分包括键盘、七段显示器、模数转换器以及CPLD/FPGA芯片,将这几个部分进行组合后,通过VHDL硬件语言完成程序设计仿真模拟,确定程序正确后,将程序转移到芯片中,便可以完成设计目标。该系统通常应用于工业生产或是科学实验中,能够对各种类型的物理量进行实时数据采集和测试并进行有效反馈,例如:温度、电压、电流等等,在军事、医学等领域中也有所应用。该系统基于EDA技术进行CPLD/FPGA仿真模拟,在实际应用中具备更灵活、更简洁的特点。
3.2优化电路性能设计
对于电子产品来说,容差的性质和工作温度是影响电路安全运行的重要因素。在进行传统电子工程设计过程中,往往很难对这两个因素进行细致全面的分析,也就是说设计方案并不能更为理想,进而器件自身的温度和容差也无法保证最佳。将EDA技术应用到电子工程设计中以后,由于该技术能够提供温度分析以及统计分析功能,进而元器件的最佳参数、最佳温度、最佳结构都能利用该技术予以确定,工程设计方案也能得到有效优化,产品质量也能够得以提升,进而相关企业的经济效益也能得到提升。
3.3有效性分析
EDA技术在电子工程设计中应用还能对电路进行有效性分析,这也是非常重要的一点。无论是设计何种工程系统,都需要对其进行数据测试和特性分析,但是在实际设计期间,考虑到硬件以及现有技术的约束,设计方案往往具备一定的局限性,不仅结果会出现问题,电路测试本身也不够精确,可想而知,产品的后续工作很难实现高质量服务。利用EDA技术,能够实现更为精确、功能更全、精度更高的测试,按照更好的顺序完成设计工作,避免出现局部性差异,设计方案的整体性和合理性能够得到有效提升。
4电子工程设计中应用EDA技术的注意事项
在实际工作中,利用EDA技术进行电子工程设计需要对以下内容加以关注:第一,设计电子电路的过程中,考虑到延时时间的不确定性,有些赘余的自动编译电路,设计反向器的个数要尽量保证为奇数,彼此间进行串联;第二,输入引脚不能令其悬空,一定要保证接地,驱动期间要保证信号有源;第三,各个电源要保证接地,若是需要,对于连接部分要进行解耦和滤波处理;第四,设计期间,引脚和逻辑单元要将多余部分留出,若是以后还需要进行扩展或修改,可以继续进行;第五,各个器件在使用过程中要适当进行冷却处理,避免由于工作时间过长或是器件本身原因导致过热损坏。
5结语
EDA技术作为电子技术中最具有代表性的技术之一,在信息时代实现了飞速发展,能够为电子工程设计提供更为有效的帮助。最近几年,相关的专家学者对EDA技术进行了高层次的研究,其综合技术水平得到了有效提升,我国的电子工程设计效率、产品附加值得以提升,为该行业的发展打下了坚实的基础。
作者:邓蔼仙 单位:广州数控信息科技有限公司
参考文献
[1]赵欢欢.电子工程设计的EDA技术研究分析[J].电子技术与软件工程,2014(03).
[2]姚国雪.电子工程设计的EDA技术刍议[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2014(10).
[3]朱金明,黄理瑞.浅析电子设计中EDA技术的应用[J].数字技术与应用,2014(07).
电子设计应用范文6
关键词:电子仿真技术,课程群,课程建设
中图分类号:TP399文献标识码:A
一、概述
1.电子仿真技术
目前,应用于应用电子技术专业课程方面的仿真软件比较多,如Pspice、Multisim(EWB)、EDA、MATLAB等。利用计算机和多媒体技术来搭建虚拟的操作平台,可以达到非常真实的效果,因此,其在现代信息化的课程教学过程中得到了广泛应用。
Multisim是Interactive Image Technologies(IIT)公司在20世纪末推出的一种电路仿真软件,其软件界面形象直观,操作方便,易学易用,学生可以在较短时间内掌握方法。
Multisim广泛应用于电子类相关课程的理论和实验教学中,其最早的版本为EWB5.12,该版本对一般的电工学实验可以通过仿真来实现;其最新版本为Multisim 12,目前普遍使用的是Multisim V8,它的功能更加强大,不仅能够在最基础的课程如电工学、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术等这些职业基础课程中进行仿真分析,而且也能在很多其他职业能力课程如电子设计自动化、电子产品设计与开发、电气设备原理与检修、毕业设计等多门课程中进行仿真分析,为学生的学习和老师的教学带来非常直观的视觉效果。
另外,相对于其他EDA 软件, Multisim V8更加形象和直观,而且,它能进行模数混合电路的仿真,几乎能够百分之百地仿真出真实电路的效果,给广大电子电路学习者提供了方便。
2.应用电子技术课程群
根据应用电子技术专业的人才培养目标,即面向电子行业生产、建设、管理、服务一线,培养拥护党的基本路线,德、智、体、美等方面全面发展的,能胜任电子及信息工程领域的安装、调试、维修、管理、营销及一般电子产品设计与开发等岗位的高素质技术技能型专门人才。
我们将专业基础课中的电工应用技术、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术和专业能力课中的电子设计自动化、单片机原理与设计、电子产品设计与开发、电气设备原理与检修、毕业设计这九门课程归纳为一个应用电子技术课程群。在建设应用电子技术课程群的过程中,将现代化的电子设计自动化技术引入到传统的课堂理论教学和实践教学环节,再辅以教学方法模式的革新,提高学生的电子技术综合设计与实践工程应用能力。
在教学过程中引入Multisim等仿真软件,使学生在学习硬件的同时,学会用仿真软件验证相关原理及电路,从而丰富教学内容,更新课程的教学思路,提高课程的实践性与应用性。将学生置身于一个“提出问题―解决问题―实践验证”的情境之中,使教学方式由“知识传授”向“发现知识和知识创造型”转变,大大提高了学生的兴趣和学习的积极性。
二、电子仿真技术在专业基础课数字电子技术中的应用
在数字电子技术的课程教学过程中,数字电路最常用的三种表达方式分别是真值表、逻辑电路图、逻辑函数表达式,这三种表达方式也是这门课程中的重点内容,要求学生必须掌握它们之间的相互转换。对初学者来说,这也是一个难点。如果将Multisim仿真软件应用其中,可以起到很好的学习效果。
首先,Multisim仿真软件的仪表栏中就提供了一种虚拟的仪器仪表――逻辑转换器,它能够实现一个数字电路的逻辑电路图、对应的真值表、逻辑函数表达式三者的相互转换,这给初学者提供了一个非常直观、形象的演示效果。如下图1所示,用逻辑转换器分析电路的真值表、逻辑表达式(最小项表达式及最简表达式)。
双击逻辑转换器并选择好,输入变量A,B,C,再按下第一个转换按钮,就可以得到如图2所示的对应电路的真值表;再按下第二个转换按钮,就可以得到如下图3(a)所示的最小项表达式;再按下第三个转换按钮,就可以得到如下图3(b)所示的最简表达式,表达式都位于最底下的一行。
在数字电子技术的课程教学过程中引入Multisim等仿真软件,不仅让学生学会了某种仿真软件,丰富了教学内容,更重要的是提高了学生的学习兴趣,简化了学习任务的难度,让学生更容易接受和理解;而且,也可以帮助学生检验课后的练习和作业题是否正确,大大提高了课程的实践性与应用性。
三、电子仿真技术在专业能力课电子产品设计与开发中的应用
电子产品设计与开发是一门综合性和实践性很强的课程,对学生以前所学知识有更高的要求。但是,这门课程对于学生进行毕业设计、顶岗实习以及将来出去工作都有着非常重要的作用,所以,这门课程采取虚拟和实践相结合的方式,非常实用。
在小型电子产品设计的初期,先用Multisim仿真软件进行分析和设计,设计好合适的思路,选取好合适的元件和参数,并且在仿真软件上调试出较好的实验现象以后再进行实物制作,这样不仅大大节约了实训耗材,更重要的是可以让学生大胆地尝试电路设计,不用担心安全事故的发生,学生进行设计和探索的积极性也会大大提高。
例如,如果设计一个如图4所示的流水灯电路,学生在设计电路的过程中,会碰到各种各样的问题。比如有的学生设计的电路发光二极管不亮,有的学生设计的发光二极管间隔等待的时间过长,等等。学生碰到这些问题时,肯定就会着力想找出自己电路的故障原因。通过仿真软件来查找原因会比较安全,而且也比较方便,不需要拆掉实物,这对电路学习者来说,提供了很大的方便。例如,如果将图4中的RP1调为90%,流水灯很快就亮了。当看到这些不同现象的时候,学生自然就会思考原因了,这种变被动为主动的教学方法,大大提高了教学效果。
通过这种学生自主尝试的学习方式,不仅可以帮助学生提高学习的积极性和主动性,更重要的是学生能够非常安全、快捷地进行电路的分析和设计,大大提高了学习的效果,也避免了大量的实训耗材的浪费。
四、结语
从应用电子技术课程群中选取其中几门课程的应用实例可以看出 ,将电子仿真技术应用于课程群的教学过程中,通过电子仪器仪表进行虚拟实验是非常方便、直观和形象的,对课程群各门课程的教学很有用。同时,老师们也可以应用如电子仿真技术这些先进的信息技术进行科学研究,这对提高老师们的科研能力和科研水平起着非常重要的作用。总之,将现代化的信息技术和手段应用于现代职业教育的教学和科研工作中,是顺应时展的需求,能够达到教学相长的教学目的。
参考文献:
[1]石松泉,沈红卫,梁 伟,等.虚实结合的电工电子实验教学体系的设计[J].实验技术与管理,2008,25(8):184-186.
[2]朱运利.EDA技术应用(第2版)(新编21世纪高等职业教育电子信息类规划教材)[M].北京:电子工业出版社,2010.
[3]刘 颖,侯建军,黄 亮.“电子技术课程设计”精品课程建设与改革实践[J].电气电子教学学报,2008,30(2):3-4.
[4]张志伟.电子技术基础课程群的建设与实践[J].中国科教创新导刊,2011,(29):184.
[5]叶 群,邓优林. EDA仿真技术在高职安全类电工学教学中的应用[J].江西电力职业技术学院学报,2014,27(1):72-75.
[6]郝 骞,李晓明,杨 风,等.EDA技术融入电工学课程的探索[J].电气电子教学学报,2010,32(S2).
[7]陈 虹.EDA在电工学教学中的应用[J].电气电子教学学报,2010,32(S2).