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电路设计规则范文1
【关键词】数字电路 模拟电路 发展
1 前言
随着国民经济的快速增长，科学技术的快速进步，电子信息产业得到快速发展，逐渐渗透到国民经济生活的各个领域，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。电子信息产业对军事领域也有着深远的影响，改变了传统战争的作战模式，在现代国防中发挥着越来越重要的作用，其在其在国防领域的应用也彰显了一个国家的综合国防水平。
作为高新技术产业，知识、技术和资本是电子信息技术产业得以快速发展的三个重要因素，它彰显了一个国家或地区制造业的整体水平，也是一个国家或地区科学技术和制造业综合实力的重要标志。就我国目前的社会经济现状而言，我国正处于传统产业结构转型时期。如何平衡新的产业结构，达到经济的稳定快速发展，解决目前政府资本过剩、内需不足、市场疲软等宏观经济问题是我国目前经济社会发展面临的一个重要挑战。而加速电子信息产业的建设与发展，对于促进传统产业变革、改变传统产业结构、增加就业率、提升就业水平具有重要作用是应对这一挑战的最好办法。
电子电路是电子信息产业的技术支撑。是电子信息产业的发展重要限制因素。电子信息产业的快速发展离不开电子科学技术的发展及应用。生产技术的提高及加工工艺的改进加快了集成电路的更新速度，也为电子信息产业注入了蓬勃的朝气以及更加旺盛的生命力，使其得以快速发展。根据其结构、功能的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。
2 模拟电路
模拟电路是一种针对模拟信号（幅值随时间连续变化的信号）行传输或处理的电子电路。它主要是利用电流或电压对真实信号进行模拟，使其等比例的再现。如调幅/调频的收音机，接收处理无线电广播信号，然后经过一系列的混频、放大、解调等过程，最终完成音乐的播放和新闻等的报道。模拟电路在生活中的应用非常广泛，如晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，MOS 集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等。都是用模拟电路制作的。
模拟电路的设计过程比较复杂，其设计的重点在于电路参数的实现。其设计的基本流程主要包括以下几个方面：
2.1 系统定义
系统定义是模拟电路设计的基本前提。根据设计要求，模拟电路设计工程师需要对电路系统及子系统做出相应的功能定义，并确定面积、功耗等相关性能的参数范围。
2.2 电路设计
电路结构的选择是电路设计的重要环节。模拟电路设计工程师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范及相应的参数指标选择合适的电路结构，并在此基础上确定元器件的组合方式等。针对模拟电路的设计，目前暂时没有可以利用的比较成熟的设计软件，因此，只能是有工程师根据自己的经验手工完成。这在一定程度上增加了模拟电路设计的难度，限制了模拟电路的发展速度。
2.3 电路仿真
电路仿真是模拟电路的设计过程中必不可少的一个环节，是模拟工程师判断模拟电路是否可以达到设计要求的一个重要依据。工程师根据仿真结果，不断对电路进行修改和调整，直到模拟电路的仿真结果可以达到设定的指标及相应的功能要求。常用方法主要有参数扫描法，直流和交流分析法、蒙特卡罗分析等
2.4 版图实现
版图将电路设计转化生产的重要桥梁。在由前面的设计及仿真结果确定了模拟电路的结构及相关参数后，设计工程师对设计的模拟电路进行物理几何性的描述，将其转换成图形格式，以便于模拟电路后续的加工与制作。
2.5 物理验证
在物理验证阶段，需要对设计的模拟电路进行设计规则检查（DRC）。设计规则检查是在给定的设计规则的基础上对其最小线宽、孔尺寸、最小图形间距等限制工艺进行检查，衡量版图工艺实现上的可行性。此外，还要对版图与电路图的一致性进行检查（LVS）。可以利用LVS工具提取版图的参数，将得到的电路图与原电路设计图进行比较，保证版图与原电路设计的一致性。
2.6 寄生参数提取后仿真
在版图之前进行的电路设计的仿真称之为“前仿真”，“前仿真”都是比较理想的仿真，没有考虑到连线的电阻、电容等寄生参数。将寄生参数加入版图后进行的电路仿真称之为“后仿真”，只有当后仿真的仿真结果达到设计指标及系统功能要求，电路的设计工作才算完成。寄生参数对模拟电路的影响较大，前仿真的仿真结果满足的情况下，后仿真结果却无法满足要求。因此，设计工程师需要根据后仿真结果不断进行晶体管参数的修改，有时甚至要进行电路结构的调整，直至后仿真结果达到系统设计要求。
目前，模拟电路设计难度高且比较复杂，使用的EDA工具的功能和系统配套性又相对落后，且在设计过程中需要进行频繁的人工干预，对寄生参数等比较敏感等，这些都在一定程度上限制了模拟电路的发展，导致模拟电路发展速度相对缓慢。
3 数字电路
电路设计规则范文2
关键词：Multisim；电路仿真设计；分析；研究
随着国际电子工业和计算机技术的快速发展，电子产品发展和计算机实现了密切的关联，电子产品智能化程度加深，电路的集成越来越高，产品的更新周期则是越来越短。电子设计自动化技术（EDA）能够让电子线路设计人员利用计算机独立完成电路的性能分析、功能设计。Multisim作为重要的EDA软件之一，在众多线路中具有高互动性、电路仿真分析丰富、器件库完全的特征。
1 Multisim下的电路设计和仿真分析
1.1 Multisim电路设计
Multisim电路设计只需要在电路设计窗口内部放置设计好的虚拟电子元件和虚拟仪器就能完成，在连线和节点连接的虚拟器和仪器仪表测量接口处就能观察到虚拟仪器表上的仿真波形及数据，具有简单直观的特点。以Multisim设计模拟电路中的基本单管放大电路为例，具体的设计步骤如下：第一，进入Multisim界面设计仪器和仪表，并在Basic元件箱中调出电阻，从工作界面的右边调节出双踪示波器、数字万用表等。第二，实现电路布线。将鼠标放置在元件管脚上或者仪器的重要接口上，当鼠标的指示提示为+之后，再将鼠标放置在另一个元件管脚处，实现二者之间的连接。第三，设置相关参数。利用鼠标双击已经被编辑好的元件，当弹出相应的对话框之后继续设置有关元件参数信息。
1.2 Multisim的仿真分析
仿真分析三极管电压的放大倍数。电压放大倍数的仿真图设计如图1所示。假设信号源头的XFGI幅度为100MV，频率为1000Hz的正弦信号。打开相关的仿真开关，在输出端的波形不失真的情况下，对Ui和Uo的值进行测试，并将测试结果放大一定的倍数，即Kv=Uo/Ui，具体如表1所示。根据表1可以发现，当三极管在放大电路元件的参数不发生变化时，电路电压放大倍数不会发生变化。
图1 电压放大倍数测试电路图
表1 波形不失真的输入输出电压值
1.3 二阶低通滤波器的仿真分析
仿真电路图如图2所示，为实际应用的50Hz低通滤波器电路参数。根据上述参数信息，可以计算出其截止频率为fn=53HZ。在Multisim中调用Bode plotter，仿真电路的幅频特性，得二阶系统幅频特性如图3所示。观察实验结果发现仿真所得截止频率为50Hz，和理论设计值（通过公式计算为53Hz）基本一致，证明仿真设计结果可以真实反映电路实际工作状态，为电路设计提供便捷。
图2 二阶低通滤波器仿真电路图
图3 幅频特性曲线图
2基于Multisim的电路仿真设计中常见的及问题解决方法
2.1 常见的问题
在Multisim的电路仿真设计中常会出现一些问题，比如找不到仿真元件。导致这种问题主要是因为Multisim虽然是多种仿真元件构成的，但仍无法满足所有用户的使用要求，一旦出现缺失的问题就会对仿真运行产生影响，导致仿真运行的失败。
2.2 常见问题的处理方式
第一，应用性能基本相似的元器件来代替相关元件，但是这种方式会在一定程度上影响元件应用的准确性。第二，利用EDA网站和FTZD进行联系，从大量的元器件中来寻找并购买所需要器件的模型，并根据模型对引脚进行处理。第三，利用Multisim提供的元件编辑工具对现有的元件模型进行重新的编辑修改。第四，自己重新创建一个元件，利用SPICE语言加强对各种元件、电器等参数信息的熟悉。具体的设计过程一般包括五方面的信息，即元件的一般性材料、元件符号、元件模型、元件封装、元件的电器参数。
2.3 仿真失败的提示处理
关于仿真失败的提示处理主要包括以下几点内容：第一，没有找到相关的节点错误。这种情况，设计者需要根据系统提示来对仿真原理图进行处理，及时找出缺失节点的出处，从而及时纠正这种错误。第二，设计规则上的冲突。设计规则上的冲突主要是指设计者设计出来的仿真原理图和之前预想好的不一致。这个时候需要根据仿真原理图或者电气规则进行相应的修改和处理。第三，一旦出现"No convergence in Ttransient analysis"时，可以对选项菜单中的Misce LLaneous options菜单进行分析，将其中的默认值由原来的10增加到15或者20。
3 结束语
综上所述，Multisim软件以其自身操作简单、方便、功能强大的特点得到有关人员的应用。通过上文的电路设计实例分析可以发现，应用Multisim能够建立各种设计电路，实现对各种电路的仿真分析，节省不必要的元器件安装调试电路实践，提升电路设计电子集成驱动器的总体效率。
参考文献
[1]颜芳，宋焱翼，谢礼莹，等.基于Multisim的电路原理课程仿真实验设计[J].实验技术与管理，2013，5：59-62.
[2]周围，韩建，于波.基于Multisim和Authorware的数字电路仿真实验平台设计[J].实验技术与管理，2015，4：119-122.
电路设计规则范文3
在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程，一方面，这些专业的学生有电子电路基础知识，又有自己本专业的知识，可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片，非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作，这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域；另一方面，对于这些专业学生的应用特点，不宜也不可能开设微电子专业的所有课程，也不宜将集成电路设计阶段的许多技术（如低功耗设计、可测性设计等）开设为单独课程，而是要将相应课程整合，开设一到二门集成电路设计的综合课程，使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程，也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此，在课程的具体设置上，应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展，采用EDA工具进行电路辅助设计，已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此，在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上，了解和掌握相关设计工具，是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中，既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践，又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习，一方面，学员掌握了一项实实在在有用的技术；另一方面，学员了解了该项技术的更深和更新的知识，有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上，对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程，因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识，如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等，而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上，这样非微电子专业的学生能够很容易入门，提高其学习兴趣和热情。
2非微电子专业集成电路设计课程实践
根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。
丰富的实践操作内容1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。
3结语
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关键词：电子实训 Multisim 10 仿真 PCB设计
中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0164-02
电子实训是电子类专业学生必修的一门实践课程，通过该课程的学习，使学生在电子元器件选用、电子电路分析设计、计算机仿真测试、电路板焊接与装配，电子产品调试以及编写技术文件等方面受到一次综合训练。我校在《模拟电子》、《数字电子》课程结束后都安排了电子专项实训，教师提出设计要求，让学生自己从设计到装配、调试都经历一遍，所以电子专项实训既巩固了学生的理论知识，又提高了他们的操作技能。
1 Multisim 10和Protel DXP软件的比较
在电子实训过程中使用较广的EDA软件是Multisim和Protel ，这两个软件都具有电路设计和仿真功能，但是Multisim软件的长处是电子仿真，而Protel软件的长处是PCB设计。美国NI公司推出的Multisim 10软件具有强大的仿真能力，既可对模拟电路或数字电路进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其新增了射频电路的仿真功能。Altium公司的Protel DXP软件具有强大的电路设计自动化功能，其印刷电路板设计模块的设计规则和检查工具比Protel 99 SE更加完善，为设计高质量的印刷电路板提供了可靠的保障。本文以设计一个模拟声响电路为例，论述Multisim 10和Protel DXP在电子实训课程中的综合运用。
2 电路设计和仿真
2.1 电路设计
电子实训中要求设计一个模拟声响的电路，这个电路主要是通过两片555定时器结合简单的器件来实现。按照设计要求，学生通过查阅资料可以设计出较多方案，模拟不同的声响，这样学生在电路设计中发挥的空间比较大，不局限于一个电路，电路初步设计好之后，通过Multisim 10来仿真。图1所示为其中一个电路，555定时器U1、U2分别构成一个多谐振荡器，元器件参数确定后，根据多谐振荡器的频率计算公式，U1的输出波形频率是680Hz，U2的输出波形频率是9.345KHz。由于U1的输出端接U2的复位端，故只有U1输出为高电平时，U2振荡器才振荡，U1输出为低电平时，U2停止振荡，通过U1的输出来控制电路最终的输出，使扬声器发出9.345KHz “呜呜”的间歇声响。
2.2 Multisim 10仿真分析
因为电子仿真是Multisim软件的长处，所以图1的电路在设计时，要求学生用Multisim 10软件来绘制，这样就把设计和仿真贯穿起来。电路绘制结束后，选择虚拟仪表双通道示波器来仿真U1、U2的输出波形。示波器的控制面板可以根据需要来调节，微调时间基准（time base），设定通道A（channel A）和通道B（channel B）的量程如图2所示，设置完毕后通过示波器观察到波形如图2所示。由于在设计时已经理论计算出波形频率，根据仿真波形图测算出的频率与理论值基本相等，设计得到验证。
3 网络表生成和PCB板设计
3.1 网络表生成和修改
根据实训要求，电路原理图设计好之后学生需进行电路板的布局布线设计，这就需要使用Protel DXP软件，而采用Multisim 10绘制的原理图的数据要导入PCB设计系统中需要一座桥梁——网络表。由于Multisim中选取的元件部分是虚拟元件，仿真所用仪器也是虚拟仪器，这就会出现和Protel不兼容的情况，所以在生成网络表之前要先去掉虚拟仪器，部分虚拟元件也要用连接器代替。在本例电路中，虚拟示波器XSC1需去除，5个虚拟电容也要用连接器代替。电路修改之后执行菜单“Transfer/Export to PCB Layout”，在弹出的对话框中选择保存类型“Protel（*.net）”，输入文件名之后就生成了电路对应的网络表，如网络表无法生成，一般问题都在虚拟器件上，根据提示修改即可。
网络表生成后，运行Protel DXP软件，新建工程，调用网络表并把它添加入新建的工程中。考虑网络表中原有元器件封装与设计要求不符，需要修改封装，元器件封装的选取根据设计的实际情况来定。
3.2 PCB板设计
作为桥梁的网络表修改确定后，在工程中添加一个PCB文件并且设定电路板尺寸，执行菜单“Design/Import Changes From *.PriPCB”导入网络表，所有元件就被更新到PCB板上，检查元件正确后，根据设计和工艺要求布局布线，从而完成PCB板的设计工作。图1中电路的PCB版图如图3所示。
4 结语
把Multisim仿真和Protel 制版的结合作为电子实训的辅助设计工具，既可以帮助学生高效进行方案选择和参数确定，又可以练习印刷电路板的制作。在电子实训中引入这种设计方法，大大丰富和优化了实训教学内容，使学生掌握更多新知识，得到更多锻炼。
参考文献
[1]王连英.基于Multisim 10的电子仿真实验与设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2009.8.
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数字电路教学设计项目教学学习兴趣现代化电子技术飞速发展，数字电路更是以系统集成化、设计自动化、用户专业化和测试、智能化的趋势出现。数字电路教学中如何能应对电子技术的发展，同时又遵循高等职业教育以职业为基础、以能力为本、理论够用为度的原则，圆满完成课程的教学任务，用项目教学法是行之有效的手段。
一、关于项目教学法
1.项目教学的概念
项目教学法，是围绕一个实践项目而展开的教学活动，其目的是在项目实施过程中使理论与实践教学同步进行，从而充分调动学生参与的积极性，提高学生解决实际问题的综合能力。
2.项目教学法的关键
项目教学法的关键，是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个合适的项目教学方案。这样，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力。
3.项目教学法的优点
项目教学法，是让学生实施一个具体的项目，学生学习的目的很明确，能极大地调动学生的学习积极性，提高学习兴趣。项目教学法大多要分小组完成，通过小组内及小组间的充分交流、讨论、决策等，提高学生合作能力，强化学生的团队意识。而合作能力和团队意识，恰恰是当前社会化大生产所要求的基本素质。项目教学法在实施过程中会涉及到很多学科知识，能促进课程间的整合。
二、项目教学法的教学实践
数字电路课程是高职电气专业一门承上启下的专业基础课，具有较强的逻辑性、应用性和工程实践性。内容包括数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路、时序逻辑电路基础、时序逻辑集成电路、半导体存储器与可编程逻辑器件、数模和模数转换器和脉冲信号的产生与整形共8章节。按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体教学设计要求，本门课程以培养灵活应用常用数字集成电路来实现逻辑功能的能力为基本目标，打破学科课程的设计思路，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。本课程可以分成6个项目完成，分别是：全加器电路设计、抢答器的设计与制作、同步计数器电路设计、数字钟电路的设计与制作、用可编程逻辑器件设计数字钟电路和A/D 和D/A 转换功能仿真。第1到3章划为第一个项目，内容是：全加器电路设计。以下就以第一个项目为例完成教学设计。
1.教材分析
这部分内容包含3个章节：数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路。每章节后面都有本章小结、思考题与习题、技能要求和实训内容以及书最后的实验内容部分。很显然，编者也在强调技能和实训的重要性，但在进行教学设计时采用项目教学法能很好地体现实践能力为主。
2.教学设计
此部分内容重点是掌握逻辑函数的表示方法，会进行逻辑函数的变换和化简；能正确理解基本门电路逻辑功能；会用基本逻辑门电路设计简单组合逻辑电路。如何把内容连贯，用某个项目来体现，我们可以结合实验内容以及常见的电路来解决。那么，学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，在具体设计过程中，还以相关专业的典型产品为载体，使工作任务具体化，产生具体的学习项目。项目的难度要适中，要适合学情，让学生都能动手参与，能充分调动他们的积极性，使学习更有目的性，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识。本项目内容是全加器的电路设计。采用全加器的设计这样的项目内容，那么，组合逻辑集成电路，此部分章节中的编码器、译码器与数码显示器等内容暂时就使用不到，我们可以把这些内容划分到下一个项目中去，而只是涉及到它的前面一部分内容二进制加法器。这样，不会显得项目量过大，知识太拥挤，学生学习困难的问题。
3.教学过程的组织实施
项目教学法的教学步骤，具体是以下六个步骤：情景设置，操作示范，独立探索，明确项目，协作学习，学习评价。本项目可以包含这几个模块：（1）完成基本门电路的测试；（2）用74LS00实现多种逻辑功能；（3）用基本门电路设计全加器电路。每个模块参考学时都可以是4学时，它们的学习目标不相同，由浅入难，循序渐进，慢慢引导学生掌握理论知识，增加实践经验。每个模块除了列出的工作任务以外，根据学生层次的不同，还可添加相应的拓展知识。模块一逻辑门电路测试工作任务包含测试TTL门电路74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS86逻辑功能并记录测试数据和整理归纳总结，列出74LS00、74LS04、74LS32、74LS86 逻辑表达式，状态真值表。它相关的理论知识：基本逻辑运算和复合逻辑运算，基本门电路逻辑功能，逻辑函数的基本表达式。模块二用与非门电路实现多种逻辑功能工作任务有用74LS00实现下列逻辑功能：或非F=A+B、与或F=AB+CD、4输入与F=ABCD、异或和同或。相关理论知识：逻辑代数的基本定律和规则，逻辑函数的化简方法，逻辑函数表达式。模块三全加器的设计与制作工作任务：用基本门电路设计判奇电路，用基本门电路设计半加器电路，用基本门电路设计全加器电路。相关理论知识：组合逻辑电路的分析方法，用基本门电路实现组合逻辑功能。全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路，全加器的逻辑图如图所示。
电路设计规则范文6
关键词：PROTEL；电路课程；CAD课程设计；教学方法
中图分类号：TM13 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01
实验教学的标准随着教育的改革不断提升，学生的创新精神和灵活运用所学知识的能力都是实验教学涵盖的内容，学生在实验过程中能够锻炼综合设计、实际应用、创新思维等方面的能力，学会自主思考分析和解决问题。
一、电路CAD课程设计的现状
电路CAD课程设计是电子信息工程专业课阶段理论知识的综合应用，教师在教学中，往往将其当作一门理论课来教学，通常会先给出一个具有某种功能的电路设计图，对设计图电路的主要部分工作原理和达到这一原理的主要功能进行讲解，最后要求学生在PROTEL软件中绘制电路系统的原理图和印制板图。这样的教学方法不仅制约了学生的自主学习能力，学生处于被动学习状态，学习能力和对知识的掌握能力下降，这样的课程设计完全失去了教学的意义。
因此应当对这样的教学方式进行改革，把教学目标设定为提升学生的动手操作能力，以学生为教学主体自主学习，教师辅以指导，启迪学生的创造性思维，学会运用不同的方法解决问题。
二、基于PROTEL的电路CAD课程设计
让学生通过所学的理论知识，设计一个实际应用的单片机测试系统，辅以电路设计工具软件PROTEL，绘制出电路原理图和PCB图。
（一）PROTEL软件的设计流程
PROTEL软件是一个完整的全方位电路设计系统，包含有电路原理图设计、PCB设计、PCB自动布线、可编程逻辑器件设计、模拟/数字信号仿真等功能模块，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构。其中PCB设计和电路原理图设计是其最具代表性的功能，提供了完备的电路仿真器，使从原理图的绘制到最终电路板设计的所有工作都能轻松完成。
该软件设计流程为是：首先是工作环境设置和页面设置，装入元件库，然后，将元件、电源符号、接地符号、连接线、网络标号和说明信息分别依次放置在图纸上合适的位置，再就是对电路图进行检查和调整，最后保存并输出。
（二）课程设计的内容
对于学生想要设计什么系统，教师不应限制，检测和设计系统时允许学生任意选择物理量，另外，教师要对设计系统中所包含的内容进行规定，以保证课程设计能达到最终目标。
第一，MCS-51系列单片机必须包含在设计的系统的芯片中；第二，测试的物理量必须要显示在4位LED中；第三，在检测量超过设定值后，系统能够自动发出警报；第四，要设置能够让测试系统根据实际情况作出相应调整的按钮；第五，要配有一路传感器和相应的调理电路；第六，要配备AD转换芯片使检测物理量的模数能够转换。
（三）测试系统的要求
为达到启迪学生创造性思维的教学目的，测试系统的设计有以下几点要求：
第一，学生必须制定多套测试系统绘制的方案，从中选择最终方案并阐述理由；第二，测试系统必须达到方案最优化和实际的效益最大化的要求；第三，传感器能够稳定工作，精度要准确，若出现问题，则要给出弥补方案；第四，在绘制PCB之前，学生必须弄清其设计规则，既要完成任务，又要保证所设计的测试系统原理图的功能的正确性和布局的美观性以便实际装配调试；第五，为设计提供完整详细的说明书，例如工作原理、选择元件的原因、PCB的设计规则等。
（四）测试系统的仿真分析和验证
很多学生在以前并没有接触过设计，缺乏经验，所以为了让学生顺利完成设计，需要仿真分析和校验设计的原理图，可以直接在PROTEL中对模拟电路、数字电路和数模混合电路进行仿真校验。电路仿真的流程一般是首先将仿真电路、电源等绘制出来，然后将仿真分析的参数进行设置，继而运行仿真分析，最后对结果进行观察。以仿真的结果为依据，校验传感器调理正确与否。因而，在原理图的设计和仿真分析之间需要反复校验电路放大倍数的合理性以及能否正常工作，再调整选择的参数，绘制出符合要求的原理图。
三、总结
基于PROTEL的电路CAD课程设计的教学方法是教育革新的具体表现，其不仅能让学生完全掌握理论知识，还锻炼了学生的实际操作能力，同时也让学生的创造性思维得到了发挥，提高了学生的综合素质，这一教学方法应该被广泛推广应用。
参考文献：
[1]黄秀珍.《电子系统CAD》课程设计教学改革探讨[J].科技资讯，2012（08）.
[2]李晗.关于PROTEL的教学方法的几点总结[J].科技信息，2007（34）.
[3]邵建昂. PROTEL教学实践探讨[J].实验室研究与探索，2007（02）.
