电子设计技术
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电子设计技术范文第1篇
电子设计竞赛是非常重要的大学生学科竞赛活动，推动了高等学校电子信息类专业课程体系和课程内容的改革，不仅培养了大学生的实践创新能力和团队协作精神，而且提高了学生的工程实践素质。另外，大赛组委会还增加了全国大学生电子设计竞赛模拟电子系统专题邀请赛，命题以模拟电子系统设计为主题，内容涉及模拟信号获取、处理、转换、产生以及变换技术等方面。由此可以看出模拟电子技术在电子信息类专业课程体系中的重要地位。模拟电子技术是电子信息类专业非常重要的专业基础课，对学生后续课程的学习有着举足轻重的作用。随着电子技术的发展，数字电路的应用越来越普遍，使得部分学生产生了模拟电子电路不再重要的错误认识。由于传统的教学模式存在着过分重视理论知识考核成绩，重分析轻设计，验证性实验多综合性实验少等问题，加上课程学时数的不断减少，使得模拟电子技术课程的学习效果不尽理想。综上所述，进行模拟电子技术课程教学改革已势在必行。安徽工程大学电气工程学院在总结学生多年参加电子设计竞赛经验的基础上，利用仿真计算和自制教学设备相结合的教学手段，建立了以项目化为核心的模拟电子技术课程教学体系，并取得了显著的教学效果。
1以电子竞赛题目为依托，设计项目化教学任务
全国大学生电子设计竞赛的题目是在广泛开展赛区征题的基础上由专家统一进行命题，具有较高的前瞻性。通过分析大赛命题所包含的知识点，结合模拟电子技术教学大纲中的内容，建立项目化教学任务，实现该课程由重理论到重实践的转变[1~3]。电气工程学院师生经过多年的探索，结合电子竞赛中用到的知识点，建立了若干个综合性的实验项目，实现模块化教学[4~6]。通过这些项目，学生可以很轻松得将理论和实践联系起来，加深对所学知识的理解。这里以其中的一个实验项目“差动变压器式位移传感器的调理电路设计和制作”为例进行说明。图1所示的是差动变压器式位移传感器调理电路原理框图。图中正弦波或方波产生电路的功能是产生一定频率的正弦波或方波，用来激励传感器的初级线圈；检波电路的功能是将差动变压器次级线圈输出的电压转换成一个既能反映位移大小，又能反映位移方向的电压信号；放大电路的功能是将检波电路得到的小信号放大成合适的大信号；滤波电路的功能是将放大信号的高频分量滤掉，获得一个纯净的直流电压信号；转换电路的功能是将电压信号转换成电流信号，以便适应信号的远距离传输；直流电源电路的功能是对整个电路进行供电，一般情况下供电电压为24VDC。该电路通常用来检测物件移动的位移量，在电子设计竞赛中的应用非常普遍，同时整个调理电路基本上包含了模拟电子技术课程的所有知识点。表1为调理电路包含的单元电路和教学大纲的对应关系。
2仿真计算和自制教学设备相互融合
随着计算机技术的发展，仿真计算在学习和研究工作中的地位日益提高[7~8]。仿真计算已经与理论分析、科学实验成为当代科学研究的三大支柱。在电路板制作之前未能发现设计缺陷可能延迟计划，从而显著增加成本，仿真则有助于这类问题的及时发现。在模拟电子技术教学过程中，支持“理论分析仿真计算实验验证”的完整流程。目前，在计算机上搭建仿真计算的平台非常容易，这就为课程教学实现理论和实践结合提供了极大的便利。全国大学生电子设计竞赛考查参赛者的一项重要能力就是设计并制作电路板。我校电气工程学院师生结合历年电子设计竞赛的题目，先用PSpice软件进行仿真，然后自行设计制作了多套实验装置，并用于实验教学。其中，2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评题要求利用综合测试板上的555芯片和四运放324芯片，设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波I、正弦波II的波形产生电路。图2是其中一个单元电路即方波和锯齿波产生电路的仿真计算，（a）图为方波和锯齿波产生的电路原理图，（b）图为uo1端输出的方波波形，（c）图为uo2端输出为锯齿波波形。同样，可以利用PSpice软件对其它单元电路进行仿真计算。图3为自制的2013年全国大学生电子设计竞赛综合测评题的PCB图和实物图。
3教学改革的效果
以项目化教学任务为载体，结合大学生电子设计竞赛，优化了模拟电子电路课程的教学内容，并采用最新的教学手段，培养了学生的动手能力、创新能力和团队协作精神。
3.1学生理论基础明显扎实
以前学生在学习模拟电子电路时，很多概念学得不是很扎实，自从课堂教学中使用了仿真计算后，特别是我校电子电气类专业开设了仿真软件学习课程，学生的学习兴趣明显提高。学生可以利用仿真软件对学习的每一个电路都进行仿真计算，这样可以很好地检验理论学习的效果。
3.2学生竞赛成绩显著提高
自从教学改革以来，参加电子设计大赛的人数大幅度提高，同时取得了很好的成绩。截止到2017年，我校电气工程学院学生参加大学生电子设计竞赛，共获得国家级一等奖3个，国家级二等奖2个，2014年和2015年蝉联安徽省TI杯，成绩喜人。
4结语
在总结电子竞赛经验的基础上，运用仿真软件进行项目化教学，对模拟电子技术课程教学进行了全方位的改革，优化教学内容，革新教学手段，形成了完善的课程体系。通过多年的教学实践，该体系能够有效地调动学生的主动性，在最近几年模拟电子技术课程考试中，学生的不及格率明显下降。同时，教学改革的各项措施，提高了学生的实践创新能力，教学效果显著。
参考文献
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[4]童诗白,华成英.模拟电子技术基础（第4版）[M].北京:高等教育出版社,2006:3~8.
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电子设计技术范文第2篇
随着半导体工艺技术的不断发展，EDA技术也不断地推动着电子设计技术的发展。IC设计产业在不断高度发展的同时也面临着巨大的挑战，产品上市周期越来越短、成本越来越低等要求都迫使设计者在进行电子设计时选用更高效的EDA技术。设计者在设计的过程中必须全面的考虑问题，不仅要考虑硬件的物理特性对设计时序及功能可靠性等的影响，同时也要选用合适的设计术语及抽象形式等数据来描述设计。EDA技术不仅需要测试深验证亚微米技术的物理效应的能力同时也需要提供抽象设计的能力。EDA技术的发展离不开计算机、电子系统设计及集成电路等，EDA技术的发展大致上可以分为计算机辅助阶段、计算机辅助工程设计阶段及电子设计自动化阶段这三个阶段。电子辅助阶段主要是在计算机辅助的前提下进行的电路原理图编辑，用PCB进行布线布局，从而使得设计师从传统的绘图工作中解放出来。计算机辅助工程设计阶段主要是解决电路设计中的电路检测等问题，CAE以逻辑模拟、故障仿真及定时分析等为核心，从而使得设计可以提前预知产品的相关性能及功能。电子设计自动化阶段主要是通过高级描述语言、综合技术及系统仿真等“自上而下”的完成设计前期的高层次设计。
2EDA技术的要点分析
2.1硬件描述语言硬件描述语言是一种进行电子系统硬件设计的计算机语言，它通过软件编程来具体的描述电子系统中的电路结合、连接形式及逻辑功能等，硬件描述语言适应于设计大规模的电子系统。高速集成电路（VHDL）硬件描述语言于1985年美国国防部推出的目的是为了克服EDA产品不兼容问题，同时也可以进行多层次设计。IEEE以VHDL为硬件描述语言柄滩以覆盖之前的硬件描述语言的各种功能。IEEE是一种全方位的硬件描述语言，包括系统行为级、逻辑门级及寄存器传输等多个设计层次，同时也支持数据流、结构及行为等三种形式进行混合描述整个项目。VHDL硬件描述语言不仅移植性好，同时它的设计也方便了工艺间的转换，而且VHDL使得设计人员的主要工作是进行实现与调试系统功能。
2.2ASIC设计在集成电路的设计中加入ASIC芯片可以解决电子系统集成电路存在的功耗的、可靠性差及体积大等主要问题。随着现代电子产品市场的门槛不断提高，ASIC芯片分为全定制或半定制ASIC及可编程，因此在设计ASIC芯片时应该尽可能的是芯片获得最优的性能，从而达到高利用率、高速度及低耗能的目标。
3EDA技术在电子设计流程
EDA技术是系统级的设计方法，是一种层次相对较高的电子设计方式，EDA技术以概念为驱动从而使电子设计工作者在设计时无需利用门级原理图，电子设计工作者在确定设计目标之后就可以用EDA技术来表述电路，这样不仅可以减少电路细节的约束及限制，同时也可以使设计者的设计更具创造性。EDA系统在电子设计人员将概念构思及高层次的描述输入计算机之后在系统规则下完成对电子产品的设计。EDA技术的电子设计工作流程大致包括系统划分、代码级功能仿真、VHDL代码或图形的输入、送配前时序仿真及ASIC实现部分。首先，电子设计借助文本或者图形编辑器呈现出设计描述，也就是实现设计表述。其次，电子设计借助编译器对设计进行错排编译，即输入HDL程序。然后，设计人员需要沟通软件和硬件设计，以便实施功能仿真，即综合。最后，在确认仿真设计无误时，通过FPGA或CPLD完成逻辑映射操作，即编程下载，系统级设计完成。基于EDA技术电子设计流程如图。
4EDA技术的应用
EDA技术在电子工程设计中扮演着非常重要的角色，它的作用体现在不同的方面。首先，电子自动化技术可以验证电路设计方案的正确性，在进行电子设计时，待设计方案确定之后，会利用结构模拟或者系统仿真等方式来验证设计方案的正确性，在验证过程中系统中的各个环节的传递函数确定之后设计方案便可以实现。这种系统仿真技术推广到非电子专业的系统设计也会得到充分的发展。EDA技术在系统进行仿真之后的电路结构进行模拟分析，从而使得电路设计方案的可行性及正确性得到充分的保障。其次，电子自动化字数也可以对电路特性进行优化设计。电路的稳定性能受到元器件容差及工作环境温度等的影响。在传统设计过程中难以对电路的整体进行优化设计，也无法全面的分析电路稳定性的影响因素。EDA技术中的温度分析及统计分析等功能的应用则可以全面的分析电路特性影响因素，从而对电路特性进行整体的优化设计。最后，电子自动化技术也可以实现电路特性的全功能模拟测试。
5以EDA技术为基础电子设计的注意事项
电子设计技术范文第3篇
关键词：微电子；自动化
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 06-0086-01
随着自动化技术的不断深入发展，电子自动化技术也逐渐应用到人们的日常生活中，在很大程度上影响着人们的生活生产过程。并且，随着生活水平的提高，人们对于微电子技术的要求也日益提高，因此深入研究基于微电子的自动化技术对于提高人们的生活质量有很大作用。系统实现微电子的自动化过程，需要构建合适的功能模块，尤其是电子电路的设计。
一、基于微电子的自动化技术特点
随着计算机技术的快速发展，微电子系统的性能设计逐步采用编程的方式完成。这种程序编程的方式使微电子技术更加的高性能化、高自动化以及高节能环保。同时，将微电子技术与自动化技术结合起来，更加推进了自动化领域的发展与创新。基于微电子的自动化技术主要有以下几个特性[1]：
（一）基于计算机编程
电子设计自动化设计采用计算机软件相关技术，通过编程的手段来完成系统各个功能模块的设计与传统的手工做图方式相比，误差小、效率高、简单易行等特点。同时应用软件功能开发各个系统模块，优化了整个自动化系统的性能。
（二）芯片集成度较高
电子系统的整体设计，在一块小尺寸的电路板上集成很多具有不同功能的相关电路，减小了电子线路的占用面积，使芯片集成度高、功耗较小、性价比高并且便于安装，与此同时，这种高集成的芯片符合节能环保的设计理念。
（三）软件升级方便
电子自动化系统的设计是基于计算机技术的，利用计算机软件进行升级和维护，具有优良的系统升级平台。采用计算机编程的方式对电子系统进行升级和维护，可以做到实时在线工作，使系统的性能升级便捷，漏洞修补及时。
（四）具备仿真功能
计算机仿真功能是电子自动化技术的一大特色，可以解决自动化系统设计过程中的数值问题。同时，利用仿真功能可以很好的对系统进行检测和分析，方便进一步进行系统优化[2]。
整个电子自动化系统的设计要涉及数学、物理、计算机等多门学科的理论知识。其中计算机编程的应用，推动了系统设计的发展，使整个复杂的电子系统集成在小规格芯片之上成为可能。
二、微电子自动化系统设计过程
整个电子自动化系统的设计主要是包括各个功能模块的生成、系统的维护与升级以及各功能版的集成等内容。利用计算机编程技术来完成系统的设计过程，为系统功能模块的生成和功能的实现提供了良好的技术平台，使电子自动化系统的功能可以通过高集成的电子芯片体现出来。
（一）输入模块设计
系统的输入版块主要是负责完成系统的输入功能这一子模块的设计是基于计算机编程语言完成的。首先，要对输入内容用程序语言的方式进行定义，这样便于系统程序的优化处理。进而，还需要对程序语言进行合理的数据转化，从而使整个系统一体化。最后输入数据才可以被很好的储存供系统调用。简言之，输入版块设计就是程序语言设计过程。
（二）数据模块设计
计算机编程系统是一个数据量比较庞大的复杂的过程。在整个系统编程设计的过程中，会产生大量的过程数据和结果数据等，调用数据的过程变得很是复杂。因此，设计一个数据模块，对系统各阶段的数据进行存储和调用，便于系统的生成和在线维护。另外，数据模块可以在一定程度上拓展系统的功能，推动自动化的革新[3]。
（三）仿真模块设计
仿真模块的功能主要是完成系统的功能检测和数据分析。通过仿真模块的运行状况反映出整个实际系统的工作过程，方便及时发现系统漏洞并进行在线升级。
（四）检测模块设计
利用计算机编程技术设计电子系统的过程中，需要对系统进行故障检测和漏洞排查。检测模块可以保证各个功能模块之间更好的匹配运行，避免程序运行过程中的系统规划故障的发生。
（五）各功能模块规划
将各个功能模块合理规划集成到一块小规格的芯片之上，是系统实现高集成、低功耗的关键步骤。
三、微电子自动化技术的应用
微电子自动化技术主要是应用在高校教学、电气设备以及应用软件开发等方面。
首先，基于计算机仿真技术的电子自动化系统设计可以很好的应用到高校电气电子工程的教学实践过程中。采用各专业术语和特定操作对整个系统进行形象描述和展示，可以使抽象的知识具体化，同时自动化技术的实践教学可以提高学生的自主学习能力和动手能力，提高学生的整体素质。
其次，微电子自动化技术的发展，推动了电气设备的升级。利用计算机程序语言来完成后期的系统革新阶段，为电气设备的更新升级提供了很大的空间。同时，微电子技术的集成特性，使电气设备更好的实现了高集成、高性能的特点。
最后，软件编程技术方便了各个应用软件的开发，在电气设备设计过程中统一编程，实现各软件的兼容，从而便于各功能模块的集成，推动电气设备的统一化，同时降低了研发成本。
四、小结
随着电子信息技术的飞速发展，为电子自动化研究越来越深入，基于计算机编程的电子设计业逐渐系统化和模式化。微电子自动化系统凭借其高集成、高性能、易拓展以及低成本等特性，逐渐应用到人们的日常生产和生活过程中。
参考文献：
电子设计技术范文第4篇
在总结本次大赛的总体情况时，大赛组委会主任、中科院院士、工程院院士王越教授认为，本次大赛从最终提交作品和答辩过程来看，水平比上届有明显的提高。本次大赛的一个突出特色就是开发板的难度比以往都要大，采用的Intel Core 2 Duo核心产品技术相当先进，几乎代表着当前市场应用技术的先进潮流，无疑让学生能更贴近技术发展前沿，对创新的价值体现更突出。而绝大部分学生仅仅经过几天的培训，就能在这样一个多核处理器基础上完成一定的构思并且演示成功，证明这些学生有极强的自学能力和应用知识的能力。这从一个侧面验证了至少这些学生在其学校受到的教育水平是比较值得肯定的，也基本实现了我们的教育与时俱进的目标。
本次大赛最终共有146支队伍成功演示作品，其中包含8个境外参赛队(其中印度4队，马来西亚2队，美国和中国香港各1队)，境外参赛队数量在逐年增加。在比较中外选手特点之时，王越院士认为，从比赛的作品来看，中外学生的思维方法在逐渐靠近，不过国外选手在对问题的看法和思考方面比较突出，思维更开放、跳跃性更强，更善于表达自己。国内的学生则在动手能力上比较强，对知识的运用更为有优势，作品成功率也比较高。由于这次参加比赛的国外选手都来自各自国家最好的理工院校之一，因此还是很能体现我国重点理工院校在本科生教育阶段的水平处在世界领先水平的。
来自北航的张晓林教授认为，本次比赛通过作品的审核，能够突出体现以下几个特点：一是参赛学生对嵌入式概念的理解更加深化；二是对系统体系概念的理解和动手能力都有显著的增强，比赛的开发板让学生对系统并行处理和高速运用、线程调入等方面的理解更加深入；三是大部分学生能够用Windows XP开发作品，难度相对低一些，比较可喜的是有些参赛队采用Linux自己设计并且成功，可以说难度很大，充分证明了学生的开发能力，对学生能力的验证比上届更突出。与此同时，本次比赛的开发板可以说很具有市场开发价值，可能会成为引领未来嵌入式开发方向的产品，学生参加此次比赛学到的知识将对她们对嵌入式开发理念、先进技术的了解和体系结构的掌握有很大好处。参加本次竞赛能让学生掌握该领域的最新平台技术，这将让学生受益终生。
来自Intel公司的首席工程师AtulKwatra在谈到本次比赛时高度评价了参赛学生的开发能力，他认为，基于这样一款市场上最新的Core 2 Duo产品，本科生能够开发到这种水平令他感到很满意。特别的，并行处理软件对于许多商业化软件企业都是个不小的挑战，而这次仅仅三个月的时间，一些学生就能开发出一定并行基础的软件，足以证明这些学生具备相当好的技术应用能力。同时，他希望能通过未来的比赛，获得更多学生对Intel产品的反馈，指导Intel更好的开发新的产品。
上海交通大学教务处处长江志斌教授则从教育方面谈了对本次大赛的看法，他认为Intel杯竞赛是对学生教育的一种延伸，教育不仅仅是传授知识，还要满足学生的需求，推进学生的技术应用水平，学校培养未来的人才更需要转向对学生创新能力的培养，这次比赛恰恰提供了这样一个出色的平台。可以说，Intel杯不仅仅是竞赛，更是对学生能力促进、启发和再培养的一个难得的过程。
Intel公司的包益平先生在评价本次比赛时，重点介绍了Intel公司组织竞赛的初衷，他认为，Intel公司希望能通过这样的竞赛形式，一方面推广了Intel产品在学生中的认知范围，更重要的是，通过这样的一个过程，提供学生一个应用知识的平台，Intel希望可以借这个平台帮助中国的大学生更好地锻炼创新能力，从而为中国的产业培养更多出色的人才，促进中国产业的壮大，尽到Intel在中国的社会责任。
在展望下届比赛之时，王越院士充满期待，Intel杯作为一次高水平的嵌入式邀请赛，正在逐渐的走向国际化，今年有8支境外队伍参赛，未来希望能邀请更多的境外参赛队加入，争取能把Intel杯竞赛办成一个真正的中国举办，世界参与的高水平嵌入式大赛。
电子设计技术范文第5篇
关键词:课程设计;数字电子技术;EDA;实验平台
进入 21 世纪以来，随着微电子技术、电子技术和计算机技术的飞速发展，数字电子技术及其应用向着更为深入、更为广泛的层次扩展。 电子产品的设计周期和上市时间日益缩短，电子产品的功能更加丰富，性能更加优良，由此推动了电子系统设计技术向电子设计自动化 EDA 方向发展，并且对 EDA 技术及其应用提出了更高的要求。
1.课程设计的背景
中国石油大学（华东）的“电工电子学”课程是“国家级精品课程”，以着重培养学生的系统观念、工程观念、科技创新等基本素质为教学方针。 多年来在教学和科研中紧跟电子技术发展的每一个关键时刻，教学组的教师都适时地对内容体系和教材进行更新和完善，坚持不断进行课程改革，取得了丰硕的成果。“数字电子技术课程设计”是为大二学生暑期开设的一门必修课程，它是“数字电子技术基础”和“电子技术实验”等课程的后续课程，主要以培养学生的实践能力和创新精神为目标，加深学生对理论知识的理解，切实提高动手和解决问题的能力。
2.课程设计的选题
针对电子专业的特点，我们在数字电子技术课程设计部分采用了“基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现电阻、电感、电容的测量” 这一题目。 测量工作原理是将被测量转换成频率，由CPLD 实现频率的计算， 并转换成被测量信号后输出显示 。 电阻、电感、电容经过转化电路，完成电阻/频率(R/ F)转换，电容/频率(C/ F)转换，电感/频率(L/ F)转换。用 CPLD 测量其频率，具体功能分块包括：多路选择开关、分频器、时间闸门计数器、测量计数器等。频率测量的主要部件是一个带门控计数端的计数器（测量计数器），被测信号（被测频率）由此计数器计数。 如果门控计数器的开门计数时间恰好为 1 秒，则测量计数器的计数值就是输入信号的频率。 若改变开门计数时间，即可改变频率测量的量程。 如开门时间为 0.1 秒，则量程为×10，开门时间为 0.01 秒，量程为×100，开门时间为 0.001 秒，量程为×1000。由计数器的数值即可换算电阻、电感、电容的大小。本课题要求设计一个测量电阻、电感、电容的 4 位十进制数字显示的数显仪表，根据频率计的测频原理，由测频量程需要，选择合适的时基信号即闸门时间，对输入被测信号进行计数，实现测量的目的。 其数显测量范围为 0-99990Hz，满刻度量程分为 9999、99990 两档，手动转换量程，当输入计数值大于实际量程时有溢出指示。
3.课程设计的实现
(1)按照现代数字系统的 Top-Down 模块化设计方法，提出数字频率计的整体设计方案，并进行正确的功能划分，分别提出并实现控制器、受控器模块化子系统的设计方案。
(2)针对 isp LEVER 的 EDA 设计环境 ，采用 VerilogHDL 语言，完成受控器模块（测量计数器）的设计，并采用 Abel 语言编程进行仿真。
(3)在 isp LEVER 的 EDA 设计环境中 ，完成基于 Verilog 语言实现的控制器模块（闸门计数器，量程开关，选择开关）的设计，并采用 Abel语言进行仿真。(4)基于 isp LEVER 的 EDA 设计环境 ，采用 Verilog HDL 语言或原理图，完成顶层模块的设计并采用 Abel 语言编写测试向量文件进行仿真。
4.结束语
通过课程设计的锻炼，学生可以增强综合分析问题及解决问题的能力，激发学习兴趣和潜在的能动性。 有学生在总结报告中写道：“通过这次课程设计， 我切身体会到给出一个命题，利用 Verilog 语言编程实现这个命题，并利用软件模拟仿真，看功能是否得以实现的全过程。 一方面学到了许多新知识，另一方面使我们对数字电子设计的全过程有了一个全面的了解，同时也深刻感受到利用 EDA 软件实现电子设计的强大优势。 这样的课程设计很适合我们，使我们受益匪浅”。
作者:张勇 张冬至 单位:中国石油大学信息与控制工程学院
参考文献:
