数字电路设计
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇数字电路设计范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
数字电路设计范文第1篇
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
随着科学技术的飞速发展，新的电子产品和器件层出不穷，21世纪显然已经成为了信息化和数字化的时代。数字地球、数字商场、数字化生存、数字服务等概念早就成为人们生活中屡见不鲜的名词，当前人们日常交往中的很多方面都与数字联系得越来越紧密，比如每一个人的QQ号、身份证号、手机号、IP地址等等都在广泛的数字化。数字已经不再是传统意义上的1、2、3、5…，它们已经成为了区分标示和进行社会管理的重要载体。现在和今后，我们的生活都在进一步进行数字符号化，我们需要的资料和存储的信息都会用这些简单的数字传递复杂的内容，这一系列看似简单的数字承载了我们学习、工作和生活中的很多方面。这些任务的承担都必须以数字电路为根本进行数据信息的采集、分析、区分和处理，从而转化成影响着我们现实社会的数字电路信息符号。现在，数字电路已经十分广泛的深入到社会中的各个领域。近年来，科学技术的突飞猛进引发了很多行业深刻的变革和翻天覆地的变化，数字信息行业在很多方面都处在科学技术发展的前端，其中显而易见的是数字电子科学技术，在科学大发展大繁荣的浪潮中，数字电子科学技术得到狂飙式的发展，当前毫无疑问已经成为了发展最快和影响力最大的学科之一。数字逻辑器件从20世纪60年代以小规模集成电路为主发展到当前的中、大规模集成电路，甚至是超大规模的集成电路。数字逻辑器件的不断发展和应用更新，势必会推动着整个数字电路的继续前进。
1 数字电路的噪讯干扰处理
在数字电路中我们会经常采用布尔代数的数学方法，用来描述事件之间相互的逻辑关系。和一般普通代数层面中的变量不一样，逻辑变量则是用来描述逻辑关系中的二值变量，即用1和0这两个值来表示对立的逻辑状态。数字电路依照0和1的稳定情况来作为运算基础，所以这其中就会存在噪讯界限。相对于模拟电路而言，数字电路有着非常强大的噪讯。数字电路中，数字信号因为与电流变化中磁数变化的诱导电压的影响，电流变化就会在某个地方形成了噪讯的产生地，这又与电路长度、回路的面积息息相关。数字信号转变时会带来过渡性的电路，进而带动导体产生噪讯电压，再加上噪讯电流的流动会容易造成数字电路的误动作。电路的阻抗越高受到外部噪讯干扰就越容易，对抗噪讯的干扰除了控制噪讯电压以外，还应该加大结合阻抗，同时减少输入阻抗。数字IC中如果空端子表现出open的状态就会使阻抗变高，这进而又会导致数字电路极容易受到噪讯的误动作干扰。所以，数字IC的空端子需要连接电阻与电源。多层板信号线的阻抗，因为导线系设在背景的表面上，所以也可以减低阻抗的效果。
2 数字技术与模拟技术的融合
因为LSI和IC本身的高速化，为了能够使机器能够同时达到正常运行的目标，所以这就难免会使得技术的竞争越来越激烈。尽管系统构成的电路不一定有clock的设计，但是毋庸置疑的是系统是否可靠必须要考量到选用电子组件、电路设计和成本、封装技术、防止噪讯产生、防止噪讯外漏等综合因素上。数字或模拟电路的极其小型化、多功能化、高速化会使得小功率信号与大功率信号、低输出阻抗与高输出阻抗、小电流与大电流等问题常常会在同一个密封密度的电路板中出现，设计人员置身于这样的环境就将面对如此高难度和富有设计思维的挑战。比如，十分稳定的电路和吵杂的电路相依时，一旦没有把噪讯侵入到十分稳定的电路对策看做成设计的重点，那么事后尽管进行很多次设计也将难免会陷入无解的局面。又如，假设将小型的模拟信号增幅后，利用10bitA/D的数字转换器转换成数字信号，但是就因为分割辐宽是4.9 mV，但是要把该电压的level正确的读取出来就不会是一件容易的事情，很多事情就会使得超过10bit的A/D转换器陷入了不能正常顺利运行的困境。
3 数字集成电路的选择
基本门电路是由简单的分离元件构成，虽然设计起来比较容易简单，但是运行和反映的速度很多时候相对较慢，负载承受的能力也较差，电气的性能也有待进一步提高。目前使用得最为广泛则是数字集成电路。其优点是：体积较分立元件设备小几百倍；抗干扰能力强；故障率和功耗率都很低，输出电阻低；输出特性好；稳定性强。数字集成电路中又以是CMOS和TTL系列电路这两种为主。CMOS系列器件的工作电压在3～18 V之间，TTL系列的工作电压是5 V，所以CMOS电路的工作范围相对较广，其噪声的容限也较大，所需要消耗的功率相对较低。尽管CMOS的电路输入端进行了保护电路的设置，但是因为限流电阻的尺寸有限和保护二极管，这就会难免使得其承受的脉冲功率和静电电压受到限制。CMOS电路在运输、组装和调试中因为不可避免的会接触到静电和高压的物件，所以要保护好输入的静电。此外，CMOS还会产生电路锁定效应，为了安全和方便的使用，人们一直在致力于从设计和制造上排除锁定效应的研究。因为，集成电路的要求都比较高，需要先进行芯片的设计和程序的编制，但是更多的时候在使用现成数字电路中进行了简单的分析，这是非常不够的。专用的集成电路是一种新型的逻辑器件，因为其具有灵活性和通用性的特点，所以成为了对数字系统进行设计和研制的首选器件。总的来说，数字电路在今后的发展中还有广阔的空间，但是其基础知识不会发生改变，如何进行进一步的改进，这就迫切需要新型的数字人才去发现并改进当中不大完善的地方，完善和弥补电路中的每一个缺点和不足，使得当中各个部分和环节都能发挥最大的作用。
4 数字电路系统设计
数字电路设计是从原理方案出发，把整个系统按照一定的标准和要求划分成若干个单元电路，将各个单元电路间的连接方式和时序关系确定下来，在这个前提下进行数字电路系统的实验，最终完成总体电路。数字系统结构由时基电路、控制电路、子系统、输出电路、输入电路五部分构成，当中数字系统的核心是控制系统。数字电路系统的设计有分析系统要求、设计子系统、系统组装和系统安装调试等步骤组成。数字电路系统的设计也不是一次两次就能完成，需要设计人员进行反复的调试和探究，通过自上而下的设计方法和自下而上的设计方法进行数字系统的设计，依托RTL传输语言等常用工具完成。数字电路系统设计包含了很多问题，比如，电路的简化可能会使得电路性能降低，但是电路性能指标提升难免会以牺牲电路简化为条件。所以，数字电路系统的设计过程有很多因素需要考虑和兼顾。
5 数字电路的抗干扰措施
在利用TTL或CMOS这两种逻辑门电路作为具体的对象进行设计时，还需要注意到下面几个问题。
5.1 多余端的处理
数字集成逻辑门电路在正常的使用时是不允许多余端悬空的，不然就极有可能十分容易的把干扰信号引入到数字电路中。所以，在数字电路的设计中，针对多余端的处理，我们则是按照不改变数字电路的正常工作状态以及确保其性能稳定和可靠为基本原则。
5.2 去耦合滤波器
数字电路一般都是由多数片逻辑门电路组成，他们供电则来自于公共的直流电源。所以，这种电源并不是很理想的，很多时候是依靠整流稳压的电路进行供电，所以也会存在一定程度的内阻抗。数字电路正在处于运行时，就会产生很大的尖峰电流或者是脉冲电流，这些电流流经到电路的公共内阻抗时，必然相互间会产生一定的影响，情况严重时会使得数字电路的逻辑功能发生混乱，甚至是陷入崩溃状态。所以数字电路在设计中针对这一情况的处理办法一般都会使用耦合滤波器去应对，常常会使用10～100 μF范围之内的大电容器和直流电源再联合去滤除多余的频率成分。值得注意的是，还需要将每一集成芯片的电源与地之间接一个0.1 μF的电容器，用来滤除掉开关带来的噪声干扰。
5.3 接地和安装防范
科学的接地和安装工艺是数字电路设计中比较有效的措施。在实际操作中，可以把信号地和电源地分开出来，将信号地集中到一点，再把这两者用最短的导线相互连接起来，用来避免大电流流向其他器件的输入端，进而导致系统的逻辑功能失效。如果电路设计中同时有数字和模拟这两种器件，也需要将它们分开，再选择一个符合条件的共同点接地，皆宜消除相互之间的影响。当然也可以设计出数字和模拟两块电路板，分别给他们配上直流电源，再把两者合适的连接起来。在电路板的设计和安装中，也必须要注意尽量将连线缩短，这就能很大程度的减少接线电容带来的寄生振荡。
6 结语
数字处理技术和集成电路技术正在飞速的发展，数字电路也得到了越来越广泛的运用，像当前的数字电视、数字照相机等产品已经走进了广大人们生活当中，数字化已经成为了当前科学技术和社会发展的不可逆转的潮流。数字电路设计组成了诸如数字测量系统、数字通讯系统、数字控制系统等等。随着科学技术的不断进步，数字电路的设计带来的成果和发挥的影响力将会越来越受到重视。
参考文献
[1] 王华奎.电子电路设计[M].北京：电子工业出版社，2004.
数字电路设计范文第2篇
关键词：数据采集；数字电路设计；分析；研究
从目前多种产品与技术中可以看出，数据采集低分辨率、低速方面的技术已经趋于成熟，并且许多技术在实际操作中也较为容易实现。但在高速数据采集方面仍然存在很多问题，较国际相关方面技术水平还有一定差距，如何将我国的低速数据采集向高速数据采集方面发展，根据分析以下以电路设计作为侧重点进行研究。
一、数据采集系统的实现原理
我国目前的数据采集系统实现原理大概分为三个部分，第一个部分主要是对位于前端的数据进行采集和转换，这部分也可以称为自然信号的数据转换和采集。第二个部分属于功能控制模块，对固定的芯片内部相关功能进行时间顺序上的控制，简单来说即是使用硬件对数据语言进行描述转换成实用设计。第三个部分是数据最终储存的收尾工作，主要是对收集成功的数据进行后续相关处理。
在整个系统进行通电运行过程中，首先通过FPGA芯片内部存在的A/D控制模板分别对相关数据采集芯片进行驱动，并将采集到的数据进行转换。而A/D控制模板中的芯片在运行一定时间后会将已经转换完成的数据重新提供给FPGA中的A/D控制模板，接收到整合的数据模板rc端口会立即产生脉冲，这个脉冲属于上升沿，直接会引起A/D控制模板形成高阻状态，并借助这样的高阻态形成另一个脉冲对A/D控制模板中的芯片进行读管脚方面的选取，最后将以上顺序重复循环几次以帮助所采集的数据一次被储存在缓冲储存器中，以完成最终数据采集以及转换的工作。
二、FPGA芯片组成与x择
FPGA是是专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件上电路数有限的缺点。FPGA主要有三大部分组成的：I/0模块、逻辑功能模块与用来连接逻辑模块之间，逻辑模块与I/O模块之间的连线。逻辑功能模块是由查找表（LUT，LookUpTable）和寄存器（Register）组成的。FPGA的特点主要有：采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投入生产，就能得到合用的芯片。FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。
FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与cM0s、TTL电平兼容。CycloneI系列是IFPGA定位与低成本的可编程器件，由Altera的第一代Cyclone系列发展而来。CycloneI通过使用新型的架构I、缩小裸片尺寸，在保证成本优势的前提下提供了更高的集成度与性能。
CycloneII器件的密度范围从4608LE和119808bitRAM，到68416LE和l152000bitRAM。CycloneII器件中还含有从13―150个18×18嵌入式乘法器。设计选用ALTERA公司的Cyclone1I系列FPGAEP2C8Q2o8C7来实现，这个系列内的PLI提供了时钟合成功能，允许内部工作时钟与输入时钟频率不同，从而保证了输入时钟和FPGA时钟以及SDRAM时钟之间的零延迟；EP2C8Q208C7具有8256个Les，36个RAMblocks，165888RAMbits，18个内嵌的乘法器，2个PLL，最大可使用182个I/O口，多种程序配置方式等优点。
高速缓存是高速数据采集系统的一个关键环节，∫EP2C8Q2o8C7的最高频率达到25OMHz，165888bit的内部RAM具有独立的输入、输出接口和读、写时钟信号，可以实现同步读写操作。内部RAM提供三种状态指示：Empty、HalfFull、Full，分别代表当前数据存储的深度，可根据系统的需求对存储进行设定。
三、前端调理部分
1.缓冲放大电路
需要被检测的电压在进入系统中后，最先经过的是电压跟随器，电压跟随器会根据数据对电压进行阻抗转换，而后通过电阻网络对电压中的信号进行调整，最后在外部将电压信号转变成为与系统更为符合的电压信号。
2.差分输入电路
由于采用高速A/D采样电路，为保证足够的信号带宽，要将单端的输入信号变成差分信号提供给ADC，以减少偶次谐波产生，保证ADC的精度。考虑到上述因素，在前端部分采用了AD公司的AD8138作为缓冲放大器。
四、数据存贮部分
实际数字电路中用到的存储器有RAM （Random Aeeess Memory），SRAM （Statie RAM），R0 M （Read--only Memory），FIFO（First In First out），SDRAM（Synehronous Dynamic RAM）等。它们的存储特点不同，各自有不同的用途：RAM和SRAM是随机存储，存储容量小，掉电后数据丢失，按照地址线访问各单元数据；ROM和EEPROM是固化的掉电数据保护存储器，存储容量小，一般用于DSP或专用芯片的程序固化和上电寄存器配置，读取数据一般为IC总线形式；FIFO是先进先出堆栈存储，没有地址线，有半满、满、半空、空等标志信号，操作简单，但是容量很小。异步RAM还可以用作不同数据流的缓冲器，读和写时钟可以不同，可用作“快进慢出”或者“慢进快出”；SDRAM和DDRSDRAM是大容量的动态随机存储器，可达到512Mbits，IGbits或者更高，读写速度高，支持突发式读写，但是控制复杂，需要定时刷新，Precharge激活和关闭操作行。
设计中用到的SDRAM是Cypress公司的CY7C1362V25。它是512Kx18同步的数据流高速缓存。所有的同步输入在时钟的上升延被保存到输入寄存器，所得输出数据也在时钟的上升延同步地从输出寄存器向外输出。最大时钟上升访问延时为3Ins，既支持奔腾处理器的交叉存储脉冲序列也支持个人台式机的线性脉冲序列，脉冲可以通过模式管脚进行选择。对于CY7C1362V25的访问或者用处理器地址触发或者控制器地址触发。
五、时钟电路部分
时钟电路的电路构造，它是通过外部的晶振与电容等构成的稳定的时钟脉冲作为主时钟脉冲，然后通过FPGA芯片的PLL来提供各种不同的时钟频率来达到时序控制功能。外部的主时钟脉冲通过晶振可以构成稳定的25MHZ的脉冲。
结束语：
从以上设计研究可以看出，目前我国大范围使用的依然是低速数据采集系统，虽然高速采集系统也存在小范围的使用，但技术水平仍然处于落后状态，无法满足更多的数据采集需求，想要将高速数据采集系统有效升级需要进行技术升级的方面有许多，其中较为重要的技术便是电路设计，优秀的电路设计可以更好的保证系统的稳定性和可靠性，有效促进高速数据采集的发展，在今后的数据采集方面有着重要的现实意义。
参考文献：
[1]杨静，郑恩让，张玲，马令坤.基于FPGA的FFT处理器设计与实现[J].化工自动化及仪表，2010（03）
[2]王大磊，王斌.基于PCI Express总线的数据处理与传输卡的设计与实现[J].信息工程大学学报，2010（02
[3]张明利.基于FPGA的高速数据采集与记录系统的研究与实现[D].南京邮电大学，2013
数字电路设计范文第3篇
关键词：计算机 高速数字 电路设计技术
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）12-0000-00
1引言
高速数字电路的含义是通过电路，高速变化信号出现电熔以及电感等性状，计算机高速数字电路涉及两方面的技术，分别是计算机技术以及电子技术，优化了电路的所有参数，保证高速数字电路系统可以正常的运行。在进行高速数字电路设计时，最为关键的是合理搭配各个元件，这样才有利于电路信号以及相关元器件的稳定运行。
2影响计算机高速数字电路设计技术的问题
2.1 来自于信号线之间距离
高速数字电路设计技术的出现，对于计算机电子技术来讲，是一个很大的进步。不过目前这种技术还不成熟，还有很多弊端。举个例子，信号线之间的距离也对其带来一定的影响，通常来说，印刷版电路的密度越大，信号线之间的距离就会变小，同时，还会增加电磁耦合度，如果没有充分注意到这个问题，就会导致信号之间相互干扰，而且这种现象会越发的严重。
2.2 阻抗不能匹配
对于信号传输线来说，最主要的就是阻抗，但是目前在进行高速数字电路设计时，阻抗不能匹配的情况时有发生，这会引起反射噪声的出现，从而影响到信号的完整性。
2.3 来自于电源平面之间电感以及电阻方面的因素
具体来讲，计算机高速数字化电路设计技术就是结合具体条件，通过电子技术完成设计，在很大的范围内得到了推广。目前，在进行计算机高速数字电路设计时，因为电源平面之间是有电感以及电阻存在的，如果同时进行所有的电路输出，就会在电路上形成巨大的瞬间电流，影响到电源线电压以及极端级的电路地线，严重时还会造成波动。
3深入探讨计算机高速数字电路技术
3.1 通过科学的设计保证完整的计算机高速数字电路信号
我们经过上面的分析已经知道，目前，在进行计算机高速数字电路设计时，因为存在阻抗之间的不匹配，会造成电路信号的不完整，所以，要科学的设计计算机高速数字电路技术，最大程度保证完整传输电路信号。有关这个问题可以从两个方面进行研究，首先，研究不同种类电路之间电路信号传输的干扰现象，换句话来说，就是上面所说的干扰以及反射的现象。其次，我们还要研究不同种类信号在进行传输时，给电路信号网带来的影响。计算机高速数字电路处于正常运行状态时，因为阻抗不能匹配，传输的电路信号并不是很完整，此外，计算机高速数字电路在运行当中，是无法控制好阻抗的，阻抗有时过大，有时过小，这会影响到电路信号的波形，最终造成计算机高速电路不能传输完整的信号。为了解决这个问题，我们必须要进一步研究计算机高速数字电路技术，按照一般的规律，高速数字电路设计是无法让临街阻抗符合电路的，这就要改进计算机高速数字电路设计技术，确保系统是过阻抗的情况，这种方式可以解决由于阻抗的不匹配，造成计算机高速数字电路不能传输完整信号的问题，最大程度减少由于阻抗过大或者过小所带来的负面作用。
3.2 科学设计高速数字电路电源
计算机高速数字电路技术是离不开电源的，可以说，电源是包含在计算机高速数字电路技术之内的，我们通过上面的分析已经了解到，在进行计算机高速数字电路设计时，因为电源平面之间电感以及电阻带来的影响，电源在运行时，会产生过电压的现象，简单来说，就是干扰到电源的波形，无法保证计算机高速数字电路安全稳定的运行。按照理论来讲，在进行高速数字电路设计时，如果电源系统是没有阻抗的，电路设计就会进行的非常顺利，在这种情况下，信号回路就不容易消耗到阻抗，系统当中，每个点都会保持一种长期稳定的态势。但是这只不过是一种假设的理想状态，在现实当中，是不可能存在的，为了保证计算机高速数字电路系统的正常运行，就不能忽略电源的电感以及电阻带来的影响，为了将这种影响控制在最低的程序，需要我们采取科学的手段。我们考察目前计算机高速数字电路系统所用的电源材料可知，对于电路系统来说，大部分都是利用铜质材料的，但是根据电源系统的具体情况，铜质材料是不符合计算机高速数字电路电源的材质要求的，这会影响到计算机高速数字电路系统的正常运行。面对这种情况，我们要从多角度对各个影响因素进行探究，比如可以在电路中应用楼电容，这种方式有利于减少电源面的电感以及电阻所带来的影响，最终保证计算机高速数字电路系统可以长久稳定的运行。
4结语
总的来说，随着中国社会经济发展越来越快，推动了电子技术的不断进步，也催生了很多新的技术，就如文章所阐述的计算机高速数字电路设计技术，其就建立在电子技术的基础之上，通过科学设计而实现的，并且应用于各个行业，取得了显著的效果。文章深入分析了计算机高速数字电路设计技术，在结合笔者自身的实践经验，此外，还有对于计算机高速数字电路技术的初步认识，详细的阐述了计算机高速数字电路设计技术的相关影响因素，并且提出了具有针对性的完善手段，主旨在于通过上述的分析，可以将计算机高速数字电路系统的应有作用发挥出来，繁荣电子产品市场，并且成为同行的一种借鉴。
参考文献
[1] 蔡叶芳，田泽，邵刚 等.一种高速数模混合倒装芯片协同仿真技术研究[J].计算机技术与发展，2015（06）.
数字电路设计范文第4篇
关键词：LED路灯 光伏 充电桩 综合
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0145-01
1 引言
安装独立的充电桩需要建桩破路，不仅涉及到多个部门，面临用地贵、征地难的问题，还涉及到电线设施铺设、充电桩安装施工、设置固定停车位等环节是一桩不小的土木工程。而利用路灯节能改造开发路灯充电桩则可以有效地规避这些问题。
2 总体设计方案
在进行路灯改造时，利用光伏发电得到标准的直流电源，为 LED路灯进行直流供电，与此同时在LED路灯支架中设计一个直流充电桩设备，实现对电动汽车的充放电。系统总体框图如图1所示。
2.1 光伏发电设备的设计
在进行光伏发电设备的设计时，考虑到用电的安全性，我们单个升压电源模块采用低压供电的方式，其输出电压保证在36V，并且为了保证其能达到大功率输出的目的，输出端采用并联结构与串联结构混合的方式，原理框图如图2所示。
对于图2中的升压电源，我们用单片式的结构，所用的芯片是XL6009。其电路图如图3所示。
XL6009的5脚为电压反馈端，其可以保证输出电压的稳定性，其中输出电压的表达式为：
（1）
由（1）式可知，只要调节R2与R1的比值便可使输出电压达到36V，在本文中取R1=28K，R2=1K。
值得注意的是，在本文中为保证光伏发电设备可以有足够的输出功率，输出端采用了用多个升压电源并联与串联结合输出的结构。其中，单个升压电源输入电压与输出电压在空载时的测试数据如下表1：
由表1可知：当输入电压变化是，输出电压基本保持不变，该升压电路具有良好的电压稳定能力。
2.2 路灯照明电路的设计
其设计过程主要包括：变压器的设计、恒流反馈电路的设计。对于变压器的设计，它作为驱动电源的核心部件，主要与驱动电源的功率、工作频率、占空比、输出电流等息息相关。设计变压器时，就是选取一个合适的参数，使得电源的效率最高，发热最小。在本文中，考虑到输入电压为300～400V，输出电流为2A，输出功率为100W，我们利用查表法选择变压器的型号为EE35（材质为PC40）[1]，再结合相关的计算公式及后续的调试，最终取原边线圈匝数为，次边线圈匝数为，辅助线圈匝数为，气隙取0，31mm初级线圈采用0，4mm的漆包线，次级和辅助采用0，3mm的漆包线。对于恒流反馈电路的设计，如图4所示，我们选用型号为 LM358 的运算放大器，V2主要是给运算放大器和稳压二极管 Z1进行供电[2]。同时V2经过分压后提供一个基准电压，接入到运算放大器的正向输入端，通过改变基准电压便可改变输出电流，由于本文需要输出2A的电流，故取此基准电压为0，1V。
其总体电路图如图4所示。
2.3 充电桩的设计
考虑到光伏发电设备提供的是直流电，故在本文中涉及的充电桩为直流充电桩，其工作原理为：将光伏发电设备提供的直流电直接提供给IGBT桥，控制器通过控制IGBT桥将直流电压转换为脉宽调制的交流电压，接着，经脉宽调制的交流电压通过高频变压器隔离，最后经过整流滤波后给电池组充电。其原理框图如图5所示。
3 PCB设计
对于PCB设计主要注意以下几点[3]。
（1）对于升压电源部分，其电压输入端到XL6009的电源和地端，应使用单点接地，减小电磁干扰。（2）对于电路中有大电流经过的部分应尽量减小其闭环回路的面积，且走线要宽。（3）对于有高电压的接触点，要加大接触点的面积。（4）对于发热量大的器件，应放置在PCB板的边缘，加强其散热功能。
4 结语
本文提供了一种带充电桩的LED路灯设计方案。经测试，该方案可对100W的LED路灯进行照明，且随着光伏发电设备的增多，整个供电网络能提供的最大功率也线性地增加。
参考文献
[1]赵同贺，开关电源与LED照明的设计计算精选[M]，北京：机械工业出版社，2013（8）：20-21，
数字电路设计范文第5篇
关键词：数字电路 PLC 四路抢答器 设计 对比
中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0145-02
社会经济发展不仅为人们的生活生产提供了必要的物质资源，而且还为不断丰富人们的精神生活创造了良好条件，文体、竞赛等娱乐活动在充实人们的精神生活方面发挥了重要作用，而在竞赛等娱乐活动中的抢答环节，如何实现公正、直观且准确的抢答判断是参与这一项活动的重点。在科学技术的不断进步与发展支持下，应用抢答器来辅助竞赛抢答活动，能有效提高活动中抢答判断的公正性与准确性，所以对抢答器的设计与制作受到越来越多的重视。本文中对基于数字电路所设计的四路抢答器以及基于PLC所涉及的四路抢答器进行分析，并对这两种不同设计进行比较分析，为四路抢答器的优化设计与制作提供些许帮助。
1 基于数字电路的四路抢答器设计
通过数字电路所实现的四路抢答器设计的重点，主要是电路原理及功能实现：
1.1 电路原理
在进行基于数字电路的四路抢答器设计中的电路设计时，可将电路分为抢答控制、译码驱动显示及发声部分这几个功能模块进行设计。
图1所示为基于数字电路的四路抢答器设计中的电路原理框图，如图所示，主持人在抢答前按下复位按钮R后，会有低电平于RS触发器的Q输出端输出， LED数码管未有显示，而此时的CD4511工作状态为消隐，蜂鸣器不发出声响，且多谐振荡器没有震荡情况产生。而在抢答活动开始时，首位按下按钮的选手所输入的高电平经编码电路会在输入至CD4511前编成对应的8421BCD码，而RS触发器的S输入端与Q输出端流经的为高电平，CD5411则将译码输出锁存，让LED数码管的显示始终保持在首位选手的编号显示状态下，同时又NE555定时器组成的多谐振荡器会有振荡产生，而蜂鸣器也有声响发出。为了确保抢答器的公正准确，降低抢答状况同时出现的几率，需要首位选手在按下抢答按钮的同时完成电路锁存，因此有较高的电路工作速度要求。
上图所示中4—4线编码，可用于将抢答时的四路抢答输入信号编成相对应的8421BCD码，若是在同一时刻出现多人抢答状况，则此次抢答视为无效。而显示器则是由七段共阴极LED数码管来构成。图中RS触发器是由非门CD4001或是CMOS集成所构成，经由RS触发器输入的高电平视为有效。门电路或是说四输入由电阻R1、R2、R3及R4与二极管VD3、VD4，VD5及VD6组成实现，而CD4511译码输出在加到数码管相应阳极前，需先实现220～330Ω电阻限流。
1.2 功能实现
所设计的抢答器可供四名选手参赛，按顺序分别有各自的编号与控制按钮，可实现抢答信号的输入，同时还有一个供主持人控制的抢答控制开关与系统清零开关，即主持人按下抢答控制开关为允许抢答，而按下系统清零开关时抢答电流清零。抢答器的另一功能为数据锁存，同时可通过LED数码管将锁存数据显示出来，除非由主持人将数据清零。若是已有抢答信号输入并已显示出信号输入对应的编号号码时，其他任何按钮按下时的抢答信号输入均为无效，并且指示灯仍然持续在首开关按下时的状态。另外，抢答器的抢答具有定时功能，主持人在按下“开始抢答”按钮的同时开始计时，定时器的减记同时显示于显示器上。若有选手在未允许抢答时的情况下按下抢答键则视为犯规，而犯规选手的编号则会同时显示在显示器上。而在定时的抢答时间内，选手抢答的具体时间与选手编号会显示于显示器上以供判断，直至主持人将其清零。但若是在抢答时间内没有选手参与抢答，设定时间一到变化将输入电路封锁，以防有选手出现超时后的抢答状况，而显示器上会同时显示时间并闪烁提醒。这些都是基于数字电路来设计的四路抢答器所要实现的基本功能。
2 基于PLC的四路抢答器设计
2.1 PLC概述
PLC可编程控制器是集计算机技术、通讯技术及传统继电器控制技术等为一体的新型自动化控制装置，PLC可编程控制器具有较高的可靠性，不仅通用性好、体积小且使用方便，而且具有运用灵活、易于扩展等优点，已在许多工业控制领域发挥了重要作用。PLC可通过编写程序来实现定时的逻辑控制，是通过输入/输出模拟量与数字量来实现对机械设备的控制的。抢答器的制作与应用场合不断增加，再加上人们对竞赛抢答的公正、准确越来越关注，将PLC的优势用于抢答器的设计与实现，有效提高抢答活动的准确性与公正性，是抢答器设计与实现的重要突破。应用PLC进行四路抢答器的设计，就是充分考虑到其控制方便、应用灵活等优势，应用PLC来进行抢答器的抢答方案设计，只需要通过改变输入PLC的控制程序就可以实现，大大降低了抢答器的设计难度。
2.2 电路原理
PLC基础上的四路抢答器中，主持人开始与复位按键可以由按键操作，四个参赛组配置四个抢答按钮，所以在输入点的配置上也应该是四个输入点。对于输出端而言，采用一个共阴极的七段数码管对参赛组的序号进行显示。PLC输出端直接对七段数码管进行驱动，占用七个输出点；再加上一个红灯、一个绿灯、一个蜂鸣器，总共三个负载，所以该PLC总共需要配置10个输出点，通过专用通信电缆进行连接。其接线原理如图2所示。
2.3 PLC设计四路抢答器的功能实现
基于PLC可编程控制器进行四路抢答器的设计中，硬件电路设计较为简单，PLC的硬件组成部分包括CPU、输入/输出单元、编程器、存贮器以及通信接口等。应用PLC进行的四路抢答器设计，抢答控制按钮可由PLC内部输入继电器的常开触点来实现，而抢答锁存功能则有中间继电器触点来实现，另外七段数码管显示与蜂鸣器发声的驱动可由输出继电器线圈来进行。在抢答活动进行时，当首位选手按下抢答按钮时，会触发显示器并显示出该选手的编号与具体抢答时间，而同时蜂鸣器也发出声响提醒抢答结果，此时的抢答器已被锁住，其他选手按下按钮均为无效，而显示器仍停留在首位选手按下抢答按钮的相关信息显示状态，直至主持人将数据清零并按下复位按钮后重新开始下一轮抢答。
3 数字电路和PLC实现四路抢答器设计的比较
通过对两种设计实现方法的比较可知：（1）基于数字电路进行的四路抢答器设计，是完全在硬件电路逻辑关系的基础上进行并实现的，首先可通过EWB软件实现设计的方针与模拟，以有效确定各相关元器件机器有关参数，在通过PROTEL软件进行对印刷电路板图的设计仿真，然后根据设计框架进行安装调试。基于数字电路实现的四路抢答器设计在调试完成后，其电路设计具有较高的可靠性与稳定性，但电路设计方面较为复杂，并且也有一定的调试难度。（2）可编程控制器PLC本身具有高可靠性，且抗干扰能力较强，并具有完善的使用功能，而且设计安装相当简便，编程也较为简单，应用起来也灵活方便，在许多工业生产控制领域都得以广泛应用并发挥重要作用。而应用PLC可编程控制器实现的四路抢答器的设计，充分应用了PLC强大的软件编程功能，通过软件来实现所设计四路抢答器的功能，大大降低了安装调试方面的难度，因此对硬件设计方面的要求较低，只是通过简单设计就能实现。（3）基于数字电路与PLC实现的四路抢答器的设计，还有一个较大的区别，即若是需要增加一路或是多路抢答，通过数字电路设计的四路抢答器改动幅度较大，尤其是要增加输入电路，而电路改动本身就是一个较为困难的工作，再加上电路设计复杂，改动难度相当大。但若是对基于PLC实现的四路抢答器设计进行改动，其电路改动就要简单的多，只需要通过增加一个或是多个中间继电器与输入点就可以实现，而且再加上PLC可编程控制器软件编程的本身程序改动也相当简单，大大降低了四路抢答器的改动难度。
4 结语
综上所述可知，基于数字电路而设计的四路抢答器，具有较高的可靠性与稳定性，但其电路设计较为复杂，而且也有较高的调试难度，而基于PLC可编程控制器所设计的四路抢答器不仅有较高的可靠性，而且抗干扰能力也较强，另外设计安装与编程较为简便，还有功能完善、使用便利等优点，调试也极其简便。因此，通过这两种四路抢答器的设计比较，可以为利用更加合理适当、可靠有效的设计方法来实现抢答器设计优化提供一些信息。
参考文献
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