电子产品的结构设计

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电子产品的结构设计范文第1篇

关键词：空调结构设计；提高产品性能；影响；分析

空调可以调节夏季的高温，可以驱赶冬天的寒冷，让人们可以随着自己的心愿任意地调节自己喜欢的温度，使人们的生活和工作的环境更加的舒适。随着人们环境保护意识的增强，空调设备在结构设计中也做了很大的调整，空调生产厂家为了迎合市场经济的发展，研发出更加节能、环保类型的新型产品。对空调的内部结构进行了更好的技术改进，达到提高空调的性能，降低了能源的消耗，提高了能源的高效利用率，推动空调产业的向前发展。

1优化空调性能的优点

现在的空调与电脑、电视、洗衣机、冰箱一样是人们日常生活中，家用电器的重要组成部分，其中空调的消耗能量是最高的，对人们的生活环境影响也最大。在空调的生产过程中，使用了非金属元素氟，非金属元素氟可以对大气外层的臭氧层进行破坏作用，臭氧层具有隔离太阳紫外线的功能，保护地球生物不被紫外线直接照射；一旦臭氧层出现空洞，紫外线就会通过空洞直接进入到地球表面，给地球生物造成重大的伤害。例如：紫外线直接照射到地表或是人体上，可以产生强烈的辐射，导致海洋生物的死亡或是灭绝，使农作物大量的减产，使人们的皮肤出现红肿、皱纹、色素沉积等问题。空调使用的数量越多，产生的氟元素就会越多，破坏臭氧层的几率就越大，对人体造成的伤害就越强。空调的运转是由电能带动的，电能是由煤炭资源经过燃烧释放出的热能，或是由石油、天然气等不可再生资源的消耗产生的热能带动。如果有一天这些不可再生资源消耗完了，人类生存的环境将不可想象。因此，只有优化空调的性能，改善空调的内部结构，加强空调的能源使用效率，生产出符合社会经济发展的新型产品，才是节约能源的最好做法。

2优化空调的各个组成部分

2.1空调换热器的优化

换热器是空调的重要组成部分之一，要想提升空调的能源利用率，改变空调的内部结构，首先，就要优化空调的换热器。空调的重要组成部分中包括换热器和压缩机，它们是空调消耗能源最大的组成部分，要想优化空调的结果设计，就要先将空调的换热器更换成比当前使用更大的。更大的换热器可以促进空调更好的调节环境的温度，降低空调的能源消耗。当然，优化换热器的同时，还要兼顾生产成本的考虑，既要选择最适合的换热器，优化空调的结构设计，又要提高空调的使用性能。

2.2空调压缩机的优化

空调的压缩机比换热器的重要性更高，属于是空调结构的核心技术，压缩机的性能决定了空调的使用性能，优化空调的压缩机是提高空调节能的最佳途径。空调的压缩机大多数采用的旋转式压缩机，这种压缩机的制冷量与空调的整体制冷量不同，当压缩机的制冷量过高时，就会增加空调的耗能，降低了空调的性能；当压缩机的制冷量过低时，就会损失制冷的数量，使空调的整体制冷量降低，起不到空调节能的效果。因此说，压缩机的能效决定了空调的能效，是空调能效的重要参考数值，能效高的比能效低的更加节能。与换热器一样，优化压缩机要考虑生产的成本控制，推动空调事业的发展。

3影响空调性能的送风方式

空调的使用是为了更好的改善人们生活和工作的环境，更换室内的空气，保证室内空气的流通和清新，使人们生活在轻松、愉悦的环境之中，提高生活环境的质量。

3.1置换通风

置换通风是新兴起的一种空调换气方式，他是将新鲜的气流从空调的散热器中释放出来。这些新鲜的气流由于没有受到外界的污染，所以质量比较轻，是从室内的底部上升到室内的顶部，在气流上升的过程中，底部的空气比较新鲜，上面的空气由于杂物比较多，空气的质量不是很好。因此，空调的散热器一般安装在室内的底部，确保空调通风的顺利进行。

3.2工位送风

工位送风是非常特殊的送风方式，包括设备通风、区域通风、人员的自动调节。工位送风的方式就是将送风的出口安装在人们可以呼吸的位置，通过特殊的管道把送风口与空调的送风设备连接在一起。空调的送风口的位置可以根据人们的需要进行位置的调换，气流的速度、流量、流向、温度的调节，从而提高空调设备的使用性能。工位通风更加适合现代的办公环境，满足不同人对生活环境的要求，更好地发挥空调设备的性能。

3.3地板送风

地板通风属于混合形通风方式，空气经过处理之后要经过地板下的静压箱，传输到送风散流器，再由送风散流器输送到室内，与室内的空气混合在一起。地板送风将新鲜空气由下至上地在室内进行流通，带走室内的热量和湿气，通过屋顶的排风口排除，保持室内温度和湿度的均衡。地板式的送风方式带有一定的局限性，受到地板高度的限制，送风的数量有限。适合安置在散热设备比较多、人员集中、建筑密集的地方使用，促使空调设备的效果达到最好。

4结束语

综上所述，空调是人们日常生活和工作必不可少的电器设备，空调的耗能也是众多电器中最大的一个。随着社会经济的不断发展，环保节能越来越受到人们的重视，只有提高空调设备的使用性能，才能推动空调设备市场的向前发展。调节空调设备的结构，优化空调设备的压缩机和换热器，提高空调的使用性能，使空调的性能发挥到最大值。在生产空调时，设计师要了解空调结构设计的重要性，设计出更好、更符合人们需要的空调，切实地改善人民的生活和工作的环境。

参考文献

[1]龙剑秋.空调结构设计对提高产品性能的影响[J].科技经济市场,2014(5):79-80.

[2]张志明.空调结构设计对提高产品性能的影响[J].科技视界,2015(15):77.

电子产品的结构设计范文第2篇

从业务架构上来看，电子产品设计占宇朔整体业务的90%以上，其中消费类占70%、行业或定制类占20%。宇朔的历史可清晰地划分为四个阶段：委托设计阶段、自主创新设计阶段、自主设计+品牌营销阶段、ODM+自有品牌阶段。

区别于其他产品的设计，电子产品的工业设计需要将高科技、艺术创意和产业链环境相融合，更加体现集成创新的概念。宇朔工业设计认为设计过程中需要重点考虑四个方面：差异性、易用性、竞争性和趋势性。

云计算对IT的影响是各个层面的，电子产品设计概莫能外——终端的设计越来越简单，但“设计无处不在，设计可无中生有，有中生无”，交互界面的设计也是工业设计，人机界面和使用方式的设计已经独立为一个很大的设计需求市场。“工业设计组成元素是：人、产品、环境，硬件技术、软件技术以及内容，需要通过设计来实现，设计不仅指产品设计，而是广义的概念，且不能狭隘地把设计当成简单的外观造型、结构设计、配色等。现代科技的发展和工业设计是相辅相成的、共同成长的。”

谈到本次国内电子产品设计公司九强邀请展的意义，程益浪认为，品牌是一种标识，更是一种重要的经营资产。资产需要时间、空间和资本的长期持续积累并且需要精细化经营，它才能将无形资产转化为资本，从而实现社会价值。TOP品牌形象的推出在行业中具有强大的号召力和市场价值，可带动行业快速发展。

基于多年的设计经验，宇朔制定了未来业务的发展方向：坚持“三位一体”工业设计核心理念和创新设计服务模式，专注+专业的电子产品的设计研发和产业化。宇朔的业务不仅有主流的外贸出口业务，还要扩展为品牌和行业客户的服务业务，并将自主设计研发和产业化业务延伸到更多竞争更为激烈的市场。

优秀设计案例

电子产品的结构设计范文第3篇

Abstract： By analyzing the reason of the fault of digital walkie-talkie under harsh natural environment condition， one can draw a conclusion that the default of three-proofing design is the most critical factors of causing electronics products being unable to work. The article is based on configuration design of handheld digital walkie-talkie， applying rational principles and methods of three-proofing design， optimizing material and minimizing the influence of configuration design for product performance. Thereby it can highly improve product environmental adaptability under bad environment condition and reduce the fault rate of product.

关键词： 三防设计；数字对讲机；结构设计

Key words： three-proofing design；digital walkie-talkie；configuration design

中图分类号：TN802 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）16-0047-02

0 引言

21世纪，数字对讲机是现代指挥专用的主要无线通信方式，在实际的工作状态中，所发生的故障约一半是由环境因素导致的，其中90%以上是由温度、盐雾、湿度、霉菌和振动造成的。换句话说，设备的可靠性与环境因素有着重大关系。

在电子通信行业中，三防设计一般定义为防潮热设计、防盐雾设计和防霉菌设计。电子装备的“三防”性能，已成为系统整机重要的性能指标之一。随着现代通信技术的高速发展，工程师越来越重视三防设计，采用三防技术设计的数字对讲机，能有效降低设备的故障率，提高产品可靠性和适应使用环境能力。因此，加强产品的三防结构设计，减小环境对设备性能的影响，是产品设计中的重要环节。

1 结构设计对产品性能的影响

专用数字对讲机使用环境比较恶劣，采用三防技术设计的产品可适应野战的高低温，潮热，盐雾等严酷气候条件，并且能够长期稳定、可靠地工作。三防结构设计是三防设计完善与否的关键之一[1]，通过结构设计体现出三防设计的要求。因此，在电子设备的产品设计中，整机结构设计是否合理，不仅决定产品的成本高低，同时影响产品的使用性能。

当前，数字对讲机的结构设计存在诸多缺陷，主要体现以下方面：

①密封性差，防水防潮性能弱，导致对讲机在雨天或者潮湿气候条件下不能正常使用；②材料选择或者工艺处理不当，导致产品在盐雾环境使用时不能有效抵抗盐雾腐蚀，甚至断裂；③我国南方及沿海地区气候较潮湿，产品放置一段时间后就会发霉。

为解决上述不合理问题，需将三防设计的原则和方法融入结构设计中，从而提高对讲机的环境可适应性，机械性能以及电气性能。

2 三防结构设计

三防技术是涉及结构设计、电子元器件装配以及工艺和生产技术管理等内容的综合性系统工程[2]，其中结构设计为主要内容。运用三防设计的原则和方法，解决数字对讲机结构设计存在的不合理问题，主要考虑如下几点：

2.1 防潮热结构设计 在三防设计中，防潮热设计主要是防水设计。数字对讲机由于体积小、重量轻、电子元器件之间的间隙小，其采用的防潮热设计方法如下：

①优选防火、防锈蚀的合金材料；②在数字对讲机表面涂覆保护层以防止锈蚀；③整机采用外壳密封防水，将电子元器件与周围环境隔离，不与外界的空气、水或其他腐蚀介质接触。

依照《GB4208-93 电子产品外壳防护等级》标准，手持式数字对讲机属于外壳结构防水且不怕腐蚀的小型通信设备，其整机的防水等级为IPX7。为便于更快、更直观地检测产品的气密性，采用充气检测法代替浸渍试验。表1为数字对讲机气密检测的试验参数。

为达到要求的防水等级，数字对讲机结构设计时主要采用防水圈、防水双面胶及局部封胶等防水形式。如果防水等级要求比较高，可采用二次啤塑及超声波焊接方式防水[3]。以手持式数字对讲机为例，具体防水结构设计如下：

①受话器前腔的出声孔使用防水透气膜，既起到防水作用，也可以透气透声。

②采用硅橡胶密封圈防水方式。1）前壳和中壳以及中壳和后盖配合处采用截面为圆形，邵氏硬度为45±5°的硅橡胶密封圈防水，使数字对讲机成为一个密闭的腔体；2）功能旋钮和中壳局部配合处采用O型圈密封；3）硅胶按键周圈设计的半圆型凸台与前壳配合起到防水作用。

③采用防水胶的密封方式。如视窗玻璃和前壳，充电座周圈与后盖之间的配合面可以采用3M双面防水胶，以起到密封防水作用。

④电池上，下壳体材料都为PC或ABS，通过超声波焊接的方式，将电池上下壳体焊接为一整体，同样可以达到良好的密封防水效果。

2.2 防盐雾腐蚀的结构设计 盐雾环境会引起手持式数字对讲机的腐蚀，甚至影响整机的使用性能。按照《GB /T2423.17电子产品防盐雾测试》的试验方法：需要将对讲机放置在氯化钠含量为5±1%的盐溶液，温度为35±2℃的试验箱中，承受连续喷雾时间为48h的试验，且连续喷雾每24h检测一次盐雾的沉降率和pH值。试验结束后，检测喷雾后收集液的pH值是否在6.5～7.2范围内，并将设备在正常的试验大气条件下放置48h，然后进行全面直观检查及性能检测，如果没有任何盐雾腐蚀迹象，样品试验合格。图1所示，盐雾试验样品为镁合金AZ91B，采用阳极氧化处理，可以抗连续盐雾试验48h。

防盐雾设计的原则是：①选用耐盐雾腐蚀性材料，金属一般选择合金为最佳；②元器件要有一定的覆盖层防护；③合理的结构设计。依上述设计原则，在结构设计方面主要考虑以下3点：

①优选耐盐雾腐蚀材料。由于工作环境恶劣，对讲机设计需要优选耐蚀性强的材料。相较镁合金，铝合金本身耐蚀性强，一般大气条件下，镁合金需要加保护层，而铝合金只有在严酷的大气条件下才加保护层[4]。如表2所示，铝合金和镁合金在不同的后处理方式下的抗盐雾试验时间对比，其中镀层厚度均为7μm。

②采用表面涂覆层保护。1）由于紧固螺钉的十字槽处易磨损，应使用奥氏体不锈钢，如：0Cr18Ni9（304）、0Cr17Ni12Mo2（316）并钝化处理，满足强度要求同时也可以通过中性盐雾试验48h无腐蚀；2）外露的充电触点选用黄铜材料，且表面覆盖层采用镀金方式，镀层厚度为3μm；3）铝合金LY12壳体可以采用阳极导电氧化磷化底漆喷褐绿色塑粉。

③设计合理的结构。考虑涂装和维修的方便，设计时尽可能采用简单、合理的结构方式。例如，前壳需要暴露在外，设计时采用开放式的百叶窗结构形式，可以避免残余水分积聚和灰尘积存，起到良好防护作用。

2.3 防霉菌设计 在湿热环境中，对讲机极易遭受霉菌侵蚀，因此，防霉设计是湿热环境下对讲机环境防护设计的重要内容。数字对讲机采用铝合金材料，霉菌试验仅作外观检查，试验周期28天。其具体测试内容：在温湿度交变环境下进行，每24h循环一次。植入试验要求菌种，试验结束时，立即检查样品表面霉菌生长情况，按表3评定试验结果。

由于工作环境的特殊性，数字对讲机在结构设计上的防霉菌措施是：①选用抗霉菌性能强材料。优选不易发霉的铝合金材料；②加入防霉剂和合理的表面涂覆。比如橡胶表面需要添加水杨铣苯胺的防霉剂，而金属外壳表面可以喷涂防霉漆，既美观又可以防霉；③防霉包装、密封。金属外壳密封前，零部件用强紫外线进行照射，同时密封的内腔充入高浓度的臭氧，防止和抑杀霉菌，能起到有效防护作用。

3 结论

三防技术是一项复杂且与结构设计紧密联系的系统工程，随着新技术、新材料、新工艺的广泛应用，“三防技术体系”得到逐步完善。结构设计师在设计产品时应考虑整机的三防设计要求，大大提升产品的环境适应能力。如今，随着人们对产品质量的要求越来越高，采用三防设计的数字对讲机逐步走进人们日常生活中。

参考文献：

[1]刘欣，刘继芬.三防技术分析与应用[J].电子工艺技术，2010，31（6）：354-357.

[2]王健石，胡克全，吴传志.电子设备结构设计手册[M].北京：电子工业出版社，1993.

电子产品的结构设计范文第4篇

近些年来，随着信息技术不断发展，电子技术也随着发展。电子产品更新频率不断加快，实现了电子产品的高集成、大容量和小体积开发。EDA技术的发展，创新了电子工程设计行业，为电子工程设计发展明确了新方向。21世纪将是EDA技术的高速发展期，EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。文章主要阐述EDA技术的发展概念、发展过程，明确了EDA技术特点，分析该技术的作用。

关键词：

电子工程设计；EDA技术；电子技术

近些年来，随着电子技术日益发展、革新，应用逐渐实现了快速化和大容量发展，设计系统的数字化，由传统组合芯片转变为单片系统发展。可以说，EDA技术发展，实现了电子领域、电子系统开发的变革，是科技提高、发展的重要产物，对电子工程设计而言，EDA技术的研究、分析具有十分重要的现实意义。

1EDA技术概述

EDA技术，实现了电子设计的自动化，CAM和CAE技术概念出现，逐渐产生了EDA技术，该技术以计算机为主要工具，集合拓扑逻辑结构、计算数学技术、数据库技术、数字优化技术、图形技术等学科，逐渐产生了最新理论结构，由微电子、信号处理分析、电路技术和信息技术的重要集合。现代化EDA技术特点较多，选择自顶向下方式设计程序，确保了设计方案整体性和优化性，加上该技术自动化程度较高，在电子工程设计时，可开展各类级别调试和仿真，对于电子工程设计者而言，可及时发现结构设计错误，防止设计工作浪费，防止细枝末节错误，在系统开发中能够投入更多精力，确保设计的高效率和低成本，缩短设计周期。同时，EDA技术能够并行操作，构建框架结构环境，可实现同步电子工程开发、设计。可以说，EDA是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能。

2EDA技术的特点

首先，在现代EDA技术的运用，大多选择“Top-Down”程序进行设计，保证设计方案优化性、合理性，防止“Bottom-up”的设计局部优化，避免整体结构缺陷。其次，HDL技术的设计优点，可实现语言的公开利用，保证语言描述范围，确保设计和工艺无联系，保证现场、系统编程，确保设计保存更为便捷，可实现在线升级。第三，自动化程度较高，在设计过程中，能够实现各级别仿真和调试，在早期结构设计时，设计者能够及时发现设计错误，防止设计工作重叠。另外，设计人员能够省略具体细节问题，在系统开发上能够集中精力，确保设计低成本和高效率。

3EDA技术的发展

在电子工程设计领域，随着EDA技术出现到发展，主要分为3个历史发展时期：首先，初级阶段。从1970年开始，EDA技术主要是采取CAD技术，集成电路具有小规模特点，在传统手工图设计时，因集成电路板、集成电路成本较大，周期较长，设计效率不高，主要依靠计算机技术进行设计印刷，选择CAD工具，可实现布图布线的二维设计和分析，代替了传统的高重复性工艺。其次，发展阶段。从1980年开始，EDA技术逐渐发展完善，集成电路规模也随之增大，电子系统的复杂化，开展软件开发研究，实现CAD系统集成，强化了电路功能设计、结构设计，EDA技术逐渐延伸至半导体芯片设计。第三，成熟阶段。EDA技术经过长时间发展，从1990年开始，微电子技术发展十分迅猛，一个芯片集成，就可达到几千万、上亿晶体管，对于该技术现状，对EDA技术要求也随之提高，促使EDA技术进一步发展。全球各大公司陆续研发EDA系统，开展大规模系统仿真，研究高级语言技术和综合技术。

4EDA技术软件研究

首先，EWB软件。该软件技术是基于PC电子软件设计，具有集成化、仿真分析、原理图、接口设计、文件夹设计等几个特点。其次，PROTEL软件。使用该技术，主要在PROTE199中广泛运用，立足电路原理图设计，采取印刷电路板设计和高层次设计技术。近些年来，EDA技术开发成为热门话题，得到迅速发展。在该领域，主要包含高层次模拟和硬件语言描述，是一种高层次综合技术。随着科学技术水平不断提高，EDA技术朝着更科学、更高层次设计技术逐渐发展。

5EDA技术作用

首先，使用EDA技术，可验证电路设计，保证方案正确性。确定设计方案后，通过系统仿真、结构模拟，对设计方案可行性进行验证设计，保证系统环节传递函数能够实现。推广系统仿真技术，在非电专业系统设计时，可确定某种新构思和新理论设计方案。待仿真后，可模拟分析系统各电路结构，对电路性能指标实现性、结构设计正确性进行判定。其次，使用EDA技术，可优化设计电路特性。对于元器件容差，加上工作环境温度变化，会影响电路稳定性。通过传统设计方法，难以全面分析这种影响，也难以完成整体优化设计。使用EDA技术，利用统计分析、温度分析功能，处于各种温度条件下，可分析电路特性，有利于最佳电路结构、系统稳定温度和最佳元件参数确定，保证电路优化设计。第三，使用EDA技术，可实现电路模拟测试。对于电子电路设计，在设计过程中，包含大量的特性分析、数据测试，由于受测试仪器精度、测试手段约束，存在较多测试问题，选择EDA技术，可实现功能的全部测试。

6EDA技术实现步骤

如上文所述，在现代电子设计领域，EDA技术是技术发展的重要方向，主要是一种硬件HDL描述语言，对硬件电路功能、信号连接、定时关系的语言描述。因此，EDA技术具有较高的自动化程度，能够实现并行操作，具有较广的语言描述范围，可实现语言公开利用，促使整体设计方案的优化设计。对于EDA步骤的实现，主要包含如下方法：首先，文本图编辑和原理图修改。通过图形编辑器，对文本、图形进行设计，可充分表达设计者的设计意图。其次，编译。通过编译器，对设计描述进行拍错编译，通过设计描述，直接转换成特定的文本形式。第三，综合。在该步骤中，可实现软件设计、硬件实现性的合二为一，由硬件电路代替软件设计，通过HDL综合器，促使网表文件生成。另外，以门级为出发点，可描述门电路结构。只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。第四，行为仿真。通过设计描述网表文件，实现功能仿真，对设计描述和设计意图是否一致进行判定。第五，适配。对于网表文件，利用布局布线适配器，针对某一目标器件进行逻辑映射操作，例如逻辑分割优化，布局布线，以及底层器件的优化配置，等到逻辑映射操作完成之后，EDA软件可形成多项结构，例如适配报告、下载文件。第六，功能仿真。在该步骤中，仿真精度非常高，和真实情况十分接近。第七，下载。如果上述6个步骤能够顺利实现，可将适配器文件下载，直接在目标芯片中转存。

7电子工程设计中EDA技术的应用流程

近些年来，EDA技术在各领域不断深入，涉及医疗、生物、航天、通信等领域，然而，EDA技术在电子工程设计中的运用最为突出，通过EDA技术，利用虚拟仪器进行产品测试，保证技术支持。可以说，EDA技术的运用，主要是电路特性优化和电路设计仿真。EDA技术在电子工程设计中的运用，主要应用流程如下：首先，源程序。在一般情况下，在电子工程设计时，主要是利用EDA器件软件，通过图形编辑器，展示文本、图形。不论是文本编辑器，或图形编辑器，均需依靠EDA工具编译、排错，方可实现文件格式转化，保证了逻辑综合分析。输入源程序之后，即可实现仿真器仿真。其次，逻辑综合。输入源程序之后，利用VHDL格式转化，即可进入逻辑综合分析流程，利用综合器，在电路设计过程中，通过高级指令，实现高级向层次较低语言转化，即逻辑综合。在逻辑综合过程中，可将其看作电子设计的目标优化流程，输入文件到仿真器后，实现仿真操作，确保功效、结果一致性。第三，时序仿真。逻辑综合适配后，进入到时序仿真环节，时序仿真是利用适配器、布线器，通过适当手段，将VHDL文件传输至仿真器内，逐渐开始部分仿真。因VHDL仿真器的使用，需考虑器件特性，在适配之后，时序仿真结果比较精确。第四，仿真分析。明确了电子工程设计方案，通过结构模拟、系统仿真方法，对方案可行性、合理性进行研究分析。通过EDA技术，可实现系统函数传递，建立数学模型开展仿真分析。使用该系统仿真技术，可应用到其他非电专业设计中，在理论验证、方案构思中能够正确运用。

8结语

综上所述，随着科学技术不断发展，现代技术逐渐革新，促使EDA技术领域朝着更高层次推广、开发，且成效非常显著。在本篇文章中，笔者详细分析、研究了EDA技术的基本信息。根据研究表明，在我国电子工程设计领域，EDA技术的运用是一种技术推动和变革，基于EDA技术的电子产品，其使用性能、专业化程度明显高于传统设计方案。因此，在电子工程设计领域，使用EDA技术，可明显提升工作效率，优化电子产品，拓展产品附加值，EDA技术发展方向的高层次自动化设计技术必将取得更辉煌的成绩。无线互联科技•设计分析

作者：陈瑾 单位：徐州工程学院

[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（3）：140.

[2]许术利.电子工程设计的EDA技术[J].中外企业家，2014（12）：114.

[3]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）：214-215.

[4]许勇.电子工程设计中EDA技术的应用研究[J].福建电脑，2014（9）：106-107.

[5]潘松.电子设计自动化(EDA)技术及其应用(一)[J].电子与自动化，2000（1）：51-54.

[6]江燕.电子工程设计的EDA技术分析[J].电子技术与软件工程，2016（7）：125.

电子产品的结构设计范文第5篇

1EDA技术的基本特征及发展趋势

EDA技术的基本特征是采用高级语言描述,具有系统级仿真和综合能力。具体而言,设计人员采用“自顶向下”的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,然后采用VHDL、Verilog-HDL、ABEL等硬件描述语言对高层次和系统行为进行设计,并通过逻辑综合优化工具生成目标文件,最后系统的电路由CPLD、FPGA或ASIC(专用集成电路)来实现。EDA技术的发展至今已有30年的历程,其大致可分为三个阶段。20世纪70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段,人们用计算机辅助进行电路原理图编辑、PCB布局布线,这极大的促进了当时中小规模集成电路的开发和应用,使人们得以从繁杂的机械图的版图设计工作中解脱出来,这是第一代EDA技术。80年代,出现了以计算机仿真和自动布线为核心技术的第二代EDA技术,即计算机辅助工程阶段(CAE),其主要功能:原理图输入、逻辑仿真、电路分析、自动布局布线、PCB后分析,称之为“电路级设计”。90年代后,出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术。它采用的是一种“自顶向下”的全新设计方法,这种设计方法首先从系统设计入手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计,在方框图一级进行仿真、纠错,并用硬件描述语言对高层次的系统和行为进行描述,在系统一级进行验证,然后用综合优化工具生成具体门电路的网络表,其对应的物理实现级可以用ASIC来完成。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的,也就有利于早期发现结构设计上的错误,避免了设计工作的浪费,极大地提高了系统设计效率,缩短了产品的研发周期。

2EDA技术的基本设计思路

2.1EDA技术的电路级设计

电路级设计工作的流程图如图1所示。设计人员首先确定设计方案,并选择能实现该方案的合适元器件,然后根据元器件设计电路原理图,接着进行第一次仿真,其中包括数字电路的逻辑模拟、故障分析等,其作用是在元件模型库的支持下检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表进行PCB板的自动布局布线。在制作PCB之前,还可以进行PCB后分析,并将分析结果反馈回电路图,进行第二次仿真,称之为后仿真。其作用是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。综上所述,EDA技术的电路级设计可以使设计人员在实际的电子系统产生以前,就“已经”全面了解系统的功能特性和物理特性,从而将开发风险消灭在设计阶段,缩短开发时间,降低开发成本。

2.2EDA技术的系统级设计

随着技术的进步,电子产品的更新换代日新月异,产品的复杂程度得到了大幅增加,以前鉴于电路级设计的EDA技术已不能适应新的形势,必须有一种高层次的设计方法,即“系统级设计”。其设计流程图如图2所示。基于系统级的EDA设计方法其主要思路是采用“自顶向下”的设计方法,使开发者从一开始就要考虑到产品生产周期的诸多方面,包括质量成本、开发周期等因素。第一步从系统方案设计入手,在顶层进行系统功能划分和结构设计,第二步用VHDL、Verilog-HDL等硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述;第三步通过编译器形成标准的VHDL文件,并在系统级验证系统功能的设计正确性;第四步用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网络表,这是将高层次的描述转化为硬件电路的关键;第五步将利用产生的网络表进行适配前的时序仿真;最后系统的物理实现级,它可以是CPLD、FPGA或ASIC。

3EDA技术在现代数字电子系统设计中的应用

3.1设计要求

设计一个四位二进制同步计数器。同步计数器是指在时钟脉冲(CP)的控制下,构成计数器的各触发器状态能够同时发生变化。该计数器带异步复位,计数允许,四位二进制同步计数器电路,如图3所示,其真值表如表1。

3.2用VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)来设计

其设计代码如下:LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYcountAISPORT(cp,clr,en:INSTD_LOGIC;Qa,,qb,qc,qd:OUTSTD_LOGIC);ENDcountAARCHITECTUREcountAOFcountAISSIGNALcount_4:STD_LOGIC_VETOR(3DOWNTO0);BEGINQa<=count_4(0);Qb<=count_4(1);Qc<=count_4(2);Qd<=count_4(3);PROCESS(cp,clr)BEGINIF(clr=1)THENCount_4<=“0000”;ELSEIF(CP‘EVENTANDCP=1)THENIF(en=1)THENIF(count_4=“1011”)THENcount_4=“0000”;ELSEcount_4=count__4+1;ENDIF;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;ENDexample;

3.3系统功能仿真

即验证系统设计模块的逻辑功能。设计人员可以利用EDA工具,运用测试平台的方法来进行验证。测试平台可以实现自动地对被测试单元输入信号测试矢量,并且通过波形输出,文件记录输出或与测试平台中的设定输出矢量相比较,验证仿真结果。本系统输入CP,CLR,EN三个信号,可以得到其输出波形。经验证,系统逻辑功能正确。(注:一般较简单的系统也可忽略这一步)。

3.4逻辑综合与优化

所谓逻辑综合,即是将较高抽象层次的描述自动地转换到较低抽象层次描述的一种方法,目前的EDA工具提供了良好的逻辑综合与优化功能。它利用综合器对VHDL源代码进行综合,优化处理,并将设计人员设计的逻辑电路图自动转化为门级电路,并生成相应的网络表文件。一般的逻辑综合过程如图4所示。

3.5系统时序仿真

即验证系统设计模块的时序关系。本系统在输入CP、EN、CLR三个信号下,可以输出时序波形图。从时序波形图可知,系统的延迟时间符合设计要求。(时序图略)3.6编程下载经过以上几个设计步骤以后,设计人员在确定设计系统基本成功以后,即可通过编程器或下载电缆下载数据流进行硬件验证。最后物理实现级通过ASIC形式实现。