电子电路设计与调试
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电子电路设计与调试范文第1篇
关键词： 工作过程课程；学习情境；学习情境设计；学习情境实施
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）07-0142-02
0引言
基于工作过程课程即行动体系课程，又称为学习领域课程，属于工学结合课程，是与传统的学科体系课程相对应的一种课程类型，是国内外高职教育界所公认的培养学生实践能力的一种较好的课程类型。所谓工作过程教学，就是参照企业生产环境和生产过程，在教学实施过程中采用“资讯－计划－决策－实施－检查－评价”六步骤教学，同时以项目导向、任务驱动的教学模式，以学生为中心，小组合作为基础，真实产品为载体，完成课程的学习性工作任务。
《电子电路安装与调试》课程设计时，合作企业（金山电子有限公司）全程参与本课程开发，以电子企业生产一线操作和技术岗位（包括电子产品装接工、调试工、检验员、维修工等）的知识和技能为目标，以电子产品生产过程为主线，针对典型作业流程和作业项目，根据技能类型的层次，构建岗位技能链。采用工作过程导向的课程教学理念，合作企业提供电子产品套件和典型案例作为载体引入到教学过程中，基于工作过程构建教学过程（学习情景），进行系统化的课程设计，形成“教、学、做”一体化的特色课程。
2基于工作过程的学习情境设计
2.1 课程开发流程企业调研确定就业岗位群职业分析，典型任务分析确定专业课程体系、《电子电路安装与调试》课程标准教材编写、开发项目专家论证课程实施反馈、修改完善。
2.2 《电子电路安装与调试》学习情境设计《电子电路安装与调试》学习情境设计时，尽可能选择完整的电子产品为学习载体，这个载体本身应能够尽可能多地包含课程目标要求的学习性和实践性工作任务，按照电子产品工作流程分解成若干单元工作任务，按照由简单到复杂，从单一到综合的逻辑关系排序，学生每学完一个单元就将该单元电路板与前面所学过的单元电路板拼装在一起，当各个单元工作任务完成后，一个完整的整机项目（即综合性学习任务）也就制作完成，从第一堂课起，学生自始至终都投入到对这个载体（实例产品）的学习、安装、调试和不断改进的实践中，学生的知识和能力也随着产品成果的形成而形成。
合作企业（金山电子有限公司）全程参与本课程开发，提供行业标准、企业规范与大量工程案例、作业指导书、检验规范，管理规范，企业培训资料，设备操作手册、设备维护手册等技术工艺文件，构建组编教学资料。合作企业提品套件，直接作为教学项目载体。
本课程内容分为三个部分：模拟电子技术部分，数字电子技术部分，电子工艺部分。①《电子电路安装与调试》——模拟电路部分的情境设计。模拟电子技术部分设计的情境以音频放大器为主分解了四个学习情境，如图1所示。②《电子电路安装与调试》——数字电路部分的学习情境设计。数字电子技术部分设计的学习情境以频率计为主分解了四个情境，如图2所示。③《电子电路安装与调试》——电子工艺实习部分构建情境9，数字调谐收音机安装与调试。
3教学内容的组织与安排
3.1 教学环节设计教学环节包括企业岗位认知实习、“理实一体化”情境教学、校内工艺实训和校外企业顶岗实习。两头在外，中间在内的模式。①企业岗位认知实习：依据课程学习需要到合作企业咸阳金山电子有限公司见习，感知各种电子产品生产系统环境、岗位工作内容和企业管理文化特点等。②理实一体化教学：以学习性工作任务为载体，通过八个学习情境，重点培养学生在电子电路安装调试等方面的专业能力。③校内综合工艺实训：重点培养学生独立工作能力。通过综合性学习情境，在校内电子工艺实训基地，学生分组轮岗，自主完成实际电子产品加工的全过程。
3.2 教学情境设计构建集实训设备、理论教学设施、多媒体设备于一体的“教学做一体化”的职业情境教学场所，共构建九个学习情境，即九个完整的工作过程，完成知识传授、小组工作、实训操作等教学、实训与实习功能，使教学模式中的“学生、教师、教学情境、教学内容、教学手段”等几大要素融为一体，实现职业环境中的教、学、做一体化。
3.3 学习情境实施以“任务驱动”形式，在教学实施过程中采用“资讯－计划－决策－实施－检查－评价”六步骤教学（情境六步法实施流程如图3），以学生自主学习为主，使学生有计划的学习，有目的的学习，有评价过程的学习，由简单到复杂的完成工作任务，逐步形成职业能力。
资讯环节：首先由教师布置情境任务，下发任务书，在任务书中提出情境的各项技术指标，教师组织学生分组，推举组长，明确职责；同时教师描述工作场景，布置工作任务，分析工作任务；下发任务单等学习资料，提供参考学习资料和引导文。学生分析工作任务，收集整理资料。
计划环节和决策环节：每组组长组织学生讨论；每个学生交流对工作任务的认识及相关知识的分析；分解学习任务难点；制定学习计划和组员分工。各组成员按照计划完成各个学习任务后，组织学习交流讨论；确定解决方案；编写具体实施计划；编制检查单。教师负责组织、答疑。
实施环节：学生决策后，确定试验方案，并提交试验具体实施计划，经过老师审核后，分组进行实施。
检查环节和评价环节：学生组织讨论实施的完成情况和完成质量；总结工作任务相关的知识、技能点；制作汇报文件。学生自评；小组互评；教师对小组、对学生评价。学生整理资料。
4课程考核评价的设计
《电子电路安装与调试》课程教学考核评价注重职业能力考核，根据任务完成、项目实施情况等综合评定。主要包含以下几方面：①学生学习积极性和阶段学习效果评价（考勤、课堂表现、单元考核成绩）；②自主学习能力评价（独立完成作品）；③表述能力评价（课堂发言、讨论）；④团队合作及协作学习能力评价（项目合作）；⑤综合能力评价（操作考试）。
5总结
采用工作过程教学，在传承传统教学模式优点的基础上，同时对传统教学模式进行改革、创新，设计出基于电子产品生产过程的情境教学模式，通过情境设置、行为活动，引导学生在认知中去体验，去实践，使学生经历完整的工作过程，从“学会”到“会学”，培养他们的专业能力、方法能力和社会能力。基于工作过程经过在我院三届应用电子技术专业试点，学生的电子技能普遍较好。
参考文献：
[1]姜大源.工作过程导向的高职课程开发探索与实践—国家示范性高等职业院校课程开发案例汇编[M].北京：高等教育出版社，2008.
[2]卢庆林.模拟电子技术[M].重庆大学出版社，2008，3.
电子电路设计与调试范文第2篇
【关键词】电子电路调试方法调试技巧
随着科技水平的不断进步,电子产品日新月异，各种成熟的电子电路多不胜数。任何一台电子设备在使用前，必须要通过调试，使电路能够满足规定的各项技术指标要求，这样电子设备才能正常安全的运行。这就要求调试者既要十分清楚电子电路的工作原理，又要有一定的科学实验方法。因此，电子电路的调试占有重要地位，这也是理论联系实际的重要环节。另外，电子设备在长期运行中，会发生故障，需要维修。这些技术工作均离不开电子电路的调试工作，因此电子电路调试技术十分重要。
一、电子电路调试原则
调试电子电路时要遵守“检查确认、先静后动、先分后整、由零到满”的调试原则。
1.检查确认：调试前不加电源的检查过程。对照电路图和实际线路检查元件安装位置是否正确、牢固；连线是否正确，有无虚接；插接件是否接触良好；元器件引脚之间有无短路，电源极性、信号源连线是否正确；确认无误后，可转入静态检测与调试。
2. 先静后动：电子电路先要进行静态调试后再进行动态调试。静态调试是电子电路接通直流电源后测量各关键点直流电压是否在正常状态下。动态调试是在静态调试的基础上进行的，调试的方法是在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。
3. 先分后整：先对每个单元电路进行调试，没有问题后，在进行整体电路调试。
4. 由零到满：先不带负载调试，再带轻载调试，最后带满载调试。
二、电子电路调试方法及技巧
电子电路的调试方法很多，目的都是为达到电路设计指标，要经过“测试一判断一调整一再测试” 反复进行的过程。电路测试和调试是电子设备的一个重要环节。通过调试，可以发现和纠正电子电路设计方案的不足、安装的不合理，通过采取一定的改进措施，使电路达到设计技术指标的要求。在工作中积累了一些电子电路调试的方法及技巧，具体的的调试步骤如下：
1. 调试前的准备工作：调试前先要按照调试要求准备好仪器仪表及工具。调试常用的仪表仪器有万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。
2. 接线检查：电路安装完成后，不能急于通电，先要认真检查电路接线是否正确。
3. 检查元件安装正确性：调试前除了检查接线的正确性之外，还要对照电路图和实际线路检查元件安装正确性，用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用表测量电阻）。若电路经过上述检查，确认无误后，可转入下一步骤静态检测与调试。
4. 静态检测与调试：通电而在不加输入信号的状态下，对电路进行一些数据的测量和状态验证。如电路中有集成电路芯片插座，首先不要插入集成电路芯片，接通电源，检查电源电压是否正常，电路中有无冒烟，异常气味，元器件有无发烫等现象。如发现异常情况，立即切断电源，排除故障。这些都通过以后，用万用表检查集成电路插座的电源端，检查该电源端电压是否正确。这是很重要一步，因为一般集成电路芯片只要电源不接错，内部的自带保护电路就可以正常工作，集成电路芯片就很不容易损坏。
如果电源正常，就可以断开电源，将集成电路芯片插入插座，然后继续通电，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、数字电路各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系、放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，如不符，则调整电路元器件参数、更换元器件等，使电路最终工作在合适的工作状态。
5. 动态检测与调试：动态检测顺序一般按信号流向进行，这样可把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后联调创造有利条件。动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的流向逐级检测电路中各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求，如有必要，就要对电路参数作进一步调整。调测试完毕后，要把静态和动态测试结果与设计指标加以比较，经深入分析后对电路参数进行调整，使之达标。
6. 整体电路联调：在以上调试的过程中，因是逐步扩大调试范围的，实际上已完成某些局部电路间的联调工作。在整体电路联调前，先要做好各功能块之间接口电路的调试工作，再把全部电路连通，然后进行整体电路联调。整体电路联调就是检测整个电路动态指标及各项功能。调试中，把各种测量仪器及系统本身显示部分提供的信息与设计指标逐一对比，找出问题，然后进一步修改、调整电路的参数，直至完全符合设计要求和实现功能为止。
三、调试时应注意的事项
在调试过程中，出现故障时要认真查找原因，根据电路原理找出解决问题的办法，发现器件或接线有问题，需更换修改，更换完毕，经认真检查后，排除故障，才可继续重新通电，最终排除电路中可能存在问题的点，排除故障使电路工作正常。在信号较弱的输入端，尽可能使用屏蔽线连线，屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上。
调试过程中自始至终要有严谨细致的科学作风，不能存在侥幸心理，调试过程中，不但要认真观察和测量，还要认真做好记录，包括记录观察的现象、测量的数据、波形及相位关系，必要时在记录中要附加说明，尤其是那些和设计不符的现象，更是记录的重点。依据记录的数据才能把实际观察到的现象和理论预计的结果加以定量比较，从中发现设计和安装上的问题，加以改进，以进一步完善设计方案。只有这样才能通过调试，收集积累第一手材料，对积累丰富自己的感性认识和实践经验起到的积极作用。
电子电路调试是我们电子设备使用前必不可少的过程，调试的过程是将电路中元器件工作在相互匹配的最佳状态，使电路的各项性能指标达到要求，电子设备使用效果更好，电子设备系统能够正常安全的运行。
参考文献
[1]李杰. 电子电路设计、安装与调试完全指导. 化学工业出版社，2013年
电子电路设计与调试范文第3篇
电子设计类实践课程的教学目的是要学生掌握电子电路的基本设计方法、验证方法，同时培养学生的实践能力。本文以交通灯控制电路为例，介绍了电子电路的一般设计方法。设计过程中使用Multisim软件对理论设计结果进行电路仿真，并对结果进行了分析。通过验证，该交通灯可以实现现有道路十字路口的交通指挥功能，具有较高的可靠性和一定的实用性。使用Multisim软件进行电路的设计和仿真，不仅省时，而且可以节约大量的实验资源，而且可以给枯燥的课堂教学提供生动的教学演示，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
【关键词】
Multisim；交通灯；电子设计；仿真
电子设计实践是我校开设的一系列电子技术实践类课程，包括电子技术课程设计、电子技术综合训练等。课程要求学生应用电子技术课程所学理论知识进行电子电路的综合设计，完成电路仿真、图纸绘制与实际电路的焊接等。重视理论与实践教学相结合是学好此类课程的一个重要方法[1]。因此，就要求学生在完成理论学习之后，要进行系统的实验验证与综合设计，对所学知识从“系统”的角度进行完善，从而促进学生对动手、分析和解决问题的能力培养。电子技术高速发展的今天，各种新型电子器件、电子电路日新月异，仅靠现有实验条件将无法满足电子设计实践课程中电子电路的设计和调试要求[2]，对于这样一类学科基础课程的教学效果而言，无疑将受到很大影响，甚至在一定程度上影响了学生创新能力的培养[3]。NI公司的Multisim软件具有强大的电路分析和电路仿真等基础功能，并且界面友好、生动，将其虚拟的设计环境引入到理论与实践教学中，对解决这一问题有着较强的实践意义。
1Multisim软件概述
Multisim13是美国NI公司推出的最新电路设计与仿真工具软件，与早期版本相比，其性能提升的同时，用户可以根据自己的需求自定义仪器；仿真时的虚拟信号可以通过计算机输出到实际的硬件电路上；实际硬件电路的结果可通过数据线传输回计算机进行分析、处理。Multisim13仿真软件主要可以完成电路原理图设计、仿真分析等功能，可对实际模拟/数字电路及模数混合电路进行有效的设计与仿真分析。用户可以通过其人性化的界面，使用其庞大的虚拟器件、仪表库，进行绝大部分的电子电路设计与仿真，各种虚拟仪表非常逼真地与电路原理图放置在同一操作界面上进行各项参数和波形的测试，以图形化的方式消除了传统电路仿真的复杂性，帮助教育工作者、学生和工程师使用先进电路分析技术。同时，该软件可将电路原理图转换输出至PCB设计界面，进行相应的电子电路制板操作[4]。因此，利用Multisim13进行电子电路设计类课程教学时，学生可在虚拟环境中完成原理图设计，包括元件的选择、创建，电路参数的调整以及仿真结果的分析等环节，仿真过程中，可以随时对设计结果进行修正，并利用虚拟的测试仪表进行相关电路特性的测试[5,6]；完成理论设计之后，即可采购元件，进行电路的安装、调试，优化了电路设计过程，且可以保证达到设计要求。
2简易交通灯信号控制电路设计
本文以一简易交通灯信号控制电路为例，说明Multisim13在电子设计课程中应用。该交通灯电路具体功能要求如下：（1）十字路口车辆东西-南北方向交替通行，通行时间一致且可在电路中设置、修改；（2）变换通行车道前，要求当前通行车道黄灯闪烁亮灯5s，每秒一次；（3）亮灯时间均采用LED倒计时的方法显示。
2.1主要单元电路器件的选择
2.1.1计数单元的选择由设计要求可知，所有亮灯时间均需要采用LED显示器进行倒计时显示，因此本文采用同步十进制可逆计数器74LS190N构成所需模态的减计数器。在Multisim设计界面，使用快捷键Ctrl+W调出放置元件对话框，在弹出的对话框中的Group栏中选择TTL，Family栏中选择74LS系列，并在Component栏中找到“74LS190N”并选中，点击“确定”即可放置所需的计数器元件。设计中，设置拨码开关，可按要求改变预置数的数值。
2.1.2逻辑切换控制单元由设计要求可知，红、黄、绿三色交通灯需要在计时过程中实现有规律的切换，且红色和绿色LED灯都需要保持显示一定的时间，黄灯则为闪烁5s，每秒一次。设计中采用双JK触发器“7473N”实现输出状态保持，并配合门电路实现三色灯转换逻辑。在Multisim设计界面，使用快捷键Ctrl+W调出放置元件对话框，在弹出的对话框中的Group栏中选择TTL，Family栏中选择74STD系列，并在Component栏中找到“7473N”并选中，点击“确定”即可放置所需的触发器元件。
2.2交通灯信号控制电路系统设计简易交通灯信号控制电路系统的总体设计结果如图1所示。在Multisim电路设计界面，放置如图1所示所有需要的元件。电路运行仿真时，假设东西方向绿灯亮、南北方向红灯亮，通行时间45s通过上方LED倒计时显示。时间显示数字“5”时，东西方向车道（当前通行车道）的绿灯切换为黄灯，每秒闪烁亮灯一次，以此提醒司机通行时间将结束，请减速缓行并停车；倒计时结束1s后，LED倒计时显示预置的通行时间45s，通行车道切换完成。如此循环，实现十字路通信号灯的循环切换控制。通行时间可由用户通过拨码开关自行设置（范围1~99），具体运行效果同前。为了便于快速仿真，电路中的时钟信号频率为1kHz，实际电路制作时，应设置相应的时钟信号产生电路，以便产生标准的秒信号。
3结论
通过Multisim软件实现此类电路的设计时，学生可以直观的看到设计结果，并且可以随时对设计中的问题进行修改，大大缩减电路设计周期，且避免利用实物进行实验时的不必要浪费，节约成本。在多媒体教学演示过程中，电路的分析过程清晰、直观、形象、生动，使教学过程中寓教于乐，激发学生的学习热情。我们还利用该软件对电子技术类课程进行传统教学模式改革，使实践与理论有机结合，有效提高学生在电子电路问题的分析、设计中的应变能力，提高学生的实践兴趣和创新精神，同时也有效提高了电子设计类课程的教学效果。
参考文献
[1]晏湧,蓝波.“任务驱动”教学法在模拟电子技术实验中的应用[J].实验技术与管理,2010(11):253-254.
[2]张亚君,陈龙,牛小燕.Multisim在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2008,25(8):108-110,114.
[3]刘君,杨晓苹,吕联荣,等.Multisim11在模拟电子技术实验中的应用[J].实验室研究与探索,2013,32(2):95-98.
[4]沙春芳.Multisim10在模拟电子技术教学中的应用[J].中国现代教育装备,2011(3):125-126.
[5]雷跃,谭永红.用Multisim10提升电子技术实验教学水平[J].实验室研究与探索,2009,28(4):24-27.
电子电路设计与调试范文第4篇
关键词：仿真；课程设计；效果；效率
Comprehensive application for the simulation software in the course design and the measures for some problems
Xu Junyun
South China of agriculture university, Guangzhou, 441052, China
Abstract: Introduced a method for conducting students to apply the simulation software comprehensively to do course design about the power electronics system. Through analyzing the characteristics for two kinds of simulation softwares, guided students to use Matlab/Simulink to do power electronic main circuit design, and to use Orcad/Pspice to do the power electronic control circuit design, and give a useful measure for convergence problem in the simulation. The practices show that the comprehensive application of simulation softwares can effectively help students improve the effect and efficiency of the power electronics circuit design.
Key words: emulation; course design; effect; efficiency
高校实践教学是一项需要不断创新的工作，实践课教师有必要探索新的实践教学方法，改进实践教学效果。因此，笔者在本校电气工程及其自动化专业的专业课―电力电子技术的实践教学的指导方法上做了改进，引导学生采用一种综合应用仿真软件辅助电力电子电路课程设计的方法。
1 电力电子电路常用仿真软件特点分析
目前在电力电子电路设计和分析上主要采用Matlab/Simulink和Orcad/Pspice这两种仿真软件。在Matlab/Simulink仿真平台，电力电子器件模型使用的是简化宏模型，它只要求元器件的外特性与实际元器件特性基本相符，而不考虑元器件的内部细微结构，属于系统级模型。 Orcad/Pspice是不同于Matlab/Simulink的仿真平台，它构建的元器件模型除了要求元器件的外特性与实际元器件特性相符，还要考虑元器件内部的细微结构，相比Matlab/Simulink的宏模型更详细，更复杂，是属于器件级的模型，用Pspice仿真可以细致地反映元器件的工作情况。虽然Matlab/Simulink的电力电子器件模型较为简单，但是它占用的系统资源较少，因而在仿真时出现不收敛的几率相比Orcad/Pspice要少。鉴于此，可以考虑将这两种仿真软件有机结合起来，取长补短，以提高仿真的效率。
下面以一种基于TL494控制的开关电源的设计为例，介绍在电力电子技术课程设计实践教学中建议学生采用的综合性设计方法。
2 基于TL494控制的开关电源设计举例
本示例要求设计出一种以TL494为控制器件的开关电源，电源电压范围为0～12 V。要求该开关电源性能可靠，纹波电压小，控制精度高。
2.1 设计步骤1―主电路的原理电路设计
主电路的原理电路设计方案利用所学知识，学生容易确定。如本设计中的主电路可采用常规的非隔离式Buck电路，开关管采用P沟道MOSFET，驱动采用“图腾柱”电路，输出电压反馈电路由一个比例运放电路构成(如图1所示)。
图1 主电路、驱动电路及电压反馈原理电路
2.2 设计步骤2―控制电路原理电路设计
控制电路原理电路方案参照相关资料，并利用所学自动控制理论知识，学生也较容易确定。本部分要求以TL494作为控制芯片。
TL494控制原理电路(如图2所示)，1和2脚前接上两相同阻值的电阻，起到限流阻隔的作用，其中1脚接主电路输出反馈电压Vo，2脚接设定电压Vset，当改变Vset的值时，Vo和Vset经误差比较后控制PWM信号的输出；3脚经一个PI比例积分回路串上2脚，起到反馈的作用；4脚接地；5脚经一个电容接地，6脚经一个电阻接地，5，6脚共同构成振荡回路；8，11脚与12脚共同接工作电压；13脚接地，使9，10脚以并联工作方式输出。
图2 TL494控制原理电路
2.3 设计步骤3―开关电源系统仿真预设计
这个环节是整个设计的重点和难点。对学生而言，设计原理电路并不难，难的就在于如何确定原理电路中具体的元器件参数，在这方面学生缺乏经验。
2.3.1 仿真软件使用方案及问题对策
按常规设计方法，直接将Orcad/Pspice仿真软件用于电力电子电路设计，对初学者特别是学生来说，往往困难较大。学生在使用该软件的时候，很容易碰到仿真不收敛的问题，从而一筹莫展。
因此，在教学实践中，引导学生首先利用Matlab中Simulink仿真平台仿真快而不易出现收敛问题的优势进行主电路的仿真设计，较高效地确定出主电路中的电感、电容和电阻的最佳参数值。然后再利用Orcad/Pspice仿真软件进行控制电路的仿真设计。控制电路部分设计的难点在于PI参数的选择，因此要引导学生采用Orcad/Pspice仿真软件来进行。因为Orcad/Pspice是器件级仿真软件，仿真精度高，辅助控制电路参数的确定最佳。
对Orcad/Pspice在电力电子电路整体仿真中容易遇到的收敛性问题，笔者通过和学生一起分析研究、查找资料，积累了一些解决问题的经验。实践表明，这些经验对开关电源系统电路的仿真设计是有用的。下面给出一个对此问题有用的对策。
在用Orcad/Pspice进行仿真调试的时候，经常出现ERROR -- Convergence problem in transient analysis at Time =？ Time step =？, minimum allowable step size =？这个问题。一个有效的解决方法就是修改参数。系统默认参数及参数修改的方法如图3和图4所示。
图3 PSpice系统默认参数
图4 参数修改图
2.3.2 系统仿真输出波形图示例
通过对不同参数条件下仿真结果的比较，按照开关电源纹波电压小，控制精度高等要求可确定原理电路参数。下面是利用仿真平台方便的参数比较功能得出的主电路最佳仿真输出波形图及控制电路采用最佳PI参数值时系统的输出电压仿真波形(如图5，图6所示)。
图5 主电路负载电压仿真输出波形(Simulink)
图6 总电路负载电压仿真输出波形3(Pspice)
图5是在开环状态下选择出的相对最优电感、电容和电阻参数值下的负载电压波形；图6是在控制电路选用相对最优比例系数和积分电容参数时的负载电压波形。
2.4 设计步骤4―实际开关电源系统测试
依据仿真预定元器件参数构建出具体的电路。在实验室调试中，要求学生利用示波器等检测仪器分析电路中的问题，帮助进一步确定最佳元器件参数。下面是对系统进行实际测试的一些数据(见表1，表2)。
表1 输入设定电压和输出实际电压
表2 输入设定电压和输出实际电压
实验测试结果表明：本电路系统可以稳定地输出0～12 V的直流电压。
实践表明，引导学生将不同仿真软件综合应用于电力电子电路的设计，不仅能有效地帮助学生提高电路设计的效率，而且对开拓学生思维，培养学生的创新能力也是有益的。
参考文献
[1] 许俊云.实验设备的改进与使用[J].实验室研究与探索,2010,8:337-339.
电子电路设计与调试范文第5篇
关键词 Multisim仿真；电子电路设计；抢答器
中图分类号：TP319.9 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）10-0035-03
Abstract Introduces the function and characteristic of Multisim simu-
lation software， and describes the use of Multisim simulation software for electronic circuit design process with a digital responder
design as an example.
Key words Multisim simulation； electronic circuit design； responder
1 前言
随着电子电路复杂程度越来越高、更新速度越来越快、设计规模越来越大、推向市场时间越来越短，这就迫切需要实现设计工作的自动化。电子设计自动化（EDA）技术的出现，改革了传统的电子电路设计方法。
2 Multisim仿真软件的功能及特点
Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，可实现原理图捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试等功能；具有如下特点：界面设计人性化、操作简洁明了、元件库规模庞大、仪器仪表库种类齐全（包括函数信号发生器、示波器、逻辑分析仪等）、分析功能强大（包括直流工作点分析、交流分析、噪声分析等）。
3 应用实例
以数字抢答器的设计为例，阐述采用Multisim仿真软件进行电子电路设计的过程。
设计任务和要求 用中、小规模集成电路设计一个数字抢答器，设计要求：
1）抢答器可同时供8名选手参加比赛，每个选手拥有一个抢答按键，分别用按键J0～J7表示，按键编号和选手编号相同；
2）主持人扳动控制开关J8，可控制系统的复位和抢答的开始；
3）抢答器具有第一抢答信息的鉴别、锁存和显示功能，抢答开始后，第一抢答者按动抢答按键时，该选手的编号立即被锁存，并显示在LED数码管上，控制电路使扬声器发出报警声音，并对输入电路进行封锁，使其他选手的抢答不起作用；
4）抢答器具有定时抢答功能，主持人通过设定一次抢答时间，控制比赛的开始和结束[1]。
电路组成 抢答器由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路由主持人控制开关、抢答按键、控制电路、优先编码器、锁存器、译码器、编号显示器和报警电路构成，完成基本抢答的功能；扩展电路由秒脉冲产生电路、定时电路、译码器和定时显示器构成，完成定时抢答的功能。
抢答器工作过程：首先，接通抢答器电源，主持人将开关J8置于复位位置，禁止抢答器工作，编号显示器被熄灭，定时显示器显示定时时间；然后，主持人将开关J8置于开始位置，允许抢答器工作，计数器进行减计时；当选手在定时时间内抢答时，计数器停止工作，编号显示器显示抢答选手的编号，定时显示器显示剩余抢答时间，并禁止其他选手随后的抢答；当定时时间到，但无人抢答时，系统报警，并禁止选手超时抢答。
电路设计及仿真
1）抢答器电路。抢答器电路如图1所示。优先编码器74LS148能鉴别第一抢答者的按键操作，并使其他选手的操作无效；RS锁存器74LS279能锁存第一抢答者的编号，并经译码器74LS48译码后显示在LED数码管上。
抢答器电路仿真波形如图2所示。借助于Multisim仿真软件中的逻辑分析仪，可对抢答器电路的多路逻辑信号同步进行高速采集和时序分析。将逻辑分析仪的输入端口相应地连接到电路的如下测试点上：开关J8，74LS279的输出端Q4、Q3、Q2、Q1（EI、BI），按键J7、J6、J5、J4、
J3、J2、J1、J0。被采集的输入信号将显示在屏幕上。
由图2可知，在第一个Clock脉冲的上升沿，主持人将开关J8置于复位位置时，74LS279被复位，禁止锁存器工作，其输出Q4Q3Q2Q1=0000。于是，74LSl48的选通输入端EI=0，允许优先编码器工作；74LS48的消隐输入端BI=0，编号显示器被熄灭。在第一个Clock脉冲的下降沿，当主持人将开关J8置于开始位置时，允许优先编码器和锁存器工作。在第二个Clock脉冲的下降沿，将J6按键按下时，74LSl48的输出A2A1A0=001，GS=0，经RS锁存后，Q4Q3Q2Q1=1101。于是，Q1=1，使BI=1，允许74LS48工作；Q4Q3Q2=110，经译码显示为“6”。此外，Q1=1，使EI=1，禁止74LSl48工作，封锁了其他按键的输入（即在第三个Clock脉冲的上升沿J3按键的输入）。在第四个Clock脉冲的上升沿，当按下的J6键松开后，GS=1，此时由于仍为Q1=1，使EI=1，所以仍禁止74LSl48工作，封锁了其他按键的输入（即第五个Clock脉冲的下降沿J0按键的输入），从而实现了抢答的优先性，保证了电路的准确性。在第六个Clock脉冲的下降沿，主持人将开关J8重新置于复位位置，以便进行下一轮的抢答。
2）定时电路。将两片同步十进制可逆计数器74LSl92级联，以串行进位方式构成百进制计数器；计数器的计数脉冲由555定时器构成的秒脉冲电路提供；通过预置时间电路，主持人对计数器进行一次抢答时间的预置；74LS48译码器和定时显示器构成译码显示电路。当主持人将开关J8置于复位位置时，计数器预置定时时间，并显示在定时显示器上。当主持人将开关J8置于开始位置时，74LS279的输出Q1=0，经非门反相后，使555定时器的时钟输出端CP与74LSl92的时钟输入端CPD相连，计数器进行减计时；在定时时间未到时，74LS192的借位输出端BO2=1，使74LSl48的EI=0，允许74LSl48工作。当选手在定时时间内抢答时，Q1=1，经非门反相后，封锁CP信号，计数器停止工作，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统复位为止；同时，EI=1，禁止74LSl48工作。当定时时间到无人抢答时，BO2=0，EI=1，禁止74LSl48工作，禁止选手超时抢答；同时，BO2=0，封锁CP信号，计数器停止工作，定时显示器上显示00[2]。
3）报警电路。报警电路由555定时器、三极管推动级和扬声器构成。由若干电阻、电容和555定时器接成多谐振荡器，将时序电路控制信号PR接至555定时器的清零端，以控制多谐振荡器振荡的起停，多谐振荡器输出信号控制三极管的导通、截止，从而推动扬声器发出报警声音。
根据上述设计思路，画出各单元电路的仿真电路图，先对各单元电路逐个进行仿真调试，再将各单元电路连接起来进行系统联调；通过Multisim仿真，观察各部分电路之间的时序配合关系，测量电路各项性能指标，调整部分元器件参数，检查电路各部分功能，使其满足设计要求；最后进行电路焊接与装配，并对实际电路进行测试。
4 结语
Multisim是电子电路计算机仿真设计与分析的基础，在电子电路设计中应用Multisim仿真软件，把虚拟仿真和硬件实现相结合，可以节约设计成本、缩短开发周期和提高设计效率，有利于培养学生工程实践、综合分析和开发创新能力，提高学生运用现代化设计工具的能力。
参考文献
