組合電路的設(shè)計(jì)步驟精選(九篇)

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第1篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

【關(guān)鍵詞】邏輯轉(zhuǎn)換儀；組合邏輯電路；化簡(jiǎn)；變換

【Abstract】The main characteristic and using method of virtual instrument-Logic Converter are introduced，There are some typical combinational logic circuit in it.Example analysis shows that，Based on design of Combinational Logic Circuit based on Logic Converter is not only convenient， concise，and greatly improve the students’ interest in learning，strengthen the teaching effect.

【Key words】Logic Converter；Combinational logic Circuit；Simplify；Conversion

0 引言

組合邏輯電路設(shè)計(jì)作為數(shù)字電路的重要組成部分，不僅是對(duì)所學(xué)過(guò)的組合邏輯電路圖、真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式的鞏固和應(yīng)用，而且是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。然而筆者在以往數(shù)字電路的教學(xué)工程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)掌握比較困難，究其原因是在組合邏輯電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)和變換環(huán)節(jié)成了學(xué)生掌握該重要知識(shí)點(diǎn)的攔路虎。

通過(guò)筆者十余年的教學(xué)實(shí)踐證明，將Logic Converter應(yīng)用于組合邏輯電路設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中，不但可使其變得方便、簡(jiǎn)潔，而且大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固了課程教學(xué)效果，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)進(jìn)一步奠定了基礎(chǔ)。

1 Logic Converter

Logic Converter（邏輯轉(zhuǎn)換儀）是仿真工具軟件Multisim特有的虛擬儀器之一，不僅在現(xiàn)實(shí)中沒(méi)有這種儀器，而且在當(dāng)前其他的仿真軟件中也沒(méi)有，可謂名副其實(shí)的虛擬儀器。但它可以非常方便的實(shí)現(xiàn)邏輯電路、真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)換。Logic Converter在Multisim軟件中的圖標(biāo)和雙擊鼠標(biāo)后的面板如圖1所示。

圖1所示Logic Converter面板共分為4個(gè)分區(qū)，最上面的A～H為8個(gè)輸入端，如邏輯變量需要3個(gè)，需用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊A、B、C 3個(gè)對(duì)應(yīng)輸入端即可；中間左邊空白區(qū)為顯示區(qū)，共分3個(gè)顯示欄，左邊顯示輸入變量取值所對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)，中間顯示輸入變量的各種二進(jìn)制取值的組合，右邊顯示邏輯函數(shù)輸出對(duì)應(yīng)的邏輯值；右邊的Conversions區(qū)為邏輯轉(zhuǎn)換區(qū)，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵方便的實(shí)現(xiàn)邏輯電路、真值表和邏輯函數(shù)表達(dá)式等功能的相互轉(zhuǎn)換；最下面空白長(zhǎng)條區(qū)為邏輯函數(shù)表達(dá)欄，用于邏輯函數(shù)表達(dá)式的顯示或輸入。

2 組合邏輯電路設(shè)計(jì)

組合邏輯電路設(shè)計(jì)是指根據(jù)提出的邏輯功能要求，設(shè)計(jì)出一個(gè)最佳的邏輯電路去滿足該邏輯要求的過(guò)程。組合邏輯電路的一般設(shè)計(jì)步驟如圖2所示。

在圖2所示的5個(gè)步驟中，邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)和變換之所以成為學(xué)生學(xué)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)的攔路虎，是因?yàn)檫壿嫼瘮?shù)的代數(shù)法化簡(jiǎn)，不但要求學(xué)生熟練的掌握邏輯函數(shù)的相關(guān)定律和規(guī)則，而且要有一定的技巧，特別對(duì)于化簡(jiǎn)得到的是否為最簡(jiǎn)式往往很難以確定。此時(shí)，大家都會(huì)想到卡諾圖不是可以解決是否為最簡(jiǎn)式的這一問(wèn)題嗎？但常常是卡諾圖的邏輯相鄰和“畫(huà)圈”使得學(xué)生望而卻步。

3 基于Logic Converter組合邏輯電路設(shè)計(jì)

下面就以數(shù)字電路中常見(jiàn)的血型配對(duì)指示器為例，采用Logic Converter對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。問(wèn)題提出：設(shè)計(jì)一個(gè)血型配對(duì)指示器。輸血時(shí)供血者和受血者的血型配對(duì)情況如圖3所示，即同一血型之間可以相互輸血；AB型受血者可以接受任何血型的輸出；O型輸血者可以給任何血型的受血者輸血。要求當(dāng)受血者血型與供血者血型符合要求時(shí)綠指示燈亮，否則紅指示燈亮。

根據(jù)提出的邏輯問(wèn)題，按照?qǐng)D2所示的組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟，首先對(duì)題目進(jìn)行邏輯抽象，如表1所示。

打開(kāi)Multisim軟件，用鼠標(biāo)左鍵雙擊Logic Converter圖標(biāo)后，得到其面板如圖4右邊所示，依據(jù)血型配對(duì)的邏輯抽象，點(diǎn)擊A、B、C、D4個(gè)輸入端，其對(duì)應(yīng)的16種邏輯狀態(tài)隨即顯示出來(lái)，同時(shí)在顯示區(qū)的最右邊出現(xiàn)了16個(gè)，如圖4左邊所示，此時(shí)只需按周題目的邏輯要求逐一用鼠標(biāo)單擊所對(duì)應(yīng)的邏輯狀態(tài)，即完成了圖2中的列真值表的過(guò)程，其結(jié)果如圖4右邊所示。

根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式，只需點(diǎn)擊Conversions區(qū)的（從真值表到表達(dá)式）按鈕，這時(shí)在面板底部邏輯表達(dá)式欄將出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的用標(biāo)準(zhǔn)的與或式表示的邏輯函數(shù)表達(dá)式，如圖5左邊所示，其中表達(dá)式中的A表示邏輯變量A反變量，即為。

從所得到的邏輯表達(dá)式可看出，其為9項(xiàng)4個(gè)變量的與或表達(dá)式，如果借助代數(shù)法化簡(jiǎn)，不僅工作量大，而且不易得到最簡(jiǎn)式，即使采用邏輯圖化簡(jiǎn)，也需要大量時(shí)間和精力去完成，而采用Logic Converter來(lái)化簡(jiǎn)該函數(shù)，同樣只需只需點(diǎn)擊Conversions區(qū)的（從真值表到簡(jiǎn)化表達(dá)式）按鈕，這時(shí)在面板底部邏輯表達(dá)式欄將出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的用最簡(jiǎn)與或式表示的邏輯函數(shù)表達(dá)式，如圖5右邊所示。

最后，只需點(diǎn)擊Conversions區(qū)的（從真值表得到邏輯電路圖）按鈕，這時(shí)在Multisim編輯區(qū)的左上方得到由與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)組成的圖5右邊所示的用最簡(jiǎn)與或式表示的邏輯函數(shù)電路圖，如圖6虛線框內(nèi)所示。其中輸出端Y所連接的紅、綠燈為后期驗(yàn)證所增加的。

可見(jiàn)，基于Logic Converter組合邏輯電路設(shè)計(jì)，只需要輕輕的點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可將學(xué)生在學(xué)習(xí)組合邏輯電路設(shè)計(jì)的攔路虎―邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)變得方便、高效。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于Logic Converter組合邏輯電路設(shè)計(jì)，不但使其變的簡(jiǎn)單、高效、快捷，而且提高了學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)對(duì)于鞏固課程教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)操作能力等都具有顯著效果，也符合當(dāng)今教學(xué)過(guò)程中借助計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的趨勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蔣卓勤，鄧玉元.Multisim2001及其在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

[2]閔衛(wèi)鋒.Multisim2001在《電子技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007.

第2篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

關(guān)鍵詞：卡諾圖 數(shù)字電路 邏輯函數(shù) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

Abstract：Karnaugh map is a kind of geometric figure that reflects the relation between the adjacent， which is used in the representation and simplification of logic function. Though a number of examples， it shows the application of karnaugh map such as solving the inverse function of logic function， judging the phenomenon of competitive adventure and the design of combinational logic circuit and sequential logic circuit . It can greatly simplify the process of analysis and design of digital circuit by flexibly applying karnaugh map， which can have a great effect.

keywords：karnaugh map； digital circuit； logic function； application

1 引言

卡諾圖是由2n個(gè)方格組成的、并能體現(xiàn)最小項(xiàng)邏輯相鄰關(guān)系的幾何圖形。從卡諾圖上能直觀地找出具有相鄰關(guān)系的最小項(xiàng)并將其合并化簡(jiǎn)，這種方法無(wú)需特殊的技巧和熟記公式，只要按照正確的步驟和一定的化簡(jiǎn)原則就能容易地得到最簡(jiǎn)結(jié)果，因此卡諾圖在邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)中得以廣泛的應(yīng)用。

事實(shí)上，卡諾圖除了可以化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)，還有很多其他的用途，只要靈活運(yùn)用，即可大大化簡(jiǎn)數(shù)字電路的分析和設(shè)計(jì)過(guò)程。本文通過(guò)實(shí)例，闡述了卡諾圖在邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)之外的幾點(diǎn)巧妙應(yīng)用。

2 卡諾圖在數(shù)字電路中的巧妙應(yīng)用

2.1利用卡諾圖求邏輯函數(shù)的反函數(shù)

利用反演規(guī)則可以比較容易地求出邏輯函數(shù)的反函數(shù)，但得到的表達(dá)式并一定最簡(jiǎn)。如果利用卡諾圖，對(duì)邏輯函數(shù)表達(dá)式中沒(méi)有出現(xiàn)的最小項(xiàng)之和進(jìn)行化簡(jiǎn)，即采用包圍0的方法，得到的表達(dá)式即為邏輯函數(shù)反函數(shù)的最簡(jiǎn)與或式。

例1：求邏輯函數(shù)的反函數(shù)。

解：畫(huà)出邏輯函數(shù)的卡諾圖（如圖1），在卡諾圖中對(duì)0加包圍圈，可求出反函數(shù)的最簡(jiǎn)與或式，即得。

2.2利用卡諾圖分析組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)

在組合邏輯電路中，門(mén)電路的兩個(gè)不同電平輸入信號(hào)同時(shí)向相反方向轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱(chēng)為競(jìng)爭(zhēng)，由競(jìng)爭(zhēng)而可能產(chǎn)生輸出干擾脈沖的現(xiàn)象稱(chēng)為冒險(xiǎn)。為保證電路正常工作，設(shè)計(jì)時(shí)需注意判斷和消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。判斷和消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的方法有代數(shù)法、實(shí)驗(yàn)室法，其中利用卡諾圖判斷有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，并用增加冗余項(xiàng)消去互補(bǔ)變量的方法，直觀、簡(jiǎn)便。

卡諾圖法的步驟是：先畫(huà)出邏輯函數(shù)的卡諾圖，然后在卡諾圖上畫(huà)出與表達(dá)式中的乘積項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的包圍圈，如果圈與圈之間出現(xiàn)相切，且相切處沒(méi)有被其他圈包圍，即可判斷出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

例2：判斷邏輯函數(shù)是否有可能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，如果可能應(yīng)如何消除。

解：由邏輯函數(shù)畫(huà)出卡諾圖（圖2），并按、畫(huà)出包圍圈（圖2上用實(shí)線表示），從圖上可看出兩個(gè)圈相切，且相切處沒(méi)有被其他圈包圍，表明產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，此時(shí)，若對(duì)相切部分的相鄰項(xiàng)加包圍圈（圖2上用虛線表示），即增加冗余項(xiàng)，從而實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除。此時(shí)邏輯函數(shù)的表達(dá)式變?yōu)椤?/p>

2.3利用卡諾圖實(shí)現(xiàn)“用具有n 個(gè)地址輸入端的數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)m變量（n

用具有n 個(gè)地址輸入端的數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)m變量（n

卡諾圖法步驟是：先畫(huà)出邏輯函數(shù)的卡諾圖，然后選定地址變量，并以地址變量的變化組合在卡諾圖上畫(huà)包圍圈，再根據(jù)包圍圈中出現(xiàn)1的方格寫(xiě)出除地址變量外的變量形式，該變量形式即為數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)端的輸入量Di。

例3：用8選1數(shù)據(jù)選擇器CC4512實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。

解：畫(huà)出邏輯函數(shù)的卡諾圖（圖3），選地址A2A1A0變量為ABC，即把ABC接在器件的地址輸入端A2A1A0。然后在卡諾圖上以ABC的八種取值組合畫(huà)包圍圈（用虛線圈表示），由每個(gè)包圍圈中出現(xiàn)1的方格，可得數(shù)據(jù)輸入端分別為：，，，按此結(jié)果可畫(huà)出相應(yīng)的邏輯電路圖（圖4）。

2.4利用卡諾圖實(shí)現(xiàn)“用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路”

時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)步驟一般是先根據(jù)邏輯功能確定欲實(shí)現(xiàn)電路的狀態(tài)表，再選定觸發(fā)器類(lèi)型，然后求取輸出方程和觸發(fā)器的激勵(lì)方程，最后進(jìn)行自啟動(dòng)檢查，畫(huà)出邏輯圖。若選擇JK觸發(fā)器，電路的激勵(lì)方程需要間接導(dǎo)出。借助卡諾圖可快速容易地求出JK觸發(fā)器的激勵(lì)方程。

例4：已知某時(shí)序電路的狀態(tài)表如表1所示，用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)該電路。

傳統(tǒng)方法：結(jié)合時(shí)序電路的狀態(tài)表（表1）和JK觸發(fā)器激勵(lì)表（表2）可得表3，據(jù)此畫(huà)出兩個(gè)JK觸發(fā)器的輸入J、K和電路輸出Y共計(jì)5個(gè)卡諾圖。然后遵循卡諾圖化簡(jiǎn)原則即可找到觸發(fā)器的激勵(lì)方程和輸出方程。這種方法要求能準(zhǔn)確寫(xiě)出JK觸發(fā)器激勵(lì)表，而且卡諾圖使用個(gè)數(shù)較多。

巧妙方法：直接根據(jù)表1畫(huà)出次態(tài)卡諾圖（圖5），在卡諾圖上按變量Q1取值為1、為0把卡諾圖分成兩部分（用虛線劃分），并在每個(gè)部分對(duì)出現(xiàn)1的格子畫(huà)包圍圈，根據(jù)每個(gè)包圍圈寫(xiě)出與項(xiàng)式并相加得到次態(tài)表達(dá)式，與JK觸發(fā)器的激勵(lì)方程對(duì)比，則很容易地得到觸發(fā)器1的激勵(lì)方程，同樣的方法可得到觸發(fā)器0的激勵(lì)方程。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，卡諾圖在數(shù)字電路中應(yīng)用廣泛，不僅可以化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)，還可以在求邏輯函數(shù)的反函數(shù)、組合電路中競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)判定、組合邏輯電路設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)等方面體現(xiàn)其優(yōu)越性。靈活巧妙地運(yùn)用卡諾圖，對(duì)提高數(shù)字電路課程的教學(xué)效果和簡(jiǎn)化數(shù)字電路的分析設(shè)計(jì)過(guò)程，都起到了事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

第3篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

關(guān)鍵詞： 組合邏輯電路；火災(zāi)報(bào)警；電路設(shè)計(jì)；仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）16-0063-02

0 引言

組合邏輯電路的基本構(gòu)成單元是門(mén)電路，與時(shí)序邏輯電路不同，組合邏輯電路無(wú)記憶功能，輸出信號(hào)僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)[1]。組合邏輯電路的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的實(shí)際問(wèn)題，用邏輯函數(shù)進(jìn)行表達(dá)，用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯其功能。常用的中規(guī)模組合邏輯電路有編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器等。

在設(shè)計(jì)硬件電路之前，常用一些虛擬軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，Multisim軟件是一款應(yīng)用較廣，功能強(qiáng)大的電子電路設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與仿真軟件[2-5]。

文中，以集成與非門(mén)74LS00、譯碼器74LS138和數(shù)據(jù)選擇器74LS151為主要元件設(shè)計(jì)了產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警控制信號(hào)的三種電路，設(shè)計(jì)平臺(tái)為基于windows系統(tǒng)的Multisim 12.0軟件，并進(jìn)行了仿真測(cè)試。

1 電路設(shè)計(jì)與仿真

組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟一般為：①根據(jù)設(shè)計(jì)要求，定義輸入、輸出的邏輯狀態(tài)；②填寫(xiě)真值表；③由真值表，寫(xiě)出邏輯函數(shù)的最小項(xiàng)表達(dá)式并進(jìn)行化簡(jiǎn)；④采用相應(yīng)的元器件進(jìn)行電路布線。

文中，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的輸入為煙感、溫感和紫外光感三種火災(zāi)探測(cè)器，當(dāng)其中兩種或兩種以上探測(cè)器檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)時(shí)，則系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。設(shè)煙感信號(hào)為A、溫感信號(hào)為B、紫外光感信號(hào)為C，報(bào)警信號(hào)為Y，當(dāng)有信號(hào)時(shí)為1，無(wú)信號(hào)時(shí)為0，列出真值表，如表1所示。

1.1 基于與非門(mén)的電路設(shè)計(jì) 集成與非門(mén)74LS00有14個(gè)管腳，可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)二端輸入與非邏輯功能，74LS10可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)三端輸入與非邏輯功能。由公式（2）可見(jiàn)，此報(bào)警控制電路需要4個(gè)與非門(mén)，即三個(gè)二端輸入與非門(mén)，一個(gè)三端輸入與非門(mén)，電路連接如圖1所示，其中三個(gè)探測(cè)信號(hào)輸入端接入74LS00的三個(gè)二端輸入引腳，三個(gè)二端與非門(mén)的輸出接入74LS10的一個(gè)三端與非門(mén)輸入引腳。

圖1中的XLC1為邏輯變換器，是一種虛擬儀器，可以接入報(bào)警系統(tǒng)的輸入與輸出端，測(cè)試與驗(yàn)證其邏輯功能，從圖2可見(jiàn)，該電路真值表及邏輯函數(shù)表達(dá)式與設(shè)計(jì)要求一致。

1.2 基于譯碼器的設(shè)計(jì) 譯碼是編碼的反過(guò)程，74LS138譯碼器是集成有三個(gè)輸入端，八個(gè)輸出端的中規(guī)模組合邏輯電路，譯碼器的各輸出端引腳信號(hào)對(duì)應(yīng)于輸入端二進(jìn)制信號(hào)的組合情況。

依公式（4）可知，只要將譯碼器對(duì)應(yīng)的四個(gè)輸出端引腳接入74LS20芯片中的一個(gè)四輸入端與非門(mén)即可，電路如圖4所示。圖中，譯碼器74LS138的G1、～G2A與～G2B為控制端，當(dāng)G1接高電平，～G2A與～G2B接低電平時(shí)，芯片才能實(shí)現(xiàn)譯碼功能。系統(tǒng)接入邏輯變換器，對(duì)整個(gè)電路的功能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與圖2所示一致。

1.3 基于數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)選擇器可以根據(jù)地址輸入端的二進(jìn)制信號(hào)，對(duì)輸入端信號(hào)進(jìn)行選擇。8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151是集成有三個(gè)地址輸入端A、B、C，8個(gè)數(shù)據(jù)輸入端D0～D7的中規(guī)模組合邏輯電路。74LS151數(shù)據(jù)選擇器的功能用邏輯函數(shù)表示為

這樣只要將數(shù)據(jù)選擇器的輸入端進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹梦槐憧梢詫?shí)現(xiàn)此報(bào)警功能，電路如圖4所示。

圖中，數(shù)據(jù)選擇器74LS151的～G為控制端，低電平有效，D3、D5、D6、D7接高電平，其余數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入端接低電平，地址輸入端A、B、C與數(shù)據(jù)選擇器的輸出Y端接入邏輯變換器，以驗(yàn)證邏輯電路功能，驗(yàn)證結(jié)果與圖2所示一致。

2 結(jié)論

組合邏輯電路廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，文中給出了用集成與非門(mén)74LS00、74LS10，中規(guī)模組合邏輯電路器件74LS138譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器74LS151設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警控制電路的三種方法，并用最新版本的Multisim軟件進(jìn)行了直觀的仿真驗(yàn)證。三種電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)用數(shù)據(jù)選擇器最為有效。Multisim軟件為組合邏輯電路的設(shè)計(jì)與仿真提供了強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī)虛擬平臺(tái)。

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第4篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

關(guān)鍵詞：合理；穩(wěn)定；效率；邏輯函數(shù)

繼電控制線路的主要作用是為生產(chǎn)機(jī)械服務(wù)，是生產(chǎn)機(jī)械在生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的重要組成部分。在自動(dòng)生產(chǎn)流水線上或機(jī)床控制方面很多都采用繼電控制方式的電氣控制線路，實(shí)際生產(chǎn)中，繼電控制線路設(shè)計(jì)是否可靠、合理、穩(wěn)定，直接影響著生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效益。我們?cè)趶氖戮S修電工實(shí)踐教學(xué)和校企合作技能培訓(xùn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生和學(xué)員，甚至是有不少實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富的一線電工，在如何設(shè)計(jì)出合理的繼電控制電路方面都存在著較大的欠缺，這說(shuō)明，具體有效的線路設(shè)計(jì)是學(xué)生和學(xué)員學(xué)習(xí)中的較大難題。

在繼電控制線路設(shè)計(jì)中，不少設(shè)計(jì)人員采用的是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。此法在設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的控制線路時(shí)有較大優(yōu)勢(shì)，但在設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的控制線路時(shí)顯現(xiàn)出一定的局限性。第一，對(duì)設(shè)計(jì)者要求高，需要設(shè)計(jì)者熟悉工業(yè)系統(tǒng)中各種典型的控制線路和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)技巧的積累；第二，設(shè)計(jì)效率低，在工程應(yīng)用上不方便，要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要反復(fù)修改完善，通過(guò)不斷試驗(yàn)論證來(lái)滿足生產(chǎn)工藝要求，耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力；第三，設(shè)計(jì)方案不可靠、不經(jīng)濟(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)以感性認(rèn)識(shí)為主，不具理性認(rèn)識(shí)的系統(tǒng)性，經(jīng)常造成所得的方案不合理、不經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象出現(xiàn)?；诮?jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，我們?cè)诙嗄甑囊惑w化教學(xué)及具體實(shí)踐培訓(xùn)過(guò)程中，總結(jié)出采用邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行繼電控制線路的設(shè)計(jì)取得了較好的成效。

一、邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)法應(yīng)用基礎(chǔ)

數(shù)字電路研究的是開(kāi)關(guān)電路，電路中對(duì)應(yīng)的兩種狀態(tài)是“開(kāi)通”與“關(guān)斷”，在邏輯函數(shù)中用二元常量“1”和“0”表示。而在繼電控制線路中，控制電路主要是對(duì)受控電器進(jìn)行開(kāi)通、關(guān)斷控制。相關(guān)交流接觸器或繼電器受電或失電引起觸點(diǎn)“動(dòng)斷”或“動(dòng)合”產(chǎn)生的電路邏輯狀態(tài)的變化，元器件的動(dòng)作狀態(tài)類(lèi)似于邏輯函數(shù)中的“1”和“0”的兩種數(shù)字狀態(tài)，故在繼電控制線路的設(shè)計(jì)中可以引用數(shù)字電路中的邏輯函數(shù)的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)繼電線路的設(shè)計(jì)。所謂繼電線路的邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)法，就是按照生產(chǎn)工藝的要求，利用邏輯代數(shù)的關(guān)系來(lái)分析設(shè)計(jì)繼電控制線路。這種設(shè)計(jì)方法特別適用于較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝所要求的自動(dòng)生產(chǎn)或組合機(jī)床控制線路的設(shè)計(jì)。采用邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)法得到的控制線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要、經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定、可靠。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體情況，盡可能減少所用器件數(shù)目和種類(lèi)，這樣可以使安裝好的電路結(jié)構(gòu)緊湊，達(dá)到工作可靠而且經(jīng)濟(jì)的目的，所得到的電路設(shè)計(jì)結(jié)果比經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法有明顯的優(yōu)點(diǎn)，能得到生產(chǎn)工藝所要求的最佳設(shè)計(jì)方案。

二、邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)的基本原理及要求

邏輯函數(shù)的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，邏輯運(yùn)算的三種基本形式為與（邏輯乘）、或（邏輯加）、非（邏輯反）。這三種關(guān)系的不同邏輯組合形式得到的表達(dá)式構(gòu)成了繼電線路邏輯電路圖的基礎(chǔ)。

邏輯電路圖，是由若干個(gè)基本邏輯符號(hào)及它們之間的連線構(gòu)成的圖形。實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)者往往將電氣控制線路中元件觸點(diǎn)的“開(kāi)通”“關(guān)斷”狀態(tài)的變化作為邏輯變量。就整體而言，繼電控制邏輯電路的輸出量與輸入量之間的關(guān)系是一種因果關(guān)系，故輸出的狀態(tài)與輸入的變量可以用邏輯表達(dá)式來(lái)描述。

1.三種基本邏輯關(guān)系表達(dá)形式

（1）邏輯與關(guān)系。

（2）邏輯或關(guān)系。

當(dāng)一件事件的幾個(gè)條件中只要有一個(gè)條件得到滿足，這件事就會(huì)發(fā)生。圖1的b中使KM得電的邏輯表達(dá)式為：KM=SB1+SB2。

（3）邏輯非關(guān)系。

當(dāng)一件事情的發(fā)生以其相反條件為依據(jù)，即二者之間是處于對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系。圖1的c中KM得電的邏輯表達(dá)式為：KM=

實(shí)際電路中，一個(gè)繼電控制電路，往往是由各種元器件不同的邏輯狀態(tài)組合而成。

2.邏輯規(guī)定

（1）各種電磁元件的線圈通電狀態(tài)的邏輯關(guān)系為“1”，失電時(shí)的邏輯關(guān)系為“0”。

（2）各種控制按鈕、開(kāi)關(guān)觸頭、接觸器或繼電元件的自身觸點(diǎn)閉合的邏輯狀態(tài)規(guī)定為“1”，各觸點(diǎn)的斷開(kāi)邏輯狀態(tài)規(guī)定為“0”。

（3）元件的動(dòng)斷觸點(diǎn)的狀態(tài)均用“非”狀態(tài)表示，即。

（4）X開(kāi)。

（5）X關(guān)。

能使繼電器失電的關(guān)斷信號(hào)，若此信號(hào)由“1”“0”轉(zhuǎn)變使繼電器關(guān)斷，取原變量；若邏輯狀態(tài)由“0”“1”轉(zhuǎn)變，取其反變量；當(dāng)使繼電器失電的關(guān)斷信號(hào)不止一個(gè)時(shí)，這些判斷信號(hào)的邏輯關(guān)系是“或”關(guān)系。

三、邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)步驟及應(yīng)用分析

現(xiàn)以一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明：

1.生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)要求

某自動(dòng)生產(chǎn)流水線有兩臺(tái)電機(jī)M1與M2，為實(shí)際操作方便要求能夠?qū)崿F(xiàn)兩地控制，第一臺(tái)電機(jī)M1先行啟動(dòng)，運(yùn)行3分鐘后，第二臺(tái)電機(jī)M2自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行；正常生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，必須第二臺(tái)電機(jī)M2要先停車(chē)，否則第一臺(tái)電機(jī)不能停車(chē)，第二臺(tái)電機(jī)M2停車(chē)3分鐘后第一臺(tái)電機(jī)M1自動(dòng)停車(chē)，要求線路中有必要的電氣保護(hù)環(huán)節(jié)。

2.繼電控制線路邏輯設(shè)計(jì)步驟

在狀態(tài)表中，所有器件在初始位都不得電，上圖中狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)包含主令信號(hào)與執(zhí)行元件動(dòng)作時(shí)自身輔助觸頭所引起的狀態(tài)變化信號(hào)。實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)具體需要設(shè)置中間繼電器為中間記憶單元，以確保設(shè)計(jì)出的繼電控制線路既可行又安全。上表中，KM1控制電機(jī)M1的通斷狀態(tài)，KM2控制電機(jī)M2的通斷狀態(tài)。

（3）根據(jù)狀態(tài)表列寫(xiě)出各元器件動(dòng)作的邏輯表達(dá)式。

①KM1的邏輯函數(shù)表達(dá)式。

（5）規(guī)范電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完善電路設(shè)計(jì)功能。

根據(jù)以上步驟分析可知：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)者就有一個(gè)比較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，大大提高線路的設(shè)計(jì)成效，從而縮短線路的設(shè)計(jì)時(shí)間；采用邏輯函數(shù)設(shè)計(jì)法，可簡(jiǎn)化繼電控制線路，減少很多不必要的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，同時(shí)還可以極大地提高線路運(yùn)行的可靠性、安全性，在較復(fù)雜的生產(chǎn)工藝的繼電控制線路上有較大的使用價(jià)值。

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第5篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

中圖分類(lèi)號(hào):TN702文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2009)19-128-03

Application of Max+plus Ⅱ in Class Teaching of the Phenomenon of Race and Competition

MIAO Changxin1,LI Guilin2

(1.Information and Electrical Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,221008,China;

2.Electronic Engineering and Automation,Xuzhou Normal University,Xuzhou,221116,china)

Abstract:The phenomenon of the race and competition is very important and difficult in teaching the″Digital Circuit″course.In order to improve the students′ understanding and griping on the abstract point,taking an ″2 gate″ as example,through the steps of design input,compiler,time sequence simulation and timing.An assistant method by applying Max+plus Ⅱ to the class teaching is introduced.Through the timing simulation result,it can not only view the ″hurr″ in the output,but also find the reason by computing and avoid it effectively.It proves that this method has improved the teaching quality greatly.

Keywords:combinational circuit;phenomenon of the race and competition;burr;Max+plus Ⅱ;time sequence simulation

0 引 言

組合邏輯電路中的“競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)”現(xiàn)象是“數(shù)字電路”課程中的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn),對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的正確理解和掌握,有助于學(xué)生在設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)時(shí),正確判斷是否存在冒險(xiǎn)及如何避免冒險(xiǎn)。對(duì)該內(nèi)容的講解,一般方法是:在假設(shè)存在一定傳輸延遲時(shí)間的基礎(chǔ)上,分析當(dāng)多路信號(hào)同時(shí)發(fā)生變化時(shí),輸出產(chǎn)生 “毛刺”的原因。這種教學(xué)方法只能讓學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解停留在表面,為了加深學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的理解和掌握,更大地提高授課效率,筆者嘗試以Max+plus Ⅱ軟件為工具,采用直接演示操作的方式[1,2]來(lái)講解該部分內(nèi)容。教學(xué)實(shí)踐證明,由于Max+plus Ⅱ軟件操作簡(jiǎn)單,并且它提供了很好的仿真及定時(shí)分析的作用,使得學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際地加以學(xué)習(xí)和思考,從而對(duì)組合電路競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象的成因及消除有了更清晰的認(rèn)識(shí)。

1 組合邏輯電路的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象與Max+plus Ⅱ

“競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象”產(chǎn)生的關(guān)鍵原因是導(dǎo)線和單元器件造成的信號(hào)傳輸延時(shí),同時(shí)當(dāng)輸入多路信號(hào)的電平值發(fā)生變化時(shí),在信號(hào)變化的瞬間造成組合邏輯的輸出有先后順序,并不是同時(shí)變化,往往會(huì)出現(xiàn)一些不正確的尖峰信號(hào),這些尖峰信號(hào)稱(chēng)為“毛刺”, 如果一個(gè)組合邏輯電路中有“毛刺”出現(xiàn),就說(shuō)明該電路存在“競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)”現(xiàn)象[3-5]。

Max+plus Ⅱ是美國(guó)Altera公司推出的PLD開(kāi)發(fā)系統(tǒng),利用該軟件系統(tǒng)提供的原理圖編輯器、編譯器、仿真器及定時(shí)分析器,可以很方便地觀察輸出電路中的“毛刺”,找出產(chǎn)生的原因并消除它[6,7]。

2 Max+plus Ⅱ在“競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象”的課堂教學(xué)中的應(yīng)用

課堂上以最簡(jiǎn)單的與門(mén)為例進(jìn)行操作演示說(shuō)明。

2.1 原理圖輸入

打開(kāi)Max+plus Ⅱ軟件,新建一個(gè)原理圖文件(Graphic Editor),將兩輸入與門(mén)(and2)及兩個(gè)輸入端口(input)及一個(gè)輸出端口(output)從Symbol Libraries 中調(diào)出,連線,并將端口分別命名為A,B,C,如圖1所示。電路設(shè)計(jì)好之后,保存文件并檢查錯(cuò)誤(“File”“Projec”“t”“save&check”)。

圖1 兩輸入與門(mén)設(shè)計(jì)原理圖

2.2 設(shè)計(jì)編譯

首先打開(kāi)菜單“Assign”“Device”,為所設(shè)計(jì)的電路指定某個(gè)目標(biāo)器件為FLEX10K系列,型號(hào)為EPF10k10lc84-4,如圖2所示。然后打開(kāi)“Assign”“Pin/Location/Chip”給節(jié)點(diǎn)A,B,C分別分配引腳為1,2,3,如圖3所示。

圖2 選擇器件(Device)對(duì)話框

圖3 分配引腳對(duì)話框

然后運(yùn)行編譯器(Compiler),因?yàn)橹挥羞M(jìn)行時(shí)序仿真才能觀察到“毛刺”現(xiàn)象,所以,在編譯前要設(shè)定時(shí)序仿真(ProcessingTiming SNF Extractor),編譯器將進(jìn)行錯(cuò)誤檢查、網(wǎng)表提取、邏輯綜合、器件適配,并產(chǎn)生仿真文件。

2.3 時(shí)序仿真

Max+plus Ⅱ支持功能仿真和時(shí)序仿真。時(shí)序仿真是在選擇了具體器件并完成布局布線后進(jìn)行的包含定時(shí)關(guān)系的仿真[8],只有通過(guò)時(shí)序仿真才可能查看到競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象。

新建一個(gè)波形圖文件(Waveform Editor),因?yàn)橐^察由于競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生的“毛刺”現(xiàn)象,所以這里要注意設(shè)置一個(gè)信號(hào)同時(shí)發(fā)生變化的時(shí)刻,然后運(yùn)行仿真器(Simulator),添加的輸入波形及仿真運(yùn)行結(jié)果如圖4所示。

圖4 時(shí)序仿真波形圖

由仿真結(jié)果可以很清楚地看到,輸出C的波形有一處為“毛刺”,即理論應(yīng)該為邏輯0,可它卻為邏輯1。

2.4 毛刺產(chǎn)生的原因及寬度計(jì)算

Max+plus Ⅱ提供的定時(shí)分析器(Timing Analyzer)可以用來(lái)分析所設(shè)計(jì)電路的時(shí)間性能,打開(kāi)其中的延時(shí)矩陣分析模式,見(jiàn)圖5,可以查看源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的傳播延時(shí)。

圖5 傳播延時(shí)矩陣

由圖5可得知:由A傳輸?shù)紺所造成的傳輸延遲時(shí)間為123 ns,由B輸出到C所造成的傳輸延遲時(shí)間為12.8 ns,假設(shè)與門(mén)的內(nèi)部延時(shí)是0.2 ns,則,對(duì)信號(hào)A進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算:

信號(hào)A傳輸?shù)紺的總延遲時(shí)間=與門(mén)內(nèi)部延遲時(shí)間+連線延遲時(shí)間=12.3 ns

連線延遲時(shí)間=12.1 ns

對(duì)信號(hào)B進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算:

信號(hào)B傳輸?shù)紺的總延遲時(shí)間=與門(mén)內(nèi)部延遲時(shí)間+連線延遲時(shí)間=12.8 ns

連線延遲時(shí)間 = 12.7 ns

那么,如果假定在time=0.0時(shí)刻,信號(hào)A由邏輯0值向邏輯1值跳變,信號(hào)B由邏輯1值向邏輯0值跳變,則當(dāng)time=12.1 ns時(shí),與門(mén)輸入端A的值為1,輸入端B的值也為1,這使得輸出C在time=12.1+0.2=12.3 ns時(shí)刻出現(xiàn)邏輯值1,即為圖5上的“毛刺”,該邏輯1值維持的時(shí)間為time=12.7-12.1=0.6 ns(即毛刺寬度為0.6 ns)。

2.5 毛刺消除

消除毛刺的方法很多,比如輸出端引入D觸發(fā)器、輸入端引入選通脈沖等[9,10],圖6即為引入選通脈沖后,仿真得出的波形。從圖6可以看出,通過(guò)控制選通脈沖P的低電平時(shí)間,并保證在信號(hào)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí),在P高電平期間可使門(mén)電路有正常的輸出,能很好地消除“毛刺 ”。

圖6 引入選通脈沖P后的仿真波形

3 結(jié) 語(yǔ)

在同一個(gè)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中,可能有若干個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié), 而不同的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)其學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)是不同的,這

就帶來(lái)了教學(xué)方法的多樣性和綜合性。有針對(duì)性的、多樣化的教學(xué)手段與方法可以大大提高與改善教學(xué)效果,開(kāi)拓學(xué)生思路。本文即介紹了一種將Max+plus Ⅱ引入數(shù)字電路“組合電路競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象”這一講的教學(xué)方法,實(shí)踐證明,該方法取得了良好的教學(xué)效果。

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第6篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

關(guān)鍵詞：知識(shí)背景；研究課題；研究方案

一、電力拖動(dòng)課程特點(diǎn)

電力拖動(dòng)課程的教學(xué)要以較強(qiáng)的理論背景為基礎(chǔ)進(jìn)行授課，實(shí)踐性較強(qiáng)，若是單純地灌輸理論知識(shí)，則難以達(dá)到課程所制訂的教學(xué)目標(biāo)。因此需要更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，從而提高學(xué)生各個(gè)方面的能力。在實(shí)踐課程中，由于學(xué)生理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，因此在具體實(shí)踐過(guò)程中，教師需要不斷地提醒以及重復(fù)講述，針對(duì)不同學(xué)生的理解程度以及理論知識(shí)的基礎(chǔ)，結(jié)合理論以及實(shí)踐進(jìn)行教學(xué)。這對(duì)于教師而言，增加了授課難度，同時(shí)教師還應(yīng)在實(shí)際操作過(guò)程中輔導(dǎo)以及提示學(xué)生應(yīng)注意的問(wèn)題。首先應(yīng)注意的是，在試驗(yàn)中應(yīng)保證教師以及學(xué)生的安全問(wèn)題。基于安全考慮，很多學(xué)校減少了實(shí)踐操作課程，這將不利于課程的教授，也無(wú)法讓學(xué)生更好地了解到課程的內(nèi)容。因此，在實(shí)際的課程操作過(guò)程中，教師應(yīng)與學(xué)生密切配合，提高安全意識(shí)，充分重視安全問(wèn)題，避免不必要的損失，保證課程按照大綱要求順利進(jìn)行。

二、研究性學(xué)習(xí)在中職電力拖動(dòng)教學(xué)中應(yīng)用的必要性

1.提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和意識(shí)

研究性學(xué)習(xí)是在學(xué)生基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上，提高其拓展能力，推動(dòng)其綜合素質(zhì)的提高以及個(gè)性和特長(zhǎng)的發(fā)展。要求學(xué)生不限于課本，不墨守成規(guī)，教師在實(shí)際的教學(xué)中也應(yīng)盡可能減少對(duì)學(xué)生的限制，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給予學(xué)生指導(dǎo)以及幫助，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，并積極探索實(shí)踐，提出自己的新觀點(diǎn)、新思路以及新方法。

2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神以及科學(xué)態(tài)度

研究性學(xué)習(xí)開(kāi)展的最終目的在于讓學(xué)生充分了解科研方法，在實(shí)際教學(xué)中創(chuàng)設(shè)科研工作者開(kāi)展科研的情境，并通過(guò)小組合作的方式進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。學(xué)生在課題小組中，通過(guò)與組員的團(tuán)結(jié)合作開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，尋找解決的方法。盡管中職學(xué)生的學(xué)習(xí)無(wú)法等同于科學(xué)家的科學(xué)研究，但其組織形式以及過(guò)程十分類(lèi)似，這也能使學(xué)生獲得親自參與科研的積極情感，養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，用于探索以及實(shí)踐。

3.提高學(xué)生的合作精神以及人際交往的能力

當(dāng)前，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)與合作并存，具備積極合作的精神以及良好的人際交往能力是現(xiàn)代人高素質(zhì)的體現(xiàn)。在研究性學(xué)習(xí)當(dāng)中，通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)為基本組織形式貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，為了達(dá)到共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，小組成員應(yīng)相互配合、信任、尊重與支持，同時(shí)在小組成員之間建立起融洽、信任、尊重以及支持的關(guān)系，學(xué)生可通過(guò)社會(huì)調(diào)查、訪談、資料收集或者請(qǐng)教專(zhuān)家等方式獲取信息，這樣不僅提高了學(xué)生的合作精神，也在很大程度上提高了其人際交往的能力。

三、研究性學(xué)習(xí)的具體應(yīng)用以及實(shí)施

1.準(zhǔn)備知識(shí)背景

通過(guò)向?qū)W生介紹研究性學(xué)習(xí)的性質(zhì)、目標(biāo)、步驟以及意義，從而得出了一個(gè)整體性認(rèn)識(shí)。同時(shí)，通過(guò)基本知識(shí)、基本設(shè)計(jì)電路方法以及普遍存在的問(wèn)題的介紹，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，誘發(fā)了學(xué)生探究的動(dòng)機(jī)。

2.確定研究課題

研究課題可由教師制訂，也可由學(xué)生制訂，在電力拖動(dòng)教學(xué)當(dāng)中，一般根據(jù)教學(xué)進(jìn)程，結(jié)合電力拖動(dòng)控制的實(shí)際生產(chǎn)狀況制定研究的課題，學(xué)生也可自主制訂研究的課題。

3.建立課題小組，制定研究的方案

每一個(gè)課題小組大約4～6人，按照自身意愿組合。并且根據(jù)組建原則、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和分工協(xié)作的原則進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如，每組成員必須有動(dòng)手能力較強(qiáng)的組員，也應(yīng)有電路基礎(chǔ)知識(shí)較好的組員。在確定了課題小組之后，各個(gè)小組應(yīng)根據(jù)本組的課題研究方案，制定出相關(guān)的研究方案，保證研究活動(dòng)的連續(xù)性以及目的性。研究的方案一般有研究的目的、意義、研究的主要內(nèi)容、步驟以及研究的具體方法等等。一般可采取以下幾個(gè)步驟開(kāi)展：

第一，在課題研究開(kāi)始之前，應(yīng)向?qū)W生介紹該課題的基本狀況以及注意事項(xiàng)，并幫助學(xué)生成立課題小組；第二，學(xué)生應(yīng)根據(jù)理論知識(shí)制定課題的實(shí)施步驟，并確定各個(gè)步驟的責(zé)任人，組內(nèi)的每個(gè)成員負(fù)責(zé)一個(gè)部分，但必須協(xié)作完成。第三，在完成各個(gè)步驟之后進(jìn)行匯總，整組討論設(shè)計(jì)電路，并驗(yàn)證電路的可行性，保證嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的試驗(yàn)態(tài)度；第四，在論證了電路的可行性之后，應(yīng)按照電路圖繪制出布線圖以及接線圖，而后按照接線圖接好電路并檢查是否存在錯(cuò)誤，應(yīng)小心細(xì)致；第五，進(jìn)行通電試驗(yàn)，檢查所設(shè)計(jì)的電路是否符合課題的要求，若是不符合，則可記錄并重新研究，從而實(shí)現(xiàn)課題的持續(xù)完善。

第7篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

關(guān)鍵詞：PLC；組合機(jī)床；改造

組合機(jī)床是針對(duì)特定加工而設(shè)計(jì)的一種高效率的自動(dòng)專(zhuān)用加工設(shè)備。這類(lèi)設(shè)備大多能多機(jī)多刀同時(shí)工作，并且具有工作自動(dòng)循環(huán)的功能。雙面鉆孔組合機(jī)床主要用于在工件的兩相對(duì)表面上鉆孔，該機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖如圖1所示。

一、機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)

機(jī)床由液壓動(dòng)力滑臺(tái)提供進(jìn)給動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)主軸箱的刀具主軸，提供切削動(dòng)力，工件的定位及夾緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。

機(jī)床的工作循環(huán)圖如圖2所示。

機(jī)床工作時(shí)，工件裝入定位夾緊裝置，按下啟動(dòng)按鈕SB4，工位開(kāi)始定位和夾緊，然后左、有兩面的動(dòng)力滑臺(tái)同時(shí)進(jìn)行快速進(jìn)給、工進(jìn)和快退的加工循環(huán)，在此同時(shí)，刀具電動(dòng)機(jī)也啟動(dòng)工作，冷卻泵在工進(jìn)過(guò)程中提供冷卻液。加工結(jié)束后，動(dòng)力滑臺(tái)退回到原位，夾緊裝置松開(kāi)并拔出定位銷(xiāo)，一次加工的工作循環(huán)結(jié)束。

二、機(jī)床的拖動(dòng)及控制要求

1.機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位、夾緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。電磁閥線圈YV9和YV10控制定位銷(xiāo)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向；YV1和YV2控制夾緊液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向；YV3、YV4和YV7為左機(jī)滑臺(tái)油路中電磁閥換向線圈；YV5、YV6和YV8為右機(jī)滑臺(tái)油路中電磁閥換向線圈。電磁閥線圈動(dòng)作狀態(tài)見(jiàn)表1。

2.機(jī)床共有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其主電路如圖3所示。

1）M1為液壓泵電動(dòng)機(jī)，液壓泵電動(dòng)機(jī)M1應(yīng)先啟動(dòng)，使系統(tǒng)正常供油后，其他電動(dòng)機(jī)的控制電路及液壓系統(tǒng)的控制電路才能通電工作。

2）M2為左機(jī)的刀具電動(dòng)機(jī)，M3為右機(jī)的刀具電動(dòng)機(jī)，刀具電動(dòng)機(jī)應(yīng)在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，滑臺(tái)退回原位后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）M4為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)可以手動(dòng)控制啟動(dòng)和停止，也可以在滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束后自動(dòng)停止。

3.要求組合機(jī)床能分別在自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式下運(yùn)行。

三、PLC控制改造

1.PLC的選擇

根據(jù)機(jī)床的拖動(dòng)及控制要求，PLC控制系統(tǒng)用需要輸入信號(hào)22個(gè)，都是開(kāi)關(guān)量，其中選擇開(kāi)關(guān)1個(gè)，按鈕11個(gè)，檢測(cè)元件10個(gè)；輸出信號(hào)15個(gè)，其中電磁閥10個(gè)，控制4臺(tái)電動(dòng)機(jī)的接觸器4個(gè)，指示燈1個(gè)。選擇FX2N-48MR型PLC，能夠滿足要求，還有一定的余量。

2.PLC的輸入和輸出點(diǎn)分配

根據(jù)控制任務(wù)的分析，分配輸入和輸出點(diǎn)見(jiàn)表2.

表2 輸入、輸出分配表

3. 繪制PLC接線圖

PLC控制接線圖如圖4所示。

4. 控制程序設(shè)計(jì)程序

雙面鉆孔組合機(jī)床控制要求，液壓泵電動(dòng)機(jī)M1先啟動(dòng)，在系統(tǒng)正常供油后，其他電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)，組合機(jī)床有手動(dòng)和自動(dòng)工作方式，通過(guò)開(kāi)關(guān)SA選擇工作方式。控制程序的總框圖如圖5所示?？刂瞥绦蛉鐖D6所示。

通過(guò)對(duì)機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)的改造，可以提高自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)化生產(chǎn)，不過(guò)該機(jī)床沒(méi)有機(jī)械手，不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的生產(chǎn)，仍然需要手工裝夾和拆卸工件，所以可以認(rèn)為是半自動(dòng)化的改造，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的全自動(dòng)化生產(chǎn)任然需要更多的控制程序，也是今后繼續(xù)改造的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 王國(guó)海 可編程序控制器及其應(yīng)用（第二版）[M] 北京 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社 2007

第8篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)基礎(chǔ)；課程改革；任務(wù)驅(qū)動(dòng)

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程是技工院校機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，安排在中級(jí)工階段進(jìn)行。一直以來(lái)，由于技工院校學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，學(xué)習(xí)習(xí)慣較差，學(xué)習(xí)興趣不高，給《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的傳統(tǒng)授課帶來(lái)了很大困難。隨著以學(xué)生為主體的教學(xué)方法的不斷更新，以“一體化”教學(xué)思想為主導(dǎo)的教學(xué)改革的不斷開(kāi)展，因地制宜地對(duì)《電子技術(shù)基礎(chǔ)》等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的改革也勢(shì)在必行。我校機(jī)械設(shè)備維修、電氣設(shè)備安裝與維修專(zhuān)業(yè)的課程體系改革在有條不紊地進(jìn)行，最先完成的主要是核心課程建立與改革，而作為基礎(chǔ)課程，還未被系統(tǒng)地完成課改工作。在這樣的背景下，作者嘗試以任務(wù)為載體，將《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合中級(jí)工階段其他專(zhuān)業(yè)課程對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的要求，對(duì)本課程進(jìn)行梳理設(shè)計(jì)，嘗試開(kāi)展課程改革。

一、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法較傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

以往《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的授課主要以課堂講授為主，也結(jié)合個(gè)別小實(shí)驗(yàn)課程，知識(shí)的習(xí)得主要以教師講，學(xué)生在座位上安靜地聽(tīng)，這樣的單方向的傳遞為主，由于知識(shí)的抽象性較強(qiáng)，看不到，摸不著，很多學(xué)生聽(tīng)著聽(tīng)著就去見(jiàn)了周公。雖然偶爾有實(shí)驗(yàn)，但或因?yàn)槿の缎圆?，或因?yàn)榛A(chǔ)知識(shí)沒(méi)掌握，不知實(shí)驗(yàn)到底是在做什么，為了什么而做，使得實(shí)驗(yàn)也不能達(dá)到很好的效果。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在教學(xué)形式上以學(xué)生為主體，在教室的指導(dǎo)下完成某項(xiàng)任務(wù)，按照咨詢(xún)—計(jì)劃—決策—實(shí)施—檢查的實(shí)施過(guò)程，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中是主體，通過(guò)教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地投入到項(xiàng)目實(shí)施當(dāng)中。整個(gè)過(guò)程，知識(shí)的傳遞是通過(guò)學(xué)生的自主活動(dòng)完成的，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生思考能力、解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)合作的能力。

二、理清課程橫向與縱向知識(shí)脈絡(luò)

實(shí)施課程改革的前提時(shí)熟練掌握本門(mén)課程的橫向知識(shí)脈絡(luò)，明確對(duì)知識(shí)點(diǎn)的要求程度?！峨娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》課程包含七章內(nèi)容：半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管及放大電路、集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用、直流穩(wěn)壓電源、門(mén)電路及組合邏輯電路、觸發(fā)及時(shí)序邏輯電路、晶閘管及其應(yīng)用電路。還要了解本課程知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)在本專(zhuān)業(yè)的縱向要求。即了解整個(gè)課程體系中后續(xù)課程對(duì)該課程的要求，這樣項(xiàng)目設(shè)計(jì)才能有針對(duì)性。對(duì)于七章課程內(nèi)容，出熟練掌握各知識(shí)要點(diǎn)外，可以按了解、理解、掌握等幾個(gè)層次將知識(shí)點(diǎn)歸類(lèi)，以表格的形式，為以項(xiàng)目為載體的課程改革做準(zhǔn)備。

三、廣泛調(diào)研需求，設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)

這一課程任務(wù)的設(shè)計(jì)也許依賴(lài)于廣泛的調(diào)研與研討。由于是中級(jí)工一年級(jí)階段的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，要求的難度不高，因此，該調(diào)研應(yīng)以本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生職業(yè)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)技能為目標(biāo)開(kāi)展。設(shè)計(jì)的任務(wù)能夠把學(xué)生引入電子技術(shù)知識(shí)之門(mén)，打開(kāi)他們的興趣之窗為后續(xù)高年級(jí)的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。以此為目的，設(shè)計(jì)調(diào)研表，開(kāi)展系列訪談。（1）開(kāi)展畢業(yè)生的調(diào)研與訪談，了解學(xué)生工作中體會(huì)到的在技校初級(jí)學(xué)習(xí)階段的需求。（2）開(kāi)展中級(jí)工二年級(jí)階段學(xué)生調(diào)研與訪談，了解學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時(shí)的興趣點(diǎn)，知識(shí)難點(diǎn)。（3）開(kāi)展高級(jí)工階段學(xué)生調(diào)研與訪談，了解哪些中級(jí)工階段知識(shí)的對(duì)高級(jí)工階段的學(xué)習(xí)最重要，哪些是難點(diǎn)。將學(xué)生反映的問(wèn)題收集整理，作為任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)的重點(diǎn)。

四、依托大賽，以賽促學(xué)

學(xué)生興趣的激發(fā)需要應(yīng)用各種手段，其中職業(yè)技能競(jìng)賽在高技能人才培養(yǎng)、選拔和激勵(lì)等方面有著不可替代的作用。教委每年都有針對(duì)中學(xué)生開(kāi)展的電子技術(shù)大賽，勞動(dòng)部也會(huì)開(kāi)展相關(guān)內(nèi)容的職業(yè)技能大賽。深入了解大賽的競(jìng)賽內(nèi)容，將相關(guān)知識(shí)融入課堂教學(xué)，如電子技能大賽中尋軌器的焊接等，均可作為課題進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，融入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生能夠在做中學(xué)，在學(xué)中做。是參加大賽成為學(xué)生有一個(gè)短期的努力目標(biāo)，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的開(kāi)展。

五、任務(wù)設(shè)計(jì)舉例

以第一章半導(dǎo)體二極管為例設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)如下：具體課堂實(shí)施設(shè)計(jì)如下：學(xué)習(xí)活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)二極管。

能力目標(biāo)：（1）能通過(guò)觀察了解二極管的結(jié)構(gòu)；（2）能通過(guò)查閱資料了解制作二極管的材料、結(jié)構(gòu)、型號(hào)和分類(lèi)。知識(shí)目標(biāo)：（1）了解半導(dǎo)體材料的基本知識(shí)；（2）了解二極管的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)和型號(hào)。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：下發(fā)任務(wù)書(shū)和學(xué)材。學(xué)習(xí)步驟：分析任務(wù)，了解任務(wù)要求，查看任務(wù)資料；查閱資料。了解二極管的相關(guān)知識(shí)，符號(hào)；完成任務(wù)書(shū)?？烧故镜慕Y(jié)果書(shū)面成果：任務(wù)書(shū)。學(xué)習(xí)活動(dòng)2：拼插二極管電路。能力目標(biāo)：能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路；能正確拼插電路；能通過(guò)分析得到二極管的單向?qū)щ娦浴ＶR(shí)目標(biāo)：理解二極管的單向?qū)щ娦?；掌握二極管兩個(gè)極的判別區(qū)分。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：下發(fā)任務(wù)書(shū)，下發(fā)學(xué)材電子百拼世界。

學(xué)習(xí)步驟：（1）分析任務(wù)制定計(jì)劃，了解任務(wù)要求，查看任務(wù)資料；（2）制定計(jì)劃；（3）查閱資料，了解二極管的相關(guān)知識(shí)、符號(hào)；（4）連接百拼電路，理解二極管的單向?qū)щ娦?；?）檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。書(shū)面成果：任務(wù)書(shū)。實(shí)物成果：電路。學(xué)習(xí)活動(dòng)3：制作個(gè)性閃光標(biāo)志。能力目標(biāo)：能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路；能正確連接電路；能保證電路安全。知識(shí)目標(biāo)：理解二極管的參數(shù)；掌握用萬(wàn)用表完成二極管正負(fù)極的識(shí)別、好壞的判別。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：下發(fā)任務(wù)書(shū)，下發(fā)學(xué)材二極管、導(dǎo)電膠帶、電池盒、電池等。

學(xué)習(xí)步驟：（1）分析任務(wù)，了解任務(wù)要求，查看任務(wù)資料，了解二極管的參數(shù)；（2）制定計(jì)劃；（3）設(shè)計(jì)標(biāo)志，計(jì)算出要用到的二極管數(shù)目，電池的電動(dòng)勢(shì)要求；（4）萬(wàn)用表檢測(cè)二極管的正負(fù)極與好壞；（5）連接電路；（6）檢查電路，通電；（7）總結(jié)。書(shū)面成果：任務(wù)書(shū)。實(shí)物成果：標(biāo)志電路。學(xué)習(xí)活動(dòng)4：總結(jié)評(píng)價(jià)。能力目標(biāo)：能總結(jié)任務(wù)過(guò)程，語(yǔ)言通順、突出重點(diǎn)；能客觀評(píng)價(jià)自己與他人表現(xiàn)。組織方式：小組學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)手段：總結(jié)展示。

學(xué)習(xí)步驟：（1）展示每個(gè)小組設(shè)計(jì)的標(biāo)志，是否發(fā)光；（2）總結(jié)評(píng)價(jià)；（3）教師點(diǎn)評(píng)。

六、實(shí)施效果與反思

通過(guò)在新一級(jí)機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)班級(jí)中進(jìn)行該課程改革實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)參與率較之前的傳統(tǒng)教學(xué)有了顯著提高，更多的學(xué)生參與到活動(dòng)中來(lái)，愿意探究相關(guān)知識(shí)，在任務(wù)的完成中獲得了成就感，看到他們臉上的滿足的笑容，教師也深深地感受到了教與學(xué)之中的滿足感。但是，實(shí)踐中仍然存在很多不足，比如，學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)是否具有實(shí)用性，如何能夠更多地提高學(xué)生的積極性等問(wèn)題，有待在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：組合電路的設(shè)計(jì)步驟范文

模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計(jì)能力、電路綜合設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力、編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件的能力。依據(jù)能力目標(biāo)的不同，可以劃分不同的任務(wù)類(lèi)型，并據(jù)此確定任務(wù)目標(biāo)，設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：模擬電路電路設(shè)計(jì)教學(xué)模式

以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路問(wèn)世以來(lái)，由于其相對(duì)模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)域。但是現(xiàn)實(shí)的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒(méi)有因數(shù)字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動(dòng)控制、通信等涉電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程之一。

模擬電路課程的重要性還在于無(wú)論從工程技術(shù)還是專(zhuān)業(yè)能力結(jié)構(gòu)而言，模擬電子技術(shù)都處于較為底層的位置，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)獲取的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、工程技術(shù)方法是順利學(xué)習(xí)上述專(zhuān)業(yè)幾乎所有其它專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。

模擬電路是教學(xué)難度相對(duì)較大的課程。其學(xué)習(xí)的困難性在于，學(xué)生是第一次接觸以半導(dǎo)體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結(jié)構(gòu)化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學(xué)工具又較為復(fù)雜；模擬電路的工程技術(shù)方法很難實(shí)現(xiàn)程序化，常常需要依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)解決問(wèn)題。

電路設(shè)計(jì)是電子技術(shù)人員的工作鄰域和具有典型性的工作過(guò)程，模擬電路設(shè)計(jì)過(guò)程相當(dāng)完整地體現(xiàn)了模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的內(nèi)容和要求。構(gòu)建基于模擬電路設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)任務(wù)，依據(jù)設(shè)計(jì)工作過(guò)程組織教學(xué)活動(dòng)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。

1、工作過(guò)程、能力與任務(wù)類(lèi)型

一個(gè)較完整的電子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的工作過(guò)程，包括：技術(shù)指標(biāo)分析，方案設(shè)計(jì)，單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測(cè)試。通過(guò)對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)工作內(nèi)容和過(guò)程的分析，完成電路原理設(shè)計(jì)過(guò)程必須具備的、應(yīng)由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計(jì)能力、電路綜合設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力、編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件的能力。因此模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)有4種類(lèi)型：識(shí)讀電原理圖和技術(shù)資料、單元電路設(shè)計(jì)與電路綜合、計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試、編制設(shè)計(jì)文件。

單元電路設(shè)計(jì)與電路綜合是基本任務(wù)，它引領(lǐng)其它類(lèi)型任務(wù)和整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施完成。

不同類(lèi)型的任務(wù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的需要和本身的復(fù)雜程度，作為單獨(dú)的任務(wù)存在，與相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù)共同組成學(xué)習(xí)項(xiàng)目，也可以作為完成設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備知識(shí)存在于設(shè)計(jì)任務(wù)之中。例如，反饋放大器設(shè)計(jì)可以作為一個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，由識(shí)讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設(shè)計(jì)3個(gè)關(guān)聯(lián)的任務(wù)組成。

識(shí)讀電原理圖和閱讀元器件技術(shù)文件是基本能力。電路設(shè)計(jì)，特別是在原理設(shè)計(jì)和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對(duì)已有電路的適用性改進(jìn)和重新組合，這種改進(jìn)和組合需要閱讀已有的設(shè)計(jì)資料，借鑒他人的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)及典型應(yīng)用電路。識(shí)讀電原理圖和技術(shù)文件對(duì)于形成和提高電路設(shè)計(jì)能力具有基礎(chǔ)性的意義。

目前，電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（EDA）包括電子工程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開(kāi)發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設(shè)計(jì)中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術(shù)人員必須具備的專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力之一。在模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)中，主要是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測(cè)試與分析、編制設(shè)計(jì)文件等工作。

在電路設(shè)計(jì)的實(shí)際工作過(guò)程中，編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒(méi)有設(shè)計(jì)文件，無(wú)法進(jìn)行初步設(shè)計(jì)完成以后的后繼工作。對(duì)于學(xué)習(xí)任務(wù)而言，編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件，是一個(gè)總結(jié)和提高的過(guò)程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設(shè)計(jì)文件也是判斷和評(píng)價(jià)項(xiàng)目或任務(wù)完成情況的重要依據(jù)。

2、任務(wù)目標(biāo)

(1)電路識(shí)讀任務(wù)，是對(duì)針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)收集技術(shù)資料（主要是可供設(shè)計(jì)參考的電路）并進(jìn)行分析，屬于電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，任務(wù)的目的是為完成設(shè)計(jì)任務(wù)建立必要的知識(shí)儲(chǔ)備。大致分為互相關(guān)聯(lián)的3個(gè)層次：1)識(shí)別元器件符號(hào)、功能和主要技術(shù)指標(biāo)。依據(jù)符號(hào)識(shí)別電路中的元器件是讀圖的基礎(chǔ)，作為專(zhuān)業(yè)入門(mén)課程，對(duì)此應(yīng)該給與一定程度的注意，要能夠識(shí)別和了解符號(hào)的含義、主要器件功能和技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復(fù)雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構(gòu)成，功能單一的單元電路也可以進(jìn)一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)；穩(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對(duì)部分電路功能的分析，得出對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎(chǔ)。3)指出電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，估算分析電路技術(shù)指標(biāo)。分析電路形式與結(jié)構(gòu)，可以得出電路大致的技術(shù)性能指標(biāo)，定性判斷元器件參數(shù)對(duì)電路性能的影響。例如對(duì)放大器輸入級(jí)、輸出級(jí)電路形式和結(jié)構(gòu)的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對(duì)中間級(jí)的分析，可以大致判斷放大能力；依據(jù)級(jí)間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應(yīng)范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號(hào)幅值。

(2)設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)包括典型單元電路設(shè)計(jì)與電子線路綜合設(shè)計(jì)，在定性分析的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設(shè)計(jì)。依據(jù)設(shè)計(jì)工作過(guò)程，可以分解為以下階段目標(biāo)。1)正確理解任務(wù)要求，分析各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的含義。仔細(xì)研究任務(wù)的工程背景和要求，正確分析和理解各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的含義，分析實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的技術(shù)途徑，這是完成設(shè)計(jì)的前提條件。2)設(shè)計(jì)總體框圖，分配技術(shù)指標(biāo)。參考與任務(wù)相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術(shù)指標(biāo)要求的核心器件，完成方案論證。對(duì)于同一個(gè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)的方案可以有多個(gè)，應(yīng)具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對(duì)較優(yōu)的方案。

依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個(gè)互相聯(lián)系的模塊，將技術(shù)指標(biāo)和功能分配給各個(gè)模塊。3)單元電路設(shè)計(jì)。依據(jù)模塊的功能和技術(shù)指標(biāo)要求，參考典型電路，確定電路結(jié)構(gòu)，計(jì)算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設(shè)計(jì)。4)仿真測(cè)試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進(jìn)行多次調(diào)整才能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。要能夠在計(jì)算機(jī)上對(duì)單元電路仿真測(cè)試，修改電路參數(shù)，觀測(cè)性能指標(biāo)，直至滿足技術(shù)指標(biāo)要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測(cè)試技術(shù)指標(biāo)。在單元電路完成逐步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通常依據(jù)信號(hào)流向，逐級(jí)完成級(jí)聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這個(gè)過(guò)程是電路綜合的過(guò)程，也可以在計(jì)算機(jī)上模擬仿真實(shí)現(xiàn)。

(3)仿真測(cè)試調(diào)整任務(wù)的目標(biāo)是在電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。[3]1)驗(yàn)證電路方案設(shè)計(jì)的正確性。當(dāng)要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證系統(tǒng)方案的可行性，進(jìn)而對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的各單元電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計(jì)算分析器件容差對(duì)電路的影響量，用于確定最佳元器件參數(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。3)實(shí)現(xiàn)電路的模擬測(cè)試。電子電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中大量的工作是元器件參數(shù)計(jì)算、各種數(shù)據(jù)測(cè)試及特性分析。在工程估算的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真測(cè)試與分析加以調(diào)整，能有效提高設(shè)計(jì)工作的效率。4)技術(shù)文件編寫(xiě)要求在完成電路設(shè)計(jì)的同時(shí)編寫(xiě)盡可能詳細(xì)的符合工程標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)文件，包括方案設(shè)計(jì)說(shuō)明、原理框圖、電原理圖、原理與技術(shù)說(shuō)明、元器件參數(shù)計(jì)算、技術(shù)指標(biāo)與特性測(cè)試數(shù)據(jù)、元器件清單等。

3、任務(wù)結(jié)構(gòu)及實(shí)施

一個(gè)典型的電路設(shè)計(jì)任務(wù)由工程背景描述、任務(wù)要求、基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)方法與步驟、電路設(shè)計(jì)等學(xué)習(xí)單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應(yīng)用背景、技術(shù)發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實(shí)質(zhì)是“提出問(wèn)題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問(wèn)題為實(shí)例，解決關(guān)于學(xué)習(xí)目標(biāo)的問(wèn)題。

3.2 任務(wù)要求

設(shè)計(jì)任務(wù)必須具備明確的工程應(yīng)用背景，必須提出具體的設(shè)計(jì)要求（技術(shù)指標(biāo)）。例如交流放大器設(shè)計(jì)任務(wù)，應(yīng)明確提出工作頻率、信號(hào)源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術(shù)指標(biāo)。提出任務(wù)要求，應(yīng)依據(jù)由淺入深循序漸進(jìn)的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)開(kāi)始，逐步增加技術(shù)指標(biāo)數(shù)量，提高設(shè)計(jì)難度。

3.3基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)

基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)包括任務(wù)分析、相關(guān)理論知識(shí)學(xué)習(xí)、參考方案與參考電路分析及相應(yīng)的基礎(chǔ)練習(xí)等?；A(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)包括理論知識(shí)、技術(shù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)。理論知識(shí)是重要的，因?yàn)樗悄芰Φ慕M成部分，同時(shí)對(duì)于學(xué)生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關(guān)鍵的作用。在工程實(shí)踐中學(xué)習(xí)和使用的理論知識(shí)才能被真正掌握并形成能力，因此應(yīng)該以實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)任務(wù)為依據(jù)，確定理論知識(shí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)深度，力求將理論與實(shí)踐、數(shù)學(xué)方法與物理概念更緊密地結(jié)合起來(lái)。

提供設(shè)計(jì)參考的電路必須是工程電路，但學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)會(huì)使用原理電路為學(xué)習(xí)對(duì)象，原理電路不能僅有電路結(jié)構(gòu)和元器件標(biāo)號(hào)，也要標(biāo)注元器件主要參數(shù)，使學(xué)生在定性分析階段就能對(duì)電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對(duì)于初次接觸模擬電路的學(xué)生是十分重要的。

3.4設(shè)計(jì)方法與步驟

不同功能和結(jié)構(gòu)的電路，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術(shù)要求不同，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重點(diǎn)、設(shè)計(jì)依據(jù)、電路結(jié)構(gòu)等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設(shè)計(jì)步驟如下:

選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級(jí)數(shù)，確定放大級(jí)數(shù)，確定輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)的電路結(jié)構(gòu)，計(jì)算電路參數(shù)，仿真測(cè)試和參數(shù)調(diào)整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎(chǔ)之上。

3.5 電路設(shè)計(jì)

這是學(xué)生在相對(duì)獨(dú)立的情況下，完成電路設(shè)計(jì)的過(guò)程。盡量采用與前面4個(gè)學(xué)習(xí)單元及撰寫(xiě)設(shè)計(jì)文件交叉進(jìn)行的方式實(shí)施。

不同類(lèi)型的學(xué)習(xí)任務(wù)，其結(jié)構(gòu)不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類(lèi)型的學(xué)習(xí)任務(wù)以“定性分析、工程估算與仿真測(cè)試調(diào)整相結(jié)合”的方法實(shí)現(xiàn)。

4、結(jié)語(yǔ)

電路設(shè)計(jì)在知識(shí)的運(yùn)用上不同于單純的電路分析與計(jì)算，依據(jù)模擬電路原理設(shè)計(jì)過(guò)程構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)，組織和實(shí)施教學(xué)過(guò)程，不僅能夠有效控制理論知識(shí)學(xué)習(xí)深度，促使學(xué)生較為自主地獲取經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并在獲取知識(shí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)知識(shí)轉(zhuǎn)換為技術(shù)應(yīng)用能力，更有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。

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