組合電路的設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

Abstract： The world today is the world of electricity, is the era of digital, intelligent control. If there is no modern electronic technology, all intelligent control would be impossible. Therefore, mastering design of combinational logic circuits is the basis of modern digital electronic technology.

關(guān)鍵詞： 數(shù)字電路基礎(chǔ)；邏輯門電路；3人表決器；學(xué)以致用

Key words： digital circuit basis; logic gate; voter with 3 people; apply what they learn

中圖分類號(hào)：G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）11-0298-01

0引言

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”是我國古代教育思想家孔子說的一句話，這充分體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，興趣是最好的教育理念。

1教材分析

1.1 《數(shù)字電子技術(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)核心課程，而“組合邏輯電路”在教材的知識(shí)體系中處于中間地位，起著“承前啟后”的作用。

1.2 《組合邏輯電路的設(shè)計(jì)》應(yīng)該在學(xué)生學(xué)習(xí)了“數(shù)字電路基礎(chǔ)” 、“邏輯門電路”、“組合邏輯電路分析”的基礎(chǔ)上進(jìn)行，既可以檢驗(yàn)前面所學(xué)知識(shí)又可以延伸后續(xù)知識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：介紹組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法和步驟，使同學(xué)們能正確地設(shè)計(jì)出組合邏輯電路。 教學(xué)難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的組合邏輯電路。

2教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)能力目標(biāo)：使學(xué)生熟練掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法及步驟，提高學(xué)生學(xué)以致用的能力。方法能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)、勇于探索的精神；啟發(fā)學(xué)生舉一反三、觸類旁通的創(chuàng)新思維能力。社會(huì)能力目標(biāo)：通過課堂的師生交流，生生交流，培養(yǎng)學(xué)生與人交流團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

3教學(xué)方法

3.1 教師的準(zhǔn)備工作：熟悉教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)；鉆研教材寫好教案；設(shè)計(jì)好教學(xué)過程，準(zhǔn)備好課件、教學(xué)工具和實(shí)驗(yàn)器材等。

3.2 為了激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教學(xué)過程中我主要采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”來進(jìn)行教學(xué)，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)探究新知，然后啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際任務(wù)。中間配合使用“觸類旁通的類比法”“生動(dòng)活潑的討論法”“科學(xué)直觀的仿真法”“形象立體的動(dòng)畫演示法”來達(dá)到我們的教學(xué)目標(biāo)。

4教學(xué)過程

教學(xué)過程共設(shè)計(jì)了：“溫故知新”、“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”、探究新知、“鞏固提高”、“學(xué)以致用”等教學(xué)環(huán)節(jié)，用時(shí)90―100分鐘（兩個(gè)課時(shí)）。

4.1 “溫故知新”環(huán)節(jié)――采用教師提問、學(xué)生回答的互動(dòng)方式來進(jìn)行，共復(fù)習(xí)了三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：（1）基本常用門的符號(hào)、表達(dá)式 、真值表及功能；（2）邏輯代數(shù)運(yùn)算的基本定律及化簡辦法。這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)是基礎(chǔ)工具，學(xué)習(xí)了之后學(xué)生才可以用門電路來搭建一個(gè)個(gè)具有某種功能的數(shù)字電路。（3）接著提問2個(gè)問題：①何為組合邏輯電路的分析？②組合邏輯電路分析的一般步驟有哪幾步？(要求學(xué)生用方框圖板演示) 。然后用一道題來演練分析步驟，加深學(xué)生印象,并為新知識(shí)的教授做好鋪墊。

4.2 “任務(wù)驅(qū)動(dòng)”環(huán)節(jié)――引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行思考：給出一個(gè)組合邏輯電路圖，我們能分析出它的邏輯功能，那么給出一個(gè)邏輯命題，我們能否根據(jù)要求的邏輯功能設(shè)計(jì)出邏輯電路呢？如何設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決器呢？學(xué)生根據(jù)課前預(yù)習(xí)情況會(huì)做出相應(yīng)回答，即跟組合邏輯電路的分析過程相反，需要五步――相反順序的五步。其實(shí)本次課的“設(shè)計(jì)”過程是上次課“分析”過程的逆過程，也是本次課的主題。 接下來教師用板書或者幻燈片導(dǎo)出教學(xué)重點(diǎn)。任務(wù)啟動(dòng)好之后，學(xué)生們根據(jù)提示的方法步驟，分析思考，分組交流，教師則巡回指導(dǎo)，一段時(shí)間后各小組就開始展示成果了。通過這個(gè)“生生交流”“師生交流”的過程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究、合作學(xué)習(xí)，同時(shí)也鞏固加深了教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的理解和運(yùn)用。

4.3 “探究新知”環(huán)節(jié)――引導(dǎo)學(xué)生思考：如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的組合邏輯電路？第一次的設(shè)計(jì)是不是最完美的？如果用“與非門”來設(shè)計(jì)會(huì)有什么不同？兩種方案設(shè)計(jì)的“三人表決器”邏輯電路哪種更好？為什么？學(xué)生們?cè)诮?jīng)過邏輯代數(shù)的變換、運(yùn)算、化簡后很快又展示了第二種設(shè)計(jì)方案。

教師引領(lǐng)學(xué)生對(duì)比分析這兩種設(shè)計(jì)方案，發(fā)現(xiàn)兩種設(shè)計(jì)方案都只用了4個(gè)門電路，不同的是：方案1中的四個(gè)門，有3個(gè)是“與門”1個(gè)是“或門”，而方案2中的4個(gè)門都是“與非門”，對(duì)比之下門電路種類單一，相對(duì)好些。通過層層設(shè)疑，再次激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，突出了本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)：在實(shí)際應(yīng)用中，組合邏輯電路的設(shè)計(jì)多用“與非門”來實(shí)現(xiàn)，可以降低成本，避免不必要的人力、物力浪費(fèi)。

任務(wù)1結(jié)束后，繼續(xù)布置第2個(gè)任務(wù)，將任務(wù)1的只有1個(gè)輸出量的設(shè)計(jì)任務(wù)，提升到3個(gè)，加大了工作量，提高了難度，目的是鼓勵(lì)學(xué)生，開闊思路，創(chuàng)新思維，突破重點(diǎn)難點(diǎn)，也使枯燥、乏味的新課內(nèi)容很流暢的就被“由淺入深”、“化難為易”了。最后教師用板書或幻燈片將重點(diǎn)、難點(diǎn)提煉出來，鞏固所學(xué)，加深印象。

4.4 “鞏固提高”環(huán)節(jié)――在同學(xué)們共同完成任務(wù)1,2之后，教師又給學(xué)生們?cè)O(shè)置了兩個(gè)加強(qiáng)任務(wù)，要求學(xué)生獨(dú)立完成，以此自行消化、吸收、鞏固掌握本次課的知識(shí)點(diǎn)的目的。

4.5 “學(xué)以致用”環(huán)節(jié)――為了更好地讓同學(xué)們理論聯(lián)系實(shí)踐設(shè)置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，要求同學(xué)們畫出任務(wù)1中用“與非”門設(shè)計(jì)的3人表決器的邏輯電路圖并安裝、測試電路的邏輯功能。為幫助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師要準(zhǔn)備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材給同學(xué)們認(rèn)識(shí)，在講解了實(shí)驗(yàn)器材的原理、用途及安全、節(jié)能、環(huán)保等注意事項(xiàng)之后，讓學(xué)生們自行制作電路并測試功能，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這一環(huán)節(jié)是結(jié)合了同學(xué)們將來的實(shí)際工作，讓學(xué)生們學(xué)以致用體驗(yàn)成功、增強(qiáng)自信。

5結(jié)束語

教學(xué)過程中一定要以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)進(jìn)行“教學(xué)互動(dòng)”；不斷激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生們?cè)诮虒W(xué)過程中體驗(yàn)成功、自我肯定、提升能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張偉林.數(shù)字電子技術(shù).

第2篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：75kW柴油發(fā)電機(jī) 組合閘線路 GPC控制器

引言

柴油發(fā)電機(jī)的主要功能是通過柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，向負(fù)載提供電能，一般作為市電的備用電源。柴油發(fā)電機(jī)組是由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)包括各種控制器和電氣元件，通過操作控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的各種功能。

一、機(jī)組的基本情況

本系統(tǒng)中是采用相同的兩臺(tái)75KW發(fā)電機(jī)組來供電，機(jī)組使用的是東風(fēng)康明斯生產(chǎn)的EQ6BT柴油機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，功率為90kW，驅(qū)動(dòng)一臺(tái)75KW三相同步交流發(fā)電機(jī)，額定電壓400V，柴油機(jī)使用ESD5500電子調(diào)速器（EFC），發(fā)電機(jī)使用SX440型自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）。

二、主要控制器

本系統(tǒng)中采用丹麥戴夫公司（DEIF）生產(chǎn)的GPC控制器，GPC控制器主要用于陸用發(fā)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)的控制和保護(hù)，也可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)或機(jī)組與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的控制和保護(hù)。GPC采用基于微處理器的控制單元，一體式緊湊設(shè)計(jì)，主要由控制器本體和顯示面板組成，控制器本體上的控制端子通過與外部電氣元件的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的控制；顯示面板主要顯示機(jī)組參數(shù)如水溫、油壓、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率等，同時(shí)可以從顯示面板設(shè)置機(jī)組的參數(shù)。

機(jī)組的斷路器采用正泰公司生產(chǎn)的NM8S-100型，具備失壓、欠壓、過載和短路保護(hù)，通過外加的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和輔助觸頭實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制，如圖1的QFl，其中P1、P2端子為電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)電源，S1為控制公共端，S2和S4分別為合閘控制端子和分閘控制端子。

三、機(jī)組操作控制原理

本系統(tǒng)有兩臺(tái)機(jī)組構(gòu)成，分別為1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組使用一個(gè)GPC，分別為GPCI和GPC2，每臺(tái)機(jī)組的控制系統(tǒng)的控制線路是完全相同的，以1號(hào)機(jī)組為例，如圖1所示。

（1）基本設(shè)置。如圖1所示，首先進(jìn)行外部設(shè)置，使控制器的48、49、51、52端子接24V直流接電源，此時(shí)GPC設(shè)置為并機(jī)運(yùn)行模式，自動(dòng)分配有功和無功功率。同時(shí)通過GPC顯示面板設(shè)置相關(guān)參數(shù)，主要包括額定轉(zhuǎn)速、保護(hù)水溫、保護(hù)油壓、保護(hù)轉(zhuǎn)速、額定功率、額定電壓、額定電流、逆功率等內(nèi)容。

（2）參數(shù)的輸入與顯示。如圖1所示，水溫傳感器、油壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器分別把信號(hào)輸入到GPC的105、104、108端子，106端子為各個(gè)傳感器信號(hào)的公共接地端。發(fā)電機(jī)電流通過電流互感器輸入到73-78端子，發(fā)電機(jī)電壓輸入到79、81、83端子，母線電壓輸入到83、85、87端子。以上信號(hào)輸入到GPC中，在面板上顯示出來，同時(shí)根據(jù)要求發(fā)出控制信號(hào)。

（3）轉(zhuǎn)速與電壓的手動(dòng)調(diào)整。如圖1所示，SB1與SB2兩個(gè)按鈕分別為電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)整按鈕，SB1與SB2是兩個(gè)雙位旋轉(zhuǎn)按鈕，可以進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)，需要調(diào)整電壓的時(shí)候，可以操作SB1按鈕，若向左轉(zhuǎn)即接通100號(hào)線和108號(hào)線，24V信號(hào)輸入到GPCI的44號(hào)端子，GPCI接到升速信號(hào)后，輸出-20mA-20mA的電流信號(hào)到電阻板，電阻板把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為-5V-5V輸入到EFC（電子調(diào)速器）的遠(yuǎn)程控制端子7、13，從而控制EFC使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，松開SB1，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，如果想降低轉(zhuǎn)速，可以操作SB1按鈕向右旋轉(zhuǎn)即接通100號(hào)線和109號(hào)線。調(diào)壓的調(diào)整操作與轉(zhuǎn)速的調(diào)整相同，只不過通過操作SB2是由GPCI控制AVR（壓調(diào)節(jié)器）完成。

（4）合閘（并機(jī)）與分閘（解列）。在單機(jī)合閘時(shí)，按下SB3，GPCI接到合閘指令后輸出一個(gè)24V電壓到KA2線圈，KA2觸頭閉合，此時(shí)斷路器上的124號(hào)線與129號(hào)線接通，斷路器合閘，若果此時(shí)母線上有一臺(tái)機(jī)組在供電，應(yīng)按住SB3不動(dòng)，此時(shí)GPCI會(huì)通過66、67、70、71號(hào)線自動(dòng)調(diào)整待并機(jī)組的電壓與轉(zhuǎn)速，使待并機(jī)組與發(fā)電機(jī)組達(dá)到同步，同步后，GPCI輸出一個(gè)24V電壓到KA2線圈，控制機(jī)組合閘，完成并車，此時(shí)QFl和QF3（2號(hào)機(jī)組的斷路器）的輔助出頭都閉合使25號(hào)端子持續(xù)得電，通過兩臺(tái)機(jī)組問的負(fù)載分配線144、145和146保證兩臺(tái)機(jī)組有功、無功合理分配。分閘較為簡單，不管是單機(jī)供電和并聯(lián)供電，按下SB3按鈕，直接控制KA3線圈使斷路器分閘，同時(shí)把分閘信號(hào)輸入到GPCI即可。

（5）機(jī)組保護(hù)。當(dāng)機(jī)組監(jiān)測到故障，即監(jiān)測到輸入?yún)?shù)不在要求范圍內(nèi)時(shí)，通過5、6端子使燈HL2得電，發(fā)出故障警報(bào)，同時(shí)KAl線圈得電，KAl常開觸頭閉合使機(jī)組斷路器分閘，常閉觸頭斷開使EFC斷電，柴油機(jī)斷油停機(jī)，實(shí)現(xiàn)了故障保護(hù)，要想再次啟動(dòng)機(jī)組合閘必須使故障復(fù)位。

第3篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān) 鍵 詞 數(shù)字電路；軟錯(cuò)誤；防護(hù)；方法

中圖分類號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）021-083-01

隨著納米時(shí)代的到來，數(shù)字電路的制造工藝不斷改革與創(chuàng)新，但是，革新與挑戰(zhàn)是并存的。目前，數(shù)字電路的設(shè)計(jì)制造面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中一項(xiàng)就是在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，如何能使設(shè)計(jì)制造的電路可靠運(yùn)行。

增強(qiáng)數(shù)字電路可靠性的方法主要是容錯(cuò)技術(shù)的使用，這種技術(shù)的應(yīng)用是為了保證數(shù)字電路的功能不受到影響或者所受的影響最低。其原理是增加冗余資源，有效降低因故障所造成的影響。但隨著工藝尺寸的改進(jìn)，運(yùn)用環(huán)境的變化以及海拔高度的改變，數(shù)字電路軟錯(cuò)誤率也隨之受到影響，軟錯(cuò)誤率的升重影響了集成電路的可靠性，集成電路的可靠性又直接決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性，因此，數(shù)字電路軟錯(cuò)誤防護(hù)方法的研究逐漸成為研究熱點(diǎn)。

1 數(shù)字電路中軟錯(cuò)誤的類型

1） 時(shí)序邏輯電路中的軟錯(cuò)誤。隨著集成電路特征尺寸的縮小，工藝擾動(dòng)問題日益嚴(yán)重，受工藝擾動(dòng)的影響，芯片的軟錯(cuò)誤率增加，偏離了芯片的設(shè)計(jì)指標(biāo)，由此影響了電路性能和功耗。

最常見的工藝擾動(dòng)主要包括溝道長度擾動(dòng)、柵氧厚度擾動(dòng)以及閾值電壓擾動(dòng)，這三種工藝擾動(dòng)所造成的軟錯(cuò)誤影響著時(shí)序邏輯單元，而最容易受影響的節(jié)點(diǎn)分別是SRAM的節(jié)點(diǎn)“VR”、傳輸門觸發(fā)器的節(jié)點(diǎn)“S1”、動(dòng)態(tài)鎖存器的節(jié)點(diǎn)“OUT”以及C2MOS觸發(fā)器的節(jié)點(diǎn)“S”。通過仿真實(shí)驗(yàn)，研究溝道長度擾動(dòng)、柵氧厚度擾動(dòng)以及閾值電壓擾動(dòng)這三種工藝擾動(dòng)對(duì)四種時(shí)序單元的軟錯(cuò)誤率的影響，實(shí)驗(yàn)證明，工藝不同，引起的臨界電量偏差不同，從而對(duì)軟錯(cuò)誤率影響程度也不同。

2） 組合邏輯電路中的軟錯(cuò)誤。組合邏輯電路中的軟錯(cuò)誤率也受到工藝擾動(dòng)的影響，隨著尺寸減小，組合邏輯單元對(duì)軟錯(cuò)誤越敏感，組合邏輯單元的臨界電量也越小，組合邏輯電路的三種軟錯(cuò)誤屏蔽效應(yīng)也隨之降低，因此，降低組合邏輯電路的軟錯(cuò)誤率也逐漸得到重視。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，注入電荷量與脈沖寬度呈指數(shù)關(guān)系，這也關(guān)系影響了臨界電量與邏輯門延時(shí)之間的關(guān)系，當(dāng)邏輯門延時(shí)增加時(shí)，之前的邏輯門上產(chǎn)生的電壓脈沖中寬度比較小的部分無法通過這個(gè)邏輯門傳播到輸出端，從而無法造成軟錯(cuò)誤。

2 數(shù)字電路軟錯(cuò)誤防護(hù)方法

數(shù)字電路軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)主要有晶體管級(jí)軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)和門級(jí)網(wǎng)表的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)，這兩種技術(shù)的應(yīng)用原理是針對(duì)數(shù)字電路軟錯(cuò)誤，以掃描鏈電路的功能復(fù)用為切入點(diǎn)，降低軟錯(cuò)誤防護(hù)的硬件開銷，通過改造掃描鏈電路，從而降低軟錯(cuò)誤率。

1）晶體管級(jí)軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)。晶體管級(jí)軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)主要是設(shè)計(jì)具有SEU/SET防護(hù)性的電路庫單元，這種電路庫單元的設(shè)計(jì)，需要對(duì)其防護(hù)能力進(jìn)行量化，在晶體管級(jí)進(jìn)行軟錯(cuò)誤率的建模計(jì)算。對(duì)于軟錯(cuò)誤防護(hù)能力的評(píng)估主要有兩種手段，一是直接對(duì)電路進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)，二是使用晶體管級(jí)仿真軟件進(jìn)行軟錯(cuò)誤故障注入和軟錯(cuò)誤率的建模計(jì)算。對(duì)比這兩種方法，運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行評(píng)估不僅大大降低了試驗(yàn)成本，而且縮短了試驗(yàn)周期。運(yùn)用晶體管級(jí)仿真工具HSPICE進(jìn)行軟錯(cuò)誤故障注入，即讀入一個(gè)輸入文件，生成一個(gè)包括模擬結(jié)果、警告信息和錯(cuò)誤信息的列表文件，從而觀察SEU/SET對(duì)于時(shí)序單元內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和輸出端所產(chǎn)生的電壓變化。時(shí)序邏輯單元的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)主要是未經(jīng)加固的靜態(tài)鎖存器、TMR-Latch鎖存器、SDT單元以及DICE單元，其中DICE是比較經(jīng)典的晶體管級(jí)軟錯(cuò)誤防護(hù)結(jié)構(gòu)。組合邏輯單元的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)主要是基于時(shí)差的SET防護(hù)技術(shù)和CSWP單元。

2）門級(jí)網(wǎng)表的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)。門級(jí)網(wǎng)表的軟錯(cuò)誤防護(hù)流程是故障注入、計(jì)算SER、進(jìn)行單元替換，在故障注入環(huán)節(jié)包括對(duì)時(shí)序邏輯和組合邏輯的軟故障注入，在計(jì)算SER環(huán)節(jié)需要考慮輸入故障注入點(diǎn)、時(shí)序屏蔽、邏輯屏蔽、向量組合等諸多因素，在單元替換環(huán)節(jié)包括全部替換和部分替換，而替換策略又分為面積優(yōu)先替換策略和速度優(yōu)先替換策略。

軟錯(cuò)誤注入方法有很多，例如使用高能量質(zhì)子束照射整個(gè)芯片，模擬宇宙射線中的種子產(chǎn)生的效應(yīng)，或者直接使用中子束進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)等等。這些方法主要用于精確評(píng)估每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元的軟錯(cuò)誤易感程度。

軟錯(cuò)誤率計(jì)算是對(duì)電路的軟錯(cuò)誤防護(hù)性能做定量分析的關(guān)鍵，軟錯(cuò)誤率分析包括對(duì)邏輯和RAM的軟錯(cuò)誤率分析，RAM的軟錯(cuò)誤率分析方法比較成熟，目前研究的難點(diǎn)主要在對(duì)組合邏輯的軟錯(cuò)誤率的分析。

3）基于掃描鏈復(fù)位的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)。芯片的設(shè)計(jì)通常都進(jìn)行可測性設(shè)計(jì)，可測性設(shè)計(jì)包括掃描設(shè)計(jì)和內(nèi)建自測試，為了提高其可控性和可觀測性，這兩種可測性設(shè)計(jì)都需要將普通的寄存器更換成掃描寄存器。對(duì)掃描寄存器進(jìn)行功能復(fù)用，可以進(jìn)行軟錯(cuò)誤防護(hù)，這種防護(hù)技術(shù)就是基于掃描鏈復(fù)位的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)（SEMRSC）。目前已有的SEMRSC技術(shù)主要是Intel公司的BISER技術(shù)，以及ESFF-SED和ESFF-SEC技術(shù)。BISER技術(shù)的優(yōu)勢在于以下幾點(diǎn)，首先，在對(duì)掃描鏈進(jìn)行功能復(fù)用的過程中，有效的降低了軟錯(cuò)誤防護(hù)的面積開銷；其次，BISER技術(shù)和ECC技術(shù)結(jié)合實(shí)用，可以將芯片級(jí)SER改善10倍；再次，BISER技術(shù)可以有效降低單元級(jí)SER。ESFF-SED和ESFF-SEC作為兩種軟錯(cuò)誤防護(hù)方法也能有效的對(duì)數(shù)字電路的軟錯(cuò)誤進(jìn)行防護(hù)。

3 總結(jié)

集成電路工藝的改進(jìn)、工作電壓的降低、工藝偏差的增強(qiáng)，使得數(shù)字電路的軟錯(cuò)誤率急速攀升，這大大影響了芯片的可靠性。本文分析了軟錯(cuò)誤的兩種類型，闡明了針對(duì)不同類型的軟錯(cuò)誤所運(yùn)用的多種防護(hù)技術(shù)，相信，通過不斷的實(shí)驗(yàn)與研究，數(shù)字電路可以在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，安全可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]傅忠傳，陳紅松，崔剛，楊孝宗.處理器容錯(cuò)技術(shù)研究與展望[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2007，44（l）：154-16.

第4篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

（赤峰學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

摘 要：本文通過電路實(shí)例介紹了Multisim10軟件的設(shè)計(jì)、仿真操作過程.在數(shù)字電路的理論課教學(xué)中應(yīng)用Multisim10軟件，可以使理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使教學(xué)更靈活、更有效，可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合分析能力，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，大大提高數(shù)字電路的課堂教學(xué)質(zhì)量.

關(guān)鍵詞 ：數(shù)字電路設(shè)計(jì)；Multisim10軟件；電路仿真；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-260X（2015）03-0231-03

1 引言

數(shù)字電路課程是電子技術(shù)、信息通信、自動(dòng)化控制和其他部分專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，其傳統(tǒng)的教學(xué)方法是首先進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作驗(yàn)證所學(xué)理論知識(shí)，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字電子電路的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過程中，分析問題、解決問題的能力，從而提高學(xué)生在數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域的綜合設(shè)計(jì)能力.利用Multisim軟件分析和設(shè)計(jì)數(shù)字電路,可以方便的修改電路和元件參數(shù),優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,加快設(shè)計(jì)過程,節(jié)約設(shè)計(jì)費(fèi)用.通過教學(xué)實(shí)踐已經(jīng)證明了利用Multisim軟件進(jìn)行數(shù)字電路教學(xué)，可以提高學(xué)生的綜合分析能力和解決問題的能力，從而提高了數(shù)字電路的教學(xué)質(zhì)量.

2 Multisim10軟件介紹

Muhisim10軟件是一種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（簡稱EDA）軟件，專門用于電子電路的設(shè)計(jì)與仿真.Muhisim10軟件是以Windows為操作平臺(tái)，它不僅提供了電路原理圖輸入和硬件描述語言模型輸入的接口和比較全面的仿真分析功能，同時(shí)還提供了龐大的元器件模型庫和一整套虛擬儀表（包括示波器、信號(hào)發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器和波特圖繪圖儀等等），可以滿足一般的模擬/數(shù)字電路以及數(shù)字-模擬混合電路的分析與設(shè)計(jì).

Multisim10軟件的突出優(yōu)點(diǎn)是用戶界面友好、直觀，使用非常方便，只要是熟悉Windows的用戶，很容易掌握其用法；而且系統(tǒng)高度集成，元器件和測試儀器豐富，電路分析和仿真功能強(qiáng)大，可以完成各種模擬電路、數(shù)字電路以及模擬/數(shù)字混合電路的設(shè)計(jì)仿真.

3 Multisim10軟件在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)字電路的理論內(nèi)容包括：邏輯代數(shù)、門電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形電路、模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等等.其中對(duì)組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)是數(shù)字電路課程的重要內(nèi)容.利用Multisim10軟件中豐富的元器件模型可以進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，再利用Multisim10軟件提供的各種虛擬儀器進(jìn)行電路仿真，直接將把理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，加深了對(duì)抽象的理論知識(shí)的理解，從而使課堂教學(xué)效果大大改善.

3.1 Multisim10軟件在組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

組合邏輯電路的特點(diǎn)是即刻輸入決定即刻輸出，電路中不包含記憶性元件.組合邏輯電路的分析過程包括：首先根據(jù)邏輯電路圖寫出輸出邏輯函數(shù)，在進(jìn)行邏輯函數(shù)的化簡和變換，最后列出真值表或說明其邏輯功能；而組合邏輯電路的設(shè)計(jì)過程則是：根據(jù)邏輯功能描述抽象出真值表，寫出輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式，再進(jìn)行化簡、變換，最后畫出邏輯電路圖.在進(jìn)行包含集成器件的組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生覺得較難理解.而利用Multisim10軟件提供的虛擬儀表——邏輯轉(zhuǎn)換器，可以在邏輯函數(shù)的各種表示形式（如邏輯電路圖、真值表、邏輯表達(dá)式）之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，使得組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)變得更為簡單.

比如，分析圖1所示電路的功能，要求列出邏輯真值表，并寫出電路的邏輯函數(shù)式.

圖中74HC151是8選1數(shù)據(jù)選擇器，傳統(tǒng)的解題過程是先寫出74HC151的輸出函數(shù)，再將輸入變量MNP和Q代入公式中的最小項(xiàng)和數(shù)據(jù)輸入端，寫出輸出變量Z關(guān)于MNPQ的表達(dá)式，再進(jìn)行化簡得到最簡與或表達(dá)式；最后將所有的變量取值組合代入最簡輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式中算出輸出變量Z的值，并列在表中，即可得到真值表.

現(xiàn)在利用Multisim10來實(shí)現(xiàn)，先啟動(dòng)Multisim10程序，出現(xiàn)用戶界面后首先需要建立圖1所示的邏輯電路圖.我們從CMOS集成電路器件庫中找出74HC151、74HC04、VDD和接地端的符號(hào)，將它們放在合適的位置連成與圖1完全相同的電路圖，如圖2所示，注意圖2中的G、A、B、C與圖1中的S、A0、A1、A2相對(duì)應(yīng).然后從用戶界面上的儀器欄中將“邏輯轉(zhuǎn)換器”擊出，將電路的輸入變量M、N、P、Q依次接到邏輯轉(zhuǎn)換器最左邊的四個(gè)輸入端ABCD，同時(shí)將電路的輸出端Z接到邏輯轉(zhuǎn)換器最右邊的一個(gè)輸出端，如圖2所顯示的那樣.雙擊邏輯轉(zhuǎn)換器圖標(biāo)，便彈出圖3所示窗口，點(diǎn)擊窗口右側(cè)上方第一個(gè)按鈕，邏輯表就出現(xiàn)在左側(cè)的表格中，再點(diǎn)擊右側(cè)上方的第三個(gè)按鈕，在窗口的底部出現(xiàn)化簡后的邏輯表達(dá)式BD+ABD+BC，對(duì)應(yīng)圖1電路的輸出函數(shù)式為Z=NQ+MNQ+NP，至此完成題目要求，分析過程十分簡便.

3.2 Multisim10在時(shí)序邏輯電路分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)是某一時(shí)刻的輸出不僅與該時(shí)刻的輸入有關(guān)，還與電路存儲(chǔ)的狀態(tài)有關(guān)，也就是電路中一定包含記憶性元件.時(shí)序電路的分析與設(shè)計(jì)比組合邏輯電路更復(fù)雜，學(xué)生難以理解，尤其是對(duì)計(jì)數(shù)器的分析與設(shè)計(jì)更是如此.下面我們利用Multisim10軟件中的虛擬儀表——邏輯分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)的電路仿真，觀察電路的輸入輸出波形圖，畫出電路的狀態(tài)裝換圖，直接了解電路的邏輯功能，明顯提高了課堂教學(xué)效果.

分析圖4所示計(jì)數(shù)器電路，畫出電路的時(shí)序圖，說明這是幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器.

在Multisim10中選用TTL器件庫中的74LS160、反相器7404及與非門7420構(gòu)成圖4中的電路，并接入信號(hào)發(fā)生器XFG1和邏輯分析儀XLA1如圖5所示，圖5中QAQBQCQD的與圖4中的Q0Q1Q2Q3對(duì)應(yīng).利用Multisim10中的邏輯分析儀XLA1對(duì)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖和輸出信號(hào)波形進(jìn)行觀察，得到圖6，由此圖可以發(fā)現(xiàn)，每隔五個(gè)時(shí)鐘周期輸出信號(hào)波形就重復(fù)變化一次，并在7420的輸出端產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位脈沖，因此這是一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器.根據(jù)邏輯分析儀給出的輸出波形畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖7所示.

分析圖4的計(jì)數(shù)器電路發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器采用了同步預(yù)置數(shù)的工作方式，當(dāng)計(jì)數(shù)器處于QDQCQBQA= 0100狀態(tài)時(shí)，用7404和7420譯出LDc=0的信號(hào)，將計(jì)數(shù)器預(yù)置為Q3Q2Q1Q0=0000狀態(tài)，作為計(jì)數(shù)循環(huán)的起始值.進(jìn)一步分析可知這是一個(gè)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器.

由此可見，通過Multisim10中的邏輯分析儀能夠得到直接的輸入、輸出信號(hào)波形，邏輯功能一目了然，相比于常規(guī)教學(xué)教學(xué)效果更好.

4 總結(jié)

在數(shù)字電路課堂教學(xué)中使用Multisim10軟件，一方面可以使理論課的教學(xué)更加生動(dòng)有趣，另一方面在課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示可以更好的吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.學(xué)生通過直接觀察實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果，可以更加透徹的理解數(shù)字電路的工作過程，有助于提高學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力.

總之，利用Multisim10軟件對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行建模與仿真，不僅使學(xué)生明白了數(shù)字電路的功能，更清楚的掌握了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法，既加深了對(duì)理論的理解，又對(duì)電路功能建立起動(dòng)態(tài)、形象、直觀的感性認(rèn)識(shí)；因此，在數(shù)字電路課堂教學(xué)中使用Multisim10軟件進(jìn)行電路建模、仿真、調(diào)試，通過優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)得出最佳的電路設(shè)計(jì)方案，使教學(xué)過程更加直觀、明了，學(xué)生容易獲得明確的結(jié)果，提高了數(shù)字電路的質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕聶典.Multisim10計(jì)算仿真在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

〔2〕郭勇，許戈，劉豫東.EDA技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.5.

〔3〕王麗.Multisim10在數(shù)字電子電路課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009.15.

〔4〕周潤景.Multisim & LabV IEW虛擬儀器設(shè)計(jì)[M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2008.90-91.

第5篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

 

1.引言

 

《數(shù)字電子技術(shù)》是高等學(xué)校通信工程、電子信息工程、自動(dòng)化、電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。隨著數(shù)字應(yīng)用電子技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)的高速發(fā)展，以FPGA (Field Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)為代表的大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?Programmable Logic Device，PLD)的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)“板上數(shù)字系統(tǒng)”被“片上數(shù)字系統(tǒng)”替代[2]。為適應(yīng)數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展趨勢，對(duì)傳統(tǒng)《數(shù)字電子技術(shù)》教材內(nèi)容進(jìn)行了改革，在教材內(nèi)容的安排和例題選用上，立足于應(yīng)用型人才培養(yǎng)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，注重理論聯(lián)系實(shí)際，取得較好的應(yīng)用效果。

 

2.教材改革的基本思路

 

隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，如何處理數(shù)字電子技術(shù)的經(jīng)典內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容、傳統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代分析設(shè)計(jì)方法之間的關(guān)系，是教材內(nèi)容改革的重點(diǎn)。教材以“基礎(chǔ)知識(shí)器件原理器件應(yīng)用器件仿真系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)仿真”為主線，構(gòu)建數(shù)字系統(tǒng)的知識(shí)框架。在教材內(nèi)容組織上，將數(shù)字電子技術(shù)和數(shù)字系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)融為一體，系統(tǒng)介紹數(shù)字電子技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法;在教材內(nèi)容編寫上，以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力為目的，采用案例式或項(xiàng)目式編寫思路，將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，把突出知識(shí)的應(yīng)用性和實(shí)踐性作為主要方向，做到理論和實(shí)踐并重，既強(qiáng)調(diào)理論基礎(chǔ)，又突出應(yīng)用性。對(duì)于集成電路注重邏輯功能和使用方法介紹，增加EDA (Electronic Design Automation)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)[3]，利用Multisim 軟件對(duì)部分電路進(jìn)行功能仿真，并介紹VHDL語言、QuartusⅡ軟件的基本使用方法，利用VHDL語言設(shè)計(jì)部分?jǐn)?shù)字電路，利用QuartusⅡ軟件進(jìn)行仿真分析，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用的需要。

 

3.教材的主要特點(diǎn)

 

3.1 教材內(nèi)容組織

 

按照教育部高等學(xué)校電子信息科學(xué)與電氣信息類基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的基本要求，對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》教材內(nèi)容進(jìn)行重新組織，將教材內(nèi)容分為十章[4]。第一章介紹邏輯代數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括各種數(shù)制、常用的編碼規(guī)則、邏輯代數(shù)的基本定理、邏輯函數(shù)的表示方法和化簡方法等。第二章介紹EDA技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括Multisim、VHDL語言、QuartusⅡ的基礎(chǔ)知識(shí)。第三章介紹分立門電路、集成門電路和可編程邏輯器件的特點(diǎn)，并介紹利用VHDL語言設(shè)計(jì)門電路的方法。第四章首先介紹組合邏輯電路的基礎(chǔ)知識(shí)，然后講解組合邏輯電路的應(yīng)用，最后利用Multisim對(duì)組合邏輯電路進(jìn)行功能仿真和設(shè)計(jì)分析，并介紹組合邏輯電路的VHDL語言設(shè)計(jì)方法。第五章介紹各種觸發(fā)器的功能和應(yīng)用，并利用Multisim對(duì)觸發(fā)器進(jìn)行功能仿真，介紹觸發(fā)器的VHDL語言設(shè)計(jì)方法。第六章介紹時(shí)序邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法，介紹常用時(shí)序邏輯電路的功能和應(yīng)用，并分別利用VHDL語言和Multisim進(jìn)行功能描述和仿真。第七章介紹脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路，重點(diǎn)介紹集成電路的應(yīng)用。第八章介紹半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的特點(diǎn)和應(yīng)用。第九章介紹A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)集成DAC和ADC的基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹，并利用Multisim對(duì)基本轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行功能仿真。第十章介紹數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程，通過3個(gè)實(shí)例介紹數(shù)字系統(tǒng)的不同設(shè)計(jì)方法。

 

3.2強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論

 

隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為高校電類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生走向數(shù)字化時(shí)代的第一門課程，也是某些高校相關(guān)專業(yè)的考研課程，其重要性不言而喻。教材編寫強(qiáng)調(diào)《數(shù)字電子技術(shù)》基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性，將邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、組合邏輯電路分析與設(shè)計(jì)、時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)作為教材核心內(nèi)容，并結(jié)合部分高校相關(guān)專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》研究生考試大綱的要求，增加部分教學(xué)內(nèi)容。例如，在第六章“時(shí)序邏輯電路”中增加利用觀察法和隱含表法進(jìn)行狀態(tài)化簡的內(nèi)容，使學(xué)生能夠更容易掌握時(shí)序邏輯電路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

 

在教材內(nèi)容編排上，反復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)理論知識(shí)，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)并掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，第四章“組合邏輯電路”首先介紹組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法，然后介紹常用集成組合邏輯電路的原理和應(yīng)用，其中譯碼器、數(shù)值比較器按照組合邏輯電路的分析方法進(jìn)行闡述，編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器按照組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法闡述，使教材內(nèi)容循序漸進(jìn)、深入淺出，適用于學(xué)生自學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

 

3.3突出實(shí)踐應(yīng)用

 

在教材編寫過程中，注重學(xué)生對(duì)知識(shí)應(yīng)用能力培養(yǎng)的需要，強(qiáng)調(diào)具體操作過程中學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，將知識(shí)應(yīng)用能力培養(yǎng)貫穿整本教材，突出教材知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用性。在介紹集成電路時(shí)，刪除集成電路內(nèi)部電路的分析，強(qiáng)調(diào)集成電路的邏輯功能和使用方法[5]，例如，介紹555定時(shí)器時(shí)，在簡單介紹555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，以“觸摸式定時(shí)控制開關(guān)電路”、“雙音門鈴電路”等應(yīng)用電路介紹555定時(shí)器的使用方法。

 

在第九章“數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器”中，以DAC0808、DAC 0832、AD7543為例介紹常用集成數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的工作原理和使用方法，并分別給出DAC0832、AD7543與單片機(jī)AT89C51的接口電路，既加強(qiáng)與后續(xù)課程單片機(jī)、微機(jī)原理等的聯(lián)系[6]，又突出教材內(nèi)容的應(yīng)用性。3.4增加EDA技術(shù)知識(shí)

 

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)的縮寫，是從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)和計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)的概念發(fā)展而來的。教材第二章EDA技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)介紹了Multisim和QuartusⅡ兩種EDA工具的操作界面和使用方法，并介紹了VHDL語言的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作符和基本語句結(jié)構(gòu)，使學(xué)生借助EDA工具進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)。教材給出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成電路的Multisim仿真電路和VHDL描述方法，并在第十章“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)”中，以“計(jì)數(shù)報(bào)警器”、“簡易交通燈控制器”、“函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”為例，結(jié)合Multisim和QuartusⅡ軟件，詳細(xì)介紹簡單數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，豐富教材內(nèi)容。

 

4.結(jié)語

 

《數(shù)字電子技術(shù)》教材改革是一項(xiàng)長期工程，隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，必將對(duì)教材內(nèi)容產(chǎn)生深刻影響。本教材于2012年10月由北京大學(xué)出版社作為“21世紀(jì)全國本科院校電氣信息類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材”出版，2013年12月被評(píng)為河南省“十二五”普通高等教育規(guī)劃教材。教材經(jīng)過3年多的使用，得到了廣大師生的關(guān)注，收集了各方面建議和意見。為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，需要對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步改革。

第6篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

電路芯片化

電子產(chǎn)品的核心技術(shù)是電子電路技術(shù)，電子管、晶體管電路都是分立電路，由上游環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、制造元器件，由下游環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、制造電路。而IC則需要元器件和電路同時(shí)設(shè)計(jì)、制造，只能由上游環(huán)節(jié)一次性完成。這就形成了電子產(chǎn)品核心技術(shù)向上游轉(zhuǎn)移的發(fā)展態(tài)勢。

20世紀(jì)90年代前，IC只能替代部分功能電路，在分立電路中只是一個(gè)功能器件。但進(jìn)入20世紀(jì)90年代，IC由簡單到復(fù)雜逐步整合了大部分或全部的分立電路，使電子整機(jī)由一臺(tái)設(shè)備演進(jìn)成一塊組裝有若干IC的功能板卡，再進(jìn)一步演進(jìn)成一塊制造有全部電路的SoC。此時(shí)下游企業(yè)主要進(jìn)行產(chǎn)品文化層面設(shè)計(jì)，例如，工業(yè)美術(shù)、人機(jī)工程、應(yīng)用功能設(shè)計(jì)等，其技術(shù)層面的設(shè)計(jì)也就剩下機(jī)械結(jié)構(gòu)、性價(jià)比設(shè)計(jì)。可見核心技術(shù)已經(jīng)化蛹成蝶，飛到美歐風(fēng)情的花叢中去了。

部件模塊化

毫無疑問，IC技術(shù)是人類科技史上的一次革命。但是，寸有所長，尺有所短，或受物理極限限制。或由人機(jī)界面需要，總有一些元器件不能IC化。這就出現(xiàn)了IC與其他元器件的多元組合，這些多元組合就是模塊。模塊化也是電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢。例如，微波功率模塊就由微波電子管和微波IC組合，解決了軍事、宇航的急需。影響最大的組合就是液晶電視的液晶顯示模塊，制造大尺寸液晶顯示模塊的技術(shù)復(fù)雜度極高，必須由國際合作才能實(shí)現(xiàn)。

功能軟件化

計(jì)算技術(shù)最先開啟IC進(jìn)程，反過來IC技術(shù)又大大推動(dòng)了計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。這個(gè)互動(dòng)過程大大降低了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用門檻，從而使各類計(jì)算機(jī)成為各應(yīng)用領(lǐng)域的核心技術(shù)。但計(jì)算IC只是一個(gè)硬件平臺(tái)，應(yīng)用功能必須依靠軟件實(shí)現(xiàn)。

在許多領(lǐng)域，已經(jīng)由軟件替代硬件承擔(dān)了相應(yīng)的功能，例如，通信領(lǐng)域的數(shù)字信號(hào)處理、軟交換等；探測領(lǐng)域的相控陣?yán)走_(dá)天線的掃描控制等。但軟件設(shè)計(jì)必須與硬件設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)進(jìn)行，所以誰掌握了硬件核心技術(shù)，誰就掌握了軟件核心技術(shù)。

方案標(biāo)準(zhǔn)化

第7篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

該課程所涉及的內(nèi)容較多，且靈活性較高，教學(xué)難度較大。尤其有必要指出的是，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映時(shí)序電路最難學(xué)，究其原因，主要是時(shí)序電路設(shè)計(jì)到多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，學(xué)生很難像組合電路那樣，能夠簡單地明白電路各個(gè)器件的功能路徑，并在腦海中建立一個(gè)針對(duì)時(shí)序電路的直觀模型，并進(jìn)而明白電路的功能。

這是教師和學(xué)生在教與學(xué)過程中所要解決的最重要的問題，實(shí)踐證明，大多數(shù)學(xué)生對(duì)于時(shí)序電路的內(nèi)容掌握得不是很好，大部分時(shí)候，不要說設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)序電路，就是分析一個(gè)給定時(shí)序電路的功能都做不到。這也成了數(shù)字電路學(xué)習(xí)中最大的障礙。

造成此問題的最大原因在于，目前課本上所有的分析方法都是“靜態(tài)”方法，是基于手工的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于組合電路，這種方法是可行的。但在時(shí)序電路，由于其狀態(tài)時(shí)刻在變化，整個(gè)電路是“動(dòng)態(tài)”的，傳統(tǒng)的方法要求學(xué)生在腦海中記憶太多的中間過程，無法形成一個(gè)針對(duì)時(shí)序電路的直觀模型。另一方面，工業(yè)界已普遍采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和EDA（electronic design automation）技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)完全可以被用來幫助學(xué)生進(jìn)行理解。

因此有必要針對(duì)時(shí)序電路問題進(jìn)行深入探討和研究，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)，采用輔助教學(xué)方法，讓學(xué)生通過仿真來觀察電路的工作流程，建立常見時(shí)序電路芯片的直觀模型，真正明白時(shí)序電路的內(nèi)部工作原理。這對(duì)于該課程今后的教學(xué)是不無裨益的。

現(xiàn)有的各種商用數(shù)字電路仿真工具，都是面向工業(yè)界的，其功能強(qiáng)大，但學(xué)習(xí)難度高，學(xué)習(xí)時(shí)間長，要求使用者對(duì)于數(shù)字電路有著全面的了解。不符合數(shù)字電路初學(xué)者的使用要求。

C++語言一門面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，其功能強(qiáng)大，應(yīng)用范圍廣泛?，F(xiàn)代大學(xué)生在大一和大二的時(shí)候已經(jīng)學(xué)過了C++語言，對(duì)于該語言有了初步認(rèn)識(shí)。并且，大部分學(xué)生都配備了電腦，對(duì)于編程有著一定基礎(chǔ)。因此，采用該語言來針對(duì)時(shí)序電路常用芯片進(jìn)行建模是最適合不過的。

首先，利用C++的class，針對(duì)時(shí)序電路，依據(jù)內(nèi)部邏輯原理圖，建立如下繼承組合框圖：

組合框內(nèi)的箭頭表示邏輯連接。

在編寫程序之前，必須確定整個(gè)C++語言仿真程序的框架和輸入輸出接口，包括建立基本類，定義重用函數(shù)接口和繼承關(guān)系。

在現(xiàn)有C++的標(biāo)準(zhǔn)流的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)合適的輸入輸出接口。輸入輸出接口必須能直觀反映數(shù)字時(shí)序電路的工作原理，內(nèi)部工作機(jī)制和寄存器相互間的輸入輸出關(guān)系。

數(shù)字時(shí)序電路的各個(gè)模塊是并行工作的，而仿真模型是在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，是串行執(zhí)行的。應(yīng)當(dāng)按照如下流程圖，建立離散事件隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)機(jī)制，確保芯片同步。

目前數(shù)字電路課程的教學(xué)往往只注重于書本上的討論，是一種靜態(tài)的分析方法，而時(shí)序電路本身是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的。傳統(tǒng)的方法無法做到對(duì)時(shí)序電路的動(dòng)態(tài)分析。通過引入C++語言，對(duì)常見的時(shí)序電路芯片進(jìn)行建模，能幫助學(xué)生對(duì)時(shí)序電路的工作原理有一個(gè)清晰地理解。從而使數(shù)字電路課程的教學(xué)方法更加科學(xué)，教學(xué)內(nèi)容更加完善。

第8篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： 負(fù)荷開關(guān)；熔斷器；變壓器保護(hù)；終端變電站

一、引言

近年來，隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，配電網(wǎng)的發(fā)展則相對(duì)滯后，一些老舊小區(qū)供電系統(tǒng)依舊是幾十年建立的，存在諸多安全隱患。以老舊小區(qū)的變電所為例，存在高低壓設(shè)備嚴(yán)重老化的情況，長時(shí)間運(yùn)行將導(dǎo)致絕緣損壞，引發(fā)事故。在此類小區(qū)變電所改造的工程中，本文對(duì)變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究分析。

二、組合電器與斷路器

老舊小區(qū)變電所的變壓器以油浸變壓器居多。如果油浸變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障，在20ms內(nèi)切除故障可以避免變壓器不受損傷，否則變壓器油箱就有可能發(fā)生開裂爆炸的危險(xiǎn)。終端變電站中的變壓器通常為1600KVA及以下，此類小型變壓器承受短路能力較差，主要靠開關(guān)動(dòng)作來保護(hù)變壓器。當(dāng)選用斷路器保護(hù)時(shí)，斷路器切斷故障電流時(shí)間由三部分組成：繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、斷路器固有分閘時(shí)間、燃弧時(shí)間。以VS1-12高壓真空斷路器為例，其固有分閘時(shí)間為50ms，燃弧時(shí)間為15ms，再加上繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，斷路器切斷故障電流大概需要100ms左右。如果使用組合電器作為保護(hù)，熔斷器在10ms～20ms內(nèi)切斷故障電流，同時(shí)熔斷器的撞擊器動(dòng)作使高壓負(fù)荷開關(guān)開斷三相電路，故障電流越大熔斷器則開斷電流時(shí)間越短。用斷路器保護(hù)變壓器對(duì)比組合電器，變壓器需要承受短路電流的時(shí)間更久，否則變壓器油箱就有開裂爆炸的可能。

對(duì)于居民小區(qū)而言，供電負(fù)荷均為三類負(fù)荷。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作切斷故障變壓器，此時(shí)并不需要重合閘或者閉合母聯(lián)來立刻恢復(fù)供電。所以在這種條件下由負(fù)荷開關(guān)―熔斷器組成的環(huán)網(wǎng)柜完全可以取代斷路器柜。在改造工程中，工程本身具有局限性，由于以前高嚎關(guān)柜均是靠墻安裝，在現(xiàn)有空間的基礎(chǔ)上改造，只有環(huán)網(wǎng)柜可以勝任。

但是在變壓器容量較大且需要頻繁操作的配電系統(tǒng)中，由于真空斷路器既可以控制，又有保護(hù)功能，組合電器仍然無法取代它。

組合電器構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)柜與斷路器柜相比，其價(jià)格是斷路器柜的30%～50%，其體積僅為斷路器柜的60%～70%。環(huán)網(wǎng)柜可以靠墻安裝，對(duì)高壓配電室的面積要求很低?？偟膩碚f此類改造項(xiàng)目中，環(huán)網(wǎng)柜在經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性上均優(yōu)于斷路器柜。

三、高壓負(fù)荷開關(guān)―熔斷器組合電器介紹

高壓負(fù)荷開關(guān)滅弧能力不強(qiáng)，僅能夠開斷和關(guān)合額定負(fù)荷電流以及過載電流。當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，負(fù)荷開關(guān)可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)承受短路電流，但是無法開斷短路電流。

高壓負(fù)荷開關(guān)與高壓熔斷器串聯(lián)在一起組成了負(fù)荷開關(guān)―熔斷器組合電器。開斷和關(guān)合負(fù)荷電流都是頻繁發(fā)生的，但是線路發(fā)生短路故障是很少的。組合電器就是將控制與保護(hù)這兩個(gè)功能分開，負(fù)荷開關(guān)負(fù)責(zé)經(jīng)常發(fā)生的投切負(fù)荷，很少發(fā)生的短路故障電流，由熔斷器來開斷。

四、負(fù)荷開關(guān)與熔斷器的配合

負(fù)荷開關(guān)與熔斷器之間的聯(lián)動(dòng)，一般是通過熔斷器上裝設(shè)撞擊器實(shí)現(xiàn)的。必須設(shè)置聯(lián)動(dòng)裝置的原因有兩點(diǎn)：

第一，變壓器無論發(fā)生哪一種短路故障，任意一相上的熔斷器動(dòng)作，撞擊器都會(huì)觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)的機(jī)械式脫扣器來開斷三相電路，從而避免造成變壓器長時(shí)間的缺相運(yùn)行。

第二，當(dāng)變壓器過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果此時(shí)的過負(fù)荷電流小于熔斷器最小開斷電流，將導(dǎo)致熔斷器無法完全熄弧，但是熔件會(huì)熔斷，觸發(fā)撞擊器擊出，使負(fù)荷開關(guān)來開斷此電流。熔斷器最小開斷電流一般小于負(fù)荷開關(guān)額定開斷電流，所以負(fù)荷開關(guān)是有能力開斷過負(fù)荷電流的。

當(dāng)變壓器發(fā)生三相故障時(shí)，組合電器在開斷三相電路時(shí)有兩種可能。第一種，三相熔斷器，其中一個(gè)首先斷開，觸發(fā)撞擊器，然后撞擊器使負(fù)荷開關(guān)斷開另外兩相電路。第二種，在第一個(gè)熔斷器熔斷之后，負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作之前，由另外兩相熔斷器切斷故障電流。在這里需要引出一個(gè)轉(zhuǎn)移電流的概念。轉(zhuǎn)移電流是在熔斷器與負(fù)荷開關(guān)轉(zhuǎn)換開斷職能時(shí)的三相對(duì)稱電流值稱為組合電器的額定轉(zhuǎn)移電流。額定轉(zhuǎn)移電流是負(fù)荷開關(guān)的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，小于額定轉(zhuǎn)移電流的故障電流由負(fù)荷開關(guān)來開斷，大于額定轉(zhuǎn)移電流的故障電流由熔斷器來開斷。如果負(fù)荷開關(guān)與熔斷器搭配不當(dāng)，就有可能導(dǎo)致負(fù)荷開關(guān)來開斷本應(yīng)由熔斷器開斷的故障電流，引發(fā)事故。

決定轉(zhuǎn)移電流大小的因素有很多，其中包括熔斷器的電流――時(shí)間特性曲線，撞擊器的動(dòng)作時(shí)間，負(fù)荷開關(guān)的完全分閘時(shí)間。

綜上所述，電路中電流的大小決定了電路最終是由負(fù)荷開關(guān)開斷還是由熔斷器開斷。根據(jù)電流的大小，分成以下四個(gè)范圍：

（1）范圍一，額定負(fù)荷電流。在此范圍內(nèi)電路的開斷由負(fù)荷開關(guān)完成。

（2）范圍二，過負(fù)荷電流。由于過負(fù)荷電流的值在熔斷器最小開斷電流附近，導(dǎo)致熔斷器動(dòng)作沒有那么靈敏，在此電流范圍內(nèi)，熔斷器無法熄弧，但是熔斷器承受過電流會(huì)導(dǎo)致熔件動(dòng)作觸發(fā)撞擊器，最終由負(fù)荷開關(guān)完成電路的開斷。

（3）范圍三，額定轉(zhuǎn)移電流。當(dāng)故障電流小于額定轉(zhuǎn)移電流時(shí)，熔斷器其中一個(gè)首先開斷一相電路，觸發(fā)撞擊器使負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)鄡上嘞嚯娐贰?/p>

（4）范圍四，限制電流。對(duì)于故障電流大于轉(zhuǎn)移額定電流的情況，熔斷器其中一個(gè)首先開斷一相電路，觸發(fā)撞擊器。在撞針彈出觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)機(jī)械脫扣裝置之前，或者已經(jīng)觸發(fā)了機(jī)械脫扣裝置負(fù)荷開關(guān)還未分閘之前，另外兩相熔斷器已經(jīng)率先動(dòng)作，切斷了兩相故障電流。

在這四種電流范圍內(nèi)，熔斷器，撞擊器以及負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作的情況詳見表1.

五、結(jié)束語

對(duì)于此類老舊居民區(qū)終端變電站的變壓器保護(hù)，高壓負(fù)荷開關(guān)―熔斷器組合電器是完全可以勝任的。以環(huán)網(wǎng)柜代替斷路器柜，不僅可以節(jié)省設(shè)備投入的費(fèi)用，還可以省去后期維護(hù)的支出。不管是工程的建設(shè)方還是使用方都將節(jié)省一部分資金。組合電器應(yīng)用十分廣泛，包括箱式變壓器、終端配電站、環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)等。隨著開關(guān)元器件的開發(fā)發(fā)展，組合電器的前景還是十分美好的?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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[2]馮臣. 論負(fù)荷開關(guān)―熔斷器組合電器在變壓器保護(hù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用[J]. 智能建筑電氣技術(shù)，2009，（4）.

第9篇：組合電路的設(shè)計(jì)范文

方框圖是表示該設(shè)備是由哪些單元功能電路所組成的圖，能表示這些單元功能是怎樣有機(jī)地組合起來，并完成它的整機(jī)功能。方框圖僅表示整個(gè)機(jī)器的大致結(jié)構(gòu)，即包括了哪些部分。每一部分用一個(gè)方框表示，有文字或符號(hào)說明，各方框之間用線條連起來，表示各部分之間的關(guān)系。方框圖只能說明機(jī)器的輪廓、類型以及大致工作原理，看不出電路的具體連接方法，也看不出元件的型號(hào)數(shù)值。方框圖一般是在講解某個(gè)電子電路的工作原理時(shí)，或是介紹電子電路的概況時(shí)采用的。按運(yùn)用的程序來說，一般是先有方框圖，再進(jìn)一步設(shè)計(jì)出原理電路圖。如果有必要時(shí)再畫出安裝電路圖，以便于安裝。裝配圖是表示電原理圖中各功能電路、各元器件在實(shí)際線路板上分布的具置以及各元器件管腳之間連線走向的圖形。裝配圖也就是布線圖，如果用元件的實(shí)際樣子表示，又叫實(shí)體圖。原理圖只說明電路的工作原理，看不出各元件的實(shí)際形狀，不知道在機(jī)器中是怎樣連接的，以及位置在什么地方，而裝配圖就能解決這些問題。裝配圖一般很接近于實(shí)際安裝和接線情況。如果采用印制電路板，裝配圖就要用實(shí)物圖或符號(hào)畫出每個(gè)元件在印制板的什么位置，焊在哪些接線孔上。裝配圖有圖紙表示法和線路板直標(biāo)法兩種。圖紙表示法用一張圖紙（稱印制線路圖）表示各元器件的分布和它們之間的連接情況，這也是傳統(tǒng)的表達(dá)方式。線路板直標(biāo)法則在銅箔線路板上直接標(biāo)注元器件編號(hào)，這種表示方式的應(yīng)用越來越廣泛，特別是進(jìn)口設(shè)備中大多采用這種方式。

電子電路的分解

任何復(fù)雜的電子電路都是由一些具有完整基本功能的單元電路組成，也就是說任何復(fù)雜的電子電路都可以分解為若干個(gè)單元電路，比如各種直流穩(wěn)壓電源，其技術(shù)指標(biāo)可能有所不同，但就其電路組成而言，都是有變壓器降壓電路、整流電路、濾波電路以及穩(wěn)壓電路等單元組成的，交流電由變壓器降壓后，經(jīng)整流輸出脈動(dòng)直流電壓，然后經(jīng)濾波電路變?yōu)檩^平滑的直流電壓，最后由穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓輸出。復(fù)雜電路一旦被分解成若干個(gè)單元電路，就可以從分析單元電路著手，去了解各單元電路的工作原理、性能特效以及有關(guān)參數(shù)，進(jìn)而分析每個(gè)單元電路和整機(jī)電路之間的關(guān)系，了解電路的設(shè)計(jì)思想。