时间：2023-10-15 15:34:44
【关键词】数字频率计；计数器；定时器；闸门时间；显示器；校准信号；清零电路
一、问题的提出
在电子信息领域，仅仅电压、电流和电阻的测量已远远不能满足其飞速发展的要求，所谓一块万用表在手可走偏天下的时代也已一去不复返。目前信号频率、电磁辐射、有害气体等等的测量要求非常广泛。价格低廉、简单实用的检测设备是普通电子爱好者需求的目标之一。
本文利用价格低廉的集成电路CD4541、4528、4093、4026设计制作一款数字频率计，并对具体电路进行分析。
二、电路功能
频率是指在1S时间内周期信号变化的次数，单位为Hz，用f来表示，周期用T来表示，他们的关系为：
由此可见，数字频率计在1s标准时间内，测出信号变化的次数，然后再用数字形式显示出来，即完成其功能的主要部分。具体来说，数字频率计必须具备以下三个功能部件：
1.能产生1s标准时间的功能部件。
2.计数部件。
3.显示部件。
电路功能框图如图1所示。
三、电路原理
1.电路原理图
电路原理如图2所示，被测信号经“IN”输入，经整形后送到计数控制器输入端，当控制定时器跳变为高电平（TH：1s）时其波形前沿触发置零电路，使计数器瞬时置零，同时闸门打开，信号通过，允许计数，并通过LED显示计数值。当控制计时器为低电平时，闸门关闭，计数技术停止，所计数值保持不变并被稳定显示。
2.单元电路工作原理分析
1）整形电路和内置振荡
整形电路和内置振荡器单元由集成电路4093中的IC3：A和B组成，集成电路4093内部结构是4个双输入与非门电路组成。
整形：当SA置于“外接”时，IC3：A和B的输入端分别短接，电路成为反相“非门”，两个反相“非门”串联，则总相位不变。由于门电路输入输出特性，其输出只有“0”和“1”两种状态，整形效果较好。但要注意信号幅度必须足够大，一般应大于4/5电源电压，否则有可能无法计数显示。
内置振荡：当SA置于“校准”时，IC3：B、RP2、RP3、C3构成内置振荡器，调节RP2（粗调）与RP3（细调）设定为5000HZ，5V，可作为“校准信号”，其原理与门控振荡器相仿，这里不再重复。
2）闸门
闸门电路单元主要由集成电路4093中的IC3：C和D组成该电路利用了与非门任一输入端输入为“0”，其他输入端不再对输出状态起作用的特点，将IC3：C的一个输入端（4093⑨脚），另一输入端作为信号输入，是与非门变成一个受控的闸门。
受控输入端接控制定时器输出端，当控制定时器输出“0”时，闸门关闭，无输出。当控制定时器输出“1”，闸门打开，波形输出与输入相位一致，能够传递到计数器。
3）控制定时器
控制定时器单元是由集成电路4541和R1、RP1、C1组成。该电路输出一周期为2s（TH和TL各为1s）的方波波形，电路主要由R1、RP1、C1选频电路决定4541的内振荡频率，再经29分频得到上述波形，当输出Q端为“1”时闸门打开，开始计数，OUT端有波形输出，LED显示数字快速变化，Q端为“0”时，闸门关闭，计数停止，LED显示数字不再变化，保持，OUT端无输出波形。
4）置零电路
置零电路单元主要由集成电路IC2（4528）和R2、C2等组成。该电路是利用脉冲的上升沿进行触发的单稳态电路，R、C大小决定置零脉冲的宽度，置零脉冲的宽度应远小于被测信号的周期，IC2④脚是输入端，接4541输出端，当接收到“1”信号上升沿时，产生一个正窄脉冲信号，计数器置零。窄脉冲过后，计数器恢复计数状态。
5）显示电路
显示电路单元由4片4026集成电路和4只共阴极LED数码管组成。4026集成电路是十进制译码、直接驱动LED电路，4为十字分别表示千位、百位、十位、个位。①脚为输入端，上升沿有效，⑤脚为进位信号输出端，在本电路中又为高一位计数器提供计数脉冲。图2是数字频率计电路原理图。
四、结论
本电路设计结构简单，功能比较齐全，作为电子爱好者自行设计信号源时的频率显示辅助电路具有一定的实用性，在调试过程中，须将标准信号源接入，SA在“外接”位，信号源频率调节为5000HZ，然后调节定时器电路阻容网络（调节RP1），使Q端输出为T=2S，即为正电平1S，使闸门打开时间为1S，操作时为调节RP1使数码管显示5000。SA放到“校准”位时，调节RP2到中间位，再调节RP3使数码管显示5000即完成。
参考文献
[1]杨帆.数字频率计的设计与实现[J].科技广场，2011（9）.
[2]武卫华.基于SoPC的嵌入式数字频率计设计与实现[J].电子测量与仪器学报，2010（2）.
[3]沈亚钧.基于单片机的数字频率计设计[J].山西电子技术，2012（10）.
关键词： 电路分析 教学设计 阶段成果
电路是电类专业的必修课，是电类基础课的第一步，走好这一步，相当于为后续课程的学习打下坚实基础。在充分重视素质教育的今天，全面推进电路的教学改革，提高教学水平和教学质量，挖掘学生潜能，发挥学生的主动性和创造性，培养具有综合素质的人才具有重要意义。分析归纳课程的知识构架，探讨课程间知识点的联系，优化电路教学内容，使基础课之间相关内容渗透融合。该课程的主要特点是理论性强、抽象性强、数学知识涉及较多，以往绝大多数教师都采用传统的教学模式，使得课程内容与未来职业实际需求相脱节，学生因学习缺乏兴趣而厌学，教学失去有效性，导致教学质量下降，毕业生根本无法适应现代企业对员工素质的要求。怎样激发学生在专业课程上的学习兴趣并积极参与学习？随着课程改革的不断深入，加之适逢我院国家骨干院校建设，为专业课的彻底改革提供了良好契机和平台，我们在“电路分析”课程的教学中大胆改革，取得了满意效果。
1.教学内容优化
1.1教学内容分解
电路分析课程教学内容以“教、学、做、练”为一体形式展开内容，全书共包括4个学习情境，每个学习情境下对应若干个学习任务，教学内容组织结构图如图1所示：
图1 教学内容组织结构图
1.2与其他电类基础课相辅相成
每一门课程都不是孤立的，都能够与后续课程有机结合起来。在电路分析教学改革实施中，教师有机地结合后续课程，不仅有助于学生该门课程的学习，而且有利于后续课程的融会贯通。
例如基尔霍夫电流定律（KCL）的推论：对集总参数电路中任意一个封闭面S（可看为广义节点），在任意时刻流入（或流出）封闭面的电流的代数和为零，从而有效地为模拟电子技术中三极管的学习做良好的知识铺垫。如图2所示。
NPN管：PNP管：
图2 三极管的电流分配关系
由KCL知：I■=I■+I■
针对不同专业，适当增加、突出与专业有关的内容。对电力专业，功率因数的提高、三相电路等强电内容作为重点内容讲解。
2.课程内容设计
电路分析课程分为“4个学习情境，9个学习任务”，其中每个学习任务以三个教学环节展开：理论教学环节、实验教学环节、仿真教学环节，三个环节环环相扣，互相印证，最终达到“夯实基础、熟练技能、服务专业”的教学目的。
2.1电路仿真软件的使用
社会发展的需要及计算机在学生中的普及，我们开展了电子电路仿真软件的学习，在课程中设置增加multisim仿真软件。仿真分析可以结合具体教学内容，在理论教学过程中穿行。例如在基尔霍夫电流定律学习中，应用仿真软件，根据所学电路的原理图，连接电路，通过仿真很直观地反映出：对节点而言，电荷守恒，即流入节点的电流之和=流出节点的电流之和，使学生很好地掌握了定律内容。电流定律仿真电路见图3所示，由图得出12=6+4+2的结论。
图3 基尔霍夫电流定律仿真电路
教学效果显示，这一方法可大大提高理论可视性，起到辅助教学的作用，有利于学生加深对理论的理解。同时为学生引进电路分析设计的平台，有助于培养他们的创新能力。
2.2电路实验的优化
传统的电路分析实验一般是实验老师事先准备好，然后具体讲解实验方法和操作步骤，学生则按部就班地做。这种灌入式的教学方法虽然在培养学生动手能力、观察能力、记忆能力等方面能取得一定成效，但并不能培养学生独立解决问题的能力和创新意识。
增加综合设计性实验，学生自拟实验方案和步骤，利用仿真软件先进行仿真，然后动手实践。通过实验教学，全面培养学生动手能力与创新能力，使学生成为实验教学主体。
2.3建设课程网站
通过课程网站“教学资源”、“仿真项目”、“实践项目工单”、“在线答疑”、“自主学习”等栏目展示学习内容，可让学生预知将要学习的内容，提高学生学习的针对性和目的性。
3.建立课程考核机制
高职教育考核改革要以能力考核为主体，考核内容要与社会和行业企业对专业人才的规格要求接轨，以达到促进学生知识、能力和素质的提高。
本课程考核采用“形成性考核+素质测评”的考核方式进行，主要以过程考核为主，考核内容涵盖完成学习任务的全过程。具体包含以下几个方面：
（1）学生学习积极性和阶段学习效果评价（考勤、课堂表现、小测验等）；
（2）自主学习能力评价（独立完成任务）；
（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（小组合作）；
（5）综合能力评价（操作考试）；
（6）考核成绩由平时成绩+终期考核两部分组成。
引言
TOPSwitch是美国功率集成公司（PI）于20世纪90年代中期推出的新型高频开关电源芯片，是三端离线PWM开关（ThreeterminalofflinePWMSwitch）的缩写。它将开关电源中最重要的两个部分——PWM控制集成电路和功率开关管MOSFET集成在一块芯片上，构成PWM/MOSFET合二为一集成芯片，使外部电路简化，其工作频率高达100kHz，交流输入电压85～265V，AC/DC转换效率高达90％。对200W以下的开关电源，采用TOPSwitch作为主功率器件与其他电路相比，体积小、重量轻，自我保护功能齐全，从而降低了开关电源设计的复杂性，是一种简捷的SMPS（SwitchModePowerSupply）设计方案。
TOPSwitch系列可在降压型，升压型，正激式和反激式等变换电路中使用。但是，在现有的参考文献以及PI公司提供的设计手册中，所介绍的都是用TOPSwitch制作单端反激式开关电源的设计方法。反激式变换器一般有两种工作方式：完全能量转换（电感电流不连续）和不完全能量转换（电感电流连续）。这两种工作方式的小信号传递函数是截然不同的，动态分析时要做不同的处理。实际上当变换器输入电压在一个较大范围发生变化，和（或者）负载电流在较大范围内变化时，必然跨越两种工作方式，因此，常要求反激式变换器在完全能量和不完全能量转换方式下都能稳定工作。但是，要求同一个电路能实现从一种工作方式转变为另一种工作方式，在设计上是较为困难的。而且，作为单片开关电源的核心部件高频变压器的设计，由于反激式变换器中的变压器兼有储能、限流、隔离的作用，在设计上要比正激式变换器中的高频变压器困难，对于初学者来说很难掌握。笔者采用TOP225Y设计了一种单端正激式开关电源电路，实验证明该电路是切实可行的。下面介绍其工作原理与设计方法，以供探讨。
1 TOPSwitch系列应用于单端正激变换器中存在的问题
TOPSwitch的交流输入电压范围为85～265V，最大电压应力≤700V，这个耐压值对于输入最大直流电压Vmax=265×1.4=371V是足够的,但应用在一般的单端正激变换器中却存在问题。
图1是典型的单端正激变换器电路，设计时通常取NS=NP，Dmax<0.5（一般取0.4）,按正激变换器工作过程,TOPSwitch关断期间，变压器初级的励磁能量通过NS，D1，E续流（泄放）。此时，TOPSwitch承受的最大电压为
VDSmax≥2E=2Vmax=742V （1）
大于TOPSwitch所能承受的最大电压应力700V，所以，TOPSwitch不能在一般通用的正激变换器中使用。
2 TOPSwitch在单端正激变换器中的应用
由式（1）可知，TOPSwitch不能在典型单端正激变换器中应用的关键问题，是其在关断期间所承受的电压应力超过了允许值，如果能降低关断期间的电压应力，使它小于700V，则TOPSwitch仍可在单端正激变换器中应用。
2.1 电路结构及工作原理
本文提出的TOPSwitch的单端正激变换器拓扑结构如图1所示。它与典型的单端正激变换器电路结构完全相同,只是变压器的去磁绕组的匝数为初级绕组匝数的2倍,即NS=2NP。
TOPSwitch关断时的等效电路如图2所示。
若NS与NP是紧耦合，则，即
VNP=1/2VNS=1/2E （2）
VDSmax=VNP＋E=E=1.5×371
=556.5V<700V （3）
2.2最大工作占空比分析
按NP绕组每个开关周期正负V·s平衡原理，有
VNPon(Dmax/T)=VNPoff[(1-Dmax)/T] （4）
式中：VNPon为TOPSwitch开通时变压器初级电压，VNPon=E；
VNPoff为TOPSwitch关断时变压器初级电压，VNPoff=（1/2）E。
解式（4）得
Dmax=1/3 （5）
为保险，取Dmax≤30％
2.3去磁绕组电流分析
改变了去磁绕组与初级绕组的匝比后，变压器初级绕组仍应该满足A·s平衡，初级绕组最大励磁电流为
im(t)|t=DmaxT=Ism=DmaxT=(E/Lm)DmaxT （6）
式中：Lm为初级绕组励磁电感。
当im(t)=Ism时，B=Bmax，H=Hmax，则去磁电流最大值为
Ism==(Hmaxlc/Ns)=1/2Ipm (7)
式中：lc为磁路长度；
Ipm为初级电流的峰值。
根据图2（b）去磁电流的波形可以得到去磁电流的平均值和去磁电流的有效值Is分别为
下面讨论当NP=NS，Dmax=0.5与NP=NS，Dmax=0.3时的去磁电流的平均值和有效值。设上述两种情况下的Hmax或Bmax相等，即两种情况下励磁绕组的安匝数相等，则有
Im1NP1=Im2NP2 （10）
式中：NP1为Dmax=0.5时的励磁绕组匝数；
NP2为Dmax=0.3时的励磁绕组匝数；
设Lm1及Lm2分别为Dmax=0.5和Dmax=0.3时的初级绕组励磁电感，则有
Im1=E/Lm1×0.5T为Dmax=0.5时的初级励磁电流；
Im2=E/Lm2×0.3T为Dmax=0.3时的初级励磁电流。
由式（10）及Lm1，Lm2分别与NP12，NP22成正比，可得两种情况下的励磁绕组匝数之比为
(NP1)/(NP2)=0.5/0.3
及(Im1)/(Im2)=(Np2)/(Np1)=0.3/0.5 (12)
当NS1=NP1时和NS2=2NP2时去磁电流最大值分别为
Ism1=Im1=Im （13）
Ism2=Im2=(0.5/0.6)Im （14）
将式（10）～（14）有关参数代入式（8）～（9）可得到，当Dmax=0.5时和Dmax=0.3时的去磁电流平均值及与有效值Is1及Is2分别为
Is1=1/4Im ImIs1=0.408Im（Dmax=0.5）
Is2≈0.29ImIs2=0.483Im（Dmax=0.3）
从计算结果可知，采用NS=2NP设计的去磁绕组的电流平均值或有效值要大于NS=NP设计的去磁绕组的电流值。因此，在选择去磁绕组的线径时要注意。
3 高频变压器设计
由于电路元件少,该电源设计的关键是高频变压器,下面给出其设计方法。
3.1 磁芯的选择
按照输出Vo=15V，Io=1.5A的要求，以及高频变压器考虑6％的余量，则输出功率Po=1.06×15×1.5=23.85W。根据输出功率选择磁芯，实际选取能输出25W功率的磁芯，根据有关设计手册选用EI25，查表可得该磁芯的有效截面积Ae=0.42cm2。
3.2 工作磁感应强度ΔB的选择
ΔB=0.5BS，BS为磁芯的饱和磁感应强度，由于铁氧体的BS为0.2～0.3T，取ΔB=0.15T。3.3 初级绕组匝数NP的选取
选开关频率f=100kHz（T=10μs），按交流输入电压为最低值85V，Emin≈1.4×85V，Dmax=0.3计算则
取NP=53匝。
3.4 去磁绕组匝数NS的选取
取NS=2NP=106匝。
3.5 次级匝数NT的选取
输出电压要考虑整流二极管及绕组的压降，设输出电流为2A时的线路压降为7％，则空载输出电压VO0≈16V。
取NT=24匝。
3.6 偏置绕组匝数NB的选取
取偏置电压为9V，根据变压器次级伏匝数相等的原则，由16/24=9/NB，得NB=13.5,取NB=14匝。
3.7 TOPSwitch电流额定值ICN的选取
平均输入功率Pi==28.12W（假定η=0.8），在Dmax时的输入功率应为平均输入功率，因此Pi=DmaxEminIC=0.3×85×1.4×IC=28.12，则IC=0.85A，为了可靠并考虑调整电感量时电流不可避免的失控，实际选择的TOPSwitch电流额定值至少是两倍于此值，即ICN>1.7A。所以，我们选择ILIMIT=2A的TOP225Y。
4 实验指标及主要波形
输入AC220V，频率50Hz，输出DCVo=15(1±1％)V，IO=1.5A，工作频率100kHz，图3及图4是实验中的主要波形。
图3中的1是开关管漏源电压VDS波形，2是输入直流电压E波形，由图可知VDS=1.5E；图4中的1是开关管漏源电压VDS波形，2是去磁绕组电流is波形，实验结果与理论分析是完全吻合的。
关键词: 万用表；安装；调试；实习；原理分析
Abstract: In order to explore the multicenter installation practice and theory analysis for the higher institutions in the electrical and electronic practice teaching, as the multicenter design principle books reference, I analyze the design concepts and circuit features of the MF47-6 multicenter as the Ohm's law basic principle in the practice teaching. I analyze one by one the first circuit, DC current, voltage, AC voltage, resistance circuits, in order to facilitate students to better understand and master the multicenter installation practice and debug design principle. This article focuses on the analysis of the circuit and DC current meter.
Key words: multicenter; installation; commissioning; practice; principle analysis
中图分类号：TN108.7 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1.电阻测量部分，如图6所示：
1.1WH1调在最右边的时候，根据前面计算流过表头的总电流为I表并右=46.2uA+3.85uA=50.05uA等效电阻为R表并右=2.31KΩ。
1.2 当WH1调到最左边的时候，表头电阻变为2.5KΩ+WH1=12.5KΩ。它又和R21=20K并联，等效电阻为：R表并左=12.5KΩ乘20KΩ/(12.5KΩ+20KΩ)=7.69KΩ
这时从R20分流的电流为：IR20=12.5KΩ乘 46.2uA/20KΩ=28.875uA。这时表头等效的总电流为：I表并左28.875uA+46.2Ua=75.075uA。
1.3由我们可以知道当WH1在校零时表头的电流在50.05uA到75.075uA之间变化。
1.4下面我对电阻各挡位进行分析：（设WH1调在最右边的时候。下同）
当量程开关在Rx1档时，我们看一下R14与表头串联，，其电阻为17.3K+2.31K=19.61K，且R18=15.34Ω并与19.61K并联分流。其并联等效电阻为（19.61K乘15.32Ω）/（19.61K+15.3Ω）=15.288Ω约等于15.3Ω。
由全电路欧姆定律可以知道，I=E/（R内+R外），当电阻档在较零时把正负表笔短路后R外=0Ω，电流可调到最大值，Im=E/R内=E/15.3Ω。当两表笔外接电阻15.3Ω时，R内=R外总电阻为30.6欧姆，这时I=E/（R内+R外）=15.3Ω乘2=Im/2，电流正好减少了一半，表针指在表面的正中间。这个中间的电流数值就定义为电阻的中心阻值（15.3Ω）。知道了这个电阻的中心阻值的道理，就知道了万用表不同档位的内部电阻有多少了。
当外接电路断开时电阻为无穷大，由欧姆定律可以知道I=E/（R内+R外）= E/（R内+无穷大），电流I为0，所以面板0电流时表示外电阻为无穷大的刻度；我们看到电流最大Im时（就是2个表笔短路外面的电阻为零时），面板就应该表示外电阻为0Ω的刻度；面板中间为电阻挡位内电阻的值——中心阻值（15.3Ω），而面板左边电流为零时电阻为无穷大，所以电阻挡的面板刻度也是不等分的。
我再仔细的看了该万用表的电阻的面板刻度和技术指标。从等分的直流电流挡中间对上去看，中心阻值应该是16.5Ω，可不知道万用表的设计者在最基本的Rx1档的设计时（虽然电阻阻值是国家有标称值的规定的限制），为什么不把并联电阻R18采用接近16.5Ω的电阻，（设中心阻值为16.5Ω经过确度计算可以知道R18为16.5139Ω）这样计算出来更加接近中心阻值16.5Ω。这个值得大家探讨？也可能是该表电阻档的设计误差精确度是在百分之十的缘故吧？但是做为设计的理念，本人认为应该尽量做到精益求精；误差大是因为电压波动大。
完成了Rx1档刻度分析我们再来看Rx10档，它是 R17=165Ω和19.61K并联分流。等效电阻为19.65Kx165Ω/（19.65K+165Ω）=163.6Ω。当电路中外接163.6Ω的电阻时，电流正好减小到一半；这时的中心电阻为163.6Ω，接近面板中心阻值读数165Ω，可以说是和面板的读数16.5Ω乘10倍。所以这个档是Rx10档。
同样道理当Rx100档时，R16=1.78K与19.61K并联分流，等效电阻为19.61K乘1.78Ω（19.61K+1.78K）=1631.87Ω，即中心电阻阻值为1631.87Ω。和面板中心阻值读数1650接近、也就是16. 5Ω乘100。
当Rx1000档时，R15=55.4K和19.61K并联分流，等效电阻为19.61K乘55.4K/（19.61K+55.4K）=14. 483K，中心电阻阻值为14.48K。这个档位和面板中心阻值16.5Ωx1000相差也比较大，所以R15的选择可以比55.4K大的多。设计中心阻值电阻为16.5K，则R15可以由下面来公式来决定：19.61K乘R15/（19.61K+ R15）=16.5K，解这个公式可得R15=104040Ω约等于104K。所以Rx1000档时，R15=55.4K测量误差较大。
当Rx10K档时R23=141K和19.61K串联，总电阻为160.61K，中心阻值电阻为160.61K。（笔者认为R23可以选择在145.39K左右，使串联的总电阻更加接近为165K）。
【关键词】输电线路；杆塔；防雷；架线
1输电线路运行现状
1.1外力对输电线路的破坏
外部破坏在很大程度上威胁了电网运行的稳定性和可靠性。影响输电线路稳定和正常供电秩序的主要因素有：
（1）近年来随着经济的快速发展，越来越多的出现在线路保护区内的违建房直接造成输电线路与房屋的垂直或水平距离小于安全距离。
（2）恶劣的气候条件。
（3）过度采矿及挖沙造成的地面沉降甚至塌陷。
（4）在线路附近放风筝引发短路或接地。
（5）庄稼收割后，农民在输电线路下焚烧秸秆所释放的高温。
（6）部分偏远地区的电力设施经常被盗。
1.2路径选择不合理
线路选择和勘探是整个输电线路设计中的关键所在，其合理性对整个施工过程及后期的运行和维护有着非常重要的作用。树木的生长及山火发生的可能性、经济发展和人口增长造成的房屋加高、秸秆焚烧等因素都会对输电线路造成极大威胁。因此，在路径选择的过程中应综合考虑各方面因素，尽可能避开森林、房屋和经济作物种植区域。
1.3线路巡视工作困难
目前我国对线路检测的经验比较少，还没有相应的国家标准。输电线路的地域分布广泛、输电电压等级提高造成的塔架杆塔的高度及宽度增加和绝缘子串的数量及长度增加、地面沉降等问题在对线路进行人工巡视时难以及时发现等原因为输电线路的巡视工作造成了极大的困难。
2输电线路的工程设计
2.1路径的合理选择
输电线路的作用是将电能从源头输送到终端用户，此特性决定了输电线路要经过各种不同的各种不同的地质地貌和地形条件，并将受到其他工程的规划和建设以及民俗习惯等客观因素的影响。
输电线路的路径确定一般要经过图上选线和野外勘测两个阶段。图上选线的作用是参照1：5000或更大比例的地形图拟定出两到三个优化方案。随后要通过实际踏勘进行资料收集和经济、技术等方面的比较和可行性分析，在取得相关单位同意且签订协议书后，确定一个推荐方案，报请上级审批并确定线路的最终走向。
2.2杆塔工程是影响工程质量的主要影响因素
（1）杆塔的选择
合理选择杆塔的结构和安装方式对保障工程的进度、经济性和质量以及维护的方便性等方面都有极大的影响。对于运输和施工方便的地区，应优先采用预应力混凝土杆；而当运输和施工过程受限较多或线路跨越度较大时，则可采用铁塔。
（2）杆塔的组立方式
杆塔组立是输电线路施工中的重要环节，目前我国的110KV线路的杆塔组立方式主要有整体阻力和分解组立两种。鉴于杆塔本身通具有单体重量大、杆身多以焊接方式连接，且其平面结构决定了沿线路方向稳定性较差等特点，因而在施工过程中，一般采用地面组装后整体拉起的整体组立方式。
（3）杆塔基础的建设
作为输电线路结构的重要组成部分，杆塔基础的作用是保证杆塔不会发生下沉及在外力作用下不会倾倒或变形。在实际工程建设过程中，通过加大基础底板尺寸和基础自重，并采用浅埋的方式来保证杆塔稳定是常用的方法。特别是对于承力塔，做到根据实际地质状况和塔基受力情况逐基设计是相当重要的。
2.3防雷是确保线路稳定运行的重要因素
雷电是非常普遍的自然现象，对输电线路的危害是很大。分析雷击的后果，我们可以简单地将其看作一个传播着的电磁波，会使输电线路因过电压而跳闸。据南方电网的统计，雷击造成的线路跳闸事故占全部跳闸事故的比例明显高于其他事故，其数据如图1所示。
目前，应用于输电线路的防雷设计，主要有架设避雷线、降低杆塔接地电阻及加装避雷器等方法。
（1）架设避雷线是输电线路防雷击保护的基本措施，避雷线的主要作用包括：a.防止雷电直接击中输电线路；b.通过分流来减轻杆塔所承受的雷击电流；c.降低输电线路中绝缘子承受的电压；d.屏蔽导线以降低导线上的感应电压。除了防雷击，避雷线还能起到降低电力线路对通信线路的干扰等作用。
（2）降低杆塔的接地电阻通常有四种方式：使用接地电阻降阻剂、采用爆破接地技术、采用多支外引式接地装置、适当地伸长水平接地体。
（3）加装线路避雷器可以限制电压升高、保障设备和线路安全。由于避雷线具有明显的局限性，即使整个线路全部加装也无法完全排除过电压现象。因此，避雷器良好的钳电位功能使其成为更好的选择。
3架线工程
架线工程是整个输电线路工程的重要组成部分，其施工过程包括架线前准备、放线、导地线连接、弛度监测、紧线、附件安装等六个部分。
3.1放线
放线的方式分为拖地展放和张力展放两种。
拖地展放是放线盘不需制动，导线在地面行进的方法。优点在于无需专用设备且操作简单，但导线磨损严重、大量浪费劳动力且在山区难以保证质量等缺欠同样明显。
张力放线是使用专用设备保持导线具备一定张力，对障碍物始终保持一定距离的方法。它能确保放线质量且效率较高，但设备笨重和费用昂贵。
3.2紧线
紧线工作是架线施工过程中的关键部分，紧线工作的进行需要满足四个前提：
（1）混凝土基础的强度达到设计值要求；
（2）杆塔结构已组装完整；
（3）各处螺栓均已紧固；
（4）在耐张塔受力方向的反侧必须装设好临时拉线，以防杆塔受力过大甚至发生塔身变形或横担位移。临时拉线与地面的夹角通常不宜超过45°。
在通常情况下，紧线的操作过程即是将线夹和钢丝绳卡在耐张线夹内。此方法的优点在于施工过程的简单和便捷，缺点则是在挂线时主要依靠工人提起耐张绝缘子串的末端并将其连接到挂线孔上，所以，绝缘子串在未受到相应的外界拉力时不可能保持“直”的状态。因此，牵引的距离比较远，一般为150mm至200mm之间。
4结语
电力建设工程是一门复杂的科学，具有非常强的专业性，而输电线路的设计和施工是电力建设工程的核心工作之一。因而，我们必须通过不断地学习和探索，根据工程实际情况做出合理的设计和施工方案，来满足施工进度和工程质量的要求，而不是一味脱离实际的生搬硬套。
参考文献：
[1]周雷.谈对110KV输电线路工程设计与施工的看法[J].科技月刊，2008（1）.
关键词：电路分析；虚拟仿真；课程设计与开发
引言
近年来随着各类各级高校招生规模的扩大以及高考生源的连年下降，使得当前很多高职院校的入取分数线直线下滑，以至于高考两百分的学生也能够有机会参与到高等教育之中。一方面体现了我国当前高等教育的普及化程度逐年提高，能够对整体国民受教育程度进行提升；另一方面也出现了一些比较严峻的问题，特别是理工科相关专业的教师在授课过程中会发现，对于高中知识掌握并不好的学生来说，学习《电路分析》这一类的课程，会出现很大的厌学情绪，特别是对于高中阶段读文科的同学来说，更是一个巨大的挑战。
在这样的情况之下，如何能够在不减少教学内容、不降低教学要求的基础上让学生对所学内容能够产生较大的兴趣，从而完成整个教学计划与内容成为广大高职教育工作者所迫切需要解决的一个问题。
直观与形象的教学方式往往为这一类学生所喜闻乐见，通过引入虚拟教学软件，将抽象的电路计算转化为形象的电路搭建、参数设置及输出结果的观察，能够更好的吸引学生的注意力，从而提高学生的学习积极性，达到教学目标，完成教学任务，并为后续的课程学习奠定基础。
1 本课题研究所基于的虚拟仿真软件介绍
以上的几种软件都有课程讲授过程中有所应用，并将软件的使用融入到课程教材的内容之中，在《电路分析》课程的教学过程中起到了一定的作用，特别是在实训课程中解决了实训资源不充足的问题，为学生对本门课程的学习提供了良好的平台。
在课题研究过程中，我们发现在电气自动化及相关专业的学生中，个人拥有电脑的数量较少，特别是在一年级学习阶段，每班所拥有的电脑数量不超过3台，因此学生在课后往往很难利用虚拟仿真软件进行练习与学习。同时，现在智能手机的普及率已经非常高，几乎每名同学都拥有一台智能手机，为此在虚拟仿真软件的选择上以手机平台为主要载体进行选择。
当前常用的手机平台电路仿真软件有《电子电路仿真和设计―iCircuit》、《电子电路模拟器―EveryCircuit》、《超级电路仿真软件―Droid Tesla Pro》等仿真软件。
1.1 电子电路仿真和设计―iCircuit[5]
iCircuit是一款电路仿真设计程序。其先进的模拟引擎可以处理模拟和数字电路，并提供强大的实时分析的功能。无论你是学生，计算机业余爱好者还是工程师，这都将是你最好的模拟工具。你可以使用它将任何支持的仿真元器件连接在一起，并各自设置其属性。
iCircuit不像其他的模拟程序需要静止测量或者花费很长时间来设置参数。仅需简单的几步操作，就可以媲美花费很多时间连接好的实际电路！我们提供了超过30种元件来建立你的仿真电路，从简单的电阻、电容，到MOS管、FET管和数字门元件，一应俱全。
模拟程序可以使用模拟的万用表来探测电路的参数，并即时显示电压和电流。如果你想看到电路参数如何随着时间的推移而变化，你可以使用内置的示波器来观察。我们的示波器还支持同时跟踪多个信号并描绘在同一个坐标系中，非常易于观察比较。
1.2 电子电路模拟器―EveryCircuit[6]
EveryCircuit是一款电子电路模拟工具，可以建立任何电路，点击播放按钮，就能够观看动态的电压和电流的动画。软件功能：+动画电压波形和电流流+模拟控制旋钮调整电路参数+自动布线+示波器+无缝DC和瞬态仿真+单播放/暂停按钮控制模拟+保存和加载的电路原理图+移动从地面建造的仿真引擎+直观的用户界面+没有广告组件：+源代码，信号发生器+电阻器，电容器，电感器+二极管，齐纳二极管，发光二极管（LED）+ MOS晶体管（MOSFET），+双极结晶体管（BJT）理想运算放大器（运放）+数字逻辑门，OR，NOT，NAND，NOR，XOR，XNOR。
2 本课题研究的目的、意义
针对当前高职教育中所遇到的各种现状与问题，对教学内容与教学方法进行适当的改革，从而更好的满足高职教育的要求，为后续课程奠定较为扎实的基础。
（1）在培养学生电路知识与计算能力的基础上，更加重视学生的动手能力与观察能力，将原来的分析电路与计算电路数据转化为搭建电路与观察电路数据，降低本课程对学生的高中物理与数学知识的要求。
（2）选择一种更加容易上手且跨平台使用的虚拟仿真平台，使得学生能够比较容易掌握软件的使用方法，而且不用局限于计算机平台，从而让学生能够在课上与课下都能进行学习与练习。
（3）为学生将来进行复杂电路的设计奠定一定的软件使用经验与EDA的基本设计方法。
通过本课题的研究与实施，使得当前学生的学习现状进行一定改善与提高，培养学生的学习兴趣、提高学生的学习能力，为相应后续课程的学习奠定较为扎实的基础，从而提升学生的专业知识与专业技能，提高学生的就业竞争力。
3 本课题的主要研究工作
3.1 制定《电路分析》课程标准与计划
《电路分析》课程标准包括课程简介、课程性质与定位、课程设计思路、课程培养目标、课程内容和要求、教师任职要求、教学条件与设施要求、实施建议及附录等九个方面的内容，其中课程内容和要求见表1。
3.2 设计《电路分析》教案
本课程的教案共有23个，主要内容包括教学目标、目标群体、教学方法、时间安排、教学过程设计、作业及教学反馈等七方面的内容。通过以上内容的规划与设计，使得教师能够对整个教学更好的把握，在适当的教学过程中引入虚拟仿真软件的应用与讲解，为学生更好的理解与掌握知识点奠定基础。
3.3 绘制《电路分析》虚拟仿真电路
根据课程的进度与教学内容，对教学所使用的电路绘制了虚拟仿真电路，对课本中的例题及课后习题也进行了详细的仿真与实现。在教学过程中，首先由教师对所学内容或所要运算的题目进行讲授，然后由学生自主绘制虚拟仿真电路，通过对学生绘制的电路图进行点评及教师所做标准电路的分析，使得学生能够深入掌握所学知识点。
4 结论
引言
微处理器的工作过程是大量数据的输入--运算--输出的过程，其中相当数量的数据使用十进制形式表达。使用者希望微处理器的输入数据和输出结果能使用十进制形式表达，而在微处理器内采用二进制表示和处理数据更方便，所以在二者之间的数制转换是必要的。通常采用两种方式解决这一问题。
方法1：十--二进制转换电路将输入的十进制数据转换为相应的二进制数据，微处理器内部算术逻辑单元仍然执行二进制数据运算微操作，运算结果再进行二--十进制转换，将结果以十进制形式输出。
方法2：算术逻辑单元对二进制数据处理能力的前提下，增加少量硬件线路，使之对某种二进制编码形式表示的十进制数据具有直接处理能力，该算术逻辑单元能够接收特定二进制编码构成的十进制数据，可以产生相同编码组成的计算结果，在数据处理过程中该单元执行十进制数据运算微操作。
微处理器使用中涉及大量的数据输入输出操作，显然方法1不是理想的选择，因而从提高机器的运行效率，简化机器结构和保证系统时序结构的规整性考虑，方法2更有实用价值。 所以本文讲述了方法2为算法依据的BCD加减电路。
校验原理
在计算机得数值计算中，数值经常是以BCD码表示的十进制进行运算的。即一位BCD码用4位二进制位表示。但是BCD的加法需要两个加法器来完成，如果分析一下BCD数的加法过程，原因就很清楚。请看下面：
令A=1000,B=0111,这两个数都是正确的BCD码，如果两个操作数直接相加，结果不是一个BCD码：
1000
＋ 0111
1111
正确的BCD码加法运算应为1000＋0111＝（1）0101即8＋7＝15。其它BCD码操作数运算的结果也能产生不正确的BCD码结果。实际上当结果大于9或者有进位时，就要进行BCD的校验，以确保结果的正确性。
对于产生进位得情况，加法器直接提供了二进制的进位输出，即BCD修正信号Y=C.而对于结果大于9，需要修正的数为1010－1111。
把它们作为四变量布尔表达式的最小项，就能化简逻辑。即Y=E3E2+E3E1.其中E3 、E2、E1、E0是加法器的和的输出。综合以上结果可得BCD修正信号Y=E3E2+E3E1+C.修正电路如图一所示
下面就已四位并行加法器和一位串行加法器两种电路形式来讨论BCD码的验证。
图二 4位并行加法器BCD加法电路
图二所示为4位并行的BCD加法器电路。其中上面加法器的输入来自低一级的BCD数字。下面加法器BCD的输出E3、E2、E1、E0和COUT至高一级BCD数字,其A3和A1位接地,即当BCD校验信号为真时Y=1,A3A2A1A0=0110,以实现加6的调整.当不需要BCD调整时Y=0,此时A3A2A1A0=0000,从而使输出结果无变化.
虽然4位并行加法器运算速度较快，但是所用逻辑门较多。图三所示为一位串行BCD加法器。它是以牺牲速度以达到减少硬件逻辑门的目的，这种电路在对频率要求不高的系统中非常之适用。其中ADDER1、ADDER2均为一位全加器。ADDER1做主运算器,ADDER2做BCD校验运算器，不管是否做BCD校验，ADDER2的初始进位、借位始终为“1”。
图三中Z型门为延时电路，延时一个时钟周期，这样在外部电路控制下，经过四个时钟周期，得到一位十进制BCD结果E3E2E1E0.由电路图所以当C+(E3E2+E3E1)逻辑值为‘1’时，控制多路选择器选择A通路（A通路为序列1001），当C+(E3E2+E3E1)为‘0’时，选择B通路（B通路序列为1111），即需要校验时，多路选择器输出序列1001；不需要校验时，输出序列1111，与Z型门的输出对应相加，并且ADDER2的初始进位始终为‘1’，由此可完成BCD的校验工作。
图三 一位串行BCD加法器电路
下面是基于4位并行BCD加法器算法的一种快速BCD的加法器VERILOG硬件描述语言程序及其仿真结果。
module bcd_check (data_i,data_o,cy_i,cy_o,en,z_i,z_o);
input data_i;
input cy_i;
input z_i;
input en; //insructure
output cy_o;
output data_o;
output z_o;
wire [3:0] data_i;
wire cy_i;
wire en;
reg z_o;
reg cy_o;
reg [3:0] data_o;
//}} End of automatically maintained section
reg [4:0] TEMP_RESULT;
always @(data_i or cy_i or en )
if(en == 0)
begin
cy_o=cy_i;
data_o=data_i;
z_o=z_i;
end
else
begin
if(data_i[3]&&data_i[1] ||(data_i[3]&&data_i[2]) || cy_i==1)
TEMP_RESULT = {1'b0,data_i } + {1'b0,4'b0110 } + cy_i;
else
begin
TEMP_RESULT[3:0]=data_i;
TEMP_RESULT[4]=cy_i;
end
data_o = TEMP_RESULT[3:0];
z_o = | TEMP_RESULT[3:0];
cy_o = TEMP_RESULT[4];
end
例如：两个十进制数2189＋8075的正确结果应为11064，可是，相加运算后的结果为FEH,为此应进行BCD调整。将为经校验的相加结果0010，1001，1000，1001（十进制2989）＋1000，0000，0111，0101（十进制8075）＝1010，1001，1111，1110代人上述BCD校验模块，可得仿真结果如图四。
图四 仿真结果
有图可知data_o为1064 且进位输出为1，即总的结果为11064，这与2989＋8075＝11064的结果是一致的。
【关键词】Multism；数字电路；时钟；仿真分析；教学
在职业学校应用电子等相关专业的课程体系中，数字电路对于学生专业能力的形成具有极为重要的作用。数字电路主要讨论了时序逻辑电路、组合逻辑电路的设计与分析方案。其中组合逻辑电路主要侧重研究电路的输入与输出的逻辑关系，其电路的设计与分析较为简单；时序逻辑电路由于同时考虑到系统的初始状态以及输入状态，因此设计难度较大。为了能够使得在教学过程中，学生能够对于时序逻辑电路具有较好的掌握，可以应用时钟电路的设计作为一个教学项目，并使用Multism仿真软件，加强学生的直观理解，并有效提升数字电路的教学效果。
1.Multism简介
Multism是美国NI公司开发的全功能电子设计平台，又被称为虚拟实验室。软件为电子工程师以及所有的电子爱好者提供了完整的电子设计工作平台（EWB）。软件具有丰富的电子元器件库，包含常见的基本元件以及集成芯片，同时软件具备多种常见的分析测试仪器，主要包含万用表、示波器、逻辑分析仪、字信号发生器、信号源等。目前软件具备了直流分析、交流特性分析、逻辑状态分析、傅立叶分析、噪声分析等多种分析方案，能够为电路性能分析提供重要的参考。由于其功能强大，能够直观反映所设计电路的工作效果，因此在数字电路的教学过程中采用软件仿真的方案可以有效加强学生对电路的认识，提升教学效果。
2.时钟电路的设计与仿真
时钟电路设计中涉及到秒脉冲电路的设计、秒计时电路、分钟电路以及小时电路的设计。综合应用了555时基电路、计数器电路以及电路级联等方面的知识。对于学生的时序逻辑电路的设计与分析能力是一个比较综合的锻炼。
2.1 基于555时基电路的秒脉冲发生电路的设计
时钟电路计时主要是应用了74LS162计数器芯片的级联实现，计数器芯片需要标准的秒脉冲电路作为工作的CP脉冲实现精准的计时。产生秒脉冲的实现方案较多，可以采用振荡电路、555时基电路、晶振等多种方案实现。在本例中主要侧重对于数字电路知识的掌握，因此采用了555时基电路构建秒脉冲发生器。555时基电路的电路原理图以及工作波形如图1所示。
2.2 秒计时电路、分钟电路以及小时电路的设计
应用两片同步十进制计数器74LS162级联，并改变进制可以实现60进制的秒计时电路以及分钟计时电路，小时电路则使用二十四进制的方式。电路采用同步时序进行控制。秒、分钟计时电路的电路原理图如图2所示，小时电路的电路原理图如图3所示。
在时钟电路的分钟以及秒计时电路中，采用了60进制的方案，以秒计时电路为例，当计数值达到60的时候，与非门电路输出低电平控制计数器芯片的清零端，计数器清零，重新开始计数，同时秒计时电路还必须给分钟计时电路提供一个脉冲，使得分钟计时加一。分钟电路的工作原理与秒基本相同，在计时满60分钟的时候需要自身清零，同时向小时电路提供一个高电平脉冲。小时计时电路采用二十四进制，因此计数电路清零方式也与秒、分钟电路不同。整体电路采用了同步的时序，电路工作性能较为稳定。
2.3 各模块电路之间的连接
要能够完成整体时钟电路的仿真分析，需要将各个单元电路进行级联。在模拟电子产品的设计过程中单元电路级联的时候要充分考虑到阻抗特性以及耦合方式对于电路整体工作性能的影响。在数字电子产品的设计过程中，一般单元电路工作正常的前提下，只要单元电路之间连接正确都可以正常工作。各个模块之间的连接方式如图4所示。
3.数字时钟电路的功能拓展以及改进方案
本时钟电路采用了数字时序逻辑电路的方案进行了设计，能够完成对于时、分、秒的计时。但是同时也存在较多可以进一步优化的方案。主要包含以下几个方面，首现是功能的进一步拓展，可以在加上星期以及天数的计数模块，实现万年历的功能，添加温度、湿度等传感器实现温度、时间等共同显示，需要的时候还可以添加闹钟模块等；其次电路的性能也可以进一步优化，比如可以采用频率准确度更高的晶振电路提供秒脉冲信号，提升计时的精确度，可以使用DS1302计时芯片简化电路的结构等。在实际的教学过程中可以为学生提供一定的思路，指导学生在掌握本种设计方案的基础上，进行研究性学习，提升学习的积极性以及学习的实际效果。
4.结论
时钟电路是一个复杂度较小，但是较为综合的时序逻辑电路。在目前职业学校进行专业课程教学过程中，普遍存在着学生对于理论知识学习的兴趣不高，学习效果较差的现象。作为应用电子技术等相关专业的专业基础课程，数字电路在教学的过程中就要能够吸收教学改革的先进理念，应用现代化的教学手段，为学生的专业课程学习提供直观的教学方式。应用Multism软件进行时钟电路的设计，能够直观体现电路工作的性能，有效提升学生学习的积极性与主动性，改善课程的教学效果。
参考文献
[1]王斌，钱松.电子线路板设计与制作[M].北京：北京出版社，2011.
[2]夏路易，石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE[M].北京：北京希望电子出版社，2002.
[3]杜武林.高频电路原理与分析[M].西安：电子科技大学出版社，1990.
[4]清华大学通信教研组高频电路[M].北京人民邮电出版社，1979.
关键词：电子应用；电子电路；仿真技术
1电子电路仿真技术
1.1电子电路仿真技术的内涵
电子电路仿真技术就是在电子电路设计的过程中，设计人员利用计算机仿真技术对电子电路的工作状态，采用数字化的形式将其呈现出来，从而能够真实的、准确的模拟出电子电路的工作状态，能有效的帮助电路设计人员来分析电路的功能与基本特征。从工作原理上分析，电子电路仿真技术就是利用数字模拟的方法对电子电路中的各个元器件与模块进行组合测试，分析新设计的电路工作状态，并将其应用于电子电路的开发与设计中。电子电路仿真技术通过对设计的电子电路进行集成化的建模模拟，可以对电子电路的设计进行全局统筹管理，在电子电路的测试还是在研发上，都具有优势，由于电子电路的设计需要集自动化、电气、机电于一体的工作模式，为了控制产品设计的达标和质量的准确性，利用模拟仿真技术对其进行调整是十分有必要的。
1.2常见的电子电路仿真软件及功能
（1）OrCADPSpice软件。该软件是一种针对元件级别的电子电路仿真软件，主要是采用Spice通用语言进行编写，可以根据实际需要开发模块，具有较强的移植性，在电子电路设计中具有较好的性能。该软件主要由电路仿真、元器件编辑以及原理图编辑等模块构成，利用电路元件模型编程设计，可以对元器件的真实特性进行模拟，在模拟时，可以利用电路方程进行计算，分析电子电路的细节特性，OrCADPSpice软件的主要功能是用于复杂电路的特性分析，能对元件级别的电子电路进行模拟，还能对数模混合的电子电路进行仿真模拟，在电子电路设计时，该软件能够提高电路的集成效果。OrCADPSpice软件的缺点是不适合电路功率比较大的电子电路，对分析计算时间比较长的电路分析也缺乏灵敏性，对于仿真收敛性差的电子电路也不能有效的模拟。（2）Saber软件。该软件是功能比较强大，适应比较强的电子电路仿真软件，可以应用于电力电子、机械、光电等不同类型电路的模拟仿真，而且还具有兼容混合仿真的功能，能从不同的层面分析电子电路的测试与特性，它能对原理图的电路进行输入性的模拟仿真，对电路中的复杂数据进行可视化分析与建模，该软件的主要缺点是操作比较复杂，而且模拟仿真的原理图效率较低。
2电子电路仿真技术在电子电路设计开发中的应用
2.1促进集成电路的开发与设计
电子电路是集成电路的设计的关键，电子产品的不断更新与发展，对集成电路的性能也提出了新的要求，只有不断创新集成电路的设计，才能提高集成电路的性能，利用电子电路仿真技术可以有效地对电子电路进行设计，并可以对复杂的集成电路性能进行分析，从而能方便的将集成电路进行压缩，从而形成芯片级的集成电路，这样不仅有利于电子产品的开发，还能增强电子产品的可靠性、安全性、稳定性及美观性，还能提高电子产品的芯片性能与工作效率，利用仿真技术对集成电路的性能、参数等分析计算，利用仿真电路的虚拟化测试，优化电子电路的设计方案，以不断的优化集成电路的性能。因此，在集成电路的开发与设计，需要灵活的运用芯片系统思想进行常开发，不断利用仿真技术对电子电路的性能进行分析计算，来验证芯片性能，分析其是否满足电子产品的要求，同时可以利用仿真模拟技术对集成电路进行不断的完善与改进，从而保障电路设计的准确性，从而不断的促进电子电路的发展。
2.2优化电子电路的设计方案
在电子电路设计的过程中，需要综合考虑电子电路器件的性能，如温度敏感性等，一旦电子元器件外界的稳定发生变化，或者环境发生改变，外界的温度就会对电子元器件产生一定的影响，从而影响整个电路的稳定性，利用仿真软件对电子电路的长时间运行状态进行模拟，及时发现电子电路运行中存在的问题，及时调整电子电路的设计方案，才能总体提高电子电路的性能，从而能够提高电子产品的稳定性，将电子电路仿真技术应用于电子应用开发中，对电路运行的每一个细节进行模拟，达到总体优化电路的设计方案。采用电子电路仿真技术可以对不同温度状态下的电路特征情况进行分析，便于为设计人员提出电路的设计方案，进而整体改善电子电路元器件的温度敏感性，打的优化电路设计的目标。
2.3提供新的电子开发方式
电子电路新技术的发展，为人们提供了更为优质的电子系列服务，在开发新的电子产品时，需要注重电子电路的创新设计，才能提高电子系列产品的开发效率，采用仿真技术可以快速的多电子电路的相关功能、参数等进行设计分析，达到优化电子电路的目的。在传统的电子应用开发工程中，由于元器件比较复杂，电路受到多种因素的影响，导致电子电路设计与开发的时间过长，技术也比较漫长，在仿真技术发展的情况下，利用模拟仿真可以对电子电路的设计进行调整，也就提供了新的电子电路开发方式，利用模拟仿真技术还可以对电子电路的环境进行模拟、实验与调试，改善了电子产品的设计效果，极大地优化了电子产品调整效果，采用电子电路仿真技术，使得电子产品的开发呈现出多元化的发展趋势，也为电子产品的开发提供新的思路。
2.4有效验证电路设计的功能
对于电子电路的开发设计只是电子产品开发的第一步，如何有效的验证电子电路的功能是否满足要求，保证电子电路功能、参数的稳定，成为电子产品开发的关键，这就需要采用仿真技术对电子电路的功能进行模拟，对电路的功能进行多重验证，以保证电子电路应用的稳定性、合理性、科学性与安全性。电子电路的设计人员可以将仿真技术的模拟分析功能与电路设计的可行性结合在一起，全面对设计的电路进行检测分析，通过模拟仿真的参数来分析电路存的误差，以及电路在运行的过程中，与实际预期不符合的情况，从而能有效的降低电路功能的误差，或者存在着不能使用的情况，真正实现对电子产品的电路设计的功能进行验证，同时在一定程度上还能提高电子产品的功能能。
2.5在电子电路的虚拟测试中的应用
电子电路的设计要能合理根据各个电器元件的功能，详细地对各个参数进行设计，才能保证电子电路的高精密性的要求，如果电路的稳定性不强，精密性不高，就会影响着电子电路的稳定性，利用仿真软件的功能，可以对电子电路的运行情况进行虚拟性的测试，从而能够对电子电路的功能、参数进行有效的设计，提高电路的稳定性。因此，在进行电子产品开发与应用时，针对电子产品应用的环境，保证电子产品在恶劣的环境中能够发挥稳定的功能，就需要设计特色的环境，对电子电路的运用进行进行分析，采用仿真技能，可以展开特殊环境在电路运行状态的模拟分析，测试电路运行的极限值，保证电路在高温、高压情况下参数、特性保持稳定，通过仿真技术的虚拟测试，及时发现电路中的问题，可以提高电子产品应用的稳定性与安全性。
3结束语
电子电路仿真技术在电子电路开发中的应用，可以快速的、有效的对电子电路的性能进行模拟测试，便于设计者能快速、准确地发现电路设计中存在的问题，提高了电子电路的设计效率，也为电子电路的稳定性、安全性等提供了基础，从而也能够有效的促进电子产品向集成化的方向发展，使得电子产品的应用能够为人们提供更优质的服务。
参考文献
[1]苏青霄.电子电路仿真技术在电子应用开发中的作用[J].企业科技与发展,2020(02):142-143.
[2]蒋昌太.电子电路仿真技术在电子应用开发中的运用[J].电子世界,2019(24):173-174.
【关键词】电子线路；仿真技术；分析；应用
一、引言
在接受系统设计任务之后，电子工程师首先要做的就是对设计方案进行确定，并且对于该方案要求相符的元器件进行选个，之后以具体元器件为依据，对电路原理图进行设计，然后针对数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析与瞬态分析等进行第一次仿真。此外，站在另外一个角度，在计算机技术与集成电路技术不断进步的背景下，现代电子与电工设计逐渐朝着自动化的方向发展，虚拟仿真技术在电子产品前期调试中具有重要的应用价值，对于电路分析、设计与创新能力的提升而言有着关键的影响。
二、软件功能与特点分析
Multisim2001软件的一个最重要的特点就在于仿真方法充分考虑了实际问题，在元器件、仪器的选用方面非常贴近实际情况，其元件库提供的电路元器件数量达到数千种之多，并且元器件的理想值能够从中获取，例如对分析进度的要求比较特殊，可以对具体型号的器件模型进行选择，以此作为虚拟的电子工作台，Multisim200软件的电路分析手段也比较信息，基本的分析方法比较完善，例如瞬态分析、噪声分析、失真分析、直流工作点分析以及交流分析等等，而高级分析也包含了十余种电路分析方法，例如零极点分析、灵敏度分析、参数分析、最坏情况分析等等，在该软件的支持下，设计人员可以对不同情况进行细致分析，进而对故障状况下的电路工作状态进行观察。在仿真的过程中，还能够对测试点的数据进行存储，将所有元器件清点罗列出来，还具备向Excel文件进行转换的功能，并且测试仪器的工作状态的存储、波形与测量数据的显示等等都得以实现。存放在Multisim2001仪器库的虚拟仪器有11种。此外，在电路图创建过程中，该软件需要的元器件库与现阶段大部分电子线路分析软件能够相互兼容，并且能够相互转换，基于该软件支持的电路文件，能够将向常见的印制线路排版软件进行输入，如此一来，电子产品的开发就更加快速，设计人员的工作效率也得到很大的提升。
三、基于仿真软件对实际电子线路的仿真分析
1.电路原理图的编辑1.1选取器件首先，双击Windows界面中的Multisim2001图标，进入到主窗口，在工作区编辑并测试电路原理，将器件库中调出电路原理图中涉及到的元器件，具体操作为点击元器件栏中的器件图标，将元器件库打开，然后电机该元器件，并向电路工作期拖移，如下图所示。为了将10kΩ电阻调出来，单机工具按钮，将10kΩ的电阻找出来，然后向窗口工作区拖移，并采用相同的方式将功率放大器、电容等器件调出，如果需要以原理图位置放置元件，那么可将元器件进行相应的旋转。1.2连接导线将鼠标指向元器件端点，进而会有一个小圆点出现，以左键单击将一根导线向另一个元器件端点进行拖拽，在完成连接之后，导线会对相应的走向进行自动选择，其他元器件或仪器不会与其产生重叠，到此就算完成了原理图的编辑。2.仪器使用在仪器库中拖拽相应的仪器图标，在移至电路工作区后即完成了仪器的选用。仪器图标上会有在连入电路中发挥作用的连接端，以文本介绍的例子为参考，上图中对示波器的使用一共有A、B、G、T四个连接端，分别为两个通道端、触发端以及接地端，如果测试波形有观察的需要，那么可以对仪器图标进行双击，将仪器面板打开即可。
四、电路的仿真分析
1.仿真流程在开始仿真分析之前，对仪器图标进行双击，将仪器面板打开，做好被测试波形的观察准备。将电路启动/停止开关按下开始仿真分析，如果将开关在此按下，那么就会停止仿真分析，在启动电路之后，为了确保波形显示正常，应对示波器时基与通道控制进行调整。2.仿真输出结果在波形的观察中，可以基于Multisim2001工作台，获取其中的示波器对实际电路的观察结果，具体如下图所示。通过示波器对输入、输入波形进行测定，其中输入波形为A通道，蓝色，输入波形为B通道，红色。
五、设计指标
1.放大倍数第1级Gain=1+200k/22k=10；第2级Gain=1+1M/10k=100；从中不难发现，该电路的中频电压大约放大了1000倍。2.幅频特性单击Simulate|Analyses|ACAnalysisi...，将交流频率分析设置对话框打开，对起止频率进行设置，分别为1Hz、1MHz，采用Decade作为扫描类型，最后对“Simulate”按钮进行点击，将交流分析启动，并获取分析结果，具体如下图所示。3.参数调试，优化设计确定方案在模拟仿真分析之后，如果上述电路设计与设计要求不相符，那么可以对元件参数或者元件型号进行适当更改，并使其与设计要求相符合，使最终元件参数得以确定。如果想要对电阻取值进行更改，那么就可以电阻进行双击，然后以屏幕提示为参考键入阻值，电路更改之后可以马上进行仿真分析，通过对虚拟结果的观察与分析，来判断设计与实际要求是否相符，显然，这在实际电路板中存在较大的难度。六、结束语根据上述实例分析，我们不难发现，Multsism2001这种电子实验台具有较强的开放性，模拟水平也相对较高。通过Multsism2001的运用，电路、信号与系统的辅助分析与设计水平得以有效提升，在未来电子工程、信息工程以及自动控制领域中，该项技术的应用与发展具有十分巨大的潜力。
参考文献
[1]董磊.仿真技术在分析电子线路中的重要性[J].硅谷,2009,(4):27-27.
[2]赵山.EDA仿真技术在电子线路分析中的应用[J].现代电子技术,2003,(10):57-59.
关键词 模拟集成电路设计；理论与实践相结合；仿真实验
中图分类号：G642.4 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）30-0095-02
集成电路设计相关课程体系是各高等院校电子科学与技术、电子信息科学与技术等工科专业核心专业课程设置的重要组成部分，为大学生深入学习掌握集成电路设计的基本原理、分析方法、仿真方式等打下基础。大多数理工科高校对电子类专业开设模拟集成电路设计和数字集成电路设计的课程，对学生进行综合培养。对于模拟和数字集成电路设计，如果要深入到晶体管级进行分析和设计，那都必须进行原理的深入学习。而在现实工作中，数字集成电路设计主要是通过运用高级硬件电路描述语言基于门级对电路进行设计，晶体管级的原理分析只是理论基础。模拟集成电路设计则必须完全深入晶体管级进行分析和设计，所以模拟集成电路设计更加繁琐和复杂，对理论分析的要求也更高。
本文通过笔者多年来在模拟集成电路设计理论和实践教学中积累的经验和教学心得，对如何在繁琐和复杂的教学中使学生更好地掌握知识体系进行探讨。
1 教材的选择
1.1 国外经典教材的参考
集成电路的设计国外特别是美国要领先中国几十年的技术水平，如绝大多数高精尖端的芯片都是被INTEL、AMD、TI、ADI这样的跨国巨头所垄断，在教学知识体系方面自然是美国的高校如斯坦福、加州大学等要比国内高校更加系统和完善。美国出版的多本教材更是被奉为集成电路设计的圣经，如拉扎维编著的《模拟CMOS集成电路设计》、艾伦编著的《CMOS模拟集成电路设计》等。但是即使是被奉为圣经的教材，虽然经典，也有其局限性。如拉扎维编著的《模拟CMOS集成电路设计》对电路的理论分析非常透彻且深入浅出，却缺乏相应的仿真实验来验证其理论分析；而艾伦编著的《CMOS模拟集成电路设计》虽有部分仿真实验来验证其理论分析，但其理论分析又不如拉扎维的教材那么透彻和深入浅出。
1.2 国内教材的选择
国内的高校虽然较国外高校而言在集成电路设计领域起步要晚，差距也很大，但是在近些年国家政策的大力扶持下，已经有了突飞猛进的发展。国内也有了几本模拟集成电路设计知识讲解得比较透彻的教材，比如：清华大学王自强编著的《CMOS集成放大器设计》就从简单知识入手，讲解浅显易懂；东南大学吴建辉编著的《CMOS模拟集成电路分析与设计》分析比较透彻，讲解自成体系。但是国内出版的教材也都缺乏相应的仿真实验来验证其理论分析。
针对国内学生在集成电路设计知识领域基础比较差的现状，可以选择国内讲解得比较简单浅显的教材为主线，并以国外经典教材为参考。
2 教学方法的改进
模拟集成电路设计作为电子科学与技术专业的一门专业核心课程，比某些专业基础课程如电路原理、数字电子技术、模拟电子技术等要难度更大，也更为繁琐和复杂。如果按照传统方式进行讲解，或者说仅仅是按照教材进行理论分析和推导，那么学生很难对这门知识深入理解和掌握。因此，在教学理论知识的过程中，穿教材中没有的、可以验证其相应理论的仿真实验，这样能够更好地使学生理解和掌握理论知识。
2.1 以HSPICE仿真实验为辅助
SPICE是一种可以用于电路仿真的工具，大家所熟知的有PSPICE，它是一种可以适用于分立原件的电路仿真工具，而HSPICE是在集成电路设计领域专业使用的高精度的仿真工具。专业的集成电路设计公司和研究所都是使用UNIX或LINUX环境下的大型专业工具软件进行集成电路设计仿真，而笔者所在高校因为在此领域起步较晚，专业开设也较晚，专业实验室也并不具备，所以并不具备很好的实验条件来进行实验辅助教学。因为HSPICE具有可以在Windows环境下方便使用的小型版本的软件，所以可以很方便地用在课堂教学中。
2.2 理论与实践相结合教学
在繁琐复杂理论分析和推导的过程中，不断地穿HSPICE仿真，来验证理论分析和推导的结果，可以让学生显著加深对理论的理解和掌握。HSPICE仿真部分的内容是清华、复旦、东南大学等高校教师出版的教材里面都没有详细讲解的内容，也是他们课堂理论讲解过程中不会涉及到的知识。而在笔者所在高校以HSPICE仿真实验为辅助，结合理论教学后，取得了积极显著的教学效果，学生对理论知识的理解和课程考试成绩都得到了大幅度的提升。以2008级到2010级电子类专业的学生为例，模拟集成电路设计课程考试得优率从22%提升到了43%以上，学生对此教学方法也是高度认同。
3 结束语
在我国大力实行人才战略，强调人才培养的大环境下，笔者所在高校也响应国家号召，加强本科生培养，实施卓越工程教育，取得积极可喜的成绩。国家在近些年大力支持集成电路设计的产业发展，国内在此领域也有了长足进步，但也更加需要更多的专业人才来满足市场需求。在此背景下，本文积极探索和提高模拟集成电路设计的教学方法，取得长足的进步和发展，也得到学生的高度认同。笔者希望自己的经验和方法可以为兄弟院校相关专业的教学提供参考和借鉴。
参考文献
[1]Lazavi.模拟CMOS集成电路设计[M].西安：西安交通大学出版社，2003.
[2]Allen P E.CMOS模拟集成电路设计[M].2版.北京：电子工业出版社，2011.
[3]王自强.CMOS集成放大器设计[M].北京：国防工业出版社，2007.
关键词:专业课程;专业技能;电子产品设计;电子技术专业;课程分析
中图分类号:G714文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0186-02
一、综述
应用电子技术专业的专业课程很多,在教学过程中有很多学生对于所学习的各门专业课程的体系不了解。基于目前高等职业教育基于工作过程系统化教学的改革的思路,结合对于电子专业课程教学的分析以及作为访问工程师在企业的实际工作经历,以实际电子产品生产的全过程为基础对应用电子专业的专业课程进行统领分析。主要分析在电子产品的实际生产过程中所需要的各项专业技能以及各个专业技能与所对应的专业课程之间的关系。
二、电子产品的设计过程
结合多年的应用电子技术专业课程的教学经历以及在相关企业对于电子产品的实际过程的了解,本文用图1来阐述电子产品的生产过程中各个环节与电子专业的各种理论课程之间的联系。
要设计一个实用的电子产品,首先需要做的事情就是根据功能需求设计相应的功能电路,在这个过程中需要设计者有很强的电路理论知识以及相关的设计经验,同时设计出的产品要符合工艺的要求。作者认为在这个工作阶段的工作难度很大,需要先进行简单电路原理的设计逐步积累。设计出原理图一定要经过软件的测试,测试所设计的电路能不能与功能需求对应,各项参数能不能满足功能需求。在这个过程中要求设计者掌握测试软件,目前业内广泛使用的是multism仿真软件。
如果设计的原理图成功,说明我们离成功迈出了很大的一步,但是一个电子产品最终表现是一个PCB板。作者认为PCB有两个作用:一是承载电子元器件;二是要用铜膜线将电子元器件按照原理图连接起来。要将原理图做成与之对应的PCB,就需要应用protel软件来进行设计,在设计的过程中除了熟悉使用protel软件的操作以外,同时还需要掌握电子工艺的标准,这样才能设计出完善的PCB。
PCB设计成功以后就是元器件的安装与调试,当调试成功以后安装上外壳。这样一个电子产品就设计成功了。
三、电子专业课程与电子产品设计过程之间的联系
在电子产品的设计过程与电子专业的专业课程之间,作者认为联系二者的就是专业技能。在整个电子产品设计的过程之中需要相关的专业技能,而专业课程的开设就是围绕专业技能而进行的。
在电子产品设计的第一个阶段也就是原理图设计阶段,所需要的专业技能就是电路理论知识以及仿真软件的使用。围绕这个技能所以开设了《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》、《单片机原理与应用》、《高频电路》、《信号与线性系统》、《通信原理》、《移动通信技术》等专业课程。学生在系统地掌握了各种电路的基本理论、本电路的结构、常见的设计思维方法才有可能根据功能需求设计出相对应的电路。同时在设计的过程之中需要掌握电路仿真软件来仿真所设计的电路能否满足功能分析所需要的要求。
设计的第二阶段就是如何将设计成功的电路原理图转化成与原理图相对应的符合电子工艺标准的印制板。这个阶段所需要掌握的专业技能就是印制板文件(PCB)的制作。在这个阶段需要掌握设计软件Protel,以及设计过程中的工艺标准。所以所开设的课程《电子CAD》、《电子工艺标准》等就是为本阶段的专业技能服务的。
设计的第三阶段就是元器件的安装,这个构成中需要掌握的专业技能就是常见元器件的识别以及安装方法。围绕本阶段的技能,开设了《常见电子元器件》等课程。主要就是要了解常见器件的识别方法,安装的注意事项。同是本阶段也需要充分考虑电子产品的工艺标准。
设计的第四阶段就是产品的调试,本阶段所需要的专业技能就是产品调试的一般思路以及一般步骤,常见的测量仪器的使用方法以及操作规范。所以围绕这个专业技能开设了《电子测量技术》、《电工测量技术》等课程。
四、电子各专业课程之间的联系
电子专业的各个专业课程的开设都是围绕整个电子产品的设计过称中所需要的各种专业技能而展开的。各门课程之间也有一定的联系。在这里作者做简单的分析,希望能够是专业课程的体系更加清晰。
《电路分析》是电子专业最基本的课程,本门课程主要是用线性的方法对电路的基本原理以及基本结构做了详细的分析,以线性元件以及线性的分析方法为主。为电子专业的学生提供了基本的电路理论以及电路分析中的基本定理与分析方法。《模拟电子技术》主要讨论的是电子理论中的一个基本问题,就是如何不失真地放大小信号。主要就是围绕如何消除或者减小失真来放大信号。分析的基本方法是对于非线性的放大器件三极管进行线性的近似处理。《数字电子技术》分析的电路中另外一个基本问题,也就是如何采用合适的电路实现特定的逻辑功能,在本门课程之中主要是了解对于逻辑的建立化简以及电路实现逻辑的基本方法。同时提供了实现逻辑的常用的数字电路的集成芯片。《单片机原理与应用》主要是适应了现在电路的设计思路,用软件的控制功能来实现对于硬件电路的控制。《高频电子线路》主要解决了电路中的三个基本的问题,电路中电源的设计方案、电路中小功率信号的放大、振荡信号的形成。分析的方法主要建立在非线性的分析方法上。《信号与线性系统》、《通信原理》等主要是提供了对与实际的电子产品的功能需求的分析方法,对于各种设计方案的简化、对电子产品的分析以及评估。以上作者认为可以归结为电路理论课程。
应用课程中有《电子CAD》、《电路设计与仿真》、《电子工艺标准》、《电子测量技术》、《常用电子元器件》等。《电子CAD》主要讨论的就是印制板设计软件Protel软件的使用。《电路设计与仿真》主要讨论电路仿真软件multism的应用,分析所设计的电路是否满足设计的要求。《电子工艺标准》主要讨论分析了在电子设计的过程之中所需要考虑的工艺标准。在电路的设计中要充分考虑电路的功耗、电磁场效应等情况。《电子测量技术》主要是在电子产品的调试阶段对于常用的电子测量仪器的使用方法的讲解。
五、结语
总体来说,应用电子技术专业的专业课程都是依照电子产品设计的过程而开设的,也是为了学生需要掌握各专业技能而开设的,以电子产品的设计过程来统领分析电子专业课程易于让学生掌握整个电子专业课程的体系内部联系。能更进一步做到学以致用,为将来的就业打好基础。对于高等职业院校的课程改革以及实现高等职业院校的产学研的结合也具有一定的指导意义。
参考文献
[1]张义芳,冯建华.高频电子线路[M].哈尔滨工业大学出版社,1993.
[2]杜武林.高频电路原理与分析[M].西安电子科技大学出版社,1990.
[3]清华大学通信教研组.高频电路[M].北京:人民邮电出版社,1979.
[4]张凤言.模拟乘(除)法器,分析、参数与应用[M].北京科学出版社,1990.
