导语:如何才能写好一篇电路设计软件,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
1引言
2OrCAD/Pspice在RLC电子线路仿真中的优势作用
因为在RLC电路中有电容元件和电感元件,所以当给定得激励源的频率f发生改变时,RLC电路中的感抗和容抗相应的也会发生改变,进而影响电路的工作状态。严重的时候,RLC电路将不能正常工作,并对其他电路模块造成影响。例如当激励源的频率f的改变超过正常工作的范围时,RLC电路将会偏离其应该正常的工作范围,从而出现电路失效的状况,甚至电路被损坏。因此通过对电路的频率特性进行分析从而保证电路能正常工作就很重要。通过对OrCAD电路进行仿真,观察仿真图,对电路中的的重要功能和特性指标进行分析,这样就能找到合适的L、C的值,进而保证电路能正常工作。
3RLC串联电路分析
3.1RLC串联电路的交流扫描分析
交流扫描分析的输出波形图横纵轴分别表示的是激励源的频率和对应的电流大小。当电阻R=1Ω,感抗L=40mH,容抗C=0.25uF,交流电压源Ui=1V时,首先通过理论分析,当电路的频率f=f0=1.59kHz时,RLC电路将会串联谐振。利用Pspice软件对电路进行交流分析,L、C值不变,改变电阻值R,得到电路在不同参数下的电流响应曲线。图1、2分别是RLC串联电路图和它在不同的电阻值R下电流随频率变化的曲线图,分析仿真图可知,当改变电阻的阻值时,RLC电路中的电流I将会发生变化,但谐振频率f不受影响。通过查阅资料知,RLC串联电路的品质因数为Q=ωR0L,由公式知,当电阻的阻值越小,质因数Q值越大,通频带则变得越窄,电路选择性越好,抑非能力越强。当RLC电路谐振时电感L和电容C上将会出现超过外加电压Q倍的高电压,它会对RLC串联电路造成严重破坏,因此需要避免RLC串联电路发生谐振。
3.2RLC串联电路的瞬态分析
在不同信号的影响下,对RLC串联电路进行瞬态分析,图3是RLC串联电路,R1=2kΩ,L1=40mH,C1=0.25uF,正弦电压源的电压为U=10V,电源频率f1=1.59kHz。
通过对RLC串联电路进行瞬态分析,观察到电阻的电流与电源的电压相位相同,如图4所示。图5为输出电压波形,当电路处于谐振状态,电阻上的电压等于电源的电压,而且电容电压与电感电压在相同的时刻对应的数值相等、极性相反,说明当RLC电路发生谐振时电容C和电感L没有从电源获取能量,而是两者之间发生了能量的相互传递。
4RLC并联电路分析
4.1RLC并联电路的交流扫描分析
RLC并联电路如图6所示,其中电阻R2=20kΩ,感抗L2=140mH,容抗C2=0.25uF,电流源I2=1A。当电路的频率
f==f0=1.59kHz时,
U(N1)=1×20×103=20kV,电路发生并联谐振。
图7时RLC并联电路发生谐振时电阻电流随频率变化的曲线,分析仿真图可以看出,电感的电流和电容的电流在相同时刻数值大小相等,相位相反,两者的和始终为0,电阻中流过的电流的最大值为I=1A。电流源的电压的最大值为20kV,如图8所示。
4.2RLC并联电路的参数分析
在其他元件的参数不变,通过改变电路中某个元件值或某个模型参数使得电路的效应发生改变,通过分析比较,选取最优的方案进行电路设计。PSpice有参数分析的功能,通过设置好想要改变的元件值或模型参数,然后进行仿真,就可得到结果然后与原始结果进行分析比较优劣。对RLC并联电路的电阻值进行参数扫描分析容抗,选定感抗L2=1mH,C2=1000pF,恒流源的输出电流I2=1mA,对电阻值R2分别为20kΩ,50kΩ和100kΩ时进行仿真分析,电路图如图9所示。
利用OrCAD/Pspice电路设计软件进行参数扫描分析,当电路的频f=1.59kHz时,RLC并联电路发生并联谐振,如图10所示。从图10中可看出,RLC并联电路的电阻值越大,品质因数Q(并联电路的品质因数Q=ω0CR)R值越大,通频带越窄,电路的选择性越好。
5结语
通过OrCAD/Pspice软件对RLC串、并联电路的频率特性的分析可知,针对不仅的信号源,当信号源的内阻很小时选取RLC串联谐振电路,这是选用的电阻的阻值越小,质因数Q值越大,电路选择性越好,而当信号源的内阻较大时,选取RLC并联电路,发生谐振时,选取的电阻阻值值越大,品质因数Q越大,通频带越窄,电路的选择性越好。
参考文献
[1]奕雄,吴浚浩,洪正滨.通信电子线路PSpice仿真的研究与实现[J].现代电子技术,2010(11):94-96.
[2]陶瑞莲.OrCADPSpice在电子线路实验仿真研究[J].通信电源技术,2010,27(02):27-29.
[3]闫颖良,王平,徐香.基于OrCADPSpice的电路故障建模方法研究[J].计算机测量与控制,2009(17).
[4]刘岚,叶庆云.电路分析基础[M].北京:高等教育出版社,2010.
关键词:电路分析;Delphi;多媒体教学
作者简介:王勇(1984-),男,河南驻马店人,军械工程学院电气工程系,讲师;刘正春(1982-),女,四川内江人,军械工程学院电气工程系,讲师。(河北石家庄050003)
“电路分析”是研究电路的基本理论和分析方法的课程,[1]是军械工程学院(以下简称“我院”)专业人才培养方案中的一门专业教育类学科专业基础必修先导课程,该课程被评为2010年度总装备部院校优质课程。教师同时也认识到教学过程中存在一些问题,比如课程资源虽然比较丰富,但较为分散,利用起来不方便;出于安全保密的需要,多媒体教室里的计算机安装的应用软件如MATLAB再次启动时会自动卸载,而且MATLAB非常庞大,安装携带都不方便,利用虚拟仿真技术促进授课质量受到限制;新形势下第16次全军院校会议精神对课程教学改革又提出了新的任务和要求。因此,进行“电路分析”课程多媒体教学资源整合与优化研究,开发出界面友好、功能强大、免安装、使用方便的多媒体教学软件系统是非常有必要的,必将为打造军队级优质课奠定良好的基础。
一、“电路分析”课程多媒体教学软件体系结构设计
“电路分析”课程多媒体教学软件体系结构设计如图1所示,由课程标准、知识杂烩、课程内容、测试考核、成果展示五大部分构成。
1.课程标准
2.知识杂烩
为了培养学员独立获取知识的能力,增强“电路分析”课程学习过程中的知识性、趣味性,拟构建的多媒体教学软件系统除了包含教学大纲、电子课件与教案等基本课程内容资源外,还应当提供这样一个信息平台:
3.课程内容
课程选用教材为邱关源主编的《电路》,高等教育出版社2006年第五版,该教材是国家、军队推荐使用的教材。如图1所示,将课程内容划分为电路基本模型、定律与定理,直流电阻电路,动态电路,正弦稳态电路等五部分,[1,2]使学员对“电路分析”课程的知识体系有一个宏观的认识。每一章内容又具体包含以下几部分:
(1)重点难点分析。该课程的概念多、定理多,开展教学过程中教员要引导学员掌握教学重点、突破教学难点,学员才能学好这门课程。此部分明确了本章教学的重点和难点,并进行了系统地总结和归纳,达到提纲挈领的目的,具有较高的概括性、全面性,易于理解及应用。
(2)学习方法指导。概括了本章分析求解电路问题的基本思路和方法,为学员利用本章知识点分析电路提供有力的指导。
(4)虚拟仿真实验。在某些章节的教学过程中适时地利用计算机软件进行教学及模拟实验仿真,为学员提供了一个虚拟的实验环境,可以提高学员的学习兴趣,让学员更直观地掌握电路分析的基本理论,更有利于培养学员的实践技能和创新能力。
EWB(电子学工作平台)软件不但提供了各种丰富的元器件,还提供了各种调试测量的虚拟仪器,如万用表、电压表、电流表等,给教学提供了一个实验器具完备的综合性电子实验室,可以在任意组合的实验环境中进行仿真实验;MATLAB是一个异常庞大的软件系统,它的矩阵计算功能强大,并且运用其Simulink工具中的PSB(PowerSystemsBlockset)模块进行仿真分析,不用编写程序,只需要绘制出电路图,然后运行仿真,即可得出结果(包括幅值和相位甚至波形图)。因此,选用EWB仿真软件作为电路仿真工具,以MATLAB作为辅助电路计算工具。[3]
(5)典型例题剖析。这个单元里面收集了许多典型的例题及其详细的解题过程。
(6)同步练习题集。大量的习题,让学员自己检测对本章内容的掌握情况,并加深对内容的理解。
(7)课后作业解答。对教材提供的练习题精筛细选,通过典型的习题让学员巩固掌握分析电路问题的基本方法,并给出详细的解题过程以及多种灵活的求解电路问题的途径。
4.测试考核
该课程的测试考核可由构建的“测试考核自动命题系统”来完成,主要由交互测试模块、自动命题模块以及试题库管理模块组成,能够实现交互自我测试、试卷的自动生成以及题库的维护功能。该系统既能使学生检测自己的学习情况,又能辅助教师出具试卷,减轻教师的工作量。
5.成果展示
该栏目展示了有关电路课程的各种教学科研学术成果,如教学研究与教学改革课题成果、教学研究论文、科技创新小制作、学员学习体会与总结等。
二、基于Delphi的“电路分析”课程多媒体教学软件系统开发
Delphi是强大而灵活且可视化的面向对象的编程语言,作为一种高效率的应用程序开发工具,在数据库处理上的优越性使其成为开发者的首选工具。[4,5]
本着切实加强教学建设、提高教学质量的目的,利用现代化信息技术手段实现优质的教学资源共享为目的,遵循“全面、优质、改革”的原则对课程内容进行全面建设。由于“电路分析”课程内容多,所以在功能操作上力求简单、层次分明。在这里就以软件系统部分实际效果图2和图3为例,来说明拟开发“电路分析”课程多媒体教学软件系统。
运行基于Delphi开发生成后的.exe可执行文件,首先播放前言滚动字幕,简要介绍课程及软件系统,然后进入到“电路分析”课程多媒体教学软件系统主界面,如图2所示;点击“进入”,就来到如图3所示的一级界面,其基本内容可参考图1,有“课程标准”、“知识杂烩”、“课程内容”、“测试考核”、“成果展示”五大部分。每一部分当中的内容主要通过多级菜单界面形式来实现对所有内容的访问,此外还设有导航按钮,既可用来返回到主菜单,又可实现按主题对各知识点的直接检索。
在“课程内容”部分以章节的形式来编排教学内容,点击目录就可进入各章节,每章都有“重点难点分析”、“学习方法指导”、“网络课堂教学”、“典型例题剖析”、“同步练习题集”、“课后作业解答”6个模块,部分章节还设有“虚拟仿真实验”,如图1所示。另外,除了开始界面外,任何一页都设有超链接按钮,能够前进、后退、链接到各级目录,以方便使用。
三、结论
基于Delphi开发“电路分析”课程多媒体教学软件系统,充分发挥多媒体的优势,把文本、图形、图像、声音、动画等多媒体手段有机地结合起来,既能完整地展现“电路分析”这门课程的方方面面,又能用动态、立体、全方位变化的视屏效果来弥补传统教学的不足;把课程内容尽量表达得简捷明了,而且又能适应网络远程教学的需要。同时,通过大量的信息储备,多媒体教学系统可以为学员学习提供多种选择的可能,打破了传统教育的单一课堂教学模式,突出了多媒体辅助教学的多样化和个性化。
Delphi在编好程序后自动转换成.exe可执行文件,它运行速度非常快,编译后不需要其他的支持库就能运行,而且采用已有的Delphi与MATLAB的混合编程新方法,[6]使多媒体教学软件系统能充分利用MATLAB的强大运算功能并脱离MATLAB环境独立运行。因此,基于Delphi开发的多媒体教学软件系统对计算机的运行环境要求比较低,使用更加方便。同时依托我院校园网电气工程学科专业网站,在精品课程中增加该教学软件系统,充分开发网络资源,使用开放的教学手段,增设教学讨论区,为教员组织网上教学和讨论、课外辅导和答疑提供了快速、便捷的手段,为教员开展教学研究、课程改革提供了第一手资料,还为课程的可持续发展奠定了基础。
参考文献:
[1]邱关源,罗先觉.电路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]刘崇新,罗先觉.电路学习指导与习题分析(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]胡建萍,王宛苹,马金龙.电路分析基础CAI系统[J].杭州电子工业学院学报,2001,(4).
[4]BorlandInternational,Inc.Delphi使用指南[M].北京:石油工业出版社,
1996.
关键词:电路原理图;protel99SE;印制电路板
一块设计精良且方便安装的印制电路板,不但可以反映出设计者的水平,还为将来的使用以及维修带来很大的方便。目前印制电路板设计软件很多,对于初学者来说由澳大利亚protel公司开发的印制电路板设计软件protel99SE简单易学,下面就为大家总结一些在使用该软件时的一些实用的处理问题的方法与技巧。
一、绘制原理图技巧
下面我们就绘制原理图过程中常出现的问题总结如下:
进行原理图编辑有直接连线和网络连线两种方式,一般简单电路宜采用直接连线。有时对于初学者来说常会出现原理图都连接上了,可是生成印制电路板图时没有对应的走线。例如:在原理图上各连线画得都很清楚,可是在进行电子规则检查时总被提示出错;或者在生成网络表后有一些引脚在网络表中并没被连接上,由此造成在PCB中导入网络表后使对应的焊盘没有连上。出现这样问题可以总结为以下几个原因供大家参考:
(一)初学者经常把“DrawingTools”工具箱里的“Polyline(直线)”工具当成“WiringTools”工具箱里的“Wire(导线)”来使用,这二种不同工具画出来的线看起来是一样,但是用“直线”绘制的元件之间却没有任何的电气连接关系,而只有用“Wire(导线)”所绘制的直线才是真正具有电气连接属性的“导线”。
(二)也有一些人把“Bus(总线)”当成“Wire(导线)”来使用,这种图纸看起来也好像该连接的都连上了只是线条有点粗,在其生成的网络表中同样也是一个网络连接关系也没有。这是因为“Bus(总线)”不能单独使用,它必须结合“BusEntry(总线入口)”、“Wire(导线)”以及“NetLabel(网络标号)”一同使用才能确定管脚的电气连接关系。
(三)在用“Wire(导线)”连接引脚时,导线越过元件引脚端点与绘制引脚线重叠,这样会造成导线与引脚“虚接”。避免这种现象可通过“ERC”功能可以检查是否有“虚接”的线,或者是在连线时通过点击元件使之显示出外轮廓的虚线,这样连线时注意不要连到虚线内部即可。
(四)栅格精度设置不当也会引起上述情况,例如将可视栅格(Visible)设为10,栅格捕捉精度(Snap)设为1,就容易在导线与引脚端点处留下难以察觉的细微间隙,因些在设置栅格时可将可视栅格(Visible)设为10,栅格捕捉精度(Snap)设为5。
(五)还有一种情况是自己绘制原理图库元件时,在放置引脚时将引脚的头和尾弄反了,这样在连接导线时实际上应该连接引脚的尾部却连上了引脚的头部,导致无法正常进行电气连接。避免这种问题发生的方法是:在绘制元件时将引脚的“ShowName”项打开,显示出各引脚的名字,由于每个引脚的名字肯定是在引脚的头部,只要将带名字的一端放在靠近元件这侧即可。
二、生成网络表技巧
完成原理图设计之后,接下来是将原理图转化成网络表。网络表是描述电路元件的标号、封装及元件引脚之间连接关系的列表。网络表是生成PCB板的重要依据,它即可以从电路原理图直接生成,也可以在PCB板中已经布好线的电路中获得。在PCB板绘制过程中首先要导入生成的网络表,但有时经常会出现网络表提示出错的信息,下面将几种常见的网络表错误信息总结一下:
(一)当在原理图中定义元件的封装时如果是PCB库中没有的封装,就会提示如“FOOTPRINT***NOTFOUND”的信息,其中“***”表示末找到的元件封装名。出现这种错误解决办法是:首先回到原理图中检查封装的名字是否写错,要与PCB库中的名称保持一致,比如不要将字母“O”与数字“0”混淆等;如果排除了拼写错误,则有可能是该封装在PCB库中不存在,确认所需的元件库是否调入即可。
(二)有时原理图库中的元件引脚的名称和对应的PCB库中封装定义的引脚名称不一致,这样也会导致在PCB中导入网络表后这些引脚的电气连接关系丢失。例如在原理图中二极管的引脚名称为“12”,但是在PCB中对应的二极管封装焊盘号为“AK”,这时就需要将这二个名称统一起来,可以将其中一个更改为和另一个名称一致即可避免引脚的电气连接关系丢失。
三、PCB设计
在印制电路板图设计环节导入完整的网络表后,就需要对元器件的位置进
行布局。初学者一般会利用自动布局,但是这样布局出来的结果一般不符合实际电路的要求!因些要按照原理图中的元器件连接方式手动进行布局。遵循规范的设计原则,就近排放元件,这样可以使元器件连线最短,整体布线简洁。而且,这样做的最大好处是产生的干扰信号较少,为将来电路调试带来方便。一般而言,对于元器件较多的电路应该首先进行自动布局。在自动布局后再手动进行调整,合理的布局很大程度上取决于设计者的实践经验。
如果PCB图元器件的布置合理,布线就相对简单了,可以采用自动布线然后局部手动调整的方法完成,把手动布线和自动布线结合起来。PCB制图中自动布线的布通率依赖于良好
的布局,但有时由于考虑到电源及地线等因素引起的干扰也会影响到布线。可以通过以下方法对布线进行改进:
(一)电源线和地线要尽量画的粗一些,一般是地线粗于电源线,电源线粗于信号线。同时尽量在电源线和地线间加上去藕电容;
(二)导线尽可能横平竖直,焊盘尽可能间距宽一些;
(三)要考虑大功率器件的安装位置,使其散热良好;
(四)可以将接地部分进行大面积敷铜操作。
将设计好的PCB图进行打印输出时,由于此图是从印制板的顶面观察得到的图,如果想通过复写纸将该图转印到敷铜板上务必要用“镜像”打印方式来输出,否则会出现某些元器件方向出错的情况:例如集成芯片由于其引脚都有各自的顺序,如果不是按镜像方式打印就会造成整个芯片反个,只能从电路板反面插入进行安装。
Protel软件发展迅速,内容也不断更新。以上都是根据日常的使用过程中总结的一些经验和技巧,只要在掌握Protel设计的技巧同时注意一些常见的问题,会使大家的工作事半功倍,学以致用。
【关键词】Proteus仿真软件电子电路设计
随着社会科技的不断发展,Proteus仿真软件在电子电路设计中的应用也得到了一定的发展。Proteus仿真软件是现代计算机应用技术发展中的重要成果之一,Proteus仿真软件具有模拟电路仿真、数字电路仿真以及电路等部分组成的仿真系统,其自身带有先进的虚拟器,其中包括示波器、逻辑分析仪以及信号发生器等等。为了更好的研究Proteus仿真软件在电子电路设计中应用,需要在Proteus仿真软件环境下,明确的分析各个阶段的电路设计,包括各个部位的元件,为进行深入的设计做好准备。
1关于Proteus仿真软件的简要分析
3Proteus仿真软件进行仿真电路设计与调试
通常情况下,我们会利用ProteusISIS编辑窗口,再一次对电子电路的原理图进行一次慎重的选择与修改。在实际的Proteus仿真软件设计的实验中,实验之前应选好信号源的放置位置与及虚拟仪器、测试点布置的情况。工作人员应及时的检查测量仪表的输入端是否与被测量点处于良好的连接状态以及信号源的接地情况,包括示波器是否与地线处于连接的状态。同时,明确测量结果是相对GND的波形,以便于后续的研究。在进行实验的过程中,观察实时工具中电压、电流的探针变化,在仿真执行时,时刻观察串联电路中电流探针的指数,并及时的在相应的操作执行菜单,通过网络的手段,选择适当的电压后,进行仿真的调试,进一步促进Proteus仿真软件应用的水平。
4Proteus仿真软件应用的实用电路分析
5总结
[1]代启化,Proteus在单片机电路系统设计中的应用[J].自动化与仪器仪表,2006(06).
[2]王娜娜.徐海,数字电子技术教学的实践与思考[J].科技信息,2010(30).
[3]邓海,基于Proteus和LabVIEW的串行通信系统仿真[J].科技广场,2009(09).
[4]吴小花,基于Proteus的电子电路设计与实现[J].现代电子技术,2011(15).
关键词:输电线路;智能监控;嵌入式;软件框架
作者简介:唐洪良(1980-),男,江苏徐州人,浙江省杭州余杭供电局,工程师;孙磊(1983-),男,山东聊城人,浙江省杭州余杭供电局,助理工程师。(浙江杭州311106)
随着本地经济的繁荣发展,工业与民用建筑、市政设施与建设在空间上不可避免地与输电线路发生接触,近年来通道隐患突出,外力破坏事件频繁发生,严重影响杭州余杭供电局的供电可靠性和电网的安全稳定。传统的线路通道危险点监管主要是“人防”为主,在当前输电线路里程不断增加、网架日益复杂、线路运行管理部门人员紧张、运维工作繁重的矛盾面前,采用提高通道巡视频率或人员现场蹲守已经困难重重,即便采用无线视频监控,人员也难以做到实时查看监视影像,加之没有预警告警机制,仍然无法有效解决防外破问题。
鉴于以上视频监控方案存在的不足,采用基于计算机视觉技术的智能视频监控,替代人员工作对输电线路本体及通道进行监控预警。该智能监控前端采用嵌入式软硬件系统,本文对涉及的软件框架进行了研究设计,经实际系统应用测试,证明功能完备、可靠性高。
一、嵌入式软件设计方案
1.嵌入式开发环境
开发环境主要包括一台安装有Linux操作系统的宿主机和DVS357开发板,宿主机操作系统是WindowsXP,通过VMwareWorkstation7安装openSUSE11.0Linux操作系统,开发板与宿主机直连至一个交换机,处于同一网络中[1],如图2所示。在Linux服务器上安装工具链,建立交叉编译环境,Windows工作台通过串口和JTAG与DVS357开发平台连接,可以在Windows操作系统进行界面交互和在Linux服务器上进行程序开发[2],最终将交叉编译后的可执行文件下载至目标机启动运行。本系统通过SDK安装与配置、NFS挂载文件系统、TFTP的配置、BootLoader烧录、内核编译和嵌入式自启动脚本程序修改六个步骤完成软件开发环境的搭建。
2.图像采集与格式转换
(1)图像采集。DVS357的图像采集模块实现将模拟视频信号转换成数字视频信号的功能。图像采集程序的流程图如图3所示。
主要函数实现过程如下:
先创建设备实例,对设备输入指针进行赋值Capture_Attrs.videoInput=CaptureEnv->videoInput,保存视频输入指针信息至数据结构,然后系统调用Venc_create(hEngine,envp->videoEncoder)创建视频编码模块准备进行视频流采集;
调用Capture_detectVideoStd(NULL,&videoStd,&cAttrs)函数检测输入视频流的标准,videoStd中记录了相应视频格式NTSC或PAL,通过判断然后设置相应的格式;
然后通过调用envp->imageWidth=dim.width,envp->imageHeight=dim.height,对图像宽和高等基本信息进行配置;
接着调用Buffer_getUserPtr(hCapBuf)函数获取一个缓冲区用于存放图像采集数据;
最后调用Capture_create(NULL,&cAttrs)函数,返回该实例的句柄,如果句柄为空则提示创建采集设备失败,跳转至出错线程进行处理,如果成功则开始启动图像采集。
关键词:电子CAD;PCB;教学方法
作者简介:袁红星(1980-),男,安徽安庆人,宁波工程学院电子与信息工程学院,高级工程师;吴少群(1981-),女,安徽安庆人,宁波工程学院电子与信息工程学院,讲师。(浙江宁波315016)
一、内容选择
二、内容设计
原理图的设计、绘制、PCB的设计、绘制以及集成元件库的制作都紧紧围绕STC单片机应用系统展开。
后面的课程则逐个向该系统添加功能模块,如数码管、键盘、EEPROM、继电器等,逐步开展复杂原理图绘制、层次原理图绘制、复杂PCB设计和元件原理图库及PCB封装库绘制的课程讲授。由于结合实物进行软件讲解激发了学生学习这门软件的热情,也使得他们认识到这门软件可以用来干什么,自己需要掌握到什么程度。
三、结合电路板实物进行PCB设计规则和布局、布线的讲解
对PCB设计规则的理解以及PCB布局、布线的掌握是学习PCB设计软件的核心和关键。如果脱离实际电路板进行这些内容的传授,则学生会觉得抽象而难以理解和掌握。为此,下面围绕前面制作的电路板逐个进行讲解。
1.PCB布局
首先,以STC单片机为核心进行布局,使学生掌握“先难后易、先大后小”的布局原则。对于最重要的单元电路和核心元器件要优先进行放置。
其次,对照电路板说明为什么要参照原理图的信号流向进行主要元器件的布局,使学生理解布局对电路调试、测试的影响。
再次,结合电路板制作成本和可靠性说明布局时要尽量满足以下原则:关键信号线最短,总的连线尽可能短,模拟信号与数字信号分开。并从单片机工作时序着手,说明在控制器和处理器等数字器件上加上去耦电容的必要性。
最后,从生产和检验的角度说明布局需注意的事项。为便于串口调试和程序加载,应该将串口电路放置在靠近电路板边缘的位置;而为了便于电源端子的插拔,也需要将电源电路放置在电路板边缘位置。
2.PCB布线
布线是PCB设计中最重要的部分,直接决定了电路板性能的好坏。为此,结合实际电路板,从三个层次上逐步加强学生的设计能力,即:布通、满足电气性能和美观。布通是最基本的要求,这里主要通过Protel软件的自动布线功能对学生进行实训。为了使自动布线能够达到基本要求,结合实际电路板说明为什么在布线前要设置布线宽度规则,对地线和电源线加宽。另外,给学生讲解如何根据DRC检查对布线结果进行检查,看是否达到预定要求。掌握布通技巧后结合电路板电气性能、可靠性说明如何对布线进行优化。这部分内容对应教科书的PCB后期设计章节。为保证电气性能,要求学生在布线时尽量加宽电源线和地线的宽度,满足的要求是:地线>电源线>信号线;相邻电路层布线要相互垂直,避免平行的情况发生;时钟线要尽量短,对关键信号点预留测试点,以便系统不能工作时判断是否因为时钟信号未能满足要求;对未布线区域进行敷铜。在掌握满足电气性能的基础上进一步要求学生布线尽可能美观。
四、通过大学生科创项目争取经费支持
由于制作实物涉及到费用问题,虽然51应用系统成本很低,但对于学生而言也是一个负担,完全由授课教师承担制作费用也不现实。考虑到这些情况,要积极组织学生申报省级和校级大学生科创项目,争取经费的支持。并鼓励学生组建项目组,进行资源共享,并分摊成本。
五、教学效果
六、结束语
“电子CAD”课程是电子类专业重要的基础课程,其中讲授的PCB软件使用技巧是学生进行后续课程设计、毕业设计和参与电子竞赛所必须掌握的基本技能。围绕该软件在电路设计中的实际应用逐步进行简单原理图、复杂原理图、层次原理图、简单PCB、复杂PCB以及元件集成库绘制方法的授课。经过近一学期的教学实践表明,通过这种教学方法学生能很快掌握使用PCB软件进行电路板设计的技能。同时,这一讲授方法对于培养学生的工程素养也有较大帮助。由于授课中挑选出部分优秀作品进行了实物制作,使他们深刻体会到设计对产品的影响以及如何根据产品的要求进行电路设计的规划和实施。今后,教师们将积极向学校和上级部门申请教改项目,为这一教学方法的实施争取经费支持。
[1]劳文薇,刘俊.项目驱动教学法在“电子CAD”课程教学中的应用[J].机械职业教育,2011,(3).
一、Protel软件简介
Protel是Altium公司在20世纪80年代末推出的EDA软件,是电子设计者的首选辅助设计软件,许多电子公司在招聘时,通常要求面试者熟练掌握Protel。2005年年底,Protel软件的最新版本AltiumDesigner6.0诞生,它是将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件(如FPGA)设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品,一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案,具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。
二、引入Protel软件到应电专业毕业设计的优势
1.绘制原理图Protel收集了超过6万种电子元器件,有利于学生熟悉元件的型号及其性能,了解元件的引脚编号和封装形式,方便绘制原理图。利用绘图中的总线、网络标号、注释等工具能让设计出来的原理图清晰规范,增加可读性。2.电路仿真软件提供多种仿真模块,包括交流小信号分析、瞬态特性分析、噪声分析、直流分析等,方便使用者更直观更迅速地验证设计的可行性。3.PCB板设计软件自动布线功能极大地方便了布线规则的设计。软件的自动布线系统利用了人工智能技术,即使对于很复杂的电路板,其布线结果也能达到专家级的水平,大大有助于缺乏实践经验的学生进行电路设计。4.生成PCB加工文件软件完全支持制版输出和电路板数控加工代码文件生成,可用来控制雕刻机自动完成雕刻、钻孔、切边等工作,自动、快速、精确地制作单、双面印刷线路板。
三、Protel软件辅助电子技术专业毕业设计的流程和具体实例
四、Protel软件在应用电子技术专业毕业设计的实践效果
五、小结
电子电路教学的开展,为计算机软件和电路设计应用的结合提供了发展前提,这也为我国电子电路技术的发展奠定了基础。
2电子电路设计教学中软件应用意义探讨
3各类软件在电子电路教学中的具体运用
3.1CAD软件在电子电路教学中的应用
3.2EWB软件在教学中的具体应用分析
EWB计算机软件是一种用于电路设计与仿真的EDA工具软件,与CAD软件不同,EWB软件中包含更多的高品质模拟电路元件和组件模型。教师在开展电子电路设计教学时能够在元件调用的基础上,引导学生利用软件进行多种功能仿真,如对以连接的电路结构进行交流频率特性分析,静态分析和参数扫描分析等。EWB软件主要结构包括函数信号发生器和仿真电路模板等,学生能够在课程设计中通过元件调用和参数整合,完成电路设计,并通过将电路系统调用与仿真模板中,对其进行功能测试。在电路仿真教学过程中,教师应首先开展信号发生器教学,使得学生能够依据实际电路结构设计选定对应的激励信号,以此保证电子电路结构仿真结构的准确性和有效性。
3.3PSPICE仿真软件在电路设计教学中的应用
作为现阶段不同类型电路分析与设计仿真软件之一,PSPICE软件具有十分优越的实用性能。该软件主要包括电子线路仿真,图形方式输出,模拟计算电路功能和网表生成等功能,不仅能够对模拟电子线路进行仿真与模式实验,也能够与实体电路结构进行连接并开展模拟仿真。在电子电路的设计教学中,教师要将课程演示重点放在利用PSPICE软件模拟连接电路上,使学生能够在掌握元件参数的基础上,更为全面的掌握电路波形和电压电流值的检测方法。PSPICE仿真软件的应用,也为电路设计教学中元件参数的优化提供了科学有效的途经,教师通过对比软件中不同模拟元件的功能,以选择灵敏度高和容差关系稳定的软件开展教学,这能够极大的优化电路设计中的元件参数,并使得电子电路设计的教学质量得到有效提升。
4结束语
我自认为无愧于技校中专三年,刚入学时,我曾为身为技校中专生而懊丧过。但很快,我选择了坦然面对。因为我深信,是金子在任何地方都会发光。所以我确信,技校中专生的前途也会有光明、辉煌的一天。
通过这三年的学习使我懂得了很多。
工作能力方面:一直担任班中的班干部工作,有较强的责任心和集体荣誉感,工作认真细致,受到老师和同学的认可。
行为思想方面:作风正派,待人诚恳,能较好处理人际关系,处事冷静稳健,对生活有敏锐的洞察力和较强的逻辑分析能力,能合理地统筹安排生活和工作中的事务,有良好的生活规律和习惯。
其他方面:爱好广泛、喜欢社交活动、打球、搞制作等,在做球类裁判有一定的兴趣和能力。
关键词:Protel99se;Cadence;ADS;工具栏按钮功能;软件间的配合使用
二、多种EDA软件简介及其对照
1、Protel
目前主要EDA软件有Protel、Cadence、ADS、EWB、PSpice等电路设计软件,其中以Protel、PSpice和EW较为简单基础、容易上手,而以Cadence、ADS更适用于从事大规模、高精度的电路系统设计。在中国最为常用的软件是Protel,这当然也是中国大陆的电子工程师们已经形成了一种习惯所决定的,而在国外就不一定了。Protel系列软件的最大特点是简单、适合教学的,其系统性能也很稳定。
2、Cadence
Cadence在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。Cadence包含的工具较多几乎包括了EDA设计的方方面面。Cadence软件在中国应用比较晚;
3、ADS
ADS软件在射频电路设计、通信系统中的高频电路设计和电磁辐射和电磁屏蔽等方面有很多的应用。在新版的ADS2008软件中还具有增强的图形化使用者操作界面的功能,可以使得系统的设计速度加快。另外。ADS2008软件还将3D技术应用到电磁分析等方面,使得ADS2008软件功能愈显强大。
1、Protel99se软件的基本配置及其功能
a、SCH5.0的特点:主要用于原理图的设计,其具有集成性高、支持层次化自动设计、元件库强大扩充功能、任意的绘图页尺寸、兼容性高、提供基本的设计验证工具、为印制电路板设计提供网络表等特点。还具有分层组织设计功能、设计同步器等功能。
2、Protel99se软件的完整配置
Protel99se软件的完整配置包括SCH5.0、PCB5.0、ROUTE5.0、PLD5.0、SIM5.0;其中ROUTE5.0是一个集成的无网格自动布线系统,布线效率高;在该完整配置中集成了PLD开发环境,可使用原理图或CUPL硬件描述语言作为设计前端,能提供工业标准JEDEC输出;该配置还包含一个基于最新Spice3.5标准的仿真器,可为用户设计前端提供了完整、直观的解决方案;
四、对Protel99se的文件分类、字体设置
1、Protel99SE可以的文件类型
Protel99SE可以建立十种文件类型。我们在讲课的时候需要指出:SchmaticDocment文件对应的库函数是SchmaticLibrary;而PCBDocment文件对应的库函数是PCBLibrary。
2、字体设置
第一步:选择Preferences命令后,在图1对话框所示的自动备份参数设置;
第二步:单击Protel99SE中的ChangeSystemFont按钮,屏幕弹出图2所示的字体设置对话框,可以进行字体、字体式样、字号大小、字体颜色等设置;
图1自动备份参数设置图2字体参数设置
五、工具栏按钮功能以及常见封装形式的记忆
1、形象直观工具栏按钮的讲解与记忆
Protel99SE提供形象直观的工具栏,可以通过对工具按钮中常用的命令进行形象、联想等方式进行记忆,这在开始学习Protel的过程中必须的过程: