組合電路的設計精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的組合電路的設計主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：組合電路的設計范文

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.

關鍵詞： 數字電路基礎；邏輯門電路；3人表決器；學以致用

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

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：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?！笔俏覈糯逃枷爰铱鬃诱f的一句話，這充分體現了學生是學習的主體，興趣是最好的教育理念。

1教材分析

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

1.2 《組合邏輯電路的設計》應該在學生學習了“數字電路基礎” 、“邏輯門電路”、“組合邏輯電路分析”的基礎上進行，既可以檢驗前面所學知識又可以延伸后續知識。教學重點：介紹組合邏輯電路的設計方法和步驟，使同學們能正確地設計出組合邏輯電路。 教學難點：引導學生設計出經濟又實用的組合邏輯電路。

2教學目標

知識能力目標：使學生熟練掌握組合邏輯電路的設計方法及步驟，提高學生學以致用的能力。方法能力目標：培養學生認真學習、勇于探索的精神；啟發學生舉一反三、觸類旁通的創新思維能力。社會能力目標：通過課堂的師生交流，生生交流，培養學生與人交流團結協作的能力。

3教學方法

3.1 教師的準備工作：熟悉教學大綱和課程標準；鉆研教材寫好教案；設計好教學過程，準備好課件、教學工具和實驗器材等。

3.2 為了激發學生的興趣，調動學生的積極性，教學過程中我主要采用“任務驅動法”來進行教學，結合學生特點，精心設計任務，引導學生分析任務探究新知，然后啟發學生運用所學知識解決實際任務。中間配合使用“觸類旁通的類比法”“生動活潑的討論法”“科學直觀的仿真法”“形象立體的動畫演示法”來達到我們的教學目標。

4教學過程

教學過程共設計了：“溫故知新”、“任務驅動”、探究新知、“鞏固提高”、“學以致用”等教學環節，用時90―100分鐘（兩個課時）。

4.1 “溫故知新”環節――采用教師提問、學生回答的互動方式來進行，共復習了三個知識點：（1）基本常用門的符號、表達式 、真值表及功能；（2）邏輯代數運算的基本定律及化簡辦法。這兩個知識點是基礎工具，學習了之后學生才可以用門電路來搭建一個個具有某種功能的數字電路。（3）接著提問2個問題：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？(要求學生用方框圖板演示) 。然后用一道題來演練分析步驟，加深學生印象,并為新知識的教授做好鋪墊。

4.2 “任務驅動”環節――引領學生進行思考：給出一個組合邏輯電路圖，我們能分析出它的邏輯功能，那么給出一個邏輯命題，我們能否根據要求的邏輯功能設計出邏輯電路呢？如何設計一個三人表決器呢？學生根據課前預習情況會做出相應回答，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。其實本次課的“設計”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出教學重點。任務啟動好之后，學生們根據提示的方法步驟，分析思考，分組交流，教師則巡回指導，一段時間后各小組就開始展示成果了。通過這個“生生交流”“師生交流”的過程，引導學生進行自主探究、合作學習，同時也鞏固加深了教學重點內容的理解和運用。

4.3 “探究新知”環節――引導學生思考：如何設計出經濟又實用的組合邏輯電路？第一次的設計是不是最完美的？如果用“與非門”來設計會有什么不同？兩種方案設計的“三人表決器”邏輯電路哪種更好？為什么？學生們在經過邏輯代數的變換、運算、化簡后很快又展示了第二種設計方案。

教師引領學生對比分析這兩種設計方案，發現兩種設計方案都只用了4個門電路，不同的是：方案1中的四個門，有3個是“與門”1個是“或門”，而方案2中的4個門都是“與非門”，對比之下門電路種類單一，相對好些。通過層層設疑，再次激發了學生的學習熱情，突出了本節課的教學難點：在實際應用中，組合邏輯電路的設計多用“與非門”來實現，可以降低成本，避免不必要的人力、物力浪費。

任務1結束后，繼續布置第2個任務，將任務1的只有1個輸出量的設計任務，提升到3個，加大了工作量，提高了難度，目的是鼓勵學生，開闊思路，創新思維，突破重點難點，也使枯燥、乏味的新課內容很流暢的就被“由淺入深”、“化難為易”了。最后教師用板書或幻燈片將重點、難點提煉出來，鞏固所學，加深印象。

4.4 “鞏固提高”環節――在同學們共同完成任務1,2之后，教師又給學生們設置了兩個加強任務，要求學生獨立完成，以此自行消化、吸收、鞏固掌握本次課的知識點的目的。

4.5 “學以致用”環節――為了更好地讓同學們理論聯系實踐設置實驗任務，要求同學們畫出任務1中用“與非”門設計的3人表決器的邏輯電路圖并安裝、測試電路的邏輯功能。為幫助學生完成實驗任務，教師要準備相關的實驗器材給同學們認識，在講解了實驗器材的原理、用途及安全、節能、環保等注意事項之后，讓學生們自行制作電路并測試功能，完成實驗任務。這一環節是結合了同學們將來的實際工作，讓學生們學以致用體驗成功、增強自信。

5結束語

教學過程中一定要以學生為主體，教師為主導進行“教學互動”；不斷激發學生的求知欲和學習熱情，讓學生們在教學過程中體驗成功、自我肯定、提升能力。

參考文獻：

[1]張偉林.數字電子技術.

第2篇：組合電路的設計范文

關鍵詞：75kW柴油發電機 組合閘線路 GPC控制器

引言

柴油發電機的主要功能是通過柴油機帶動發電機發電，向負載提供電能，一般作為市電的備用電源。柴油發電機組是由柴油機、發電機和控制系統組成，控制系統包括各種控制器和電氣元件，通過操作控制系統可以實現機組的各種功能。

一、機組的基本情況

本系統中是采用相同的兩臺75KW發電機組來供電，機組使用的是東風康明斯生產的EQ6BT柴油機，額定轉速為1500r/min，功率為90kW，驅動一臺75KW三相同步交流發電機，額定電壓400V，柴油機使用ESD5500電子調速器（EFC），發電機使用SX440型自動電壓調節器（AVR）。

二、主要控制器

本系統中采用丹麥戴夫公司（DEIF）生產的GPC控制器，GPC控制器主要用于陸用發電機，可以實現單機的控制和保護，也可實現多臺機組并聯或機組與電網并聯運行的控制和保護。GPC采用基于微處理器的控制單元，一體式緊湊設計，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現對機組的控制；顯示面板主要顯示機組參數如水溫、油壓、轉速、電流、電壓、功率等，同時可以從顯示面板設置機組的參數。

機組的斷路器采用正泰公司生產的NM8S-100型，具備失壓、欠壓、過載和短路保護，通過外加的電動操作機構和輔助觸頭實現電動控制，如圖1的QFl，其中P1、P2端子為電動操作機構電源，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、機組操作控制原理

本系統有兩臺機組構成，分別為1號機組和2號機組，每臺機組使用一個GPC，分別為GPCI和GPC2，每臺機組的控制系統的控制線路是完全相同的，以1號機組為例，如圖1所示。

（1）基本設置。如圖1所示，首先進行外部設置，使控制器的48、49、51、52端子接24V直流接電源，此時GPC設置為并機運行模式，自動分配有功和無功功率。同時通過GPC顯示面板設置相關參數，主要包括額定轉速、保護水溫、保護油壓、保護轉速、額定功率、額定電壓、額定電流、逆功率等內容。

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

（3）轉速與電壓的手動調整。如圖1所示，SB1與SB2兩個按鈕分別為電壓、轉速調整按鈕，SB1與SB2是兩個雙位旋轉按鈕，可以進行左右旋轉，需要調整電壓的時候，可以操作SB1按鈕，若向左轉即接通100號線和108號線，24V信號輸入到GPCI的44號端子，GPCI接到升速信號后，輸出-20mA-20mA的電流信號到電阻板，電阻板把電流信號轉化為-5V-5V輸入到EFC（電子調速器）的遠程控制端子7、13，從而控制EFC使柴油機轉速上升，松開SB1，柴油機轉速保持不變，如果想降低轉速，可以操作SB1按鈕向右旋轉即接通100號線和109號線。調壓的調整操作與轉速的調整相同，只不過通過操作SB2是由GPCI控制AVR（壓調節器）完成。

（4）合閘（并機）與分閘（解列）。在單機合閘時，按下SB3，GPCI接到合閘指令后輸出一個24V電壓到KA2線圈，KA2觸頭閉合，此時斷路器上的124號線與129號線接通，斷路器合閘，若果此時母線上有一臺機組在供電，應按住SB3不動，此時GPCI會通過66、67、70、71號線自動調整待并機組的電壓與轉速，使待并機組與發電機組達到同步，同步后，GPCI輸出一個24V電壓到KA2線圈，控制機組合閘，完成并車，此時QFl和QF3（2號機組的斷路器）的輔助出頭都閉合使25號端子持續得電，通過兩臺機組問的負載分配線144、145和146保證兩臺機組有功、無功合理分配。分閘較為簡單，不管是單機供電和并聯供電，按下SB3按鈕，直接控制KA3線圈使斷路器分閘，同時把分閘信號輸入到GPCI即可。

（5）機組保護。當機組監測到故障，即監測到輸入參數不在要求范圍內時，通過5、6端子使燈HL2得電，發出故障警報，同時KAl線圈得電，KAl常開觸頭閉合使機組斷路器分閘，常閉觸頭斷開使EFC斷電，柴油機斷油停機，實現了故障保護，要想再次啟動機組合閘必須使故障復位。

第3篇：組合電路的設計范文

關 鍵 詞 數字電路；軟錯誤；防護；方法

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）021-083-01

隨著納米時代的到來，數字電路的制造工藝不斷改革與創新，但是，革新與挑戰是并存的。目前，數字電路的設計制造面臨著諸多挑戰，其中一項就是在達到設計標準的前提下，如何能使設計制造的電路可靠運行。

增強數字電路可靠性的方法主要是容錯技術的使用，這種技術的應用是為了保證數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，運用環境的變化以及海拔高度的改變，數字電路軟錯誤率也隨之受到影響，軟錯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算機系統的可靠性，因此，數字電路軟錯誤防護方法的研究逐漸成為研究熱點。

1 數字電路中軟錯誤的類型

1） 時序邏輯電路中的軟錯誤。隨著集成電路特征尺寸的縮小，工藝擾動問題日益嚴重，受工藝擾動的影響，芯片的軟錯誤率增加，偏離了芯片的設計指標，由此影響了電路性能和功耗。

最常見的工藝擾動主要包括溝道長度擾動、柵氧厚度擾動以及閾值電壓擾動，這三種工藝擾動所造成的軟錯誤影響著時序邏輯單元，而最容易受影響的節點分別是SRAM的節點“VR”、傳輸門觸發器的節點“S1”、動態鎖存器的節點“OUT”以及C2MOS觸發器的節點“S”。通過仿真實驗，研究溝道長度擾動、柵氧厚度擾動以及閾值電壓擾動這三種工藝擾動對四種時序單元的軟錯誤率的影響，實驗證明，工藝不同，引起的臨界電量偏差不同，從而對軟錯誤率影響程度也不同。

2） 組合邏輯電路中的軟錯誤。組合邏輯電路中的軟錯誤率也受到工藝擾動的影響，隨著尺寸減小，組合邏輯單元對軟錯誤越敏感，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誤屏蔽效應也隨之降低，因此，降低組合邏輯電路的軟錯誤率也逐漸得到重視。通過實驗研究發現，注入電荷量與脈沖寬度呈指數關系，這也關系影響了臨界電量與邏輯門延時之間的關系，當邏輯門延時增加時，之前的邏輯門上產生的電壓脈沖中寬度比較小的部分無法通過這個邏輯門傳播到輸出端，從而無法造成軟錯誤。

2 數字電路軟錯誤防護方法

數字電路軟錯誤防護技術主要有晶體管級軟錯誤防護技術和門級網表的軟錯誤防護技術，這兩種技術的應用原理是針對數字電路軟錯誤，以掃描鏈電路的功能復用為切入點，降低軟錯誤防護的硬件開銷，通過改造掃描鏈電路，從而降低軟錯誤率。

1）晶體管級軟錯誤防護技術。晶體管級軟錯誤防護技術主要是設計具有SEU/SET防護性的電路庫單元，這種電路庫單元的設計，需要對其防護能力進行量化，在晶體管級進行軟錯誤率的建模計算。對于軟錯誤防護能力的評估主要有兩種手段，一是直接對電路進行輻照實驗，二是使用晶體管級仿真軟件進行軟錯誤故障注入和軟錯誤率的建模計算。對比這兩種方法，運用仿真軟件進行評估不僅大大降低了試驗成本，而且縮短了試驗周期。運用晶體管級仿真工具HSPICE進行軟錯誤故障注入，即讀入一個輸入文件，生成一個包括模擬結果、警告信息和錯誤信息的列表文件，從而觀察SEU/SET對于時序單元內部節點和輸出端所產生的電壓變化。時序邏輯單元的軟錯誤防護技術主要是未經加固的靜態鎖存器、TMR-Latch鎖存器、SDT單元以及DICE單元，其中DICE是比較經典的晶體管級軟錯誤防護結構。組合邏輯單元的軟錯誤防護技術主要是基于時差的SET防護技術和CSWP單元。

2）門級網表的軟錯誤防護技術。門級網表的軟錯誤防護流程是故障注入、計算SER、進行單元替換，在故障注入環節包括對時序邏輯和組合邏輯的軟故障注入，在計算SER環節需要考慮輸入故障注入點、時序屏蔽、邏輯屏蔽、向量組合等諸多因素，在單元替換環節包括全部替換和部分替換，而替換策略又分為面積優先替換策略和速度優先替換策略。

軟錯誤注入方法有很多，例如使用高能量質子束照射整個芯片，模擬宇宙射線中的種子產生的效應，或者直接使用中子束進行輻照實驗等等。這些方法主要用于精確評估每個標準單元的軟錯誤易感程度。

軟錯誤率計算是對電路的軟錯誤防護性能做定量分析的關鍵，軟錯誤率分析包括對邏輯和RAM的軟錯誤率分析，RAM的軟錯誤率分析方法比較成熟，目前研究的難點主要在對組合邏輯的軟錯誤率的分析。

3）基于掃描鏈復位的軟錯誤防護技術。芯片的設計通常都進行可測性設計，可測性設計包括掃描設計和內建自測試，為了提高其可控性和可觀測性，這兩種可測性設計都需要將普通的寄存器更換成掃描寄存器。對掃描寄存器進行功能復用，可以進行軟錯誤防護，這種防護技術就是基于掃描鏈復位的軟錯誤防護技術（SEMRSC）。目前已有的SEMRSC技術主要是Intel公司的BISER技術，以及ESFF-SED和ESFF-SEC技術。BISER技術的優勢在于以下幾點，首先，在對掃描鏈進行功能復用的過程中，有效的降低了軟錯誤防護的面積開銷；其次，BISER技術和ECC技術結合實用，可以將芯片級SER改善10倍；再次，BISER技術可以有效降低單元級SER。ESFF-SED和ESFF-SEC作為兩種軟錯誤防護方法也能有效的對數字電路的軟錯誤進行防護。

3 總結

集成電路工藝的改進、工作電壓的降低、工藝偏差的增強，使得數字電路的軟錯誤率急速攀升，這大大影響了芯片的可靠性。本文分析了軟錯誤的兩種類型，闡明了針對不同類型的軟錯誤所運用的多種防護技術，相信，通過不斷的實驗與研究，數字電路可以在達到設計標準的前提下，安全可靠的運行。

參考文獻

[1]傅忠傳，陳紅松，崔剛，楊孝宗.處理器容錯技術研究與展望[J].計算機研究與發展，2007，44（l）：154-16.

第4篇：組合電路的設計范文

（赤峰學院 物理與電子信息工程學院，內蒙古 赤峰 024000）

摘 要：本文通過電路實例介紹了Multisim10軟件的設計、仿真操作過程.在數字電路的理論課教學中應用Multisim10軟件，可以使理論與實驗相結合，使教學更靈活、更有效，可以培養學生的自學能力、創新能力和綜合分析能力，進一步增強學生的自主學習性，充分激發學生的創新潛能，大大提高數字電路的課堂教學質量.

關鍵詞 ：數字電路設計；Multisim10軟件；電路仿真；應用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2015）03-0231-03

1 引言

數字電路課程是電子技術、信息通信、自動化控制和其他部分專業的一門專業基礎必修課程，其傳統的教學方法是首先進行理論學習，然后進行實驗操作驗證所學理論知識，目的是為了培養學生在數字電子電路的設計、實現過程中，分析問題、解決問題的能力，從而提高學生在數字電子技術領域的綜合設計能力.利用Multisim軟件分析和設計數字電路,可以方便的修改電路和元件參數,優化設計方案,加快設計過程,節約設計費用.通過教學實踐已經證明了利用Multisim軟件進行數字電路教學，可以提高學生的綜合分析能力和解決問題的能力，從而提高了數字電路的教學質量.

2 Multisim10軟件介紹

Muhisim10軟件是一種電子設計自動化（簡稱EDA）軟件，專門用于電子電路的設計與仿真.Muhisim10軟件是以Windows為操作平臺，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、信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換器和波特圖繪圖儀等等），可以滿足一般的模擬/數字電路以及數字-模擬混合電路的分析與設計.

Multisim10軟件的突出優點是用戶界面友好、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；而且系統高度集成，元器件和測試儀器豐富，電路分析和仿真功能強大，可以完成各種模擬電路、數字電路以及模擬/數字混合電路的設計仿真.

3 Multisim10軟件在數字電路教學中的應用

數字電路的理論內容包括：邏輯代數、門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖信號的產生與整形電路、模數、數模轉換電路等等.其中對組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析與設計是數字電路課程的重要內容.利用Multisim10軟件中豐富的元器件模型可以進行電路設計，再利用Multisim10軟件提供的各種虛擬儀器進行電路仿真，直接將把理論知識與實驗結果進行對照，加深了對抽象的理論知識的理解，從而使課堂教學效果大大改善.

3.1 Multisim10軟件在組合邏輯電路分析與設計中的應用

組合邏輯電路的特點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：首先根據邏輯電路圖寫出輸出邏輯函數，在進行邏輯函數的化簡和變換，最后列出真值表或說明其邏輯功能；而組合邏輯電路的設計過程則是：根據邏輯功能描述抽象出真值表，寫出輸出邏輯函數表達式，再進行化簡、變換，最后畫出邏輯電路圖.在進行包含集成器件的組合邏輯電路的分析與設計時，學生覺得較難理解.而利用Multisim10軟件提供的虛擬儀表——邏輯轉換器，可以在邏輯函數的各種表示形式（如邏輯電路圖、真值表、邏輯表達式）之間進行相互轉換，使得組合邏輯電路的分析和設計變得更為簡單.

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式.

圖中74HC151是8選1數據選擇器，傳統的解題過程是先寫出74HC151的輸出函數，再將輸入變量MNP和Q代入公式中的最小項和數據輸入端，寫出輸出變量Z關于MNPQ的表達式，再進行化簡得到最簡與或表達式；最后將所有的變量取值組合代入最簡輸出邏輯函數表達式中算出輸出變量Z的值，并列在表中，即可得到真值表.

現在利用Multisim10來實現，先啟動Multisim10程序，出現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，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相對應.然后從用戶界面上的儀器欄中將“邏輯轉換器”擊出，將電路的輸入變量M、N、P、Q依次接到邏輯轉換器最左邊的四個輸入端ABCD，同時將電路的輸出端Z接到邏輯轉換器最右邊的一個輸出端，如圖2所顯示的那樣.雙擊邏輯轉換器圖標，便彈出圖3所示窗口，點擊窗口右側上方第一個按鈕，邏輯表就出現在左側的表格中，再點擊右側上方的第三個按鈕，在窗口的底部出現化簡后的邏輯表達式BD+ABD+BC，對應圖1電路的輸出函數式為Z=NQ+MNQ+NP，至此完成題目要求，分析過程十分簡便.

3.2 Multisim10在時序邏輯電路分析與設計中的應用

時序邏輯電路的特點是某一時刻的輸出不僅與該時刻的輸入有關，還與電路存儲的狀態有關，也就是電路中一定包含記憶性元件.時序電路的分析與設計比組合邏輯電路更復雜，學生難以理解，尤其是對計數器的分析與設計更是如此.下面我們利用Multisim10軟件中的虛擬儀表——邏輯分析儀進行實時的電路仿真，觀察電路的輸入輸出波形圖，畫出電路的狀態裝換圖，直接了解電路的邏輯功能，明顯提高了課堂教學效果.

分析圖4所示計數器電路，畫出電路的時序圖，說明這是幾進制計數器.

在Multisim10中選用TTL器件庫中的74LS160、反相器7404及與非門7420構成圖4中的電路，并接入信號發生器XFG1和邏輯分析儀XLA1如圖5所示，圖5中QAQBQCQD的與圖4中的Q0Q1Q2Q3對應.利用Multisim10中的邏輯分析儀XLA1對計數器的時鐘脈沖和輸出信號波形進行觀察，得到圖6，由此圖可以發現，每隔五個時鐘周期輸出信號波形就重復變化一次，并在7420的輸出端產生一個進位脈沖，因此這是一個五進制計數器.根據邏輯分析儀給出的輸出波形畫出電路的狀態轉換圖如圖7所示.

分析圖4的計數器電路發現計數器采用了同步預置數的工作方式，當計數器處于QDQCQBQA= 0100狀態時，用7404和7420譯出LDc=0的信號，將計數器預置為Q3Q2Q1Q0=0000狀態，作為計數循環的起始值.進一步分析可知這是一個五進制計數器.

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

4 總結

在數字電路課堂教學中使用Multisim10軟件，一方面可以使理論課的教學更加生動有趣，另一方面在課堂進行實驗演示可以更好的吸引學生的注意力，提高學生的學習興趣.學生通過直接觀察實驗仿真結果，可以更加透徹的理解數字電路的工作過程，有助于提高學生的自學能力和創新能力.

總之，利用Multisim10軟件對數字電路進行建模與仿真，不僅使學生明白了數字電路的功能，更清楚的掌握了數字電路的設計方法，既加深了對理論的理解，又對電路功能建立起動態、形象、直觀的感性認識；因此，在數字電路課堂教學中使用Multisim10軟件進行電路建模、仿真、調試，通過優化電路結構和參數得出最佳的電路設計方案，使教學過程更加直觀、明了，學生容易獲得明確的結果，提高了數字電路的質量.

參考文獻：

〔1〕聶典.Multisim10計算仿真在電子電路設計中的應用[M].北京：電子工業出版社，2009.

〔2〕郭勇，許戈，劉豫東.EDA技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2001.5.

〔3〕王麗.Multisim10在數字電子電路課程設計中的應用[J].珠海城市職業技術學院學報，2009.15.

〔4〕周潤景.Multisim & LabV IEW虛擬儀器設計[M].北京：北京航天航空大學出版社，2008.90-91.

第5篇：組合電路的設計范文

 

1.引言

 

《數字電子技術》是高等學校通信工程、電子信息工程、自動化、電氣工程及自動化等專業的重要專業基礎課程[1]。隨著數字應用電子技術、數字系統的高速發展，以FPGA (Field Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)為代表的大規?？删幊踢壿嬈骷?Programmable Logic Device，PLD)的廣泛應用，使傳統“板上數字系統”被“片上數字系統”替代[2]。為適應數字電子技術的發展趨勢，對傳統《數字電子技術》教材內容進行了改革，在教材內容的安排和例題選用上，立足于應用型人才培養，以現代信息技術為依托，注重理論聯系實際，取得較好的應用效果。

 

2.教材改革的基本思路

 

隨著數字電子技術的快速發展，如何處理數字電子技術的經典內容與現代內容、傳統分析設計方法與現代分析設計方法之間的關系，是教材內容改革的重點。教材以“基礎知識器件原理器件應用器件仿真系統構建系統仿真”為主線，構建數字系統的知識框架。在教材內容組織上，將數字電子技術和數字系統有關知識融為一體，系統介紹數字電子技術與數字系統的基本分析方法和設計方法;在教材內容編寫上，以培養學生的應用能力和實踐能力為目的，采用案例式或項目式編寫思路，將理論知識和實際應用相結合，把突出知識的應用性和實踐性作為主要方向，做到理論和實踐并重，既強調理論基礎，又突出應用性。對于集成電路注重邏輯功能和使用方法介紹，增加EDA (Electronic Design Automation)技術基礎知識[3]，利用Multisim 軟件對部分電路進行功能仿真，并介紹VHDL語言、QuartusⅡ軟件的基本使用方法，利用VHDL語言設計部分數字電路，利用QuartusⅡ軟件進行仿真分析，適應現代電子技術飛速發展和應用的需要。

 

3.教材的主要特點

 

3.1 教材內容組織

 

按照教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導委員會對《數字電子技術基礎》課程教學的基本要求，對《數字電子技術》教材內容進行重新組織，將教材內容分為十章[4]。第一章介紹邏輯代數的基礎知識，主要包括各種數制、常用的編碼規則、邏輯代數的基本定理、邏輯函數的表示方法和化簡方法等。第二章介紹EDA技術的基礎知識，包括Multisim、VHDL語言、QuartusⅡ的基礎知識。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，并介紹利用VHDL語言設計門電路的方法。第四章首先介紹組合邏輯電路的基礎知識，然后講解組合邏輯電路的應用，最后利用Multisim對組合邏輯電路進行功能仿真和設計分析，并介紹組合邏輯電路的VHDL語言設計方法。第五章介紹各種觸發器的功能和應用，并利用Multisim對觸發器進行功能仿真，介紹觸發器的VHDL語言設計方法。第六章介紹時序邏輯電路的分析方法和設計方法，介紹常用時序邏輯電路的功能和應用，并分別利用VHDL語言和Multisim進行功能描述和仿真。第七章介紹脈沖波形的產生與整形電路，重點介紹集成電路的應用。第八章介紹半導體存儲器的特點和應用。第九章介紹A/D轉換和D/A轉換的工作原理和主要技術指標，對集成DAC和ADC的基礎知識及應用進行簡單介紹，并利用Multisim對基本轉換電路進行功能仿真。第十章介紹數字系統設計的基本流程，通過3個實例介紹數字系統的不同設計方法。

 

3.2強調基礎理論

 

隨著數字電子技術的發展，數字電子技術已逐漸滲透到各個行業，《數字電子技術》課程作為高校電類專業的基礎課程，是學生走向數字化時代的第一門課程，也是某些高校相關專業的考研課程，其重要性不言而喻。教材編寫強調《數字電子技術》基礎知識的系統性、完整性，將邏輯代數基礎、組合邏輯電路分析與設計、時序邏輯電路的分析與設計等基礎知識作為教材核心內容，并結合部分高校相關專業《數字電子技術》研究生考試大綱的要求，增加部分教學內容。例如，在第六章“時序邏輯電路”中增加利用觀察法和隱含表法進行狀態化簡的內容，使學生能夠更容易掌握時序邏輯電路的傳統設計方法。

 

在教材內容編排上，反復訓練基礎理論知識，使學生更好地學習并掌握基礎理論知識，為進一步學習打下堅實的基礎。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計方法，然后介紹常用集成組合邏輯電路的原理和應用，其中譯碼器、數值比較器按照組合邏輯電路的分析方法進行闡述，編碼器、數據選擇器、加法器按照組合邏輯電路的設計方法闡述，使教材內容循序漸進、深入淺出，適用于學生自學，有利于培養學生自主學習能力。

 

3.3突出實踐應用

 

在教材編寫過程中，注重學生對知識應用能力培養的需要，強調具體操作過程中學習理論基礎，將知識應用能力培養貫穿整本教材，突出教材知識的實踐應用性。在介紹集成電路時，刪除集成電路內部電路的分析，強調集成電路的邏輯功能和使用方法[5]，例如，介紹555定時器時，在簡單介紹555定時器的電路結構和工作原理的基礎上，以“觸摸式定時控制開關電路”、“雙音門鈴電路”等應用電路介紹555定時器的使用方法。

 

在第九章“數/模和模/數轉換器”中，以DAC0808、DAC 0832、AD7543為例介紹常用集成數/模轉換器的工作原理和使用方法，并分別給出DAC0832、AD7543與單片機AT89C51的接口電路，既加強與后續課程單片機、微機原理等的聯系[6]，又突出教材內容的應用性。3.4增加EDA技術知識

 

EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫，是從計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CAE)的概念發展而來的。教材第二章EDA技術基礎知識介紹了Multisim和QuartusⅡ兩種EDA工具的操作界面和使用方法，并介紹了VHDL語言的基本結構、數據對象、數據結構、操作符和基本語句結構，使學生借助EDA工具進行電路分析和設計。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“數字系統設計”中，以“計數報警器”、“簡易交通燈控制器”、“函數信號發生器”為例，結合Multisim和QuartusⅡ軟件，詳細介紹簡單數字系統的設計過程，豐富教材內容。

 

4.結語

 

《數字電子技術》教材改革是一項長期工程，隨著數字電子技術的發展，必將對教材內容產生深刻影響。本教材于2012年10月由北京大學出版社作為“21世紀全國本科院校電氣信息類創新型應用人才培養規劃教材”出版，2013年12月被評為河南省“十二五”普通高等教育規劃教材。教材經過3年多的使用，得到了廣大師生的關注，收集了各方面建議和意見。為了更好地適應現代數字電子技術的發展和應用，需要對教材內容進行進一步改革。

第6篇：組合電路的設計范文

電路芯片化

電子產品的核心技術是電子電路技術，電子管、晶體管電路都是分立電路，由上游環節設計、制造元器件，由下游環節設計、制造電路。而IC則需要元器件和電路同時設計、制造，只能由上游環節一次性完成。這就形成了電子產品核心技術向上游轉移的發展態勢。

20世紀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功能器件。但進入20世紀90年代，IC由簡單到復雜逐步整合了大部分或全部的分立電路，使電子整機由一臺設備演進成一塊組裝有若干IC的功能板卡，再進一步演進成一塊制造有全部電路的SoC。此時下游企業主要進行產品文化層面設計，例如，工業美術、人機工程、應用功能設計等，其技術層面的設計也就剩下機械結構、性價比設計?？梢姾诵募夹g已經化蛹成蝶，飛到美歐風情的花叢中去了。

部件模塊化

毫無疑問，IC技術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。或由人機界面需要，總有一些元器件不能IC化。這就出現了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的發展趨勢。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復雜度極高，必須由國際合作才能實現。

功能軟件化

計算技術最先開啟IC進程，反過來IC技術又大大推動了計算技術的發展。這個互動過程大大降低了計算機技術的應用門檻，從而使各類計算機成為各應用領域的核心技術。但計算IC只是一個硬件平臺，應用功能必須依靠軟件實現。

在許多領域，已經由軟件替代硬件承擔了相應的功能，例如，通信領域的數字信號處理、軟交換等；探測領域的相控陣雷達天線的掃描控制等。但軟件設計必須與硬件設計協調進行，所以誰掌握了硬件核心技術，誰就掌握了軟件核心技術。

方案標準化

第7篇：組合電路的設計范文

該課程所涉及的內容較多，且靈活性較高，教學難度較大。尤其有必要指出的是，學生在學習過程中普遍反映時序電路最難學，究其原因，主要是時序電路設計到多個內部狀態的轉換，學生很難像組合電路那樣，能夠簡單地明白電路各個器件的功能路徑，并在腦海中建立一個針對時序電路的直觀模型，并進而明白電路的功能。

這是教師和學生在教與學過程中所要解決的最重要的問題，實踐證明，大多數學生對于時序電路的內容掌握得不是很好，大部分時候，不要說設計一個時序電路，就是分析一個給定時序電路的功能都做不到。這也成了數字電路學習中最大的障礙。

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”方法，是基于手工的設計方法，對于組合電路，這種方法是可行的。但在時序電路，由于其狀態時刻在變化，整個電路是“動態”的，傳統的方法要求學生在腦海中記憶太多的中間過程，無法形成一個針對時序電路的直觀模型。另一方面，工業界已普遍采用先進的計算機輔助設計和EDA（electronic design automation）技術，計算機技術完全可以被用來幫助學生進行理解。

因此有必要針對時序電路問題進行深入探討和研究，結合現有的技術，采用輔助教學方法，讓學生通過仿真來觀察電路的工作流程，建立常見時序電路芯片的直觀模型，真正明白時序電路的內部工作原理。這對于該課程今后的教學是不無裨益的。

現有的各種商用數字電路仿真工具，都是面向工業界的，其功能強大，但學習難度高，學習時間長，要求使用者對于數字電路有著全面的了解。不符合數字電路初學者的使用要求。

C++語言一門面向對象的程序設計語言，其功能強大，應用范圍廣泛?，F代大學生在大一和大二的時候已經學過了C++語言，對于該語言有了初步認識。并且，大部分學生都配備了電腦，對于編程有著一定基礎。因此，采用該語言來針對時序電路常用芯片進行建模是最適合不過的。

首先，利用C++的class，針對時序電路，依據內部邏輯原理圖，建立如下繼承組合框圖：

組合框內的箭頭表示邏輯連接。

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

在現有C++的標準流的基礎上，建立一個合適的輸入輸出接口。輸入輸出接口必須能直觀反映數字時序電路的工作原理，內部工作機制和寄存器相互間的輸入輸出關系。

數字時序電路的各個模塊是并行工作的，而仿真模型是在個人計算機上運行的，是串行執行的。應當按照如下流程圖，建立離散事件隊列，實現時鐘驅動機制，確保芯片同步。

目前數字電路課程的教學往往只注重于書本上的討論，是一種靜態的分析方法，而時序電路本身是動態轉換的。傳統的方法無法做到對時序電路的動態分析。通過引入C++語言，對常見的時序電路芯片進行建模，能幫助學生對時序電路的工作原理有一個清晰地理解。從而使數字電路課程的教學方法更加科學，教學內容更加完善。

第8篇：組合電路的設計范文

關鍵詞： 負荷開關；熔斷器；變壓器保護；終端變電站

一、引言

近年來，隨著電網建設的快速發展，配電網的發展則相對滯后，一些老舊小區供電系統依舊是幾十年建立的，存在諸多安全隱患。以老舊小區的變電所為例，存在高低壓設備嚴重老化的情況，長時間運行將導致絕緣損壞，引發事故。在此類小區變電所改造的工程中，本文對變壓器的保護設計進行了研究分析。

二、組合電器與斷路器

老舊小區變電所的變壓器以油浸變壓器居多。如果油浸變壓器內部發生短路故障，在20ms內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生開裂爆炸的危險。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，主要靠開關動作來保護變壓器。當選用斷路器保護時，斷路器切斷故障電流時間由三部分組成：繼電保護動作時間、斷路器固有分閘時間、燃弧時間。以VS1-12高壓真空斷路器為例，其固有分閘時間為50ms，燃弧時間為15ms，再加上繼電保護動作時間，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，熔斷器在10ms～20ms內切斷故障電流，同時熔斷器的撞擊器動作使高壓負荷開關開斷三相電路，故障電流越大熔斷器則開斷電流時間越短。用斷路器保護變壓器對比組合電器，變壓器需要承受短路電流的時間更久，否則變壓器油箱就有開裂爆炸的可能。

對于居民小區而言，供電負荷均為三類負荷。當變壓器發生故障時，保護動作切斷故障變壓器，此時并不需要重合閘或者閉合母聯來立刻恢復供電。所以在這種條件下由負荷開關―熔斷器組成的環網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，由于以前高嚎關柜均是靠墻安裝，在現有空間的基礎上改造，只有環網柜可以勝任。

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

組合電器構成的環網柜與斷路器柜相比，其價格是斷路器柜的30%～50%，其體積僅為斷路器柜的60%～70%。環網柜可以靠墻安裝，對高壓配電室的面積要求很低。總的來說此類改造項目中，環網柜在經濟性與實用性上均優于斷路器柜。

三、高壓負荷開關―熔斷器組合電器介紹

高壓負荷開關滅弧能力不強，僅能夠開斷和關合額定負荷電流以及過載電流。當線路發生短路時，負荷開關可以在規定時間內承受短路電流，但是無法開斷短路電流。

高壓負荷開關與高壓熔斷器串聯在一起組成了負荷開關―熔斷器組合電器。開斷和關合負荷電流都是頻繁發生的，但是線路發生短路故障是很少的。組合電器就是將控制與保護這兩個功能分開，負荷開關負責經常發生的投切負荷，很少發生的短路故障電流，由熔斷器來開斷。

四、負荷開關與熔斷器的配合

負荷開關與熔斷器之間的聯動，一般是通過熔斷器上裝設撞擊器實現的。必須設置聯動裝置的原因有兩點：

第一，變壓器無論發生哪一種短路故障，任意一相上的熔斷器動作，撞擊器都會觸發負荷開關的機械式脫扣器來開斷三相電路，從而避免造成變壓器長時間的缺相運行。

第二，當變壓器過負荷運行時，如果此時的過負荷電流小于熔斷器最小開斷電流，將導致熔斷器無法完全熄弧，但是熔件會熔斷，觸發撞擊器擊出，使負荷開關來開斷此電流。熔斷器最小開斷電流一般小于負荷開關額定開斷電流，所以負荷開關是有能力開斷過負荷電流的。

當變壓器發生三相故障時，組合電器在開斷三相電路時有兩種可能。第一種，三相熔斷器，其中一個首先斷開，觸發撞擊器，然后撞擊器使負荷開關斷開另外兩相電路。第二種，在第一個熔斷器熔斷之后，負荷開關動作之前，由另外兩相熔斷器切斷故障電流。在這里需要引出一個轉移電流的概念。轉移電流是在熔斷器與負荷開關轉換開斷職能時的三相對稱電流值稱為組合電器的額定轉移電流。額定轉移電流是負荷開關的一個重要技術參數，小于額定轉移電流的故障電流由負荷開關來開斷，大于額定轉移電流的故障電流由熔斷器來開斷。如果負荷開關與熔斷器搭配不當，就有可能導致負荷開關來開斷本應由熔斷器開斷的故障電流，引發事故。

決定轉移電流大小的因素有很多，其中包括熔斷器的電流――時間特性曲線，撞擊器的動作時間，負荷開關的完全分閘時間。

綜上所述，電路中電流的大小決定了電路最終是由負荷開關開斷還是由熔斷器開斷。根據電流的大小，分成以下四個范圍：

（1）范圍一，額定負荷電流。在此范圍內電路的開斷由負荷開關完成。

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

（3）范圍三，額定轉移電流。當故障電流小于額定轉移電流時，熔斷器其中一個首先開斷一相電路，觸發撞擊器使負荷開關分斷兩相相電路。

（4）范圍四，限制電流。對于故障電流大于轉移額定電流的情況，熔斷器其中一個首先開斷一相電路，觸發撞擊器。在撞針彈出觸發負荷開關機械脫扣裝置之前，或者已經觸發了機械脫扣裝置負荷開關還未分閘之前，另外兩相熔斷器已經率先動作，切斷了兩相故障電流。

在這四種電流范圍內，熔斷器，撞擊器以及負荷開關動作的情況詳見表1.

五、結束語

對于此類老舊居民區終端變電站的變壓器保護，高壓負荷開關―熔斷器組合電器是完全可以勝任的。以環網柜代替斷路器柜，不僅可以節省設備投入的費用，還可以省去后期維護的支出。不管是工程的建設方還是使用方都將節省一部分資金。組合電器應用十分廣泛，包括箱式變壓器、終端配電站、環網供電系統等。隨著開關元器件的開發發展，組合電器的前景還是十分美好的?！?/p>

參考文獻

[1]中國航空規劃設計研究總院有限公司 組編. 工業與民用配電設計手冊. 第三版. 北京：中國電力出版社，2016.12

[2]馮臣. 論負荷開關―熔斷器組合電器在變壓器保護環節的應用[J]. 智能建筑電氣技術，2009，（4）.

第9篇：組合電路的設計范文

方框圖是表示該設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地組合起來，并完成它的整機功能。方框圖僅表示整個機器的大致結構，即包括了哪些部分。每一部分用一個方框表示，有文字或符號說明，各方框之間用線條連起來，表示各部分之間的關系。方框圖只能說明機器的輪廓、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數值。方框圖一般是在講解某個電子電路的工作原理時，或是介紹電子電路的概況時采用的。按運用的程序來說，一般是先有方框圖，再進一步設計出原理電路圖。如果有必要時再畫出安裝電路圖，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，如果用元件的實際樣子表示，又叫實體圖。原理圖只說明電路的工作原理，看不出各元件的實際形狀，不知道在機器中是怎樣連接的，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際安裝和接線情況。如果采用印制電路板，裝配圖就要用實物圖或符號畫出每個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，這也是傳統的表達方式。線路板直標法則在銅箔線路板上直接標注元器件編號，這種表示方式的應用越來越廣泛，特別是進口設備中大多采用這種方式。

電子電路的分解

任何復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，也就是說任何復雜的電子電路都可以分解為若干個單元電路，比如各種直流穩壓電源，其技術指標可能有所不同，但就其電路組成而言，都是有變壓器降壓電路、整流電路、濾波電路以及穩壓電路等單元組成的，交流電由變壓器降壓后，經整流輸出脈動直流電壓，然后經濾波電路變為較平滑的直流電壓，最后由穩壓電路進行穩壓輸出。復雜電路一旦被分解成若干個單元電路，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、性能特效以及有關參數，進而分析每個單元電路和整機電路之間的關系，了解電路的設計思想。