導語：如何才能寫好一篇電路設計方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】集成電路；設計方法；IP技術

基于CMOS工藝發展背景下，CMOS集成電路得到了廣泛應用，即到目前為止，仍有95%集成電路融入了CMOS工藝技術，但基于64kb動態存儲器的發展，集成電路微小化設計逐漸引起了人們關注。因而在此基礎上，為了迎合集成電路時代的發展，應注重在當前集成電路設計過程中從微電路、芯片等角度入手，對集成電路進行改善與優化，且突出小型化設計優勢。以下就是對集成電路設計與IP設計技術的詳細闡述，望其能為當前集成電路設計領域的發展提供參考。

1當前集成電路設計方法

1.1全定制設計方法

集成電路，即通過光刻、擴散、氧化等作業方法，將半導體、電阻、電容、電感等元器件集中于一塊小硅片，置入管殼內，應用于網絡通信、計算機、電子技術等領域中。而在集成電路設計過程中，為了營造良好的電路設計空間，應注重強調對全定制設計方法的應用，即在集成電路實踐設計環節開展過程中通過版圖編輯工具，對半導體元器件圖形、尺寸、連線、位置等各個設計環節進行把控，最終通過版圖布局、布線等，達到元器件組合、優化目的。同時，在元器件電路參數優化過程中，為了滿足小型化集成電路應用需求，應遵從“自由格式”版圖設計原則，且以緊湊的設計方法，對每個元器件所連導線進行布局，就此將芯片尺寸控制到最小狀態下。例如，隨機邏輯網絡在設計過程中，為了提高網絡運行速度，即采取全定制集成電路設計方法，滿足了網絡平臺運行需求。但由于全定制設計方法在實施過程中，設計周期較長，為此，應注重對其的合理化應用。

1.2半定制設計方法

半定制設計方法在應用過程中需借助原有的單元電路，同時注重在集成電路優化過程中，從單元庫內選取適宜的電壓或壓焊塊，以自動化方式對集成電路進行布局、布線，且獲取掩膜版圖。例如，專用集成電路ASIC在設計過程中為了減少成本投入量，即采用了半定制設計方法，同時注重在半定制設計方式應用過程中融入門陣列設計理念，即將若干個器件進行排序，且排列為門陣列形式，繼而通過導線連接形式形成統一的電路單元，并保障各單元間的一致性。而在半定制集成電路設計過程中，亦可采取標準單元設計方式，即要求相關技術人員在集成電路設計過程中應運用版圖編輯工具對集成電路進行操控，同時結合電路單元版圖，連接、布局集成電路運作環境，達到布通率100%的集成電路設計狀態。從以上的分析中即可看出，在小型化集成電路設計過程中，強調對半定制設計方法的應用，有助于縮短設計周期，為此，應提高對其的重視程度。

1.3基于IP的設計方法

基于0.35μmCMOS工藝的推動下，傳統的集成電路設計方式已經無法滿足計算機、網絡通訊等領域集成電路應用需求，因而在此基礎上，為了推動各領域產業的進一步發展，應注重融入IP設計方法，即在集成電路設計過程中將“設計復用與軟硬件協同”作為導向，開發單一模塊，并集成、復用IP，就此將集成電路工作量控制到原有1/10，而工作效益提升10倍。但基于IP視角下，在集成電路設計過程中，要求相關工作人員應注重通過專業IP公司、Foundry積累、EDA廠商等路徑獲取IP核，且基于IP核支撐資源獲取的基礎上，完善檢索系統、開發庫管理系統、IP核庫等，最終對1700多個IP核資源進行系統化整理，并通過VSIA標準評估方式，對IP核集成電路運行環境的安全性、動態性進行質量檢測、評估，規避集成電路故障問題的凸顯，且達到最佳的集成電路設計狀態。另外，在IP集成電路設計過程中，亦應注重增設HDL代碼等檢測功能，從而滿足集成電路設計要求，達到最佳的設計狀態，且更好的應用于計算機、網絡通訊等領域中。

2集成電路設計中IP設計技術分析

基于IP的設計技術，主要分為軟核、硬核、固核三種設計方式，同時在IP系統規劃過程中，需完善32位處理器，同時融入微處理器、DSP等，繼而應用于Internet、USB接口、微處理器核、UART等運作環境下。而IP設計技術在應用過程中對測試平臺支撐條件提出了更高的要求，因而在IP設計環節開展過程中，應注重選用適宜的接口，寄存I/O，且以獨立性IP模塊設計方式，對芯片布局布線進行操控，簡化集成電路整體設計過程。此外，在IP設計技術應用過程中，必須突出全面性特點，即從特性概述、框圖、工作描述、版圖信息、軟模型/HDL模型等角度入手，推進IP文件化，最終實現對集成電路設計信息的全方位反饋。另外，就當前的現狀來看，IP設計技術涵蓋了ASIC測試、系統仿真、ASIC模擬、IP繼承等設計環節，且制定了IP戰略，因而有助于減少IP集成電路開發風險，為此，在當前集成電路設計工作開展過程中應融入IP設計技術，并建構AMBA總線等，打造良好的集成電路運行環境，強化整體電路集成度，達到最佳的電路布局、規劃狀態。

3結論

綜上可知，集成電路被廣泛應用于計算機等產業發展領域，推進了社會的進步。為此，為了降低集成電路設計風險，減少開發經費，縮短開發時間，要求相關技術人員在集成電路設計工作開展過程中應注重強調對基于IP的設計方法、半定制設計方法、全定制設計方法等的應用，同時注重引入IP設計技術理念，完善ASIC模擬、系統測試等集成電路設計功能，最終就此規避電路開發中故障問題的凸顯，達到最佳的集成電路開發、設計狀態。

參考文獻

[1]肖春花.集成電路設計方法及IP重用設計技術研究[J].電子技術與軟件工程,2014,12(06):190-191.

[2]李群，樊麗春.基于IP技術的模擬集成電路設計研究[J].科技創新導報,2013,12(08):56-57.

篇2

關鍵詞: 電容層析成像;微小電容;測量電路

一、幾種微小電容測量方法

1、諧振法諧振法是在被測電容Cx(常常伴隨有一漏電阻Rx)兩端并聯一個固定電感L,然后加一可變頻率的電源。調整信號源頻率,使電路發生諧振。諧振時,Cx呈現的容抗和L呈現的感抗相等,從而可求得Cx。這種方法具有抗電磁干擾能力、強便于信號傳輸、輸出易于數字化及可獲得高電平輸出的優點。主要存在的問題是:輸出非線性較大,需要進行線性化處理;由于閘門時間的限制,動態特性差,難于實現動態測量;工作頻率較高,使得雜散電容的影響變得十分顯著。

2、震蕩法振蕩法的原理是使振蕩頻率受Cx制約,測量Cx 的問題轉化成了測量振蕩頻率。而頻率的測量可以用計數器,也可以用F/V轉換器實現。振蕩法又分為RC和LC兩種。一般說來,RC振蕩法所構成的傳感器對于小電容值的變化不靈敏,同時電路測量結果受雜散電容的干擾,穩定性差,故已很少用。LC振蕩法構成的傳感器測量頻率范圍寬,適用于測量動態電容,靈敏度也較高但電路相對復雜。

3、充放電法這種方法是利用對傳感器電容的充放電使電路輸出脈沖的寬度隨電容傳感器的電容量變化而變化,通過低通濾波就能得到隨被測信號變化的信號。該方法的主要優點為:獲取數據速度快,能抗雜散電容,電路結構簡單、成本低,經過軟件補償后電路穩定性較高。其缺點主要為:采用直流放大存在漂移問題,存在COMS開關引起的電荷注入問題。

4、交流電橋法在較低工作頻率下最常采用電橋電路即AC橋路法實現電容變化的精確測量。這種方法是把被測電容(可有漏導) 放在一個橋臂,可調的參考阻抗放在相鄰的另一個橋臂,二橋臂分別接到頻率相同、電壓相同的兩個信號源上。調節參考阻抗使橋路平衡,則被測橋臂中的阻抗與參考阻抗共軛相等。該方法的主要優點為:選用器件少,電路簡單,易于小型化。其缺點主要為:由于遠離平衡位置時非線性較大,輸出阻抗很高,輸出電壓很小。

二、測量電路系統設計

1、微電容測量電路設計要求

在ECT電容測量中,電容傳感器內充以兩相介質時,兩電極間互電容的變化量是流體相含率及其空間分布的函數 ,而相含率變化所引起的互電容變化量一般為0.1～1.0皮法(pf)左右,且不同的電極對之間的電容量相差很大,相鄰電極對間的電容比相對電極對間的電容要大數百倍,同時雜散電容遠遠大于待測電容,因此應用于ECT 的電容檢測電路應當具有以下特點[1]:(1)低漂移、能抑制雜散電容、消除損耗電導的影響;(2)高分辨率,最小可分辨信號 0. 1fF;(3)線性度好,非線性誤差≤10-5;(4)高信噪比, 信噪比≥100dB;(5)測量范圍足夠寬, 0. 1pF～1.0pF。

2、基于交流激勵的微電容測量電路

如圖1[2]所示正弦波Vi (t)作為激勵源加到被測電容Cx,產生交流輸入電流。由電容Cf、電阻Rf 和運放組成的放大器將該交流電流轉變為交流電壓,其中,反饋電阻Rf的作用是防止運放輸出漂移以致飽和。輸出交流電壓的幅值為:

其中為正弦激勵信號源的角頻率。如選Rf值很大,使得1,則:試(1)變為:

因此, 交流電路產生一個幅值與被測電容成比例的交流信號。

3、系統總體設計

電容成像系統的測量電路包含數字器件和模擬器件的微弱電容信號測量電路,在實際電路設計中不僅需要考慮克服分布電容的影響,還要盡量減少數字電路對模擬電路的高頻干擾。因此在設計中采用了模塊化設計方法,把每個測量電路模塊獨立開,模塊之間用數字總線連接。并由計算機對測量過程進行控制和數據采集。其系統框圖如圖3所示。

實際上,最終輸出值包括傳感器的本體電容和被測電容。為了使轉換電路的最后輸出量直接反映實際的被測電容的變化量,平衡掉本體電容,可以在計算機控制差分放大采用直流補償DAC的方法。

該電路具有較強抗干擾能力,穩定性好和較小的漂移。因此ECT系統可對封閉的工業過程管道、容器、攪拌器等的內部多相流物場運動狀態實現二維/三維可視化實時監視。現在已經在油管中的汽/油成像,液化床成像和燃燒室內火焰成像中得到了廣泛的應用。是一種可行的、具有通用性的系統。

參考文獻:

[1] Yang W Q.Hardware Design of Electrical Capacitance Tomography Systems, Meas Sci & Technol, 1996, 7(3): 225-232

[2] 趙創進. 電容層析成像技術及在兩相流可視化監視中的應用[D].沈陽:東北大學博士論文,2001

[3] 徐志偉,馮百明,李偉。網格計算技術。電子工業出版社。2004

篇3

在現今的市場經濟環境下，任何的消費者都是追求性價比最大的原則。在使用一些電子元件的時候，一方面要注意產品的質量，同時還要在選擇產品元件的時候注意價格因素，在價格和質量之間找到一個完美的結合點，這樣的產品才是最受歡迎的和市場競爭力高的產品。

2電子電路設計的基本步驟

電子電路設計的基本步驟的了解也是進行電子電路調試的一個重要的環節，這樣的話在調試的過程中間，我們也可以利用設計的步驟進行相反的推演。

2.1分析設計課題，明確功能要求

在看到設計的課題的時候，我們應該認真的研究課題，找到課題的重心，和中心，然后對課題進行深入的研究，確定課題的每個方面，考慮到每個細節，最后確定設計的電路的功能，所需要的元件，各個元件的功能，制造出顧客滿意的電子電路。

2.2確定核心功能器件和總體設計方案

在明確設計課題的思路之后，對課題的設計的電子電路有一個明確的定位，根據設計的電子電路的具體功能有了具體的了解，我們才好確定所需要的功能器件，再采購功能器件，最后設計一整套的設計方案，當然方案的設計最好多設計幾套，畢竟方案是理論的產物，現實的需要中可能會出現偏差，這也是有備無患，況且也可以在這些方案中間選擇一個最優的方案實施。

2.3功能單元電路的設計與選擇

在設計功能單元電路的時候，我們要明確對各個單元的電路的要求，針對這些具體的要求在制定出準確的指標參數。選擇各個單元的功能的時候我們要注意的是不是單純的選擇，還要根據這個元件的連接的各個元件之間的配合來選擇這樣的單元電路的設計才是符合整體性的要求，設計出來的電路不是單純的零件的組合，而是各個零件的相互的配合，最后形成的一個有機的結合體。

2.4初步形成整體設計

在完成以上步驟的前提之下，就要形成一個相對完整的設計方案，這個方案要求是考慮到各個方面的因素，不會出現低級的錯誤，加上加工整理形成一個電路設計的雛形，建立一個宏觀的框架。

2.5電路試制

在電路圖的設計定稿之后，就可以進行電路的試制，制作出相應的電路板，焊接相應的電路元件，最后檢查相應的元件是否完好，連接的是否緊密，安裝好之后還可以進行通電調試，看看是否需要優化。

2.6電路的調試和定性

最后在以上的各個步驟完成之后，就要在制作的樣品中間進行測試調節，然后選出最好的電路設計，在這個過程中間首先是進行調試，對其中的問題進行檢查維修，在交友相關的部門試用，確定適合以后在定性生產，在調試定性的過程中間我們要詳細的記錄下來各種數據。本文來自于《電子科技》雜志。電子科技雜志簡介詳見

3調試儀器的介紹

篇4

關鍵詞：液壓支架；監測；電路設計

1 液壓支架監測系統模型的建立

1.1 無線通信技術

液壓支架工作環境比較復雜，通信頻率、巷道的傾斜程度和井下的導體等多種因素都會影響無線通信信號。因此在設計礦井液壓支架壓力監測系統時必須要考慮到井下的特殊環境，考慮數據傳輸的可靠性。通過對目前市場上常用的無線通信技術比較，本文將ZigBee短距離無線通信技術應用于礦井環境監測中。

ZigBee技術是一種新興的短距離、低速率的雙向無線通信技術，有自己的標準協議，可以在很多鞲釁骷浣行通信，具有很強的自適應性，主要應用于自動控制領域，同時可以實現系統定位，具有低功耗、近距離、短延遲、低速率、低成本、網絡容量大、高安全性、工作頻段靈活的特點。

1.2 液壓支架監測系統組網模型

液壓支架會隨著煤礦開采工作的推進而移動，但移動的距離很短。液壓支架的排列呈直線型，針對液壓支架的這種物理排布情況，節點的分布也應是帶狀的。采用星形與網狀的混合網，網絡中的路由節點與協調器組成網狀結構，結構簡潔、節點功耗減少，每個星形網絡內的通信采用單跳通信，網狀結構中的路由節點采用多跳通信。在實際工作環境中，每個液壓支架上放置一個采集節點，每隔3個液壓支架放置一個路由節點。在礦井實際環境中，液壓支架的排列呈直線型，節點的分布是帶狀的，整體網絡組成簇型線狀網絡拓撲結構。

2 電路詳細設計方案

監測系統的硬件設計方案分為2部分，一是終端采集節點，二是路由節點。終端采集節點包括電源管理模塊、傳感器、信號調理電路。終端節點采用定時喚醒模式，降低功耗，提高監測系統的使用壽命。終端采集節點與路由節點通過線纜連接。每個路由節點最大可以連接3個傳感器節點，即相鄰的三個液壓支架需要采用同一個路由節點。每個路由節點配備一個5V的電池供路由節點與傳感器節點使用。路由節點將從終端節點獲得的模擬信號經過ADC芯片轉換為數字信號，并通過ZigBee射頻口傳送給井下匯聚節點。路由節點也帶有顯示功能與按鍵，可以任何時候被喚醒查看3個終端節點的壓力數值。

終端采集節點的作用如下：將壓力傳感器轉換的微弱模擬信號進行放大并通過線纜傳輸給路由節點；每個終端采集節點帶有一片數據記錄芯片，對由于傳感器及放大電路帶來的誤差進行偏差校準。

路由節點的作用主要如下：每個路由節點需要有一個5V電池供電路板使用；每個路由節點可以連接3個終端采集節點，對終端采集節點的模擬信號進行處理并通過RF模塊傳送給井下匯聚節點；路由節點帶有簡單的顯示模塊，便于工人就近查看支架壓力；路由節點需要有相應的按鍵，以便在屏幕關閉情況下喚醒屏幕；路由節點電路板能對每個功能模塊進行電源管理，便于降低整個系統功耗；路由節點單片機必須采用低功耗單片機；路由節點的電壓輸入需要適應較寬的電壓范圍。

終端節點電路板設計能使用目前市場上絕大部分的壓力傳感器，且內部帶有數字校準芯片，可以對每一套終端節點由于分離元器件帶來的偏差進行校準。

煤礦中的電磁干擾較大，為了調高測量精度，此方案設計必須把壓力傳感器與信號放大電路就近放置。且此方法可以把由傳感器與放大校準電路組成的模塊變為一個液壓監測的一個標準化變送器。

2.1 放大電路部分設計

為了能更好的調配放大電路的帶寬、放大倍率，放大器沒有選擇專用的儀表放大器而選擇了四個獨立的高性能放大器TI公司的OP4376，相對于普通的儀表放大器一般偏置電流在幾十pA以上，輸入偏置電壓在幾十微伏級別，OP4376有較低的輸入偏置電流典型值0.2pA與輸入偏置電壓典型值5uV，可以對uV級的信號變動進行采集。且此運放的價格TI官網公布為1.4$，并不貴。經過實測此電路設計的輸入采樣精度能達到5uV。

2.2 電源部分設計

電源芯片采用的是MCP1252，為目前市場上用量較大的一款電源芯片，輸入電壓范圍相對較寬，且屬于無感式開關電源芯片，可以縮小終端節點的體積。效率相對也比較高。而且帶有電源管理控制引腳，可以對終端節點的功耗進行有效管理進而降低整個系統的功耗。

2.3 校準電路設計

本文建議校準芯片采用一線制的數字EEPROM芯片，具體型號不再指導。

2.4 路由節點電路設計：

2.4.1 電源模塊設計

整個系統輸入電源由電池供電，電壓比較穩定，考慮到電池在滿電與低電壓兩種情況下壓差較大，本文采用了寬范圍的輸入電源芯片TPS63060（輸入電壓范圍2.5-12V），此電壓范圍能使用大量的本安電源。且此電源芯片的電流高達2.25A足夠整個系統使用，即使是輸入的電壓降到2.5V級別。

本設計還采用了3個mos開關管對系統的不同終端節點的電源進行管理，在電源功率方面采用了信號控制與電源切斷雙重保護的方式來降低功耗。

2.4.2 接口電路

接口電路中有3個連接終端節點接插件，包括插頭輸入檢測（插頭第6引腳與第5引腳通過在插頭上短路，進行判斷終端節點的接通），對輸入信號做了RC濾波與SMBD7000鉗位保護處理。

在與ZigBee模塊通信上采用了串口通信，此處不再做介紹。

整個系統的單片機采用TI公司的MSP430低功耗系列。此芯片有8路12位ADC輸入引腳。可以利用此引腳直接對終端節點傳來的信號進行模數轉換。為了現場方便查看設置了兩個按鍵開關（KEY1 KEY2）與6位8段數碼管，可以通過軟件編寫實現現場的液壓支柱壓力檢測、電池電壓檢測、RF通信連接等功能。

整個電路在設計中嚴格按照礦用本安電路設計，屬于本安型電路，若再配本安型電池為系統供電后，本系統就可以變為本安型礦用液壓支柱監測系統。此系統電路經過實際測試正常情況下整個系統功耗在mW級別，且經過15個月的測試未發現任何不良現象，完全能夠使用到實際現場。

參考文獻

篇5

關鍵詞：鉑電阻，測溫電路設計，模擬-數字轉換非線性校正，數據采集

Abstract： A correcting method of non-linear error for Pt resistance temperature measurement based on the principle of A/D conversion is presented. The design principle of Pt resistance linear temperature measurement is analyzed. Practical circuit for interfacing A/D converter 7135 with single chip computer 89c51 and test data are given

Key words: Pt resistance， Temperature measuring circuit， Analog-digital conversion， Non-linear correction， Samples

一、引言

鉑電阻溫度傳感器，因其測量范圍大，復現性好，穩定性強等特點而被廣泛使用。

在精密測量系統中，鉑電阻測溫系統電路結構圖如圖1所示：鉑電阻信號通常通過橋式電路轉換為電壓信號，再經過放大及A/D轉換后送微處理器進行處理。為了能對鉑電阻測溫的非線性進行校正，作者利用雙積分A/D轉換原理，設計了一種高精度的鉑電阻測溫非線性校正方案。實踐證明，該方法不僅性能穩定，結構簡單，而且在0～200℃范圍內準確度可達到0.15%FS±4字。

二、非線性校正原理

1、非線性A/D轉換原理

因為鉑電阻經橋路檢測后，其輸出電壓UM與被測溫度q之間具有函數關系：

因為鉑電阻經橋路檢測后，其輸出電壓UM與被測溫度q之間具有函數關系：

以上是本文闡述的以變量變換的形式實現傳感器非線性校正的設計思想。這里t的量綱為時間，其測量過程是通過雙積分A/D轉換實現的。雙斜率積分轉換表達為：

(1) 式中：Uin—A/D轉換時模擬輸入電壓，

T1—A/D轉換過程中正向積分時間，

T2—A/D轉換過程中反向積分時間，

Uref—A/D轉換時參考輸入電壓。

當Uref為定值時，Uin與T2具有線性關系，因此這種情況下可以認為A/D輸出結果為：

T2 = T1Uin / Uref .

假定Uref(t)為時間t的函數：Uref(t)=M+Nt (2)

其中：M，N為待定常系數。

A/D轉換后的輸出結果若能完全補償鉑電阻溫度非線性，則有：Uin=aq+Bq2 (3)

故將式（2）和式（3）代入式（1），

假設：AT1=M，BT1=N/2，

則有：T2與q在數值上大小相等，即T2=q，可見實現了鉑電阻的溫度與數字量線性轉換。

可以看出，在A/D轉換過程中，模擬電壓輸入與數字量輸出之間不是線性關系，其函數關系剛好與Rq—q關系相反，當其特性實現了相互完全補償時，就能獲得線性q/T2轉換。顯然，利用雙積分A/D轉換實現非線性校正的關鍵是應能滿足式（3）所表征的函數關系。本方案采用RC回路極其簡單地達到了該目的。

轉貼于 2. 高精度 A/D轉換器ICL7135 鉑電阻測溫電路線性化設計的實現采用了4位半雙積分型A/D轉換器ICL7135。ICL7135每一個轉換周期分為三個階段：自動調零階段、被測電壓積分階段、對基準電壓Uref進行反積分階段。下面結合鉑電阻溫度測量分析ICL7135的工作過程：

(1)正向積分階段

ICL7135與89C52接口電路原理圖如圖2所示。在此階段，ICL7135對Uin進行定時積分，固定時間T1=10000T0（T0為時鐘周期）。積分器的輸出電壓為： 式中，UW為 t = 0 時電容C兩端電壓值。

將上式在t = T1 處按馬克勞林公式展開， 若選取適當參數，使 ， 則上式可簡化為：

(6)

(2)反向積分階段：

在此階段，基準電容C兩端電壓又被內部積分電路進行反向積分，在整個T2階段UC(t)可認為是線性的，T2結束時積分器輸出又回到零位，此時有：

(7)

由式（4）、式（6）、式（7）整理可得：

將式（3）代入上式，得：

令等式兩邊常量對應相等，則有：q=T2。

在T2時間內， 對A/D轉換器進行時鐘計數，并以數字量形式輸出，從而定量地將被測溫度值反映出來，實現電路的數字化測量。

三、ICL7135與單片機89C52接口的新方法

以往使用7135是利用它具有多重動態掃描的BCD碼輸出來讀取A/D轉換結果，這樣既費時、又占用較多口線。在測控儀表中，盡量少占用微處理器I/O口線，以最少原器件、完成盡可能多的任務是十分重要的。這里介紹的ICL7135與單片機接口的簡易方法，是利用7135的“BUSY”端，只需占用單片機89C51的一個I/O口和內部的一個定時器，就可以在十幾微秒的中斷服務程序中把ICL7135的A/D轉換值送入單片機內。實踐證明，該方法具有實際應用價值。

在圖2中，若89C51的時鐘采用6MHz晶振，在不執行movx指令的情況下，ALE是穩定的1 MHz頻率，將ALE經過二分頻可得到500 kHz的頻率供給ICL7135時鐘輸入端。T0規定為定時方式1，滿足ICL7135的19999滿量程要求。ICL7135在A/D轉換階段， 狀態輸出引腳BUSY為高電平，指明A/D轉換器正處在信號積分和反積分階段，這個高電平一直持續到消除積分階段結束。在定時器方式寄存器TMOD中，置T0的門控位GATE為1，利用BUSY作為計數器門控信號，T0的計數將受BUSY控制。控制計數器只能在BUSY為高電平時計數，那么輸入信號：A/D轉換值=BUSY高電平期間內計數器計數值-10 001

圖2中用ICL 7135的BUSY端接89C52的外部中斷 POL為信號極性輸出端，接89C52的P1.7，高、低電平表示被測信號為正、負極性。

四、實驗結果及誤差分析

在以鉑電阻測溫電路的線性化設計的方案中，誤差來源一方面來自于基準電容放電過程的非線性引起的誤差：當RC取值滿足 時，此項誤差折合成溫度值可小于0.03℃。另一方面誤差來自于A/D轉換準確度。當選用4位半A/D轉換器ICL7135時，其準確度為±0.05%，折合最大溫度誤差為0.10℃，兩項誤差相對獨立，電路總體測溫誤差為±0.104℃。本電路經組裝后，進行了實際性能測試，實驗數據見表1。從測試結果看，樣機最大誤差為-0.18℃，與分析結論基本相近。

表1 （鉑電阻分度號為Pt100） 參考文獻

[1]R.E.貝德福德、T.M.道芬里、H.普雷斯頓.托馬斯合著：袁光富譯，溫度測量，計量出版社，1995

篇6

在當前通信市場的帶動下，通信技術飛速向前發展，手持無線通信終端成為其中的熱門應用之一。因此，單片集成的射頻收發系統正受到越來越廣泛的關注。典型的射頻收發系統包括低噪聲放大器(LNA)、混頻器(Mixer)、濾波器、可變增益放大器，以及提供本振所需的頻率綜合器等單元模塊，對于工作在射頻環境的電路系統，如2.4G或5G的WLAN應用，系統中要包含射頻前端的小信號噪聲敏感電路、對基帶低頻大信號有高線性度要求的模塊、發射端大電流的PA模塊、鎖相環頻率綜合器中的數字塊，以及非線性特性的VCO等各具特點的電路。眾多的電路單元及其豐富的特點必然要求在這種系統的設計過程中有一個功能豐富且強大的設計平臺。在綜合比較后，本文選定了cadenceVirtuoso全定制IC設計工具。

Virtuoso是Cadence公司推出的用于模擬，數字混合電路仿真和射頻電路仿真的專業軟件。基于此平臺，Cadence公司還開發了面向射頻設計的新技術，包括射頻提取技術、針對無線芯片設計的兩個新設計流程。不僅如此，目前的Virtuoso已經整合了來自合作伙伴安捷倫、Coware、Helic和Mathworks等公司的技術，射頻設計能力大為增強。使用該項新技術，可以減少設計反復，并縮短產品上市時間。其AMS工具可以實現自頂向下、數／模混合的電路設計；Composer工具可以方便地進行電路設計的輸入和管理；spectre/SpectreRF仿真器精度高，適合不同特點的電路設計；Layout工具包含了布局、交叉參考、布線、版圖驗證、參數提取等功能；此外，Virtuoso能進行可靠的后仿真和成品率控制。

基于Virtuoso的行為仿真和系統規劃

射頻收發系統的設計最終能否成功，以及模塊指標分配是否合理可行，都有賴于具體電路設計之前對系統的行為建模和計算，即所謂的行為仿真。這也是自頂向下設計模式的關鍵一步。Cadence內置的Verilog-A和VHDL仿真器，以及混合輸入模式的仿真方法提供了這種可能性。而且，Cadence軟件免費提供了大量的行為模型供選擇使用，對于射頻系統設計，所要做的就是調用并設定各個模塊預期的指標要求，通過仿真很快就能得到系統的行為特征。根據要求可以方便地修改各個模塊的指標重新仿真，直到系統的行為滿足要求為止。以接收機為例，接收系統。每個模塊的指標設定非常具體，如輸入輸出阻抗、增益、隔離度、噪聲系數NF、線性度IP3、直流偏移IP2等。仿真完成后，每個模塊的指標分配任務也同時完成。

每個模塊用具體電路實現后可以逐一取代相應的設計模塊，進行系統仿真，可以看出每個模塊是否滿足系統的需要，進而評估每個實際模塊對系統性能的影響。

基于Virtuoso Spectre/SpectreRF的電路模塊仿真設計

基于上述的行為仿真結果和指標分配結果，可以劃分系統模塊設計任務，對每個單元塊分別進行設計仿真。

LNA

LNA是射頻接收機最前端的一個有源部件，它決定了系統的噪聲性能。對它的要求主要是具有盡量低的NF和足夠的功率增益、好的輸入匹配，其次是高線性度和隔離度。其電路如圖3所示。利用Spectre的SP分析或SpectreRF的PSS+Pnoise分析都可以進行NF分析。還可以利用NFmin的結果來挑選晶體管的尺寸，以使最優源阻抗滿足最小的噪聲要求。

Mixer

混頻器是收發機的核心，由于完成的是變頻工作，其主要仿真方法需采用SpectreRF仿真器。混頻器的益、NF等與輸入輸出有關，但輸入和輸出工作在不同的頻段上，往往要在PSS分析的基礎上進行其它分析才能得到正確結果，如PSP、Pnoise、PAC等。混頻器的結構是典型雙平衡吉爾伯特。

VGA

基帶VGA由于頻率低、增益大，因此對噪聲要求不高，主要是對線性度、增益等指標有較高的要求，SpectreRF的PSS掃描可以方便地對模塊的輸入進行掃描并自動對掃描曲線作延長，直接標示出線性度PldB和IIP3的交點位置及數值大小，非常方便直觀。這種方法與傳統的two tone測試相比更加靈活高效。VGA在不同增益狀態下的IIP3指標的仿真只需把控制寫成變量，在ADE環境中進行掃描變量的值即可完成。所得的結果可以方便地進行比較分析。通過調整可以獲得理想的VGA電路。甚至可以把ADE下的各種設置保存成ocean的腳本文件，利用腳本的自動運行，只要事先安排好各種仿真任務，Cadence就能自動完成各項仿真并保存數據結果。對數據進行比較分析后能獲悉電路的性能，以此為指導逐步改進，便可獲得一個滿足系統需要的電路模塊。

PLL模塊

PLL各模塊的仿真是一個比較有挑戰性的任務，PLL本身是一個數字／模擬混合的模塊，但是一般都用模擬的方式設計各個模塊。PLL的仿真包含了上百項指標的測試工作，這些仿真要用到幾乎所有Spectre和SpectreRF的仿真工具。以其中VCO和CP的仿真為例，VCO非線性的工作特點決定了它的噪聲計算不能以小信號的方式進行，采用PSS+Pnoise的方式則可以準確地仿真VCO的相位噪聲性能。通過掃描可以得到VCO的頻率調諧增益Kvcvcd。

電荷泵輸出電流特性是衡量CP性能的常用曲線，CP決定了PLL環路的增益和帶內噪聲性能。通過掃描也可以容易地得到CP在不同狀態下電流源的恒流和匹配特性。

以上所述是射頻接收機幾個典型單元模塊的電路設計仿真過程。系統各個單元塊的仿真是可以同時展開的，完成的模塊可以隨時代人行為系統來驗證設計結果。經過若干次反復修改與驗證，最終可以得到符合要求的接收系統。

溫度分析

要保證最終系統設計的可靠性和成品率，很關鍵的一步是在各個單元塊的設計中進行溫度、極端情況等分析。這些功能可以在CadenceVirtuoso中通過設置不同的仿真溫度、通過仿真模型的Corner設置，以及直接使用其提供的MonteCarlo仿真工具來進行。

射頻收發系統的整體電路仿真

各個模塊電路分別設計驗證完成以后，就可以把所有模塊連成系統，并加上PAD、ESD等構成一個完整的芯片系統，對這個系統加上激勵進行仿真測試，可以對整個系統電路進行仿真。如果仿真計算所用的硬件資 源足夠大，可以直接對系統進行tran、SP、PSS，以及PSP、Pnoise、PAC等分析，獲得整個芯片的性能。如果資源不足，則可以考慮對系統按功能進行分組、分塊仿真。由于分出的塊之間相對獨立，因此整體系統的特性與分塊仿真差別不大。

版圖設計與后仿真

在各模塊的設計指標滿足自身及系統要求的基礎上可以開始各個模塊的版圖設計，首先利用Layout-XL的元件調入功能可以直接由原理圖調入版圖元件，進行各個模塊的粗略布局，主要是安排與其它模塊的連接端口以及一些重要元件的預布局。然后從系統上將所有模塊的預布局調入進行整體布局考慮。利用Virtuoso Layout工具所具有的層次化管理和操作的特性，可以對每個模塊的安放及其與其它模塊的銜接進行系統考慮。

系統布局以后，將邊界條件分配給每個模塊。在模塊單獨的布局過程中要遵守其邊界約定。版圖進行到一定階段后，即可以調入到系統版圖中來檢查，隨時作必要的調整以滿足每個模塊的具體情況。

具體版圖繪制過程中可以充分利用Virtuoso版圖工具的強大功能，比如充分發揮快捷鍵功能可以使版圖設計流暢高效；利用Layout-XL的交叉參考可以隨時發現錯誤的連線或因疏忽造成的短路；利用DRD的實時規則檢查可以避免絕大多數違反設計規則的布圖。

版圖的規則檢查可以采用Virtuoso的Diva工具，DRC、LVS、Exlract等工作都可以在其友好的界面下完成。對于射頻電路版圖元件數規模不大的特點，利用Diva完成絕大部分工作是很合適的。如果想進一步提高版圖提取和后仿真的精確度，可以考慮采用Assure工具來進行。

結語

篇7

【關鍵詞】電子技術；共發射極基本放大電路；教學方法

一、三極管放大器的組成元件

下圖為共發射極基本放大電路。當輸入端加入微弱的交流電壓信號ui時，輸出端就得到一個放大了的輸出電壓uo。由于放大器的輸出功率比輸入功率大，而輸出功率通過直流電源轉換獲得，所以放大器必須加上直流電源才能工作。從這一點來說，放大器實質上是能量轉換器，它把直流電能轉換成交流電能。放大器是由三極管、電阻、電容和直流電源等元器件組成。對模擬信號進行處理最基本的形式是放大。在生產實踐和科學實驗中，從傳感器獲得的模擬信號通常都很微弱，只有經過放大后才能進一步處理，或者使之具有足夠的能量來驅動執行機構，完成特定的工作。放大電路的核心器件是三極管，三極管的電流放大作用與三極管內部PN的特殊結構有關。（其中ui是要放大的輸入信號，uo是放大以后的輸出信號，VBB是基極電源，該電源的作用是使三極管的發射結處在正向偏置的狀態，VCC是集電極電源，該電源的作用是使三極管的集電結處在反向偏置的狀態，RC是集電極電阻。）三極管猶如兩個反向串聯的PN結，如果孤立地看待這兩個反向串聯的PN結，或將兩個普通二極管串聯起來組成三極管，是不可能具有電流的放大作用。具有電流放大作用的三極管，PN結內部結構的特殊性是：（1）發射區半導體的摻雜濃度遠高于基區半導體的摻雜濃度，且發射結的面積較小，這樣做是為了便于發射結發射電子。（2）集電結的面積要比發射結的面積大，便于收集電子。（3）聯系發射結和集電結兩個PN結的基區非常薄，且摻雜濃度也很低。上述的結構特點是三極管具有電流放大作用的內因。要使三極管具有電流的放大作用，除了三極管的內因外，還要有外部條件。三極管的發射極為正向偏置，集電結為反向偏置是三極管具有電流放大作用的外部條件。放大器是一個有輸入和輸出端口的四端網絡，要將三極管的三個引腳接成四端網絡的電路，必須將三極管的一個腳當公共腳。取發射極當公共腳的放大器稱為共發射極放大器，基本共發射極放大器的電路如圖所示。圖中的基極和發射極為輸入端，集電極和發射極為輸出端，發射極是該電路輸入和輸出的公共端，所以，該電路稱為共發射極電路。

二、放大器概述

放大器：把微弱的電信號放大為較強電信號的電路。基本特征是功率放大。共發射極基本放大電路。當輸入端加入微弱的交流電壓信號ui時，輸出端就得到一個放大了的輸出電壓uo。在放大器的輸入端加入一個交流電壓信號ui，使電路處于交流信號放大狀態（動態）。當交變信號ui經C1加到三極管V的基極時，它與原來的直流電壓UBE（設為0.7V）進行疊加，使發射結的電壓為uBE=UBE+ui。基極電壓的變化必然導致基極電流隨之發生變化，此時基極電流為iB=IB+ib。由于三極管具有電流放大作用，基極電流的微小變化可以引起集電極電流較大的變化。如果電流放大倍數為β，則集電極電流為iC=βiB，即集電極電流比基極電流增大β倍，實現了電流放大。經放大的集電極電流iC通過電阻RC轉換成交流電壓uce。所以三極管的集電極電壓也是由直流電壓UCE和交流電壓uce疊加而成，其大小為uCE=UCE+uce=UCC-iCRC。放大后的信號經C2加到負載RL上。由于C2的隔直作用，在負載上便得電壓的交流分量uce，即uo=uce=-iCRC。式中“一”號表示輸出信號電壓U0與輸入信號電壓Ui相位相反（相差1800），這種現象稱為放大器的反相放大。放大電路中，左邊是輸入端，外接信號源，vi、ii分別為輸入電壓和輸入電流；右邊是輸出端，外接負載，vo、io分別為輸出電壓和輸出電流。

三、放大倍數的分類

第一，電壓放大倍數：A■=■ （1）；第二，電流放大倍數：A■=■（2）；第三，功率放大倍數：Ap=■（3），三者關系為：Ap=■=■=Ai·Av。

四、放大器的增益

增益G：用對數表示放大倍數。單位為分貝（dB）。第一，功率增益GP =10lgAP（dB）。第二，電壓增益Gv=20lgAv（dB）。第三，電流增益Gi=20lgAi （dB）。增益為正值時，電路是放大器，增益為負值時，電路是衰減器。例如，放大器的電壓增益為20dB，則表示信號電壓放大了10倍。又如，放大器的電壓增益為-20dB，這表示信號電壓衰減到1/10，即放大倍數為0.1。

不難看出，通過以上分析，能夠很容易理解到信號的放大過程及其原理，為更進一步理解和學習打下基礎。

參 考 文 獻

篇8

【關鍵詞】電纜線路； 故障定位； 脈沖電流法前言

在實際電纜線路運行過程中，出現開路短線故障的概率很小，一般以低阻狀態單相短路、高阻狀態單相短路、閃絡狀態單相接地故障為主，大約占到總故障的80%，而這些故障中又以高阻狀態單相短路和閃絡狀態單相故障為主，這些狀態下線路的故障電流很小，很難做到精確的測定，而脈沖電流法利用一定的脈沖電流將高阻或者閃絡性故障點瞬時擊穿又瞬時恢復到原狀態，這對故障定位是極為有力的。下面詳細利用闡述這種方法在故障定位中的設計應用。

1脈沖電流法定位的原理

采用高電壓將輸送電力的電纜線路的故障點擊穿，如圖2-1所示，發生擊穿后會產生電流行波信號，用相應的儀器設備采集并記錄下這些信號，而電流行波信號在測量端與故障點往返一次的時間為Δt，如圖2-2所示，根據公式l=v*Δt/2就可計算出故障距離。這種測試方法稱為脈沖電流法。在這一方法中，利用線性電流耦合器實現電纜故障線路中的電流行波信號采集。

圖2-1　脈沖電流測試法的接線方法

在這種方法中，故障點放電產生脈沖信號，而非利用測試儀器產生脈沖信號。如圖2-2所示，設定故障點放電脈沖波形的起始點，故障點的反射脈沖波形為起另一個始點，它們之間的距離就是故障距離。

圖2-2　脈沖電流法測試波形示意圖

依據高壓脈沖發生器對故障電纜施加高電壓的方式的不同分為直流高壓閃絡測試法和沖擊高壓閃絡測試法。下面分別討論這兩種方法的理論分析設計。

2沖擊高壓閃爍測試設計

沖擊高壓閃絡測試法簡稱沖閃法，它適用于低阻、高阻、閃絡性單相接地、多相接地或者相間絕緣不良的故障。

沖閃法的接線示意圖如下圖4-1所示，它在接線方式上與直閃法基本相同，只不過比直閃法多了一個球形間隙G，在儲能電容C與電纜之間進行串接。在充電過程中，通過調節器調壓實現對電容的充電過程，如果電容C上的電壓達到一定上限時，球形間隙G就會出現被擊穿的現象，這時，電容C對電纜線路進行放電操作，在這一過程中，可以看做是將直流電壓瞬時加到電纜上。如果電壓等級足夠的高，那么故障點就會出現被擊穿放電的現象，其放電所產生的高壓脈沖電流行波信號往返循環傳播與故障點和測試端之間，直到弧光熄滅或者信號被衰減掉為之；信號的傳播與耦合同步進行，即高壓電流行波信號往返傳播一次，電流耦合器就耦合一次，這樣通過測量故障點放電產生的電流行波信號在測試端和故障點往返一次的時間Δt，就能計算出故障點的距離。但用沖閃法要了解和注意一下幾個問題：

圖4-1　沖閃法測試接線圖

（1）絕緣擊穿不僅與電壓高低有關還與電壓作用時間密切相關。在測試時，電壓加到故障點處可能要持續一段時間才能發生擊穿，這個時間稱為放電延時。受電纜上得到的沖擊高壓大小和故障點處電容、電感等電氣參數的影響，放電延時有長有短。在用儀器測試時，可根據具體情況進行設置。 沖擊高壓脈沖信號越過故障點，還沒到達電纜對端，故障點就擊穿的稱為直接擊穿；從對端返回后故障點才擊穿的稱為遠端反射擊穿。直流電壓行波在開路末端反射后，電壓會加倍，有利于擊穿故障點。（2）如何使故障點充分放電 依據上面的敘述，使得故障點充分放電的措施有兩條：一是高電壓；二是通過增大電容的辦法延長電壓的作用時間。 由高壓設備供給電纜的能量可以由公式算得。即高壓設備供給電纜的能量與貯能電容量C成正比，與所加電壓的平方成反比，要想使得故障點充分放電，必須要有足夠的使得故障點放電的能量。

（3）如何判斷故障點擊穿與否　沖閃法的判斷的關鍵就是如何判斷故障點是否出現擊穿放電的現象。經驗不足的人員往往會主觀認為，只要出現球間隙放電的現象，就可認為故障點出現被擊穿的現象了，可這種想法在實際判定中可能是不正確的。因為球間隙是否被擊穿與球間隙的距離及所加到球間隙的電壓的幅值是密切相關的。球間隙的距離越大，擊穿球間隙所需要的電壓幅值就越高，這是一種正相關的近似線性關系。而電纜線路故障點能否出現被擊穿的狀況是與施加到線路故障點上臨界擊穿電壓密切相關的，大于鄰近值就可實現擊穿，反之，如果球的間隙比較小，它的間隙擊穿電壓比線路故障點擊穿電壓小，那樣很顯然，線路的故障點就不會出現被擊穿的狀況。

在實際判定中除了可以以相關儀器記錄到的波形來判斷故障點是否出現被擊穿的情況，還可以利用一定的故障現象來實現對故障點是否擊穿的判斷。

1）電纜線路故障點在沒被擊穿的情況下，球間隙的放電聲一般比較嘶啞，聲音比較小也不清脆，雖然也可能出現連續的放電聲，但故障點的火花十分微弱；而故障點出現擊穿現象時，球間隙的放電聲音是比較清脆響亮，而且放電的火花也比較大。2）電纜線路在故障點未出現擊穿時，監測線路的儀表可以發現，電流、電壓表在空間的擺動比較小，而當出現故障點擊穿的現象時，監測儀表——電流、電壓表指針在空間上的擺動范圍較大。

3結語

隨著國民經濟與科學技術的不斷發展，電纜的應用也會越來越廣泛，與之對應的電纜故障測試技術也在不斷發展。因此，我們一定要加強對電纜故障測試的研究，不斷提高故障測試的精確性與快速性，以此來不斷提高供電的可靠性，為國民經濟的快速發展提供可靠的電力保證。

參考文獻

篇9

【關鍵詞】輸電線路；鐵塔基礎；設計；問題；解決方法

隨著我國社會經濟水平的快速提升，我國人們對電力的需求也是與日俱增，各工程企業為了滿足人們對電能的需求，大力開展輸電線路鐵塔基礎建設。然而要順利開展輸電線路鐵塔基礎建設的各項內容，需要一套完善的鐵塔基礎設計方案，它是確保輸電線路鐵塔基礎工程質量的重要依據。

1 輸電線路鐵塔基礎設計問題分析

輸電線路鐵塔基礎設計是鐵塔基礎工程開展的重要依據，可以說鐵塔基礎設計水平在很大程度上能夠確定鐵塔基礎工程質量，由于輸電線路鐵塔基礎設計中涵蓋了諸多方面的內容，一個環節把握不好，就有可能給整個鐵塔基礎工程建設帶來一定的安全隱患。就我國輸電線路鐵塔基礎工程現狀而言該企業的鐵塔基礎設計還有待完善。目前輸電線路鐵塔基礎主要的設計問題有：

1.1 混凝土配比設計問題

混凝土基礎工程出現裂縫現象，在很大程度上就是由于混凝土基礎設計不當造成的。混凝土屬于人工石材，其中所摻入的水泥漿及骨料等施工材料受很多因素的限制，會因為外界及其他因素而發生收縮，從而損壞混凝土表面，嚴重的會直接導致混凝土基礎施工出現裂縫。出現裂縫的原因不具有唯一性，但是混凝土基礎設計是引起裂縫的主要原因，在鐵塔基礎設計中需要根據鐵塔基礎工程實際需求合理進行混凝土材料配比，但是一些鐵塔工程企業為了盡快進行鐵塔施工建設，縮短鐵塔基礎施工工期，在鐵塔基礎設計中草草了事，并沒有對混凝土配比進行嚴格計算與審核，從而導致混凝土配比不當等狀況。

1.2 箍筋位置、綁扎及間距等數值設計不精確

在鐵塔基礎工程施工中的箍筋位置、綁扎及各個鋼筋材料之間的間距都需要準確的定值，然而在鐵塔基礎設計中對這些因素的數據沒有精確計算，其設計中各個因素的取值與鐵塔基礎工程實際數值要求存在較大的差異性，鐵塔基礎施工中的箍筋位置、綁扎及間距等因素往往達不到鐵塔基礎設計要求，從而使鐵塔基礎工程的承載力低于設計值。

1.3 鐵塔基礎設計方法使用不當

輸電線路鐵塔基礎工程是一項較為復雜的系統工程，其中鐵塔基礎設計是鐵塔基礎工程實施的依據。在鐵塔基礎設計工作中首先需要對鐵塔基礎工程各個施工工序及相關數值進行設計與計算，針對不同的鐵塔施工工序特點應選擇與之相應的設計方法。然而在鐵塔基礎設計實際工作中一些設計人員在設計之前對鐵塔基礎工程沒有深入了解，對其特點更是模糊不清，這一狀況嚴重影響了鐵塔基礎設計人員的設計水平，使鐵塔基礎工程質量無法得到保證。其次，部分鐵塔基礎工程企業內部的設計人員在鐵塔基礎設計中依然沿用傳統的安全系數設計方法，不符合現今形勢下的輸電線路鐵塔基礎工程特點。

1.4 軟土質地區鐵塔基礎設計不夠合理

鐵塔基礎設計方法及內容并不是一成不變的，鐵塔選型的不同，那么相應的鐵塔基礎設計方法及內容也是不同的，在設計之前應全面考察鐵塔基礎工程地形地貌及實際情況，只有在全面了解鐵塔基礎工程的基礎上才能夠進行合理化設計，但是一些設計人員責任心不強，在設計中非但沒有考慮鐵塔基礎工程特點，而且還一味照搬其他工程企業的設計模式，背離了鐵塔基礎設計的目的，失去了鐵路工程企業開展鐵塔基礎設計工作意義。

2 優化輸電線路鐵塔基礎設計的方法

輸電線路鐵塔基礎設計直接關系著輸電線路鐵塔基礎施工質量，對鐵塔工程企業具有重要意義，基于鐵路基礎設計工作的重要性及作用，全面貫徹落實輸電線路鐵塔基礎設計工作，只有這樣才能從根本上提高輸電線路鐵塔基礎工程質量。鐵塔工程企業應積極面對鐵路基礎設計中存在的問題，不斷完善鐵塔基礎設計水平。以下是筆者針對上述設計問題提出的優化方法：

2.1 合理配比混凝土材料

在鐵塔基礎設計中需要對混凝土材料配比進行嚴格把控，水泥漿及骨料是混凝土材料中的重要配比材料，在配比之前不僅要對這些材料進行質量檢驗，還要對各種材料的使用量進行精確計算，從而確保混凝土材料配比的合理性，保證混凝土材料的均勻性，只有這樣才能使混凝土基礎施工更加堅固，降低混凝土裂縫現象發生的概率。另外混凝土出現裂縫還有一些自然因素或者其他因素造成的，設計人員在鐵塔基礎設計中應針對一些常見的裂縫現象制定行之有效的預防措施，這一做法能夠大大提高混凝土施工質量。

2.2 精確計算箍筋位置、綁扎及間距等數值

鐵塔基礎工程施工中需要用到箍筋、鋼筋等材料，鐵塔基礎施工對這些材料的施工位置、綁扎方式及間距有嚴格的要求，因此鐵塔基礎設計人員應精確計算箍筋位置、綁扎及間距等數值，增強鐵塔基礎施工的合理性與科學性。一般情況下鐵塔基礎施工中的第一根箍筋與鐵塔基礎頂面的距離應控制在130-450mm，具體取值根據鐵塔基礎施工實際情況進行選擇，應確保鋼筋材料的承載力滿足鐵塔基礎施工的要求，為輸電線路其他施工建設奠定基礎。

2.3 選擇科學合理的鐵塔基礎設計方法

輸電線路鐵塔基礎工程是一項較為復雜的系統工程，在選擇鐵塔基礎設計方法之前設計人員應去鐵路基礎工程現場進行實際勘察，在全面了解鐵塔基礎工程特點及地質狀況的情況下再選擇設計方法，這樣能夠使鐵塔基礎設計方法更加科學合理。之所以在選擇設計方法之間要求設計人員進行實地勘察，是因為不同的地質狀況所采用的設計方法也有所區別，例如對于一些砂土及粘性土等地質，最好在鐵塔基礎施工中運用強夯法，該方法在這種地質狀況中較為適宜，因為它可以對地質中的碎石及塊石等進行有效處理。

2.4 完善軟土質地區鐵塔基礎設計

軟土質地區相對其他施工地區具有一定的復雜性，其鐵塔基礎比較薄弱，所以在軟土質地區鐵塔基礎設計中應大力加強該地區土質的承載力，不然在鐵塔基礎施工中很容易發生塌陷等情況，從而影響鐵塔基礎施工進度。為了避免這種情況的發生，當該地區承載力強度不夠時應及時采取有效的措施。一般情況下鐵塔工程企業都是運用換填土墊層的方式來處理鐵塔基礎薄弱的問題，提高鐵塔基礎的承載力。

3 總結

輸電線路所經過的地質條件十分復雜，不同地質對鐵塔基礎設計及施工要求也不盡相同，那么為了保證輸電線路鐵塔基礎具備較強的承載力，提高鐵塔基礎的穩定性，設計人員應在鐵塔基礎設計工作中不斷優化設計方法，找出影響鐵塔基礎設計的因素，這樣一來就能夠有針對性的開展鐵塔基礎設計工作。與此同時還要全面考慮鐵塔基礎工程地質特點及工程要求，在此基礎上進行合理化設計，只有這樣才能確保后期鐵塔基礎工程施工的順利開展。

參考文獻：

[1]張啟后.高壓輸電線路鐵塔基礎施工質量控制[J].前沿探索，2012 （06）.

篇10

關鍵詞：RLC二階電路； 教學設計； 教學方法

【中圖分類號】TM1-4

引言

《電路分析基礎》是電路與電子學這個知識領域的理論基礎，主要針對電類本科有關專業（電力、電子、信息、通信、計算機等）的學生開設，是電類各專業的第一門電子基礎課。

課程的基本教學任務是：通過學習，使學生掌握線性電路的基本概念、基本理論、基本分析方法和基本的仿真分析方法，重點培養學生的科學思維能力，分析計算能力和理論聯系實際的工程觀點[1]。

該課程共包含三部分內容，分別是直流電阻電路分析、直流動態電路分析和正弦交流穩態電路的分析。其中直流動態電路的分析，特別是“RLC二階電路”部分，是學生往往覺得比較抽象、難懂的部分。這里以“RLC二階電路”為教學實踐對象，通過對該知識點進行教學設計與方法探討，使學生掌握二階電路的基本分析方法和工程應用，力求達到理論與實踐相融合的教學效果。

一、教學難重點和學情分析

在對“二階電路”進行教學設計和教學方法探討之前，首先要把握教學內容的重難點，立足教學任務和目標，結合具體學情進行分析[2]。

電路分析的基本思想如流程圖1所示，將實際器件用理想元件來模擬，搭建電路模型，采用電路分析的兩大基本約束：基爾霍夫定律和元件的伏安關系，建立電路模型所對應的數學模型（數學方程），求解方程并分析電路響應的物理原理。對于一個給定的RLC二階電路，如何建立它所對應的數學模型（二階微分方程），需要用到在第一部分電阻電路中所學過的電路分析的基本方法，是本節內容的第一個重點；建立方程之后接下來要求解方程，二階微分方程的求解在高等數學中已經學習過，電路究竟有幾種響應形式，如何引導學生正確認識這幾種響應形式所對應的物理內涵是本節的第二個重點，學生對于這部分的認識往往覺得比較抽象，需要對比分析，也要適當結合實例，是本節容的難點。

了解了難重點和基本學情，接下來將具體研究如何采用有效的教學設計和方法展開教學，使學生熟練掌握二階電路的建立及應用。

二、教學設計與教學方法

在近幾年的教學改革和課程建設中，通過各種形式的教學交流和總結，在教學中不斷反思、調整和實踐，力求將“教為主導，學為主體”的教育理念和方法融入具有經典理論的專業基礎課中，使電路基礎理論和基本方法能和電路仿真、工程實踐融合起來。如在“二階電路”教學中，通過調整、更新教學設計；借助電路仿真軟件；綜合利用講授法、啟發式、探究式、案例式等多種教學方法，增強教學的趣味性和實踐性，達到了良好的教學效果。

1. 承上啟下 自然導課

如何恰如其分的引入本節內容，是駕馭課堂的第一步。設計導課時，要注重前后知識點之間的關聯，引導學生明確學習方向。

在學習“RLC二階電路”之前，學生已經對一階電路的結構特點和響應形式有了比較深入的認識。因此可以通過對一階電路的回顧和總結，啟發學生思考什么是RLC二階電路，以及RLC二階電路具有怎樣的電路結構和特點。

2. 層層遞進 論證嚴密

在導課環節，學生認識到：二階電路是指由兩個的獨立動態元件構成的電路。那么首先從最簡單的二階電路（這里以只含有一個電容和一個電感的LC電路為例）入手，通過分析電路中電場能量和磁場能量之間相互轉換的物理過程，使學生認識LC電路中的振蕩現象，這是一個定性分析的過程。而LC電路中的振蕩實際上是一種正弦振蕩，要證明這一點，必須通過進一步的定量計算來實現。接下來引導學生使用電路分析的基本方法，通過對電路列微分方程并求解方程，使學生深刻認識LC電路中的正弦振蕩現象。

3. 分析討論 仿真對比

認識了最簡單的LC電路之后，引導學生思考這樣一個問題――如果將電路的損耗用電阻R來表示，串聯在電路中，就構成了典型的RLC二階串聯電路，這樣的電路又有怎樣的特點和響應形式呢？接下來運用電路分析的基本方法，列寫RLC串聯電路對應的二階微分方程，由高等數學中的知識――齊次方程的解是由特征方程的根決定的，對應在電路中即：電路的響應形式是由電路結構和R、L、C元件的參數決定的，那么接下來將討論的問題是：如何根據各參數的不同，分析二階電路的不同響應形式。

二階電路的響應分為過阻尼、欠阻尼、臨界阻尼和無阻尼四種狀態。純粹的數學計算是枯燥和抽象的，為了使學生對這四種響應形式有一個更直觀的認識，采用較常用的Multisim電路仿真軟件，通過對參數進行設置，觀察對比不同情況下的響應仿真波形，更具真實性和說服力[3]。

4. 加強應用 學科融合

前面的分析和講授都只停留在理論分析和論證層面，那么二階電路又有哪些工程應用呢？接下來進入理論聯系實際環節，主要采用案例式教學方法，以“電火花加工”和“汽車點火系統”為例，結合電路原理圖，分析二階電路在工程方面的應用[4]。結合工程實例，在潛移默化中實現了理論和實踐的有機融合，加深了學生對這一知識領域的認識，拓寬了學生的視野，是對基本理論和方法的進一步升華。

為了使學生對二階系統有一個更形象的認識，接下來通過類比，分析皮球自由落體時，分別落在地面、沙灘及理想環境下的運動狀態，來對比二階電路的四種工作狀態。讓學生進一步認識到：二階系統除了在電類方面的應用外，在物理、機械等更多學科領域也有著廣泛的應用。鼓勵學生課下查閱相關資料，進一步拓展思維，加強各學科之間的融合。

三、總結

《電路分析基礎》作為電類各專業的重要專業理論基礎課，是一門理論、仿真和實踐有機融合的課程，仿真不僅可以用硌櫓だ礪郟還可以用來指導實踐。將仿真軟件引入電類課程的教學過程已經成為一種發展趨勢，它克服了實驗設備和實驗場地不足等的限制，將成為傳統教學的有益補充[5]。

探索以“教師為主導，學生為主體”的教學模式和方法是現代教育的發展趨勢，導引式教學設計融合多方法的教學模式可以進一步推廣到整個《電路分析基礎》的教學中來，以及電類各相關專業理論基礎課程中，通過不斷創新和實踐，進一步優化課堂教學，完善課程建設體系。

參考文獻

[1]李瀚蓀.電路分析基礎[M].第四版高等教育出版社.2009

[2] 常青美，孫亮.電類核心基礎課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2012，（18），p60-61.

[3] 祁國權.RLC二階電路暫態過程的Multisim仿真[J].電子設計工程，2011，（24）， p60-61.