模擬電路的設計方法精選(九篇)

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第1篇：模擬電路的設計方法范文

集成電路設計公司在招聘版圖設計員工時，除了對員工的個人素質(zhì)和英語的應用能力等要求之外，大部分是考查專業(yè)應用的能力。一般都會對新員工做以下要求：熟悉半導體器件物理、CMOS或BiCMOS、BCD集成電路制造工藝；熟悉集成電路（數(shù)字、模擬）設計，了解電路原理，設計關鍵點；熟悉Foundry廠提供的工藝參數(shù)、設計規(guī)則；掌握主流版圖設計和版圖驗證相關EDA工具；完成手工版圖設計和工藝驗證[1，2]。另外，公司希望合格的版圖設計人員除了懂得IC設計、版圖設計方面的專業(yè)知識，還要熟悉Foundry廠的工作流程、制程原理等相關知識[3]。正因為其需要掌握的知識面廣，而國內(nèi)學校開設這方面專業(yè)比較晚，IC版圖設計工程師的人才缺口更為巨大，所以擁有一定工作經(jīng)驗的設計工程師，就成為各設計公司和獵頭公司爭相角逐的人才[4，5]。

二、針對企業(yè)要求的版圖設計教學規(guī)劃

1.數(shù)字版圖設計。數(shù)字集成電路版圖設計是由自動布局布線工具結合版圖驗證工具實現(xiàn)的。自動布局布線工具加載準備好的由verilog程序經(jīng)過DC綜合后的網(wǎng)表文件與Foundry提供的數(shù)字邏輯標準單元版圖庫文件和I/O的庫文件，它包括物理庫、時序庫、時序約束文件。在數(shù)字版圖設計時，一是熟練使用自動布局布線工具如Encounter、Astro等，鑒于很少有學校開設這門課程，可以推薦學生自學或是參加專業(yè)培訓。二是數(shù)字邏輯標準單元版圖庫的設計，可以由Foundry廠提供，也可由公司自定制標準單元版圖庫，因此對于初學者而言設計好標準單元版圖使其符合行業(yè)規(guī)范至關重要。2.模擬版圖設計。在模擬集成電路設計中，無論是CMOS還是雙極型電路，主要目標并不是芯片的尺寸，而是優(yōu)化電路的性能，匹配精度、速度和各種功能方面的問題。作為版圖設計者，更關心的是電路的性能，了解電壓和電流以及它們之間的相互關系，應當知道為什么差分對需要匹配，應當知道有關信號流、降低寄生參數(shù)、電流密度、器件方位、布線等需要考慮的問題。模擬版圖是在注重電路性能的基礎上去優(yōu)化尺寸的，面積在某種程度上說仍然是一個問題，但不再是壓倒一切的問題。在模擬電路版圖設計中，性能比尺寸更重要。另外，模擬集成電路版圖設計師作為前端電路設計師的助手，經(jīng)常需要與前端工程師交流，看是否需要版圖匹配、布線是否合理、導線是否有大電流流過等，這就要求版圖設計師不僅懂工藝而且能看懂模擬電路。3.逆向版圖設計。集成電路逆向設計其實就是芯片反向設計。它是通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理，實現(xiàn)對芯片技術原理、設計思路、工藝制造、結構機制等方面的深入洞悉。因此，對工藝了解的要求更高。反向設計流程包括電路提取、電路整理、分析仿真驗證、電路調(diào)整、版圖提取整理、版圖繪制驗證及后仿真等。設計公司對反向版圖設計的要求較高，版圖設計工作還涵蓋了電路提取與整理，這就要求版圖設計師不僅要深入了解工藝流程；而且還要熟悉模擬電路和數(shù)字標準單元電路工作原理。

三、教學實現(xiàn)

第2篇：模擬電路的設計方法范文

【關鍵詞】模擬電路;數(shù)字電路;區(qū)別辨析

Abstract：With the rapid development of science and technology，electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger，so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories，digital circuit and analog circuit，according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly，so as to improve the design and optimization of electronic circuit.

Key words：analog circuit;digital circuit;difference

隨著科學技術的突飛猛進，電子電路的自身功能不斷增強，晶體管的尺寸不斷減小，系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，應用領域不斷拓展，與人類生產(chǎn)、生活的密切度不斷提升。電子電路按照功能可以分為數(shù)字電路和模擬電路兩大類。模擬電路是處理連續(xù)函數(shù)形式的模擬信號的電子電路。數(shù)字電路是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術運算和邏輯運算的電路，又稱數(shù)字邏輯電路（以“開”、“關”兩種狀態(tài)或者以高、低電平來對應“1”和“0”二進制數(shù)字量）。模擬電路和數(shù)字電路有著顯著的區(qū)別。

1.信號變化的特點不同

模擬信號的大小是隨著時間連續(xù)變化的，即模擬信號在時間和數(shù)值上是連續(xù)的，幅值可由無限個數(shù)值表示。而數(shù)字信號在時間和數(shù)值上是離散的，幅值表示被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。因此，模擬電路更加關注電壓、電流的具體值，而數(shù)字電路則更加關注電平的高低。

2.處理信號的手段不同

模擬電路和數(shù)字電路都是信號變化的載體，對模擬信號能夠執(zhí)行的操作，如濾波、放大、限幅等都可以對數(shù)字信號進行操作。

模擬電路對信號的處理主要是通過場效應管的放大特性來實現(xiàn)的，當然還包括電阻、電容、二極管、雙極型晶體管等元器件的特性，最終利用一定的數(shù)學模型所組成的運算網(wǎng)絡來實現(xiàn)。處理方式有測量電橋、信號放大、信號濾波、調(diào)制解調(diào)、信號變換和AD變換。而數(shù)字電路對信號的傳輸主要是通過場效應管的開關特性來實現(xiàn)操作的，并由場效應管構成與或非等基本門電路、觸發(fā)器、寄存器、編碼/譯碼器、算術邏輯單元等完成復雜的算術與邏輯操作。

盡管模擬電路和數(shù)字電路對信號的處理方式不同，但其實從根本上來說，所有的數(shù)字電路都是模擬電路，其基本的電學規(guī)律、電學原理，都與模擬電路一致。例如，用PMOS管和NMOS管可以構成互補式CMOS電路，其對稱且互補的結構，恰好使其能處理高低數(shù)字邏輯電平。

3.信號抗擾動能力的強弱不同

通常把由于材料或器件的物理原因產(chǎn)生的擾動稱為噪聲，把來自外部原因的擾動稱為干擾，干擾有一定的規(guī)律性，可以減少或消除。

在模擬電路中，由于信號幾乎完全將真實信號按比例表現(xiàn)為電壓或電流的形式，造成模擬電路對于噪聲的影響比數(shù)字電路更加敏感，模擬電路系統(tǒng)中各個不同部分的偏差積累起來，使得偏差量的負面影響變得較為顯著。模擬信號在多次處理和長距離傳輸?shù)倪^程中，波形會發(fā)生改變，若處理不當，將造成信息損失，具體表現(xiàn)為圖像、聲音失真，嚴重時甚至會出現(xiàn)信號中斷現(xiàn)象。通過使用屏蔽導線，或者在電路中引入低噪聲運算放大器，可以盡量緩解噪聲的負面影響。而數(shù)字電路是由許多的邏輯門組成的電路，信息只取決于高低電平，只要信號的偏差在一定范圍內(nèi)，就不會造成誤碼。

因此，從信號處理的角度看，對信息進行量化的數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)抵御噪聲的能力、信號抗干擾能力更強，信號的精度更高。

4.電路設計的難易程度不同

模擬電路的設計常常需要更多的手工運算，其設計過程的自動化程度低于數(shù)字電路，因此模擬電路的設計通常比數(shù)字電路的設計更難，對設計人員的水平和能力要求更高。這也是數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)更加普及的原因之一。但是因為自然界的大多數(shù)實際信號是模擬的，所以數(shù)字式電子設備、電子產(chǎn)品要在真實的物理世界中得到應用，就離不開一個模擬的接口。例如，數(shù)字電視機的基本原理就是將電視臺送出的圖像及聲音信號數(shù)字化后調(diào)制發(fā)送，由數(shù)字電視接收后，解調(diào)還原出原來的圖像及聲音。因為全程均采用數(shù)字技術處理，因此，信號損失小，接收效果好。

目前電路設計自動化程度日益上升，常用的電子電路設計和分析軟件主要有：EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我們根據(jù)軟件功能分為以下幾類：

（1）電子電路設計與仿真工具

包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它們可以進行各類電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出，并在同一窗口內(nèi)同時顯示模擬與數(shù)字的仿真結果。

（2）PCB設計軟件

包括Protel、Autium Designer等。這兩者功能類似，都包含了原理圖繪制、印刷電路板設計、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、可編程邏輯器件設計等功能，界面友好、使用方便，目前主要用于電路設計和PCB設計。

（3）IC設計軟件

Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC設計領域相當有名的軟件供應商，提供的軟件都非常適用于深亞微米的IC設計。對于模擬電路而言，普遍使用HSPICE，是因為它的模型最多，仿真的精度也最高，可以滿足大多數(shù)設計者的需要。

（4）PLD設計工具

PLD是一種由用戶根據(jù)需要而自行構造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD和FPGA。由于PLD的在線編程能力和強大開發(fā)軟件（如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus）的存在，工程師可將數(shù)百萬門的復雜設計集成在一顆芯片內(nèi)，大大縮小了電路的尺寸以及開發(fā)周期。

5.總結

模擬電路和數(shù)字電路有著諸多顯著的區(qū)別，辨析清楚兩者的區(qū)別對電子電路的改進、設計和研發(fā)有著十分重要的意義。

人類電子學發(fā)展史上第一個被發(fā)明出來并得到大規(guī)模生產(chǎn)的器件是模擬的。后來隨著微電子學的發(fā)展，數(shù)字技術的成本大大降低，加之計算機對于數(shù)字信號的要求，使得數(shù)字式的方法在人機交互等領域具有可行性和較高的性價比。當然，尺有所長，寸有所短，模擬電路和數(shù)字電路有著各自的優(yōu)缺點，適用的方向也不同。電子電路的發(fā)展，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的進步，但不等于數(shù)字電路可以完全取代模擬電路，也不能簡單地說哪一個更實用、更有效。我們設計電路時，應該揚二者之長，避二者之短，使兩者融為一體、交相輝映（如數(shù)模混合電路、數(shù)字模擬電路、模擬數(shù)字電路），從而達到電路體積更小、功能更強、功耗更低、成本更低、集成度更高、穩(wěn)定性更好、可靠性更高的理想效果。

參考文獻

[1]逄亞清.模擬電路與數(shù)字電路區(qū)分及實用知識的探討[J].山東工業(yè)技術，2013，12：155.

[2]蘇成富.模擬電路與數(shù)字電路[J].電子制作，1998，02：17.

第3篇：模擬電路的設計方法范文

【關鍵詞】Multisim11.0；模擬或數(shù)字電路；故障診斷

0 引言

Multisim11.0作為目前世界上較為先進的電子自動化設計軟件，通過它強大的性能和比較領先的自動化機制引起了電子專家的注意。人們開始嘗試將multisim11.0應用于模擬或數(shù)字電路的故障診斷與排除，并取得了非常顯著的效果，本文將重點介紹multisim11.0在故障診斷方面的優(yōu)勢及應用過程中需要注意的問題。

1 什么是Multisim11.0

Multisim11.0是目前在電子領域知名度和應用度都比較高的一款電子設計自動化軟件，它和NI Ultiboard一樣都屬于美國國家儀器公司，都作為電路設計軟件套件而被眾人所認知。同樣，由于其不凡的產(chǎn)品性能，該應用軟件成功入選伯克利加大SPICE項目，能獲得這一殊榮的電子應用軟件為數(shù)并不多。在具體的應用實踐中，該軟件主要應用在電路圖的設計和電路的教學。在這一過程中，參與者可以真實的感受到電路的整個交互式的搭建過程，并且體驗其強大的捕獲、仿真和分析功能。所以在電子學教育中Multisim11.0被廣泛應用，幫助教育工作者實現(xiàn)從理論到原理圖設計甚至電路故障的診斷和測試的完整的綜合設計流程。Multisim11.0的突出性能如下：

1.1 圖形界面比較直觀

Multisim11.0的操作界面具有很強的直觀性，它的呈現(xiàn)方式如同一個正在進行的電子實驗的工作臺，在電路的繪制過程中，只需借助鼠標就可完成電路所需個元件和測試儀器與導線的連接而且，在控制面板上所顯示的模擬電路與操作方式基本一致，在操作過程中可以通過顯示器清楚的看到測量數(shù)據(jù)，以及各相關數(shù)據(jù)的波形軌跡和特性曲線，幫助實驗者或者系統(tǒng)維護人員更好的進行電路的維護和保養(yǎng)。

1.2 元器件比較豐富

Multisim11.0和上代的軟件相比，擁有了更為強大的元器件供應，目前在全世界已經(jīng)有上萬種元件為其提供專業(yè)的支持，而且軟件自身可以方便的實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)元件的參數(shù)按照實際的需要進行相應的修改，并且軟件本身可以借助自帶的模擬生成器及代碼自創(chuàng)模型實現(xiàn)對自己所需元件的生成與創(chuàng)建，可以說具有很強的智能性。

1.3 較強的仿真能力與豐富的檢測儀器

Multisim11.0和上代的軟件相比，借由SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過帶有的增強設計功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ?，這些仿真功能在具體的實際操作中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時，該軟件提供了近20多種的虛擬儀器來實現(xiàn)對各種電路動作的實際監(jiān)測。例如，比較常見的萬能表，以及函數(shù)信號發(fā)生器、瓦特表、示波器、字符發(fā)生器、邏輯分析儀等設備，雖然這些設備只是該軟件的一個虛擬構成，但它得的設置與運行和真實生活中的一樣，這種交互式的動態(tài)顯示幫助我們更好的對模擬或數(shù)字電路進行有效的分析。同時，該軟件還可以通過自定義相關儀器來實現(xiàn)電路測試的升級與靈活控制各應用程序的儀器。

1.4 分析手段比較完備

Multisim11.0具有比較完備的分析手段，通過進行對直流工作點的分析，以及交流和瞬態(tài)分析來實現(xiàn)對原型開發(fā)和測試設計的迅速完成。具體來說，該軟件利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來完成數(shù)據(jù)的執(zhí)行與分析，這個范圍比較廣泛，從簡單的基本數(shù)據(jù)到異常的極端數(shù)據(jù)都可以進行完整的分析，并且每一個數(shù)據(jù)的分析都為下一步分析做好鋪墊，具有了符合電子行業(yè)標準的交互式的測量和分析性能。

1.5 比較好的信息轉換的兼容性

在Multisim11.0軟件中，提供了比較完備的原理圖與仿真數(shù)據(jù)的轉換?？梢酝ㄟ^自帶的相關軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的輸出，可以進行將原理圖輸出到布線，也可以輸出為網(wǎng)絡表文件，對數(shù)據(jù)進行互聯(lián)網(wǎng)的共享。在數(shù)據(jù)輸出以前，軟件會首先對結果進行分析運算。例如，進行基本的算數(shù)運算，三角運算，復合運算，向量運算和邏輯運算等等，從而提高結果分析的可靠性，與此同時，該軟件支持C代碼、匯編代碼以及16進制代碼，并兼容第三方工具源代碼；包含設置斷點、單步運行、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級調(diào)試功能。

2 Multisim11.0的模擬或數(shù)字電路故障診斷

在當今社會，數(shù)字化發(fā)展非常迅速，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)今世界發(fā)展的主要潮流。不夸張的獎，在各個行業(yè)各個領域，數(shù)字化都有其非常廣泛的應用，這也是未來發(fā)展的方向。在數(shù)字化的進程中，它發(fā)展的主題是電路。從傳統(tǒng)的模擬電路到今天的數(shù)字電路，見證者科技的突飛猛進。數(shù)字化的核心就是其數(shù)字電路，數(shù)字電路也是計算機硬件電路和通信電路以及信息自動化的關鍵所在。數(shù)字電路經(jīng)歷了電子管、半導體分立器以及集成電路等重要的歷史發(fā)展階段。它是模擬電路的提升與改進，實現(xiàn)了對數(shù)字信號進行的數(shù)字量化與一系列的數(shù)字運算和邏輯運算。由于其較強的穩(wěn)定性和良好的抗干擾性，自60年代以后得到了非常廣泛的運用，速度比模擬電路還要快。在這中間模擬電路和數(shù)字電路在各個領域推廣，極大的帶動了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。尤其是上個世紀末，微型處理器的出現(xiàn)讓數(shù)字電路有了本質(zhì)的提升，規(guī)模更大，功能也更加強大。現(xiàn)在已經(jīng)超過過去的簡單的二進制演變?yōu)榘诉M制甚至是多進制。

2.1 模擬或數(shù)字電路故障產(chǎn)生的主要原因

在本文中我們重點分析數(shù)字電路產(chǎn)生故障的主要原因。首先我們要簡單了解一下數(shù)字電路的基本組成單位，那就是門電路。門電路的主要功能是用來實現(xiàn)基本的邏輯運算與復合的邏輯運算。通俗來講，門電路其實就是一個簡單的開關電路。一般我們經(jīng)常看到的是與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或和同或門等幾種，而這些門電路的主要構成是：半導體二極管、半導體三極管、CMOS等具有開關特性的元件及電阻、二極管。這些開關特性所處的條件不同其元器件所處的跳轉狀態(tài)也會不同。所以面對如此多的門電路，尤其是出現(xiàn)了結構比較復雜的集成電路，將電路的大多數(shù)部分甚至是全部集中在一個小芯片上，一旦某一物理元件存在缺陷或者出現(xiàn)一些細微的變化，都會影響整個電路的正常運行，嚴重時還會對整個電路造成意想不到的傷害。所以，對正在運行的電路進行定期的診斷顯得尤為重要，另外在電路運行前的檢查也是必要的，例如，各引線之間的連接，以及是否存在短路，各個接口，插件之間的連接是否出現(xiàn)接觸不良等等。

2.2 模擬或數(shù)字電路故障的主要特點

數(shù)字電路的故障來源門電路，門電路的輸入可以唯一，也可以為兩個，甚至更多，這就會出現(xiàn)信號傳輸?shù)目炻龁栴}，雖然門電路的傳輸時延很小，但是，對于不同的器件材料，延時區(qū)別是很多的，比如三極管材料要遠大于CMOS材料的器件。當一個門電路的輸入有多個，且根據(jù)不同路徑到來時候，由于時間的先后順序，這就會產(chǎn)生競爭，導致冒險現(xiàn)象。數(shù)字電路是用0和1表示電平信號的高低，但是在數(shù)字電路的傳輸過程中依然是電流或者電壓的傳播，在每（下轉第175頁）（上接第85頁）一個門電路中，或多或少都會有耗能器件，這時候，隨著信號的流通，耗能必不可少，這就可能影響電平的情況，甚至會影響門電路的驅(qū)動問題，即前一個門電路的輸出達不到驅(qū)動下一個門電路的能力，這會使電路無法正常工作。信號在傳輸?shù)倪^程中也會收到外界電磁的影響，這可能會是信號的電平發(fā)生改變，從而影響電路的功能實現(xiàn)，乃至出現(xiàn)錯誤的邏輯關系，這些情況都是隨機的，不可預見的，我們很難控制，我們所能做的僅僅是盡量避免這些情況的發(fā)生，所以我們要知道數(shù)字電路會存在哪些故障的隱患，從而達到減少電路故障的發(fā)生概率。

2.3 Multisim11.0在模擬或數(shù)字電路故障診斷

Multisi11.0作為美國國家儀器有限公司推出的一款比較優(yōu)秀的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。因此本文借助其強大的仿真性能來完成它對模擬與數(shù)字電路的故障診斷。

經(jīng)過Multisim11.0在模擬或數(shù)字電路的應用，我們發(fā)現(xiàn)該軟件比較直觀的將電路故障所處的位置通過數(shù)據(jù)分析和運算以后，傳出到我們面前。我們比較直觀并且準確的找到故障所在模塊，借助診斷備件將其進行替換。尤其是該軟件自帶的升級功能幫助我們更好的做好了電路故障的預警機制，為故障的及時判斷和準確分析提供了強有力的支持。

同時借助該軟件的各個元件，我們對時序電路的故障進行了比較有效的診斷。因為時序電路存在時序，所以電路需要在一定時序的作用下才能實現(xiàn)其功能，這就讓其測試問題變得復雜，借助Multisim11.0軟件我們還是可以對電路的功能進行檢測的，雖然時序電路是一個很龐大的整體，但是我們可以借助Multisim11.0軟件將其劃分為不同的小部分，當然部分的劃分還要根據(jù)電路所實現(xiàn)的功能的不同，對此我們可以對小部分電路的功能進行檢測，從而實現(xiàn)對整體電路的檢測。

在過去的模擬與數(shù)字故障診斷方法中，直方圖法是一種比較科學的檢測方法，一般廣泛用于模數(shù)轉換電路靜態(tài)參數(shù)測試中，但很少用于內(nèi)建自測試的設計中。本文借助了Multisim11.0其自帶的一種基于碼密度直方圖分析算法測試模數(shù)轉換電路靜態(tài)參數(shù)的內(nèi)建自測試結構。該內(nèi)建自測試結構包括一個用于生成測試信號的模擬信號發(fā)生電路，以及簡化的模數(shù)轉換電路靜態(tài)參數(shù)測量算法。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)該結構不僅硬件開銷成本低、測試速度比較快，而且能夠測試獨立的模數(shù)轉換電路電路。通過仿真試驗表明，該信號發(fā)生器能按設計要求準確生成所需要的幅度、頻率均可調(diào)的模擬測試信號。

本文還根據(jù)實際操作需要，借助Multisim11.0軟件研究神經(jīng)網(wǎng)絡在模擬電路故障診斷中的應用。由于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡的模擬電路故障診斷方法普遍存在網(wǎng)絡收斂慢、易陷于局部最優(yōu)等缺陷。因此，本文借助Multisim11.0軟件對容差模擬電路故障診斷的新方法，該方法能對沒有任何先驗假設的測試數(shù)據(jù)進行準確的診斷。與傳統(tǒng)的普通神經(jīng)網(wǎng)絡相比較，這種方法給出的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的學習既包括網(wǎng)絡權值的修正，也包括模糊神經(jīng)元中隸屬度函數(shù)參數(shù)的調(diào)整，而且其模糊推理體現(xiàn)出來的權值易于理解。最后也取得了非常好的效果。這也是通過求得電路的故障檢測序列，在加于待測電路中，對比于電路的功能實現(xiàn)情況得出故障存在與否。故障檢測試驗大致分為3步，第一是引導階段，將電路從未知狀態(tài)引導至預定狀態(tài)，第二步是驗證是否存在電路所具有的所有狀態(tài)，第三步驗證電路中的狀態(tài)是否可以按電路的功能實現(xiàn)狀態(tài)的轉換。經(jīng)過Multisim11.0的一系列工作，成功的實現(xiàn)了對數(shù)字電路的診斷。

第4篇：模擬電路的設計方法范文

【關鍵詞】雷達信號模擬器 DDS 上變頻

雷達信號模擬器常被用于電子對抗技術研究、新型電子對抗設備研制和電子對抗部隊訓練之中。因此要求雷達信號模擬器工作頻率范圍大、精度高、頻率轉換時間短、能產(chǎn)生各種形式模擬雷達信號已成其研制的重要方向。

雷達信號模擬器主要功能包括：

（1）產(chǎn)生各種形式的模擬雷達信號，如常規(guī)脈沖、相位編碼、線性或非線性調(diào)頻信號等。

（2）通過控制碼控制模擬雷達信號參數(shù)（如載頻、脈寬和重頻等）的變化。

1 雷達信號模擬器結構組成及工作原理

基于DDS技術的波形產(chǎn)生技術是一種較新型的數(shù)字波形產(chǎn)生技術，其具體工作原理將會在后面章節(jié)中進行詳細介紹。同傳統(tǒng)的模擬波形產(chǎn)生技術相比，DDS通過數(shù)字方式控制信號參數(shù)（如頻率、相位），具有信號產(chǎn)生方便靈活，頻率精度高、頻率轉換時間短及瞬時帶寬較寬等優(yōu)點，但同時也有輸出信號頻率范圍有限的缺點。

本文介紹一種基于DDS技術的雷達信號模擬器的設計方案，因為采用DDS技術設計的波形產(chǎn)生電路輸出信號載頻的局限性，方案設計中還需考慮將波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生的中頻信號搬移到所需工作頻段后將模擬雷達信號功率電平放大后輸出。圖1可以看出這種雷達信號模擬器由頻率源、波形產(chǎn)生、上變頻器和功率放大四部分組成。

頻率源作為雷達信號模擬器的“心臟”部分，為系統(tǒng)提供所需的高穩(wěn)定度和高精度的時鐘信號和本振信號。

用戶可通過交互式顯控界面控制波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生相應形式具有相應參數(shù)（除載頻外）的模擬雷達信號。

因為采用DDS技術設計完成的波形產(chǎn)生電路存在輸出信號載頻受限的問題，對于波形產(chǎn)生電路輸出信號無法滿足使用要求的還需采用上變頻技術將波形產(chǎn)生生成的中頻信號搬移到所需的工作頻段上。

為了獲取高質(zhì)量的模擬雷達信號，上變頻電路輸出信號的功率電平一般比較低無法滿足最終的使用要求。因此必需將上變頻電路輸出信號的功率電平放大至能夠滿足使用要求，功率放大電路就是以此為目標而設計的。

2 基于DDS技術雷達信號模擬器的工程設計研究

2.1 波形產(chǎn)生設計研究

前面已經(jīng)講過雷達信號模擬器設計研究的重要方向就是能實時選擇產(chǎn)生各種形式參數(shù)靈活可變的模擬雷達信號，采用DDS技術設計的波形產(chǎn)生電路恰能滿足這一要求。

DDS的基本工作原理如圖2所示。

從理論上講DDS可以產(chǎn)生任意的信號波形，也就是說DDS技術可以直接對產(chǎn)生的信號波形參數(shù)（如頻率、相位、幅度）中的一個、二個或三個同時進行直接調(diào)制。

以調(diào)頻為例，對于一個DDS系統(tǒng)其輸出頻率由下式給出：

式中， k為頻率控制字，fclock為DDS輸入時鐘頻率，n為相位累加器的位數(shù)。對于給定的DDS，相位累加器的位數(shù)是一個固定值，當輸入時鐘頻率設定后，其輸出頻率隨控制字k而變化。所以只要使頻率控制字k按照調(diào)制信號的規(guī)律進行改變就可產(chǎn)生所需要的調(diào)頻信號；同時通過相位累加器和正弦函數(shù)表之間的數(shù)字加法器，可以實現(xiàn)對輸出信號的精確相位控制。

采用DDS技術設計的波形產(chǎn)生可以通過控制碼選擇產(chǎn)生形式各異參數(shù)靈活可變的模擬雷達信號。但是因為DDS技術存在的輸出信號頻率范圍有限的問題，對于需要產(chǎn)生超出波形產(chǎn)生電路輸出信號頻率范圍的模擬雷達信號，只能通過上變頻技術將波形產(chǎn)生輸出的中頻信號搬移到所需工作頻段，這方面的內(nèi)容將在后面章節(jié)中進行詳細說明。

2.2 上變頻和功率放大設計研究

變頻顧名思義即頻率的變換。變頻是將載頻為fC的信號變換為載頻為fI的信號，這種變換保留了原信號的信號類型和除載頻外的其他信號參數(shù)。工程中，將fI=|fL-fC|稱為下變頻，它將射頻信號搬移到中頻頻段，一般應用于接收系統(tǒng)。fI=fL+fC形式則為上變頻，它將中頻信號搬移到射頻頻段，也是本文設計中所采用的變頻方式。

變頻器是由具有非線性性能的器件組成，其輸出的信號是一組載頻不同的離散信號，其載頻fI可以由下式計算得到：

fI=mfL+nfC （m、n是整數(shù)）

因為變頻器輸出信號載頻的可預測性，在設計過程中可以根據(jù)設計要求選擇適合的頻率濾波器對除要求產(chǎn)生的載頻信號之外的信號進行抑制，使其滿足設計要求。

上變頻電路輸出的模擬雷達信號如果其功率電平無法滿足最終使用要求，還需要在上變頻電路后加入功率放大電路確保最終輸出信號的功率電平滿足使用要求。

2.3 頻率源設計研究

頻率源是電子設備中極為重要的組成部分，其性能的好壞直接決定電子設備的性能優(yōu)劣。根據(jù)不同的合成方法，頻率合成技術可分為直接頻率合成、間接頻率合成和直接數(shù)字頻率合成。

直接頻率合成以一個或幾個頻率信號為基準信號，經(jīng)過倍頻、分頻、混頻等手段直接產(chǎn)生一系列離散頻率信號，該技術具有頻率穩(wěn)定度高，變頻時間短等優(yōu)點，但也有雜散頻率多，抑制難度大，結構復雜的缺點。

間接頻率合成以鎖相頻率合成技術為代表，一個或幾個參考信號通過諧波發(fā)生器、混頻或分頻等產(chǎn)生大量諧波或組合頻率，使用鎖相環(huán)電路將壓控振蕩器輸出頻率鎖定在某一特定頻率上，壓控振蕩器間接產(chǎn)生所需的頻率信號。該方法具有頻率穩(wěn)定度高，雜散抑制好等優(yōu)點，缺點是變頻時間長，相位噪聲差。

直接數(shù)字頻率合成作為新一代的數(shù)字頻率合成技術具有變頻時間短、頻率分辨率高、相對帶寬較寬、輸出波形靈活、可編程、易于單片集成等優(yōu)點，因此得到廣泛的應用，但是輸出頻帶有限、雜散大和輸出功率低等缺點也限制著其進一步的發(fā)展。

在工程設計中，需要根據(jù)設計要求綜合對比各種技術優(yōu)缺點選擇適合的頻率合成方式開展設計。通常情況下，頻率源的設計方案不會僅選擇一種頻率合成方式，而是多種頻率合成技術的綜合應用來完成頻率源的設計。

2.4 基于DDS技術的雷達信號模擬器設計原則

綜合前面的論述，總結出基于DDS技術的雷達信號模擬器設計原則：

（1）控制碼控制波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生所需信號形式和參數(shù)（除載頻外）的中頻信號IF。

（2）中頻信號IF和由頻率源產(chǎn)生的本振信號LO進入上變頻電路后使用頻率濾波器濾除其輸出信號中所需載頻信號之外的其他信號，完成將中頻信號IF載頻的搬移，輸出射頻信號RF。

（3）功率放大電路將射頻信號RF放大至滿足要求的功率電平后輸出。

（4）根據(jù)系統(tǒng)使用需要選擇適合的設計方案完成頻率源設計。

3 某型基于DDS技術的雷達信號模擬器的設計

該型雷達信號模擬器設計目標是：用戶根據(jù)實際需求通過交互式顯控界面實時控制設備產(chǎn)生形式各異參數(shù)靈活可變的模擬雷達信號（如常規(guī)脈沖信號，線形調(diào)頻信號等多種信號形式，頻率、脈寬、重頻等信號參數(shù)）。其設計方案如圖4所示。

3.1 波形產(chǎn)生設計

基于DDS技術的波形產(chǎn)生電路具有通用性強，電路簡單、分辨率高、成本低等優(yōu)點。隨著DDS芯片的發(fā)展，現(xiàn)已能直接產(chǎn)生指標較高的幾百MHz的輸出信號。本方案中用戶通過交互式控制界面控制波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生所需波形形式和信號參數(shù)（除載頻外）中頻信號，其輸出中頻信號載頻300MHz～400MHz，5MHz間隔。

3.2 上變頻和功率放大設計

根據(jù)系統(tǒng)要求輸出雷達模擬信號的中心頻率為8850MHz～9650MHz，5MHz間隔，共161個頻率點，波形產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生的中頻信號是無法滿足信號載頻的要求的，因此需要通過上變頻電路完成對波形產(chǎn)生電路輸出的中頻信號載頻的搬移。同時輸出信號載頻跳頻的要求，選擇全部由本振信號跳頻完成的方案則會造成設計方案復雜，設備量大等的問題。因此載頻跳頻采用波形產(chǎn)生信號細變頻（滿足頻率間隔5MHz的要求）和本振信號粗變頻（滿足工作帶寬800MHz的要求）結合的方案實現(xiàn)。上變頻輸出的模擬信號還需通過功率放大電路將信號的功率放大至滿足系統(tǒng)使用要求的功率電平后輸出。

3.3 頻率源設計

頻率源設計目的是產(chǎn)生各種時鐘信號和本振信號。本系統(tǒng)所需的時鐘信號，可采用直接頻率合成技術產(chǎn)生，選用100MHz晶體振蕩器的輸出信號作為基準信號，通過分頻、倍頻的手段產(chǎn)生全部時鐘信號。

本系統(tǒng)頻率源設計的重點和難點在于本振信號電路的設計，通過3.1和3.2章節(jié)中對系統(tǒng)輸出信號載頻要求的分析，本系統(tǒng)中選擇的本振信號是控制碼控制分時產(chǎn)生的8.5GHz～9.3GHz，100MHz頻率間隔的一組離散信號。使用鎖相頻率合成技術設計的本振信號產(chǎn)生電路的跳頻時間、相噪指標均能滿足系統(tǒng)需求，同直接頻率合成技術相比更具有設備簡單，雜散抑制好的優(yōu)點。因此在本系統(tǒng)中選擇100MHz基準信號作為參考信號，采用鎖相頻率合成技術設計產(chǎn)生本振信號。

4 小結

基于DDS技術的雷達信號模擬器是一種用戶可通過交互式界面實時控制產(chǎn)生所需模擬雷達信號的智能型雷達信號模擬器。通過對該類型雷達信號模擬器多年設計經(jīng)驗的總結形成的設計方法，將其應用于實際的工程設計之中證明該方法對于該類型雷達信號模擬器的設計是有指導作用的。

隨著電子技術的飛速發(fā)展，未來雷達信號模擬器的研制將向著智能化，通用化，小型化發(fā)展，雷達信號模擬器的適用范圍更寬，使用場所更多樣，這也是未來雷達信號模擬器設計的主要研究方向。

參考文獻

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作者簡介

熊娜（1982-），女，甘肅省蘭州市人。大學本科學歷?，F(xiàn)為中國電子科技集團第三十八研究所工程師。主要研究方向為接收系統(tǒng)和頻率源設計。

第5篇：模擬電路的設計方法范文

關鍵詞：模擬電路；教學方法；教學模式；課程體系

作者簡介：申杰奮（1978-），女，河南林州人，新鄉(xiāng)醫(yī)學院生命科學技術系，講師。（河南?新鄉(xiāng)?453003）

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）18-0080-01

“模擬電子技術”是高等院校物理、通信、電子類專業(yè)的專業(yè)基礎課之一，這門課程主要是讓學生掌握電子技術的入門知識，為他們進一步學習后續(xù)專業(yè)課程和從事有關電子設計方面的工作打下基礎。該課程能夠培養(yǎng)學生分析電路、設計和應用開發(fā)能力。醫(yī)學院校生物醫(yī)學工程專業(yè)的學生既要掌握醫(yī)學方面的知識，也要掌握醫(yī)療儀器及電子技術課程，如何培養(yǎng)學生的興趣與愛好是最大難題。因此，必須對傳統(tǒng)的教學模式進行改革，培養(yǎng)學生學習模電的興趣與熱情，才能讓學生更加深入地喜歡電子設計。

一、傳統(tǒng)教學模式的弊端

“模擬電子技術”課程是在介紹常用半導體器件知識的基礎之上，重點分析和研究電路的基本概念、基本原理和一些基本電路的分析方法，該課程知識點多，內(nèi)容瑣碎。大部分學生在學完該課程后還是一知半解，不會分析一些簡單的電路，更別說進行一些電路設計了。學生不能把學到的知識用到實際電路中，從而導致理論學習和實踐的嚴重脫節(jié)，對學習后面的專業(yè)課程造成一定的障礙。

長期以來，模擬電子技術的理論課都有相關的實驗課，實驗課教學也一直依附于理論教學。大多數(shù)的實驗教學內(nèi)容都是對理論教學內(nèi)容的簡單驗證，做完實驗學生也不了解實驗的目的。而且在傳統(tǒng)的實驗教學中，一般都是實驗老師提前做好實驗準備工作（包括實驗箱和電路模塊的準備），課堂上老師從實驗原理到實驗方法、實驗步驟、注意事項，甚至到實驗過程中可能出現(xiàn)的問題都會詳細講解。學生課前大部分都不預習，課上只是按部就班、被動地進行實驗操作，利用現(xiàn)成的電路模塊，把線路連接好，直接觀察實驗結果。即使遇到困難，也不會思考是哪一部分出現(xiàn)問題，而是急于找老師來解決問題。這樣的理論與實驗教學模式不僅不能發(fā)揮學生的主觀能動性，而且還束縛了學生科學思維能力的發(fā)展，極不利于培養(yǎng)學生的動手實踐能力。要使實驗教學能夠更好地發(fā)揮作用，必須對實驗教學內(nèi)容和理論教學模式進行改革。

二、教學模式和課程體系的改革與創(chuàng)新

建立新的教學模式主要以能力培養(yǎng)為主線。為了進一步改善教學模式，使學生能夠更好更快地掌握模擬電路知識，主要對以下四個方面進行了改革。

1.理論教學內(nèi)容的調(diào)整與更新

在理論教學過程中，緊密結合理論教材，在講課過程中及時把電子技術方面的最新信息反映給同學，及時補充理論教學內(nèi)容，做到理論與實際的緊密結合。老師在上課過程中可以給學生介紹在生活中的一些小設計，讓學生學到理論知識的同時，還能夠緊密聯(lián)系實際，從而培養(yǎng)學生愛設計、愛動手、愛思考的良好習慣。

在理論教學內(nèi)容上把章節(jié)做了一些調(diào)整。把第十章的內(nèi)容“直流電源”調(diào)整到第一堂課上講解。主要是對在實驗中所做的改進有很大幫助，為后面所學知識做到相輔相成。第四章內(nèi)容“功率放大電路”調(diào)整到最后一次課上講解，主要是讓大家了解什么是互補電路，功率放大器，與前面幾個章節(jié)聯(lián)系不大。這樣的調(diào)整在整體上可以使“模擬電子技術基礎”在內(nèi)容上更為銜接，更有利于實驗上的改進。

2.更新實驗教學模式

在傳統(tǒng)的模電實驗中，大部分高等院校主要使用模擬電路實驗箱做實驗，學生興趣不是很大，而且做完實驗以后對一些電子元器件的結構及電路的作用還是不太熟悉。

在新鄉(xiāng)醫(yī)學院的模擬電路實驗中，模電課程負責人從培養(yǎng)學生的基本素質(zhì)和能力出發(fā)，對實驗做出了全新的改革，增開綜合性、設計性實驗，鼓勵學生的創(chuàng)新精神。在第一次實驗課任課教師就讓學生自己動手制作線路板，學生動手進行熱轉印、腐蝕線路板、打孔、將電路板制作成功，為后面的實驗做準備。這個過程也可使學生了解電子制作工藝過程。

前面介紹了將第十章的內(nèi)容提前到第一次課講解，使學生初步了解與掌握電路設計能夠使生活中常用的波動比較大的交流電，通過電容濾波、穩(wěn)壓電路能夠變?yōu)殡妷夯痉€(wěn)定的直流電。更主要的是可以通過設計電路來給后面的各種功能的電路提供所需要的直流電壓。這樣可使學生深刻理解和掌握理論知識。

在線路板上主要設計了10個實驗的內(nèi)容，分別是整流電路、集成穩(wěn)壓電路、集成雙路可調(diào)穩(wěn)壓電路、單級放大電路（2個）、負反饋放大電路、集成電路 RC正弦波振蕩器、波形發(fā)生器（方波發(fā)生器，積分電路）和功率放大器。前三個實驗主要能夠使穩(wěn)壓電路產(chǎn)生±12V電壓，做為后面7個實驗的電源電壓、整個電路板的設計作為一體，而不是獨立的。

電路板上的所有元器件都需要學生自己動手焊接。老師課堂上介紹怎樣焊接電路，識別電阻的色環(huán)，電容、二極管的正負極，三極管的基極、發(fā)射級和集電極怎樣用萬用表來辨別，集成穩(wěn)壓器的三個端怎么識別，集成電路的管腳的排列順序等知識。醫(yī)工專業(yè)有80名學生，在做學生調(diào)查的時候，學生普遍反映模電實驗有意思，容易記憶；既能夠提高動手能力，又能掌握書上所學的理論知識。

第6篇：模擬電路的設計方法范文

一、模擬電路故障模擬實驗箱的要求

北京交通大學自2007年開始，遵循“興趣驅(qū)動、自主實驗、重在過程”的原則，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新意識、實踐能力和團隊精神，調(diào)動大學生學習的創(chuàng)造性和主動性，進行以解決問題為核心、以科研課題為依托的大學生創(chuàng)新性實驗計劃。“模擬電子技術故障模擬實驗箱的開發(fā)”作為一個北京交通大學大學生創(chuàng)新性實驗計劃題目，依托指導教師的科學研究課題，開展了模擬電路故障模擬與診斷技術的研究。本實驗課題需要學生掌握電路設計、PCB、系統(tǒng)焊接與調(diào)試、機械制作等多領域知識。實驗題目需要利用的資源包括計算機、PCB設計軟件、示波器、信號源、焊接工作臺、直流電源、鉆孔機、模擬電路實驗箱等?！澳M電子技術故障模擬實驗箱的開發(fā)”題目要求如下：制作一個教學和科研均可使用的模擬電路故障模擬實驗箱，實驗箱附帶方便插拔的常見模擬電路板（例如共射放大電路、電阻網(wǎng)絡、文世橋振蕩器或二階濾波器等）。自制實驗箱直流穩(wěn)壓電源（+12V、-12V、+5V）和波形發(fā)生器。模擬電路板插入實驗箱后，借助實驗箱的固定插槽和電路板的固定腳，自動實現(xiàn)電路板的供電連接與信號輸入（若電路板需要特殊信號，可以在電路板預留插口以方便外接信號源）。每個模擬電路板選取最容易發(fā)生故障的元件進行故障模擬，使用者能夠自由選擇電路板和故障類型（可以通過撥碼開關控制故障元件）。每個電路板預留幾個關鍵節(jié)點插口，以供外接示波器或其他測量儀器觀察故障信息。要求實驗箱實物外觀精致，具有較強的實用性，能夠達到教學、科研和展覽等要求。該實驗計劃題目的創(chuàng)新特色在于：可以自由切換模擬電路板；自動實現(xiàn)電路板的供電連接和信號輸入；可以自由選擇故障元件和故障類型。

二、模擬電路故障模擬實驗箱的制作

模擬電路故障模擬實驗箱的外殼選用中小型實驗箱，然后自己進行改裝，需要鉆孔、安裝其他部件、噴涂文字標識等。實驗箱附帶幾塊方便插拔的常見模擬電路板，實驗板可以是模擬電路教學或研究中經(jīng)常使用的常見模擬電路。實驗箱直流電源使用220V交流電，內(nèi)部直流電源將220V交流電變?yōu)?12V、-12V和+5V等直流電。直流電源的功率和穩(wěn)定性達到模擬電路板的使用要求。如果某模擬電路板需要使用正弦波或方波等波形作為輸入信號，實驗箱可以根據(jù)需求制作波形發(fā)生器。模擬電路故障模擬實驗箱在四個角預留可以插入模擬電路板的插槽，需要精心設計實驗箱的固定插孔和電路板的固定腳，從而實現(xiàn)模擬電路板的靈活插拔。實驗箱部分固定孔已經(jīng)與直流電源連接，當模擬電路板插入實驗箱后，通過實驗箱的固定插槽和電路板的固定腳，自動實現(xiàn)電路板的供電連接或信號輸入。如果模擬電路比較特殊，也可以根據(jù)需要在模擬電路板上設計電源開關，通過開關控制是否供電或輸入信號。部分電路板電路圖。為了避免故障太多導致無法正常模擬采集數(shù)據(jù)，每個模擬電路板只選取幾個容易發(fā)生故障的元件進行故障模擬，故障元件可以根據(jù)理論、仿真和實踐經(jīng)驗進行選擇。每個故障元件可以模擬多種故障。例如電阻可能出現(xiàn)阻值下降、阻值上升、短路、斷路等不同程度的故障。使用者能夠自由選擇電路板和故障類型，并使用外接儀器測量模擬電路的關鍵節(jié)點數(shù)據(jù)（節(jié)點電壓、信號頻率和波形質(zhì)量等）。每個電路板預留幾個關鍵節(jié)點插口，以供外接示波器和其他儀器觀察故障信息。關鍵節(jié)點的選取需要經(jīng)過理論推導和實驗驗證，保證這些節(jié)點的信息能夠直接反映模擬電路的工作狀態(tài)[8]。關鍵節(jié)點的數(shù)量需要不多不少，數(shù)量太多會導致數(shù)據(jù)量龐大，增加后來的故障診斷難度；關鍵節(jié)點太少會導致無法為故障診斷提供足夠的信息。模擬電路板由PCB設計完成，然后改裝與實驗箱匹配。

三、結束語

第7篇：模擬電路的設計方法范文

【關鍵詞】電子電路；接地技術；接地方法

一、前言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的接地技術日漸成熟。針對電子設備本身的性能、特性而言，科學先進的接地技術才能確保電子設備的性能。結合自身的工作經(jīng)驗我們發(fā)現(xiàn)良好的接地設計不僅可以提高產(chǎn)品的可靠性與兼容性，還確保了施工人員的安全，同時還提高了電子系統(tǒng)工作的效率。在電子的設備設計中具體有哪些接地技術？下面結合常用的接地技術做詳細的闡述。

二、接地技術的重要性

隨著各種電子設備的智能化、集成化的發(fā)展，在電磁干擾的重要部分就是接地技術。電子設備的設計人員在設計過程中應該處理好接地技術，確保電子產(chǎn)品的可靠安全運行。在電子產(chǎn)品設計初期為了防止電子設備遭受雷擊的侵擾應采取一定的保護措施，通過使用避雷設備可以將電流引入大地從而保護建筑物和人身安全。隨著通信領域電子產(chǎn)品設備的發(fā)展，傳統(tǒng)的防雷與設備的安全已經(jīng)不能滿足數(shù)字領域的發(fā)展。在電子設備的通信系統(tǒng)中大量的設備之間的信號互相聯(lián)系，電子設備信號之間的互相干擾等電磁兼容問題也日趨嚴重，電子設計師在設計電子線路時要考慮如何規(guī)范、科學的接地可以確保電子設備的安全可靠的運行，因此更加科學的接地技術已經(jīng)成為電子線路設計中必須考慮的重要一環(huán)。

三、電子線路設計中接地技術分析

在電子設備設計中常見的接地方式主要有以下幾種方式：

（1）防雷保護地

防雷保護地即過壓保護地，過壓保護接地最常用的就是避雷針、避雷器，這種防護方式就是為防雷電而設置的接地保護裝置。在雷雨的天氣下通過避雷針或避雷器的方法對電子設備做好安全措施，以免電子設備受到損壞。避雷針的具體使用方法是通過鐵塔或者建筑物入地，避雷器的使用方法是通過專用的地線，為了避免雷電通過引入線致使其他設備損壞，所以在防雷引入線上不能連接其他設備的地線。針對通信系統(tǒng)中電纜施工或電纜中需要防雷保護地，通過正確使用防雷保護接地，一是可以避免施工人員受到傷害，二是可以避免設備遭受雷擊導致報廢情況的出現(xiàn)。

（2）安全接地技術

安全接地主要是將高壓設備與大地設備連接在一起，這種接地方式主要有兩個方面的好處：一方面在設備使用的過程中，避免因為硬件的摩擦導致機殼帶電；另一方面確保設備及用戶的使用安全，避免高壓設備在運行過程中釋放靜電。

（3）電源地

電源地是基于電源零電位使用的公共基準線。技術人員要考慮到各個電源的可靠性、穩(wěn)定性并確保電源的正常工作，因此必須結合單元設備本身參數(shù)具有的差異性。電源可以在一定時間段之內(nèi)實現(xiàn)對不同單元設備的供電。通過負載電路、功率驅(qū)動，采用功率地公共基準地線，采用功率地時需要與其他弱點分開并單獨設置，這樣做就可以避免系統(tǒng)受到干擾。

（4）信號接地

信號地即電子電路有一個統(tǒng)一的基準電位確保電路都有一個基準的電位點，信號地優(yōu)點就是可以避免因為電位的浮動出現(xiàn)信號的誤差。信號地連接的規(guī)則是同一設備信號輸入端地域信號輸出端地分開。信號地分為：數(shù)字地、模擬地、工作地。如果前級（設備）的輸出地只能與后級（設備）的輸入地相聯(lián)系，這樣可以避免引起信號的浮動。數(shù)字地即零電位的公共基準線。數(shù)字電路在工作過程中一般會處于脈沖狀態(tài)，在脈沖前后頻率會較高此時電磁波就會受到強烈的干擾，如果此時設計人員在設計線路時出現(xiàn)問題就會加劇電路互相干擾的程度。這種情況下，應該認真選擇數(shù)字地的接地場所，降低干擾提高工作效率。模擬地即對電路的零電位進行模擬相關單位及相關技術人員必須考慮到模擬電路在整個電路中的重要作用，因為模擬電路中的電路復雜多樣，因此模擬電路通過對電路的零電位進行模擬，如果在電力線路的接地設計中不合理就會阻礙電子電路的正常運行。工作接地主要是保證電路的正常工作，基準電位可以是點、段、塊等。零點位性能不穩(wěn)定很容易受到外界磁場的干擾，技術人員要考慮到這個問題。當基準電位與大地連接在一起時基準電位就是大地的零電位，此時外界電磁出現(xiàn)變化時不會對電位造成一定的干擾。

（5）屏蔽接地方法屏蔽接地要考慮到電磁兼容的因素并且將接地與屏蔽有效結合。平時所說的屏蔽接地主要有兩種方式：分別是靜電屏蔽與交變電場屏蔽。屏蔽接地要將接地與屏蔽相結合并考慮到電磁兼容的因素。屏蔽接地主要有兩種方式：交變電場屏蔽與靜電屏蔽。其中交變電場屏蔽是指交變電場容易受到多級放大電路、RAM電路，此時技術人員可以將金屬屏蔽體安裝在敏感電路與干擾電路中間，這樣可以大大降低對交變電場對敏感電路的耦合干擾。靜電屏蔽是指電導體外面，安裝完整的金屬屏蔽體。設備地包括小信號模擬電路、供電電路、數(shù)字電路等多種電路，設備地較為負責，因此在實施的過程中應該遵循原則，技術人員可以采用機械性能好、強度高的外殼可以減少電路對原件的干擾。

系統(tǒng)地電路復雜、密集在系統(tǒng)中存在多個設備、機柜，因此要考慮到系統(tǒng)接地的問題。在系統(tǒng)接地在設備啟動、關閉的過程中會受到嚴重的電磁干擾，在線路導線之間也會產(chǎn)生一系列的耦合性干擾。結合上述的問題可以采用系統(tǒng)地的接地方式。在系統(tǒng)接地方式中實現(xiàn)了系統(tǒng)之間與大地之間的有效連接，從而可以提高電力設備的正常運行效率，降低電力設備所受干擾。

在系統(tǒng)接地的具體施工過程中還需考慮到以下情況，在接地極打入地下表層之后，技術人員可以通過添加適量的鹽水增加地級的強導電性。在選擇工作接地線時不能選擇金屬導管，但可以選擇絕緣性能好的電纜。

四、結語

隨著我國科學技術的大力發(fā)展，我國的電子設備得到了迅速的發(fā)展，為了確保電子產(chǎn)品電路運行的安全可靠性，在電子設備的接地技術中必須不斷的提高技術，通過電子電路可行性方案的制定避免接地設計中出現(xiàn)的問題從而提高整個方案的可行性。在電子產(chǎn)品設計中，設計人員需要通過多種接地方法與技術降低設備的噪聲，通過全方位提高電路的接地問題降低電磁的干擾，提高設備運行的穩(wěn)定安全性。

參考文獻

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[2]盧麗敏.電子通信設備中的接地技術分析研究[J].無線互聯(lián)科技,2015(1):6.

第8篇：模擬電路的設計方法范文

關鍵詞:電子技術;實踐;電容測量;調(diào)試

中圖分類號:TM932 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0021-02

一、引言

電子技術基礎(包括模擬電子技術和數(shù)字電子技術)是自動控制、電子信息類專業(yè)最重要的基礎課程。模擬電子技術研究的是處理仿真信號的模擬電路,數(shù)字電子技術研究的是各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應用。模擬電路以基本概念、方法為主;數(shù)字電路以電路功能、應用為主。課程結合線性、非線性電路,概念抽象,邏輯關系復雜,有很大的學習難度。

在對學習電子技術的困難進行分析后,發(fā)現(xiàn)通過實驗的學習,特別是綜合實驗設計的訓練,能夠更深刻理解模擬電路與數(shù)字電路的基本理論知識并能夠提高相關技能。下面以電容測量儀的設計為例,探討電子線路的學習與訓練。

二、實驗電路設計

綜合設計是基礎實驗的綜合與提高,更是理論與實際的結合?！半娙轀y量顯示儀”需要綜合運用模擬電路與數(shù)字電路的知識,是一個很好的設計類課題。

設計要求:設計一個可測量電容值的電路,測量范圍為1-20uF并能實現(xiàn)電容的測試與顯示,電源±5V。

題目分析:先將電容量通過電路轉換成電壓、時間等參量,然后再將這些量以適當?shù)姆绞斤@示出來。利用電容充電、放電的時間與容量值之間的關系,將容量值的測量轉化為電壓、電流的測量或者時間的測量,通過簡單量的測量間接求得電容量值。

設計思路:將電容量轉換成時間間隔,然后通過數(shù)字方式顯示出時間間隔(電容量),由一個多諧振蕩器和一個單穩(wěn)態(tài)組成。當R不變時改變電容C則輸出脈寬TW也隨之改變,由TW的脈寬就可求出電容的大小。TW的脈寬可通過與門轉化成若干標準脈沖,送給計數(shù)器計得TW的脈寬,當標準脈沖選擇合理即脈沖寬度小于最小誤差并在合理范圍內(nèi),譯碼驅(qū)動電路顯示計數(shù)數(shù)值即電容值。

三、實驗原理圖

根據(jù)設計框圖和設計要求,具體電路采用如下設計。

(一)脈沖源電路

利用555定時器組成多諧振蕩器,用作脈沖發(fā)生裝置。接通電源后,電容不斷充電、放電,輸出在高低電平之間不斷變換,產(chǎn)生一個方波作為計數(shù)脈沖。f不要太高常選200Hz,先令f=200Hz然后再調(diào)整其他元件參數(shù)。

(二)門控電路

利用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,把被測電容的大小轉換成脈沖的寬度,把單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖與頻率固定的方波相與得到計數(shù)脈沖。定時器輸出穩(wěn)態(tài)脈沖寬度TW為目標值,接入電容后,歸零裝置將觸發(fā)器置于穩(wěn)態(tài),輸入脈沖使電路從穩(wěn)態(tài)跳轉到暫穩(wěn)態(tài),持續(xù)時間由TW和充放電容Cx決定,最后電路回到穩(wěn)態(tài)。

只要適當調(diào)整阻抗參數(shù),便可在一個VI周期內(nèi)輸出多個周期的VO進行計數(shù)。令N=Cx得R4=4.3kΩ、R1=7.5kΩ、R2=30kΩ, =55.5%接近50%,f =211Hz接近200Hz。

(三)微分加法電路

主要為了提高精度,使觸發(fā)脈沖變窄從而減小誤差。先通過微分器求導,得到尖波(峰值±5V)然后通過加法電路抬高電位,這就得到符合實驗條件的波形來充當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入的電壓,得到了比較合適的觸發(fā)信號。

選擇小電阻R9=0.2kΩ限制輸入電流,反饋電阻上并聯(lián)穩(wěn)壓二極管限制輸出電壓,保證運放始終工作在放大區(qū),小電容C5=0.01uF與反饋電阻并聯(lián)以補償相位且滿足RC

(四)開關電路

采用帶正沿觸發(fā)雙D觸發(fā)器74LS74和組合邏輯電路作開關電路,在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進入暫穩(wěn)態(tài)時CLK邊沿觸發(fā)電路切斷單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)端的脈沖信號從而使暫穩(wěn)態(tài)只出現(xiàn)一次,實現(xiàn)單周期計數(shù)。在單穩(wěn)觸發(fā)器輸出脈沖波形的時間間隔里,單穩(wěn)輸入端的低電平信號消失不影響到輸出脈沖的寬度。74LS74是上升沿觸發(fā)的,摁下開關的瞬間清零單穩(wěn)輸出低電平,撒手后低電平信號單穩(wěn)觸發(fā)產(chǎn)生一個上升沿觸發(fā)D觸發(fā)器,D輸出高電平,單穩(wěn)觸發(fā)信號消失。

按鍵開關的接地電阻的選擇是通過實驗的方法確定的。R11=10Ω取的過大或過小都不行,不能限流或?qū)е碌碗娖竭^高而不能被IC正確的識別,試驗結果為110Ω(低電平為0.1V符合IC判別條件)。

(五)計數(shù)電路

多諧振蕩器輸出的標準脈沖和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖相與后得到一定周期數(shù)的信號,通過計數(shù)器計算周期個數(shù)N,然后通過譯碼、鎖存、驅(qū)動裝置最后通過七段數(shù)碼管顯示。選取CD40110和七段數(shù)共陰碼管實現(xiàn)計數(shù)、顯示功能。數(shù)碼管的外接電阻不能太大(影響實驗效果)或太小(電流大燒壞芯片)最后取470Ω。

(六)設計小結

本設計不但要求有扎實的理論功底,還必須與工程實際結合。電路中許多參數(shù)的選擇和設定是依據(jù)實際的電路效果和元件的規(guī)格并非完全依據(jù)理論推導。通過這些練習可以很好地提高解決實際問題的能力。

四、電路搭建與調(diào)試

在面包板上實現(xiàn)電子線路,方便、簡易、可行,易于調(diào)試、修改線路。

電路的調(diào)試過程一般是從初級單元電路開始,逐級向后進行測試、調(diào)整。

利用雙蹤示波器觀察各單元電路的輸出波形,先分塊調(diào)試后聯(lián)調(diào)的方法,按照信號傳輸?shù)捻樞驅(qū)Ω鲉卧娐愤M行調(diào)試,使各個單元符合其基本指標,最后進行整體調(diào)試。具體調(diào)試步驟:①測試多諧振蕩器是否波形輸出。②用函數(shù)發(fā)生器提供方波輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器測試輸出端波形。③多諧振蕩器的波形輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器測試輸出波形。④測試觸發(fā)器各引腳的輸出波形(先清零)。⑤測試計數(shù)器各引腳的波形(先清零)。⑥觀察數(shù)碼管顯示。⑦換測試電容并重新觀測。

調(diào)試中面臨的最大問題就是鎖存問題,數(shù)字一直跳,每次鎖的數(shù)字不同,但是只要綜合分析定時器的輸出波形與鎖存周期就不難解決。

五、總結

綜合實驗是對理論知識和基本實驗的綜合應用,是培養(yǎng)學生電子工程實踐能力的一個重要環(huán)節(jié)。通過小型的綜合設計并搭建實際電路,實現(xiàn)綜合實驗的可操作性,在目前的教學情況下,是可行的方法之一,有較強的推廣價值。

參考文獻:

[1]童詩白,華成英.模擬電子技術基礎(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006

[2]閻石.數(shù)字電子技術基礎(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006

第9篇：模擬電路的設計方法范文

【關鍵詞】高職教育；模擬電子技術；教學內(nèi)容；教學方法

一、《模擬電子技術》課程的地位與特點

模擬電子技術課程是電子信息與電氣類專業(yè)學生的必修專業(yè)基礎課，是學習其它后續(xù)課程的基礎，并且是一門理論性和實踐性都很強的課程。同時，模擬電子技術課程又是計算機課程和集成電路應用以及數(shù)字電子技術課程的基礎內(nèi)容，它始終反映和跟蹤者當今計算機技術發(fā)展的最新動態(tài)與理論。尤其是EDA和計算機仿真技術的引入，使得它成為一門前沿的、基礎的、應用性極強的課程。

模擬電子技術課程是在介紹一些常用的半導體器件的基礎上，著重研究電子線路的基本概念、原理和一些基本電路的分析方法。模擬電子技術是學生接觸的第一門工程實踐性較強的專業(yè)基礎課，通過理論與實踐相結合，使學生獲得模擬電子電路方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、分析與解決工程實踐問題的能力。為今后進一步學習、研究和應用電子技術打下堅實的基礎。

二、《模擬電子技術》課程的教學現(xiàn)狀

模擬電子技術課程具有內(nèi)容多而且雜，既要求記憶又要求靈活應用、知識更新快的特點，同時由于該門課程理論抽象、電路多、難度系數(shù)大且難點呈集中分布，有“魔電”之稱。大部分學生在學完這門課程后只是了解一些專業(yè)術語，掌握了一些基本電路的原理及計算公式，但理論知識運用不夠靈活，稍微復雜的電路圖就看不懂了，也不會分析和調(diào)試電路，更談不上設計和制作電路了。

該門課程實踐性強，按道理說，學生對實踐性強的課程會很感興趣，但是長期以來，學生對這門課程的學習普遍感到比較吃力，甚至于一些學生由于在學習該課程時產(chǎn)生的畏懼感，導致在以后的學習中凡是遇到和模電有關聯(lián)的課程時都不自覺的帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關專業(yè)課程的學習；對于教師來說。也有許多老師反映該門課程難教，教學效果比較差。另外，課時的不足以及課程內(nèi)容的陳舊、繁多使得教學理論不能深入，實驗流于形式或是根本沒有實驗課程的安排。

實際上，看似枯燥的課程在理論的運用上又很強的靈活性，對于該課程在教學中存在的問題，已經(jīng)有許多文獻做了探討，本人根據(jù)幾年來的教學體會，在提高教學效率及培養(yǎng)學生的學習興趣的基礎上，闡述自己的幾點看法。

三、《模擬電子技術》教學改革的探索與實踐

1.改革課程內(nèi)容與體系

教學內(nèi)容改革的主要思路是：跟蹤國內(nèi)外電子技術理論的發(fā)展，加大課堂講授內(nèi)容信息量，將課程學習和計算機有機結合起來，拓寬視野，所選教材應符合高職學生的層次，應突出電子技術的應用；同時應做到內(nèi)容精煉，聯(lián)系實際。教學中，應將課程重點放在基本電路的分析與應用上，突出集成電路內(nèi)容，以“分立為集成服務”的原則來處理必要的分立元件電路；應當構建從外部電路來分析電子器件的教學內(nèi)容；從工程思維的概念出發(fā)，不過分追求理論分析的嚴謹，強調(diào)定性概念理解；增加應用電路舉例；注重分析規(guī)律和思維方法的講授，分析電路以典型電路為例，實現(xiàn)舉一反三；例題與習題的理解、掌握，應達到鞏固基礎知識、啟發(fā)學生思路、培養(yǎng)自學能力的目的。

模擬電子技術課程中主要講述電子技術中最基本的內(nèi)容，即基本理論、基本知識、基本技能，稱為”三基“。具體地說，基本理論是電子電路的原理與分析方法；基本知識是電子器件和電子電路的性能與應用；基本技能是電子電路的實驗能力、運算能力和讀圖能力。先修課程為高等數(shù)學、物理、電工學，這三門課程的掌握程度將直接影響模擬電子技術課程的學習。

總之，教學內(nèi)容的安排應突出基本原理、基本方法，以分立元件為基礎，適當加強集成電路相關知識。筆者以本院用的某教材和教學大綱為例。模擬電子技術課程的教學內(nèi)容的重點是：PN結的單向?qū)щ娦裕雽w二極管的伏安特性、工作原理和主要參數(shù)；共射、共集放大電路的靜、動態(tài)分析；集成運放的基礎知識、集成運放構成的運算電路、信號發(fā)生電路；功率放大電路；反饋的概念類型、反饋對放大電路的影響；正弦波振蕩電路；直流穩(wěn)壓振蕩電路。

根據(jù)理論教學以實際教育為目的，以夠用為尺度的高職教學要求，降低了放大電路的圖解分析法、場效應管放大電路、多級放大電路的計算、放大電路頻率響應、差動放大電路的分析計算、晶閘管應用電路的教學要求。同時，刪去放大電路的頻率特性、有源濾波器這兩個教學內(nèi)容。

2.調(diào)整思路，推進理實一體化教學

“實驗”是理論聯(lián)系實際的橋梁，是培養(yǎng)學生分析問題、解決問題、提高操作技能，培養(yǎng)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神等綜合能力的主要途徑。在傳統(tǒng)的實驗教學方法中，學生始終處于被動的地位。學生按照規(guī)定的時間進入實驗室，執(zhí)行統(tǒng)一的實驗步驟，獲得進入實驗室之前便已知曉的實驗結果。這樣的實驗的確可有可無，難怪有些學生對實驗課無興趣、無動力，把實驗課當成“休息課”。

鑒于此，我們對專業(yè)教學內(nèi)容確立以下調(diào)整思路：理論實踐并重，強化兩者融合。按照這一思路，我們精心改革。將《模擬電子技術》和《模擬電子技術實驗》（其中理論48學時，實驗24學時）改為理實一體化的《電子電路安裝與調(diào)試》課程，總課時56學時（其中理論實踐各占28學時），，并將原來的24學時驗證性實驗改為28學時的非驗證性實驗；將78學時的《EDA輔助設計》改為64學時學訓交替的《EDA工程應用》（其中理論32學時，實訓32學時）。同時，為重視應用能力和基本訓練，在本課程的教學計劃中開設了一周的《模擬電子技術課程設計》，亦是一種相關的實踐教學環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)放在理論與實踐課結束后，集中一周進行。通過改革，讓學生自主設計和開展實驗，從而提高了其挑戰(zhàn)性，也極大地激發(fā)了學生的創(chuàng)新欲望，對培養(yǎng)學生的實際動手能力和創(chuàng)新精神是非常有利的。

這正好符合張堯?qū)W司長“兩個系統(tǒng)”講話精神，“一個系統(tǒng)是培養(yǎng)學生實踐動手能力的系統(tǒng)，再一個系統(tǒng)是要培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展能力的基礎知識的系統(tǒng)培養(yǎng)，這是兩個人才培養(yǎng)體系，這兩個體系要靈活的、交叉的進行應用。

3.改進教學手段，將多媒體教學與傳統(tǒng)板書結合起來

模擬電子技術課程邏輯性強，教學基礎要求高，對電路應用的要求也高。一些電路結構比較復雜，集成化程度高。因此，它比較適合采用與多媒體教學的方式相結合。而多媒體教學的不斷完善，又使得它的教學形式更加生動有趣，形象生動，具有觀賞性和知識性，便于學生更好橫快的融入到教與學的環(huán)境中。隨著電子技術的迅速發(fā)展，新概念、新技術和新設計方法不斷涌現(xiàn)，使電子技術基礎課程的教學面臨著新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的教學方法和教學模式將不能適應現(xiàn)代教學的要求。

多媒體輔助教學以豐富的信息量和極強的表現(xiàn)力迅速走進課堂，成為課堂的主要教學手段，給現(xiàn)代教育注入了活力。但同時多媒體教學也存在弊端：（1）信息保留時間短，稍有疏忽就趕不上趟，不便于學生把握信息的局部和整體之間的關系；（2）信息量大，節(jié)奏快，學生的思維處于高度緊張狀態(tài)，不便于學生深入思考；（3）記筆記受到影響，不便于知識的消化和吸收。為此，我們建立了以多媒體授課為主、以板書為輔的授課方式。我們在模擬電子技術教學課件的制作和使用過程中摸索規(guī)律，揚長避短。在課件制作過程中，教師親自動手，融入教師的學術水平、教學技藝及藝術修養(yǎng)，創(chuàng)建適于高職教學目的特點、教師個人特點和風格的課件，在課堂講授中，教師適時走動，用生動形象的講解和豐富的語言適時調(diào)控講課節(jié)奏、課堂氣氛和學生情緒，聲情并茂，充分體現(xiàn)教師的氣質(zhì)、風度和魅力，同時這種教學模式有效的發(fā)揮、豐富和提升了多媒體教學的優(yōu)勢，使多媒體輔助教學健康的發(fā)展。

4.改變傳統(tǒng)教學模式

學生是教學活動的主體，而教師在教學活動中處于主導地位。為提高學生學習模擬電子技術課程的積極性，思維的活躍性，必須摒棄傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式，除教師主講外，應盡可能提高討論式、啟發(fā)式、研究式等不同的教學模式采用的比例，充分體現(xiàn)學生在認知過程中的主體作用。我們將以學生為主體的教學模式貫穿課程教學的始終，使整個教學過程在自然流暢、張弛有度、生動活波的氣氛下進行。

在教學中開展討論式教學，教師現(xiàn)提出問題，讓學生預習，鼓勵學生大膽提出自己的看法，然后圍繞問題展開課堂討論，形成師生互動關系。再由教師根據(jù)學生的討論情況進行歸納整理，對重點、難點內(nèi)容詳細講解；應用現(xiàn)場教學，教師在現(xiàn)場將理論知識與實際應用聯(lián)系起來，激發(fā)學生的好奇心和學習興趣，加深理解和記憶，從而培養(yǎng)學生的觀察力和分析解決實際問題的能力。

注重啟發(fā)式教學。教學活動中學生在教師啟發(fā)下通過自己主動思考獲取知識。在教學中調(diào)動每個而學生的積極性，是提高學生能力的重要環(huán)節(jié)。交給學生學習的方法比傳授給學生知識更重要。采用啟發(fā)式教學是調(diào)動學生學習熱情與興趣，促進學生個性發(fā)展的有效手段。

研究式教學方法是由教師布置研究題目，學生自行查閱資料，在規(guī)定時間內(nèi)，提交研究報告，然后由教師歸納總結。通過研究式教學方法可以培養(yǎng)學生的自主能力和查資料的能力，激發(fā)學生的求知欲，同時也為做畢業(yè)論文打下基礎。

四、結束語

對于高職院校的模擬電子技術這一門課程來說，改革是一個系統(tǒng)工程，包含了許多方面，其中教學內(nèi)容是基礎，教學方法的改進是關鍵。要突出高職院校的辦學特色，提高模擬電子技術的教學效果需要教師們在教學實踐中不斷地探索和努力。

參考文獻

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