电子电路十篇

电子电路篇1

关键词:电子电路设计；创新；路径

科技的不断进步和发展,电子产品逐渐的渗透到生产和生活的各个领域,成为国家科技生产水平的主要组成因素,推动者计算机技术的不断进步,成为国家发展的动力,为技术的全面进步提供必要的条件。但是现阶段我国进行电子电路设计的过程中存在一定的问题,创新能力不足,自主知识产权意识较弱,造成整体发展水平出现滞后性,因此在今后的发展中需要对电子电路设计的创新路径进行分析,全面的掌握创新方法,保证电子电路自主研发能力的提升,促进我国科技水平的全面进步。

1电子电路设计概述

1.1电子电路设计的原则

电子电路设计需要遵循相关的原则,这样才能更好地保证设计的科学性,首先需要对电子电路内部的各项原件相互之间的关系进行全面的分析,掌握设计的内部结构以及外部结构,整体上对原件内部的各项构造进行分析,综合地对电子电路的各项类型进行分析,全面地掌握各项设计类型。其次需要关注设计的功能性原则,在进行设计的过程中需要将电子电路系统进行更加细致全面的划分,掌握不同模块的实际功能,考虑到实现这些模块和功能的途径,从而在设计中了解掌握原件的情况,实现电子电路设计的规范性。在进行电子电路设计的过程中需要保证各项功能的完整性,在进行设计的过程中需要针对每一个部件的实际使用效果进行分析,确定整体的设计成果符合实际使用的效果,这样才能进一步提升设计的科学性与合理性,在实际使用中保证使用的质量。

1.2电子电路设计的技术

进行电子电路设计需要采用合适的方法,具体的方法包括遗传算法。这种方法在进行设计的过程中将关注的焦点放在需要解决的问题上,针对性地进行代码设计,对需要解决的问题进行相应的编程,这样的方式可以在进行程序编制的过程中避免因为竞争机制带来不同遗传操作和交叉变异的问题,满足现实情况下的管理机制,对其中较差的个体进行替代,保证代码的使用更加符合技术的需要,不断地满足现实条件,对结果进行更加全面的管理,对实际问题进行整体解决。而现场可编程逻辑阵列是将逻辑电路方式进行应用,采用在线编程的方式,将存储芯片设置在RAM内,在需要编程的过程中通过原理图和硬件对语言进行描述,然后将数据存储到RAM内,这样将数据进行存储的方式使得相关的逻辑关系得到更加科学的处理,一旦对其中的FPGA开发软件进行断电之后,就会出现RAM的逻辑关系空白,为整体的数据存储节省较多的空间,提升FPGA系统的使用效率,将不同的数据流灌入到硬件系统中,提升电子电路设计的整体质量,便于对设计方法进行全面的创新。

2电子电路设计的创新基本方法

2.1对电子电路进行层次化的设计

进行电子电路层次化的设计首先需要将基本构造分成相应的模块,对不同的模块进行分层次的设计描述,整体设计过程中需要按照从硬件顶层抽象描述向最底层结构进行转换,直到实现硬件单元描述为止,层次化设计在进行管理设计的过程中相比较而言较为灵活,可以根据实际特点选择适宜的设计方式,既能够是自顶向底的方式,也可以是自底向顶的方式,具体情况需要按照实际情况进行分析,对电子电路的设计进行全面科学的管理。

2.2对电子电路进行渐进式设计

渐进式设计也是电子电路设计中经常出现的情况,这种设计方式主要是将一些附加功能带入到管理中,将设计的相关指标使用到设计中,其中包括高频、低频模拟电路、数字电子线路的结构设计,然后依据实际情况设计相应的单元电路结构,将电子电路工作的特点和运行方式融入到设计中,并将线路设计进行全面的整合,注重输入与输出之间的相互关系,保证电路设计的规范性,将电子电路设计得更加便于操作。同时在进行设计的过程中需要对渐进式设计的步骤进行分析,根据应用型电子电路的功能,及时地对电子电路进行组合,在进行拼装时需要关注连接点信号连接的强度、幅度以及电压值之间的关系,将整体电路进行更加科学的设计。

2.3硬件语言描述设计

在进行电子电路设计的过程中还可以使用基于硬件语言描述的形式,首先需要对设计目标进行全面的管理,熟悉电子设计中对信号进行控制的相关原理,保证信号处理的各项参数。在具体信息确定完成之后需要对系统进行分解,找出硬件的总体框架,之后对设计图进行仿真设计,将较为重要的位置使用相关的记号进行标注,然后借助CAD软件对设计进行仿真测试,保证电子电路设计的逻辑关系、正负极值、时序等的正确性,提升方案设计的规范性。

3电子电路设计的创新路径

3.1电子电路构架设计

进行设计创新首先需要对整体的设计构架进行管理,在设计中对FPGA系统进行重新定义,在硬件单元内部建立连接,找出更加明确的构建系统,对设计途径进行创新。在设计结束之后需要对设计目标以及设计结果进行对比,可以采用错误的代码,验证系统在进行甄别过程中的效果,对于出现问题的地方及时进行改进。在结束之后选择适宜的子系统,其中一部分保持原本的运行状态,一部分按照遗传算法进行一定的修改,这样可以对系统进行更加完善的处理,使操作的适应性更强。进行改进之后再对系统进行整体的验证,不断地对设计方案进行改进,使得设计更加符合方案的需要。

3.2对设计环境进行创新

在设计过程中需要对系统的环境进行创新,用于测试的环境需要将测试的硬件与显示的FPGA构架和硬件进行全面的控制,制定适宜的仿真软件。计算机在使用的过程中可以通过通信电缆将数据从计算机下载到FPGA系统中,使用规范化的仪器对数据采集中的硬件和软件进行连接,对设计方案进行全面的评估,并将数据转化进行应试实验,对软件进行仿真处理,提升系统整体运行环境。

4结语

电子电路设计对于科技的发展具有较为关键的作用,需要对系统进行全面的管理,对设计方法进行不断的创新,使设计在多变的环境中实现自我重构,提升设计的科学性,使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化。不仅能提高理解分析能力,而且能提高设计能力。通过设计和模拟仿真可以快速地反映出所设计电路的性能,使设计更加生动、直观、实时、高效,更好地为人类造福。

参考文献

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[2]黄品高,叶懋,景新幸.电子电路基础实验教学中培养学生创新能力的基本素质的探索[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会.教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会,2010.

[3]宋菲.电子电路设计的创新路径分析[J].数字技术与应用,2015(6):17.

电子电路篇2

【关键词】电子电路;安装;调试;技术

对于电子工业来说，技术是电子工业发展的基础和动力，而在电子工程技术中，电子电路的安装调试占有举足轻重的地位。通过电子电路的安装调试，能将电子电路的理论知识应用到实践中，把具体的设计在实际操作中展现出来，并找出不足，不断的完善设计，并拓展电子电路的应用。总而言之，电子电路的安装是将设计展现出来，调试则是检测电路设计的各项指标，通过测量各个参数，判断数据的合理性，再进行调整，再测量直到各个参数合格，这是一个系统的过程，通过这一系列的调试，能让电子电路达到既定的标准，继而更好的被运用在电子工业中。

1.电子电路的安装

1.1 集成电路和元器件检测

在电子电路安装之前，要注意集成电路和元器件接错以及损坏引起电路故障，造成电子电路制作失败。因此，电子电路安装之前要对所使用的集成电路和元器件检测。

1.2 集成电路的装插

为防止集成电路芯片受损，在插入和拔出芯片时要非常细心。插入时应使器件的方向一致，注意管脚不能弯曲，使所有引脚均对准插座板上的小孔，均匀用力按下;拔出时，必须用专用拔钳，夹住集成块两端，垂直向上拔起，另一种方法也可以用小起子对撬，可以避免芯片的引脚由于受力不均匀引起的断裂或弯曲，影响性能。

1.3 元器件的装插

根据电路图的各部分功能确定元器件在实验板（或实验箱）的插接板上的位置，并按信号的流向将元件顺序连接，以易于调试。

1.4 正确合理布线

（1）导线的选择：导线直径应和插接板的插孔直径一致，长度适中。

（2）正确合理布线：在电子电路中，由于布线错误而引起的故障占有很大比例。为避免或减少故障，要求布线合理和准确。这就要在布线的时候做到以下几点：第一、为了便于检查和布线整洁，电路中不同功能的线路应尽量采用不同颜色的导线，如一般来说，黑色表示接地线的颜色，红色表示电源线的颜色，蓝线表示负电源的颜色，信号线用其它颜色的线等。第二、布线时要注意在器件周围走线，不允许导线在集成块上方跨过，尽量做到横平竖直，以便进行检查和排除故障。第三、电路之间要共地。

2.电路调试和故障的检查与排除

2.1 直观检查

接线完后，不宜直接通电，首先要通过对安装的各个关键部位的安装进行检查，确保各个关键点安装合格后才能进行更进一步的检查。电子电路的安装比较复杂，在直观检查时主主要检查连线、电路元件的安装准确性，一般来说，检察人员的专业知识尤为重要，对于有一定检查和安装调试经验的施工人员来说，检查更为方便和全面。

2.1.1 检查连线的正确性

在所有的线路完成后，一定要对照设计的电路图，对接线的各个部位进行检查，注意没有多线、漏线以及错线的现象，对于关键的接点处特别注意，一旦发生问题，要及时排除。

2.1.2 电路元件安装情况检查

在一个电子电路中，会有很多电路元件，各个电路元件的安装有一定的要求，手下要保证各个元件的引脚间有没有短路的情况，确保合格后，再对一些常见元件，如晶体管、二极管以及集成块进行检查，确保各个元件的引脚插对，不会引起电路事故。

2.1.3 检查电源与各个设备的连接

在电子电路中，如果电源与设备的连接不对，极易造成电路或者烧坏电源的情况，所以，在直观检查中，对于电源与各个设备的连接进行检查，特别是与信号线的连接要正确。在对于电源的检查中，应用一个极大电阻的万能表，来检查地线与电源之间的电阻值，避免地线与电源之间容易发生的短路现象或者开路，影响整个电路。

2.2 通电检查

2.2.1 直接观察

上述检查无误后给电路通电，然后用手触模元器件，检查有无异常现象（包括有无冒烟、有无异味和手摸器件是否发烫等）。如图1共发射极放大电路所示，共发射极放大电路，通电一会用手摸晶体三极管，检查该元器件是否发烫，果发烫说明该电路存在故障。立即切断电源，检查三极管引脚是否接对。

图1 共发射极放大电路

2.2.2 测电压法

用万用表测量电路中电源、晶体管的静态工作点电压及集成电路引脚对地电位是否符合要求。以共发射极放大电路（如图1所示）的故障检查为例，正常工作时F点的电位为8V左右，若检测得F点的电位12V，说明三极管内部断路。

2.2.3 采用动态逐级跟踪法

对于模拟电路，给电路输入端加一个有规律的信号，用示波器依次检查各级波形，并与正常波形对照，根据电路工作原理判断故障点的位置。如图1共发射极放大电路所示，输入端加入一正弦波，通过示波观察输出波形。若调节可调电阻阻值，输出波形不变或变化不大，说明三极管损坏。对于数字电路，还可用发光二极管来逐级显示电路的输入、输出信号，观察输入输出信号是否符合电路的要求，若不符合电路要求，则说明对应的逻辑电路出现故障。以计数译码显示电路（图2）为例，将电路分三部分进行检测，首先检测74LS290 计数器是否正常工作，然后检测74LS248译码器是否正常工作，最后检测七段数码显示器是否正常工作。如果与正常工作不相符，则说明该电路有故障。

图2 计数译码显示电路

2.2.4 元器件替代法

不改变电路的接线，通过故障分析更换怀疑可能有故障一些元器件来发现故障。如图2计数译码显示电路所示，通电后观察电路工作情况，对电路进行故障分析，电路中可能出现故障的是集成电路74LS290，用好的74LS290更换电路中的74LS290，通电后电路仍然不能正常工作，说明不是74LS290出现故障。

2.2.5 电路不良影响的消除

电路工作频率较高时，应采取如下措施消除电路的不良影响。（1）各输入、输出线和交、 直流引线不能混杂，并尽量使输入、输出线远离时钟脉冲线。（2）缩短引线长度，减小干扰信号。如存在负反馈的两极放大电路中连线过长会使反馈不明显。

3.电子电路系统的精度极其可靠性

对于一个电子电路来说，安装调试的质量决定着系统的精度极其可靠性，一般来说，只有当测量电路的精度达到了一定要求后，才能正确投入使用。在对于精度的控制中，一个重要的方面就是对于电路元件的精度控制，首先对每个接入电路的元件进行精度测试，例如对电容的测试，要用高精度的电容表来进行测量，作为校准电容，确保精度准确且合格后才能接入正确的电路中。

对于安装调试完成的正式产品来说，就要对电子电路四个方面的性能进行测试，包括抗机械振动的能力、电网电压及环境温度变化对装置的影响、抗干扰能力以及长期运行实验的稳定性，通过这四个方面性能的测试，合格后才表示电子电路的安装调试成功。同时，电子电路安装调试过程中出现故障也是在所难免的，这就要求安装调试人员有一定的分析故障的能力，通过对于易发故障点的检查，逐渐缩小故障发生的范围，最终确定故障发生的位置并用有效的措施进行排除。

4.结束语

电子电路的安装调试是一项专业性强的系统工程，在安装时，一定要规范操作，采用正确的安装方法。电子电路的调试更要结合理论，对各个关键环节进行把握，总之，只有充分掌握电子技术的基本理论和基本知识，注意上述电子电路在安装调试中的几个方面内容，勤学多练，就不难用逻辑思维的方法判断和排除故障，获得完善、可靠、性能优良的电子电路。

参考文献

[1]刘敬慧.关于电子电路虚拟实验系统的设计[J].才智， 2011（24）.

[2]初强.自动化在应用电子当中的实现与应用[J].中国科教创新导刊，2011（35）.

[3]吕俊霞.电子设备的可靠性技术[J].电子质量，2010，07.

电子电路篇3

【关键词】数字电路 模拟电路 发展

1 前言

随着国民经济的快速增长，科学技术的快速进步，电子信息产业得到快速发展，逐渐渗透到国民经济生活的各个领域，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。电子信息产业对军事领域也有着深远的影响，改变了传统战争的作战模式，在现代国防中发挥着越来越重要的作用，其在其在国防领域的应用也彰显了一个国家的综合国防水平。

作为高新技术产业，知识、技术和资本是电子信息技术产业得以快速发展的三个重要因素，它彰显了一个国家或地区制造业的整体水平，也是一个国家或地区科学技术和制造业综合实力的重要标志。就我国目前的社会经济现状而言，我国正处于传统产业结构转型时期。如何平衡新的产业结构，达到经济的稳定快速发展，解决目前政府资本过剩、内需不足、市场疲软等宏观经济问题是我国目前经济社会发展面临的一个重要挑战。而加速电子信息产业的建设与发展，对于促进传统产业变革、改变传统产业结构、增加就业率、提升就业水平具有重要作用是应对这一挑战的最好办法。

电子电路是电子信息产业的技术支撑。是电子信息产业的发展重要限制因素。电子信息产业的快速发展离不开电子科学技术的发展及应用。生产技术的提高及加工工艺的改进加快了集成电路的更新速度，也为电子信息产业注入了蓬勃的朝气以及更加旺盛的生命力，使其得以快速发展。根据其结构、功能的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。

2 模拟电路

模拟电路是一种针对模拟信号（幅值随时间连续变化的信号）行传输或处理的电子电路。它主要是利用电流或电压对真实信号进行模拟，使其等比例的再现。如调幅/调频的收音机，接收处理无线电广播信号，然后经过一系列的混频、放大、解调等过程，最终完成音乐的播放和新闻等的报道。模拟电路在生活中的应用非常广泛，如晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，MOS 集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等。都是用模拟电路制作的。

模拟电路的设计过程比较复杂，其设计的重点在于电路参数的实现。其设计的基本流程主要包括以下几个方面：

2.1 系统定义

系统定义是模拟电路设计的基本前提。根据设计要求，模拟电路设计工程师需要对电路系统及子系统做出相应的功能定义，并确定面积、功耗等相关性能的参数范围。

2.2 电路设计

电路结构的选择是电路设计的重要环节。模拟电路设计工程师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范及相应的参数指标选择合适的电路结构，并在此基础上确定元器件的组合方式等。针对模拟电路的设计，目前暂时没有可以利用的比较成熟的设计软件，因此，只能是有工程师根据自己的经验手工完成。这在一定程度上增加了模拟电路设计的难度，限制了模拟电路的发展速度。

2.3 电路仿真

电路仿真是模拟电路的设计过程中必不可少的一个环节，是模拟工程师判断模拟电路是否可以达到设计要求的一个重要依据。工程师根据仿真结果，不断对电路进行修改和调整，直到模拟电路的仿真结果可以达到设定的指标及相应的功能要求。常用方法主要有参数扫描法，直流和交流分析法、蒙特卡罗分析等

2.4 版图实现

版图将电路设计转化生产的重要桥梁。在由前面的设计及仿真结果确定了模拟电路的结构及相关参数后，设计工程师对设计的模拟电路进行物理几何性的描述，将其转换成图形格式，以便于模拟电路后续的加工与制作。

2.5 物理验证

在物理验证阶段，需要对设计的模拟电路进行设计规则检查（DRC）。设计规则检查是在给定的设计规则的基础上对其最小线宽、孔尺寸、最小图形间距等限制工艺进行检查，衡量版图工艺实现上的可行性。此外，还要对版图与电路图的一致性进行检查（LVS）。可以利用LVS工具提取版图的参数，将得到的电路图与原电路设计图进行比较，保证版图与原电路设计的一致性。

2.6 寄生参数提取后仿真

在版图之前进行的电路设计的仿真称之为“前仿真”，“前仿真”都是比较理想的仿真，没有考虑到连线的电阻、电容等寄生参数。将寄生参数加入版图后进行的电路仿真称之为“后仿真”，只有当后仿真的仿真结果达到设计指标及系统功能要求，电路的设计工作才算完成。寄生参数对模拟电路的影响较大，前仿真的仿真结果满足的情况下，后仿真结果却无法满足要求。因此，设计工程师需要根据后仿真结果不断进行晶体管参数的修改，有时甚至要进行电路结构的调整，直至后仿真结果达到系统设计要求。

目前，模拟电路设计难度高且比较复杂，使用的EDA工具的功能和系统配套性又相对落后，且在设计过程中需要进行频繁的人工干预，对寄生参数等比较敏感等，这些都在一定程度上限制了模拟电路的发展，导致模拟电路发展速度相对缓慢。

3 数字电路

电子电路篇4

关键词：可进化硬件遗传算法电子电路设计现场可编程门阵列

在人类的科学研究中，有不少研究成果得益于大自然的启发，例如仿生学技术。随着计算机技术和电子技术的发展，许多的科学研究越来越与生物学紧密相联。在人工智能方面，已经实现了能用计算机和电子设备模仿人类生物体的看、听、和思维等能力；另一方面，受进化论的启发，科学家们提出了基于生物学的电子电路设计技术，将进化理论的方法应用于电子电路的设计中，使得新的电子电路能像生物一样具有对环境变化的适应、免疫、自我进化及自我复制等特性,用来实现高适应、高可靠的电子系统。这类电子电路常称为可进化硬件(EHW,EvolvableHardWare)。本文主要介绍可进化硬件EHW的机理及其相关技术并根据这种机理对高可靠性电子电路的设计进行讨论。

1EHW的机理及相关技术

计算机系统所要求解决的问题日趋复杂，与此同时，计算机系统本身的结构也越来越复杂。而复杂性的提高就意味着可靠性的降低，实践经验表明，要想使如此复杂的实时系统实现零出错率几乎是不可能的，因此人们寄希望于系统的容错性能：即系统在出现错误的情况下的适应能力。对于如何同时实现系统的复杂性和可靠性，大自然给了我们近乎完美的蓝本。人体是迄今为止我们所知道的最复杂的生物系统，通过千万年基因进化，使得人体可以在某些细胞发生病变的情况下，不断地进行自我诊断，并最终自愈。因此借用这一机理，科学家们研究出可进化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可进化硬件不但同样具有自我诊断能力，能够通过自我重构消除错误，而且可以在设计要求或系统工作环境发生变化的情况下，通过自我重构来使电路适应这种变化而继续正常工作。严格地说，EHW具有两个方面的目的，一方面是把进化算法应用于电子电路的设计中；另一方面是硬件具有通过动态地、自主地重构自己实现在线适应变化的能力。前者强调的是进化算法在电子设计中可替代传统基于规范的设计方法；后者强调的是硬件的可适应机理。当然二者的区别也是很模糊的。本文主要讨论的是EHW在第一个方面的问题。

对EHW的研究主要采用了进化理论中的进化计算（EvolutionaryComputing）算法,特别是遗传算法（GA）为设计算法，在数字电路中以现场可编程门阵列（FPGA）为媒介，在模拟电路设计中以现场可编程模拟阵列（FPAA）为媒介来进行的。此外还有建立在晶体管级的现场可编程晶体管阵列（FPTA），它为同时设计数字电路和和模拟电路提供了一个可靠的平台。下面主要介绍一下遗传算法和现场可编程门阵列的相关知识，并以数字电路为例介绍可进化硬件设计方法。

1．1遗传算法

遗传算法是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程的一种自适应全局优化算法，它借鉴了物种进化的思想，将欲求解问题编码，把可行解表示成字符串形式，称为染色体或个体。先通过初始化随机产生一群个体，称为种群，它们都是假设解。然后把这些假设解置于问题的“环境”中，根据适应值或某种竞争机制选择个体（适应值就是解的满意程度），使用各种遗传操作算子（包括选择，变异，交叉等等）产生下一代（下一代可以完全替代原种群，即非重叠种群；也可以部分替代原种群中一些较差的个体，即重叠种群），如此进化下去，直到满足期望的终止条件，得到问题的最优解为止。

1．2现场可编程逻辑阵列(FPGA)

现场可编程逻辑阵列是一种基于查找表(LUT,Lookupbr)结构的可在线编程的逻辑电路。它由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态，工作时需要对片内的RAM进行编程。当用户通过原理图或硬件描述语言（HDL）描述了一个逻辑电路以后，FPGA开发软件会把设计方案通过编译形成数据流，并将数据流下载至RAM中。这些RAM中的数据流决定电路的逻辑关系。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用，灌入不同的数据流就会获得不同的硬件系统，这就是可编程特性。这一特性是实现EHW的重要特性。目前在可进化电子电路的设计中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。

2进化电子电路设计架构

本节以设计高容错性的数字电路设计为例来阐述EHW的设计架构及主要设计步骤。对于通过进化理论的遗传算法来产生容错性，所设计的电路系统可以看作一个具有持续性地、实时地适应变化的硬件系统。对于电子电路来说，所谓的变化的来源很多，如硬件故障导致的错误，设计要求和规则的改变，环境的改变（各种干扰的出现）等。

从进化论的角度来看，当这些变化发生时，个体的适应度会作相应的改变。当进化进行时，个体会适应这些变化重新获得高的适应度。基于进化论的电子电路设计就是利用这种原理,通过对设计结果进行多次地进化来提高其适应变化的能力。

电子电路进化设计架构如图1所示。图中给出了电子电路的设计的两种进化，分别是内部进化和外部进化。其中内部进化是指硬件内部结构的进化，而外部进化是指软件模拟的电路的进化。这两种进化是相互独立的，当然通过外部进化得到的最终设计结果还是要由硬件结构的变化来实际体现。从图中可以看出，进化过程是一个循环往复的过程，其中是根据进化算法（遗传算法）的计算结果来进行的。整个进化设计包括以下步骤：

（1）根据设计的目的，产生初步的方案，并把初步方案用一组染色体（一组“0”和“1”表示的数据串）来表示，其中每个个体表示的是设计的一部分。染色体转化成控制数据流下载到FPGA上，用来定义FPGA的开关状态，从而确定可重构硬件内部各单元的联结，形成了初步的硬件系统。用来设计进化硬件的FPGA器件可以接受任意组合的数据流下载，而不会导致器件的损害。

（2）将设计结果与目标要求进行比较，并用某种误差表示作为描述系统适应度的衡量准则。这需要一定的检测手段和评估软件的支持。对不同的个体，根据适应度进行排序，下一代的个体将由最优的个体来产生。

（3）根据适应度再对新的个体组进行统计，并根据统计结果挑选一些个体。一

部分被选个体保持原样，另一部分个体根据遗传算法进行修改，如进行交叉和变异，而这种交叉和变异的目的是为了产生更具适应性的下一代。把新一代染色体转化成控制数据流下载到FPGA中对硬件进行进化。

（4）重复上述步骤，产生新的数代个体，直到新的个体表示的设计方案表现出接近要求的适应能力为止。

一般来说通过遗传算法最后会得到一个或数个设计结果，最后设计方案具有对设计要求和系统工作环境的最佳适应性。这一过程又叫内部进化或硬件进化。

图中的右边展示了另一种设计可进化电路的方法，即用模拟软件来代替可重构器件，染色体每一位确定的是软件模拟电路的连接方式，而不是可重构器件各单元的连接方式。这一方法叫外部进化或软件进化。这种方法中进化过程完全模拟进行，只有最后的结果才在器件上实施。

进化电子电路设计中，最关键的是遗传算法的应用。在遗传算法的应用过程中，变异因子的确定是需要慎重考虑的，它的大小既关系到个体变异的程度，也关系到个体对环境变化做出反应的能力，而这两个因素相互抵触。变异因子越大，个体更容易适应环境变化，对系统出现的错误做出快速反应，但个体更容易发生突变。而变异因子较小时，系统的反应力变差，但系统一旦获得高适应度的设计方案时可以保持稳定。

对于可进化数字电路的设计，可以在两个层面上进行。一个是在基本的“与”、“或”、“非”门的基础上进行进化设计，一个是在功能块如触发器、加法器和多路选择器的基础上进行。前一种方法更为灵活，而后一种更适于工业应用。有人提出了一种基于进化细胞机（CellularAutomaton）的神经网络模块设计架构。采用这一结构设计时，只需要定义整个模块的适应度，而对于每一模块如何实现它复杂的功能可以不予理睬，对于超大规模线路的设计可以采用这一方法来将电路进行整体优化设计。

3可进化电路设计环境

上面描述的软硬件进化电子电路设计可在图2所示的设计系统环境下进行。这一设计系统环境对于测试可重构硬件的构架及展示在FPGA可重构硬件上的进化设计很有用处。该设计系统环境包括遗传算法软件包、FPGA开发系统板、数据采集软硬件、适应度评估软件、用户接口程序及电路模拟仿真软件。

遗传算法由计算机上运行的一个程序包实现。由它来实现进化计算并产生染色体组。表示硬件描述的染色体通过通信电缆由计算机下载到有FPGA器件的实验板上。然后通过接口将布线结果传回计算机。适应度评估建立在仪器数据采集硬件及软件上，一个接口码将GA与硬件连接起来，可能的设计方案在此得到评估。同时还有一个图形用户接口以便于设计结果的可视化和将问题形式化。通过执行遗传算法在每一代染色体组都会产生新的染色体群组，并被转化为数据流传入实验板上。至于通过软件进化的电子电路设计，可采用Spice软件作为线路模拟仿真软件，把染色体变成模拟电路并通过仿真软件来仿真电路的运行情况，通过相应软件来评估设计结果。

电子电路篇5

一：实习目的

1、学习焊接电路板的有关知识，熟练焊接的具体操作。

2、看懂收音机的原理电路图，了解收音机的基本原理，学会动手组装和焊接收音机。

3、学会调试收音机，能够清晰的收到电台。

4、学习使用protel电路设计软件，动手绘制电路图。

二：焊接的技巧或注意事项

焊接是安装电路的基础，我们必须重视他的技巧和注意事项。

1、焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。

2、焊接时，焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度，这样焊锡与电烙铁夹角成90度。

3、焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊。

4、元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以1毫米为好，多余的可以剪掉。

5、焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。

三：收音机的原理

本收音机由输入回路高放混频级、一级中放、二级中放、前置低放兼检波级、低放级和功放级等部分组成接收频率范围为535千赫—1065千赫的中段。

1、具体原理如下原理图所示：

2、安装工艺要求：

动手焊接前用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先安装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周、变压器），最后装怕热的元件（如三极管）。电阻的安装：将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装，也可以采用立式安装，高度要统一。瓷片电容和三极管的脚剪的长短要适中，它们不要超过中周的高度。电解电容紧贴线路板立式焊接，太高会影响后盖的安装。、棒线圈的四根引线头可直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。由于调谐用的双联拨盘安装时离电路板很进，所以在它的圆周内的高出部分的元件脚在焊锡前先用斜口钳剪去，以免安装或调协时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚及接地焊片、双联的三个引出脚、电位器的开关脚和一个引脚脚。耳机插座的安装：先将插座靠尾部下面一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后用剪下来的一个引脚一端插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内（如图），焊接时速度要快一点以免烫坏插座的塑料部分。发光二极管的安装要弯曲后，直接插在电路板上焊接。喇叭安放挪位后再用电烙铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。

3、调试过程：

测量电流，电位器开关关掉，装上电池（注意正负级）用万用表的50mA档，表笔跨接

在电位器开关的两端（黑表笔接电池负极、红表笔接开关另一端）若电流指示小于10mA，则说明可以通电，将电位器开关打开（音量旋至最小即测量静态电流）用万用表分别依次测量D、C、B、A四个电流缺口，若被测量的数字在规定（参考电路原理图）的参考植左右即可用烙铁将这四个缺口依次连通，再把音量开到最大，用双联拨盘即可收到电台。在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并不要影响调谐拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。当测量不在规定值左右时仔细检查三极管的极性有无装错，中周是否装错位置以及虚假错焊等，若哪一极不正常则说明哪一极有问题。

四、用protel制作电路图

使用protel99SE制作的电路图如下所示：

电子电路篇6

关键词： 电力电子电路； 容错控制； 混杂系统； 模型预测控制

中图分类号： TN710?34； TM464 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0154?03

Fault tolerant control of power electronic circuit based on MLD model

YU Bao?ping1， YU Jia2

（1. Xi’an CLEC， Xi’an 710065， China； 2. Xi’an Fuchida， AVIC， Xi’an 710077， China）

Abstract： Compared with traditional switching function model of power electronic circuit， mixed logic dynamic （MLD） model can accurately describe the changing process of circuit because the mixed logic dynamic model contains the control change and condition change of circuit. The MLD model of power electronic circuit is established in this paper. Considering that the MLD model contains the discrete variables， the traditional control method is no longer applicable. Therefore， the auxiliary logical variables and assisted continuous variable were introduced into the model predictive control （MPC）. The fault tolerant control and realization steps of power electronic circuit based on MLD model and MPC were researched. The method has the advantages of simple realization， good fault tolerance error performance， strong versatility. The feasibility and effectiveness of this method were verified by the example of fault?tolerant control of a three?phase four?leg inverter circuit.

Keywords： power electronic circuit； fault tolerant control； hybrid system； model predictive control

0 引 言

微电子技术、计算机技术、控制技术的发展带动了电力电子技术的快速进步[1]，近年来，电力电子电路的应用遍布工业、军事、航空航天等重要领域，主要用于电能的处理与变换，电路的可靠性关乎到整个系统的健康运行，而容错控制（Fault Tolerant Control，FTC）是提高系统可靠性的一个重要手段，容错控制的目的在于通过控制器的调节使故障系统仍能保持满意的性能或至少达到可以接受的性能指标[2]。任何功率管故障均会导致电力电子电路的缺相运行[3?4]，因而硬件冗余和控制设计是研究电力电子电路容错控制的两个主要方面。文献[5]研究了一种新型的容错电路拓扑及其控制策略，文献[6]对一种容错的多电平逆变电路拓扑进行了容错研究。本文以基于电力电子电路的MLD模型和MPC研究了电路容错控制的通用方法及实现步骤，并以三相四桥臂逆变电路为例对所提方法进行验证。

1 电力电子电路的混合逻辑动态模型

混杂系统是指由连续变量动态系统和离散事件动态系统相互混杂、相互作用的系统[7]。电力电子电路功率管的通断受到控制信号的驱动，具有离散特性；功率管的每种通断组合均是一个离散事件，电路在每个离散事件期间的变化受状态方程的约束，具有连续特性，因此电力电子电路是一种典型的混杂系统[8]。MLD模型是一种主要的混杂系统建模方法，MLD将离散事件以条件的方式嵌入微分方程组中，把系统整个当作一个微分方程组来处理，最终将控制问题转化为优化问题 [9]。根据电力电子电路的物理规律，可以建立电力电子电路的混合逻辑动态模型如下：

[X（k+1）=AX（k）+B1U（k）+B2σ（k）+B3Z（k）Y（k）=CX（k）+D1U（k）+D2σ（k）+D3Z（k）] （1）

式中：X=（Xc，Xl）T为状态变量，其中Xc为连续状态，Xl为离散状态；Y=（Yc，Yl）T为输出变量，其中Yc为连续输出，Yl为离散输出；U=（Uc，Ul）T为输入变量，Uc为连续输入，Ul为离散输入；σ和Z分别代表系统辅助逻辑变量和辅助连续变量。

2 电力电子电路容错控制的基本机理

容错控制就是通过控制器的调节使故障系统继续保持满意性能或至少可以接受的性能指标。而电力电子电路的容错控制需要同时考虑控制器和硬件冗余两个方面，因为电力电子电路的任何功率管故障均会导致电路的缺相运行，仅通过控制器的调节无法使缺相运行的电路满足指标要求。图1为电力电子电路容错控制原理图，电路状态检测模块负责将电路的故障信息传至拓扑重构模块和控制信号切换模块，重构模块隔离电路的故障功率管，控制信号切换模块将故障功率管的控制信号切换至冗余功率管，由冗余功率管接替故障功率管工作，保证电路满足指标要求。

图1 电力电子电路容错控制原理图

由于电力电子电路MLD模型中离散变量的存在，传统的控制方法不能简单用于电力电子电路控制。在形式上，MPC被控对象的数学模型和电力电子电路的MLD模型相似，因此将辅助逻辑和辅助连续变量引入MPC，扩展后可用于电力电子电路的控制[10]。给定X0为初始状态，N为预测步长，X（i|k）是第k+i步系统状态的预测值，选择目标函数为：

[minuk+i，i=0，1，2，..，n-1JUN-1K，X（k）=Δ0N-1（U（i）-UePQ1+U（i|k）-UePQ2+σ（i|k）-σePQ3+Y（i|k）-YePQ4+Z（i|k）-ZePQ5）] （2）

[s.tX（N|k）=XeX（i+1|k）=AX（i|k）+B1U（i）+B2σ（i|k）+B3Z（i|k）Y（i|k）=Cx（i|k）+D1U（i）+D2σ（i|k）+D3Z（i|k）] （3）

式中：Xe，Ue，σe，Ze，Ye是控制的目标值；Qj为权值矩阵，j=1，2，…，5。

式（2）中：P=1时，问题转化为一混合整数线性规划（Mixed Integer Linear Programming，MILP）问题；P=2时，为混合整数二次规划问题（Mixed Integer Quadratic Programming，MIQP），具体算法已有很多文献进行了相关研究[11]，本文不在详述。

对于不同的电力电子电路，利用冗余的思想均可设计出电路具有冗余功能的拓扑结构，进行混合逻辑动态建模，电路模型可抽象为式（1）的形式，如图1所示。根据电力电子电路的容错控制原理，设计电路模型预测控制器及故障后拓扑的重构策略，即可实现电路的容错控制。下面就以一种新型的逆变电路为例说明电力电子电路基于此方法容错控制的具体实现步骤。

图2 三相四桥臂逆变器拓扑

3 仿真验证

如图2逆变器拓扑，仿真参数如下：Vdc=270 V，C=8 800 μF，滤波电感L=100 μH，滤波电阻R=25 mΩ，额定频率为400 Hz。仿真结果如图3所示，其中（a）为逆变器正常工作时三相输出电压及其频谱分析结果，（b）为逆变器单管故障容错后逆变电路的三相电压及频谱分析结果。

4 结 论

本文在分析建立通用的电力电子电路混合逻辑动态模型的基础上，提出了电力电子电路基于混合逻辑动态模型的容错控制策略，具有较强的通用性。

文章以一种三相四桥臂逆变器拓扑为例，并通过仿真对所提方法进行了验证。

参考文献

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[6] CHEN A?lian， HU Lei. A multilevel converter topology with fault?tolerant ability [J]. IEEE Transactions on Power Electronics， 2005， 20（2）： 405?415.

[7] 马皓，毛兴云，徐德鸿.基于混杂系统模型的DC/DC电力电子电路参数辨识[J].中国电机工程学报，2005，25（10）：50?54.

[8] DU Jing?jing， SONG Chun?yue， LI Ping. Modeling and control of a continuous stirred tank reactor based on a mixed logical dynamical model [J]. Chin. J. Ch. E， 2007， 15（4）： 533?538.

[9] 安群涛.三相电机驱动系统中逆变器故障诊断与容错控制策略研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.

电子电路篇7

电力电子电路的实际运行表明，大多数故障表现为功率开关器件的损坏，即晶闸管的损坏，其中以功率开关器件的开路和直通最为常见，属于硬故障。但是，电力电子电路的故障诊断与一般的模拟电路、数字电路的故障诊断还有一个重要的差别：故障信息仅存在于发生故障到停电之前的数毫秒到数十毫秒之间，因此，需要实时监视、在线诊断。

(一)电力电子电路故障诊断的目的

电力电子设备一旦发生故障，小则造成电器产品损坏、交通阻塞、工矿企业停产，大则会威胁人民生命、财产安全，甚至造成重大的人员伤亡或灾难事故，影响国民经济的正常运行。所以，对电力电子设备进行故障检测和诊断显得日趋重要。

长期以来，人们采取两种维修对策：1．等设备坏了再进行维修，称为事后维修。这种办法的问题是经济损失很大。2．定期检修设备，称为预防维修。这种方法有一定的计划性和预防性，但其缺点是如无故障，则经济损失较大。

电力电子设备由很多部分组成，包括电力电子主电路、电动机、发电机和各种应用电路。对电力电子设备进行故障诊断就是要对所有的这些电路进行故障检测和诊断。电力电子电路是整个电力电子设备中最关键的部分，对其的故障检测和诊断就显得尤其重要。

(二)电力电子故障诊断的作用

1．实现早期预报，防止事故发生；

2．预知性维修，提高设备管理水平：

3．方便检修，缩短了维修时间，提高设备利用率；

4．对提高设备的设计制造水平，改善产品质量有指导意义。

二、电力电子电路故障诊断方法

电力电子电路故障诊断技术包括两方面的内容：1．故障信息的检测：以一定的检测技术，获取故障发生时的所需故障信息，供故障分析，推理用；2．故障的诊断：依据检测的故障信息，运用合适的故障诊断方法，对故障进行分析、推理，找出故障发生的原因并定位故障发生部位。传统的故障诊断方法在电力电子电路故障诊断中也得到的广泛应用，如故障字典法、故障树、专家系统等。

(一)故障字典法。把一组典型的测量特征值和故障值以一定的表格形式存放，通过比较测量值和特征值，判断故障。先用计算机对电路正常状态和所有硬故障状态模拟，建立故障字典。然后对端口测试进行分析，以识别故障，即将选定节点上测出的电压与故障字典中电压比较，运用某些隔离算法查出对应故障。

故障字典法对于模拟电路和数字电路故障诊断具有很大的实用价值，但字典法只能解决单故障诊断，多故障的组合数大，在实际中很难实现。

(二)故障树法。故障树诊断法就是对可能造成系统失效的各种因素(包括硬件、软件、环境、人为因素)进行分析，画出逻辑框图，即故障树，从故障树的顶事件进行搜索从而找出故障原因的方法。故障树表达了系统内在联系，并指出元部件故障与系统之间的逻辑关系。

故障树诊断直观、灵活、通用，但建树工作量大，繁琐易错，对诊断故障空间较小的问题比较合适。

(三)残差法。残差法是一种基于解析模型的故障诊断方法。即通过研究实际系统与参考模型特征输出量间的残差来进行电力电子装置主电路在线故障诊断和故障定位的过程。该方法同样适用于逆变器主电路的故障诊断，参考模型法用于电力电子电路的故障诊断具有检测量少、判据简单且与输出大小无关的特点。特别是在复杂电力电子电路的故障诊断中该法的优势更加明显。

(四)直接检测功率器件两端电压或桥臂电流的方法。通过检测各功率器件两端的电压，或检测各桥臂电流，得到功率器件的工作方式，再与触发脉冲进行时序逻辑比较，从而判断被诊断对象是否故障，此方法需要检测每个被诊断器件的电压和电流，所需测点较多，需要专门的检测电路和逻辑电路。该方法还可以通过测量电路的输入输出来实现故障诊断。正常工作时，电路的输入输出在一定的范围内变动，当超出此范围时，可认为故障已经发生。另外，还可以测量输入输出变量的变化率是否超出范围来判断是否发生故障。该方法虽然简单，但抗干扰性差。

电子电路篇8

1Simplorer软件

Simplorer是由Ansoft公司研发的一款可广泛用于多领域系统的高性能仿真软件［7］。Simplorer不像其他仿真软件那样只局限于某一技术领域问题（例如电路或控制器），而是提供了一个多工程领域的一体化仿真解决方案。该解决方案将多个精密设计、不同技术领域的仿真器集成于一体，包括电子线路、框图、高性能电机模型、数字及离散系统等，完全消除了不同物理领域之间进行复杂数学转换的过程，使不同工程领域的问题可以直接选择最适宜的建模语言进行建模和仿真［8］。Simplorer的数值积分采用欧拉法（Euler）和梯形法（Trapezoid）；电路方程的求解采用状态变量法，计算步长可变，仿真稳定快速。另外，Simplorer还有大量的元器件库和丰富的附加模型库可供选择［9］。在Simplorer中可以非常方便地利用AnsoftMaxwell软件、C／C＋＋等编程语言建立模型，兼容SPICE模型，并提供了IEEEVHDL－AMS建模与仿真功能。Simplorer也提供了联合仿真接口，包括Matlab／Simulink、MathCAD。这些联合仿真接口基于Simplorer的开放程序接口，能够灵活地对其他软件进行集成［10］。电力电子电路仿真主要使用BasicElements库中的Circuit、Tools、Blocks和Measurement子元件库（见图1），其中电力电子的主要器件如IGBT、MOS－FET、二极管等在SimplorerElements＼BasicEle－ments＼Circuit＼SemiconductorsSystemLevel中选取。本文以电力电子变换电路中应用比较广泛的三相桥式逆变电路为例来阐述Simplorer的应用。图1Simplorer元件库

2三相桥式逆变电路的Simplorer仿真

逆变电路是电力电子技术的四大主要电路之一。在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路［11］。三相桥式PWM逆变电路是电力电子技术课程中非常重要的内容［12］，理解和掌握该电路的原理有助于正确设计实际的三相PWM逆变电路。但由于对该电路的分析、理解比较困难，在学习的过程中，如果不借助仿真手段，很难得到其复杂的动态变化的波形。笔者利用Simplorer仿真软件对三相桥式逆变电路进行了仿真建模，分析了由PWM控制的三相桥式逆变电路的工作状态及波形的情况，并与方波控制的三相桥式逆变电路进行了对比。

2．1三相桥式逆变电路的仿真

模型建立由PWM控制的三相桥式逆变电路的设计分为主电路和控制电路2部分。主电路是由1个直流电压源、3对功率开关器件和与其反并联的二极管组成（见图2），其中各相器件开始导电的角度依次相差120°。每一时刻都会有3个桥臂同时导通。该电路的控制方式有方波控制和PWM控制两种。其中PWM控制的控制信号是由3个互差120°的正弦波与高频三角载波进行比较得到的，其仿真模型如图3所示。将每路比较后所得到的结果再经过反相器，产生与原信号相反的控制信号，用生成的这6路PWM波分别控制图2上下桥臂IGBT的导通与关断，所生成的输出信号按序号连接到主电路相应序号的功率开关器件上。图2中V1的控制信号波形如图4所示。从图中可以看出，这种调制方法产生的PWM波已经包含了调制波的信息。在仿真中，选择欧拉算法，具体设置在Analysis／AddSolutionOption中，将TR选项卡中的Integra－tionMethod下的Integration设为Euler。3个正弦波发生器的延迟时间依次为0s、0．0066s和0．0133s。各参数设定如表1所示。

2．2仿真结果及分析利用仿真

模型所生成的负载相电压波形如图5（a）所示。可以看出，由PWM控制的三相逆变电路所得的相电压uUN的幅值约为148V，是直流电源Ud的2／3，幅值和变化规律与理论推导相符，实现了逆变的要求。由方波控制的U相输出相电压波形如图5（b）所示。对比可以看出，由PWM控制的电路所得的相电压要比方波控制的电路所得的电压更接近正弦波，且低次谐波含量少。这说明由PWM控制的逆变电路的逆变效果要更优越一些。利用仿真模型所生成的相电流i波形如图6所示，可以看出，由PWM控制的三相逆变电路所得到的是为较平滑的正弦波曲线（见图6（a）），而由方波控制的三相逆变电路得到如图6（b）所示的结果只有正弦波的趋势，但并不平滑。通过比较可以明显地看出，由三角波为载波、正弦波为调制波所得出的控制信号控制下的三相逆变电路，要比由方波控制得到的结果更接近所需要得到的波形。的可靠性，分别将2类仿真数据进行多样本秩和检验（Kruskal－WallisTest），结果如表9所示。结果表明，同一类别下的各组仿真数据，其分布位置的差异没有统计学意义，可以认为所有数据来自同一总体。由此可知，仿真算法具有较好的稳定性，基于仿真数据的实验课设计选题不存在显著的难易差别。

3结束语

电子电路篇9

【关键词】高速公路 电子系统 电磁脉冲防护

Abstract: This article through the lightning electromagnetic impulse transmission path, combined with lightning protection division of basic principles. And shielding, equipotential connection, such as installing surge protector and other measures, discusses the lightning protection division of the actual application and electronic system lightning electromagnetic impulse of the specific methods of protection

Key Words: express way, electronically system, electromagnetic pulse protection

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

前言

高速公路是全立交快速干道，其线路走向、出入口和管理区大多分布在较恶劣的野外暴露环境中，易遭受到雷电危害，特别是高速公路的电子系统，由于金属线缆连接的设备端口雷电浪涌耐受能力非常弱，极易遭受雷电电磁脉冲而引起设备损坏，甚至威胁到交通系统的正常运行。

雷电电磁脉冲的传输及危害

雷电电磁脉冲的传播途径主要有导线传输和辐射传输两大类：导线传输是雷电电磁脉冲通过电力传输线、信号传输线、地下或地上电缆、天线馈线以及各种长金属导体的传输：辐射传输则是通过空间以电磁场的形式耦合到电子设备的接收天线或传输电缆上以危害电子设备。

雷电对电子系统的危害主要来源于雷电冲击电流。危害电子系统的最主要的电磁感应效应是南雷电流产生的雷电磁场造成的。雷电流波形的振幅和能量主要集中在低频部分．振幅频谱主要集中在1MHz以下，能量主要集中在几kHz到几百kHz。

雷电电磁脉冲以辐射或传导等方式进入电子信息系统。加至电子设备的输入、输出端口，在元器件上产生感应电压。由于其瞬变时间极短，所以感应电压

可以很高．以致产生电火花，一旦感应电压、感应电流超过了该元器件的损伤阈值．轻则使系统的正常运行受到干扰．重则造成元器件的永久性损坏。

雷电防护分区原则

电子系统的雷电防护是一项系统工程．在采取具体的防护措施之前．需要按电磁兼容的原理，在电子系统所在建筑物已有雷电防护系统的基础上，将需要

保护的空间进行划分，即雷电防护分区。外部防雷系统包括接闪器、引下线和接地装置等．其主要目的是防止直接雷击造成的危害。内部防雷系统在外部防雷系统的基础上，为建筑物内的所有设备提供电位均衡．并确保被保护空间有够安全距离以防止危险的火花放电。

电子系统雷电防护

根据雷电电磁脉冲的传播途径．要防止雷电电磁脉冲对电子系统造成危害．主要通过在已有防雷设施的基础上．结合雷电防护分区．采取相应的措施减弱导线传输和辐射传输来进行防护。减少雷电电磁脉冲的辐射传播的最基本措施是屏蔽。包括空间屏蔽、线缆屏蔽等．再结合合理定位及布线加以完善：减少导

线传播的主要途径为安装浪涌保护器。在上述措施的基础上再辅之以等电位联结．则可以最大限度地减少雷电电磁脉冲对电子系统的危害。现提出以下几种防雷方案

3.1地网实施要求

①机房建筑物地网宜采用围绕机房建筑物的环 行接地体，有建筑物基础地网时，环行接地体应与建筑物基础地网每隔5～10m相互作一次连接。

②高速公路各类站点应采用联合接地，即将各个机房建筑物的地网、配电设施(变压器等)接地装置等连为一体。当两建(构)筑物之间有电力、信号等线 缆连接，且两者接地装置之间的间距在30m以内时， 必须采用热镀锌扁钢将两接地装置联为一体。

③接地体之间的所有连接，必须使用焊接。焊点均应做防腐处理(浇灌在混凝土中的除外)。接地体扁钢搭接处的焊接长度，应为宽边的2倍，采用圆钢时应 为其直径的10倍。

④接地体埋深不宜小于0．7m(接地体上端距地面的距离)。水平接地体宜采用热镀锌扁钢，扁钢规格不小于40 mmX4 mm。垂直接地体宜采用长度不小于2.5m(特殊情况下可根据埋设地网的土质及地理情况 决定垂直接地体的长度)的热镀锌钢材，垂直接地体间距为垂直接地体长度的1～2倍，具体数量可以根据地网大小、地理环境情况来确定，地网四角的连接处应埋设垂直接地体。对于小型设施也可采用接地棒等新型接地装置。

3.2直击雷防护

高速公路各类站点的直击雷防护措施应满足《建筑物防雷设计规范》(GB 50057―2000)第二类防雷建筑物的相关规定。对于野外单独的机柜或者监控摄像

头等设施应装设独立避雷针．并应设置简易地网用于雷电流的泄放。可在建筑物屋顶设置不大于10mX10 m或12 mx8 m的避雷网格，避雷网应用直径不小于8 mm的圆钢，避雷网引下线不得少于2根，并沿四周均匀或对称布置，其间距不得大于18 m，接地点不得少于2处。对于屋顶的卫星接收器、天线等设施应架设避雷针进行保护。

3.3电源系统雷电防护

①具有金属护套的电缆入局时，应将金属护套接地。无金属外护套的电缆宜穿钢管埋地引入，钢管两端做好接地处理。

②高压电力电缆人站时，埋地长度应大于200 m，低压电力电缆入站时，埋地长度应大于15 m(高压电力电缆已做埋地处理时，低压电缆的埋地长度可不限制)。当埋地引人有困难时，应适当增加电源系统第一级过电压保护设备的防护等级。

③各类站点的电力电缆应该埋地引入，避免架空方式入局。其交流电源系统的雷电过电压保护应使用分级保护，各级浪涌保护器(SPD)的防护水平，应符合本级保护范围内被保护设备的绝缘水平。

3.4 信号电缆屏蔽方案

①电缆屏蔽层必须两端可靠接地，为了使屏蔽层内的纵向屏蔽电流均匀分布以获得最大限度的屏蔽性能，连接端宜使用同轴连接器(例如可接地的革兰 Gland)，连接器对屏蔽层能够提供360。的电接触。

②对于新建站点，如果需要敷设大量电缆，可建立有笼状结构的电缆沟。电缆沟的钢筋必须焊接连通并且连接到建筑物的钢筋上。对于已经建好但是钢筋连通性不好的电缆沟，可在电缆沟内敷设1～2根热镀锌扁钢，扁钢两端与地网可靠连接。

③对于已经建成的站点．重新埋设电缆沟或者穿钢管以及使用同轴连接器在施工上都存在很大的困难，此时可进行简单连接，即使用接地卡将电缆外层铠装接地，再辅以信号保护器的配合，也能保证设备的安全。

④敷设少量信号电缆时可采用套钢管地埋的方式．钢管两端可靠接地。

⑤连接电缆中闲置不用的空线对应做好接地处理。

⑥对于重要性比较高或者容易遭受雷击的电缆，应采用双层屏蔽或者套钢管的方式。如果条件有限无法实施，应在电缆附近沿线敷设一根热镀锌扁钢，扁钢两端与地网可靠连接。

3.5机房内部的等电位连接

各站点机房宜优先采用网状连接，可在机房内部沿墙壁设置均压环(一般设置在机房地板以下)．均压环截面积应根据最大故障电流或材料机械强度来确定，一般应采用截面积不小于160 mm的铜排。该均压环从机房的四角用镀锌扁钢或截面积不小于95mm的多股铜线引出并和机房环形地网相连，所有连接皆采用焊接的方法并进行防锈蚀处理。机房内各设备应就近与均压环可靠连接。如果网状连接系统的实施或者改造有困难，也可以采用星形系统连接。星形系统连接只适用于设备所在区域面积较小的情况。另外，机房的接地与等电位连接系统还可根据建筑物的结构、楼层面积、楼层数量和设备布置等实际情况采用网状一星形混合连接形式。

3.6监控系统的防雷要求

①监控线缆的布放应避免使用架空线路，并采用屏蔽电缆或穿金属管敷设，电缆屏蔽层和外部屏蔽体应两端接地。

②环境监控和视频监控系统应根据情况对相应线路两端接口及设备电源进行过电压保护。当楼外的监控点不在联合地网范围内时，必须在信号线路及电源线路两端接口处安装SPD。

③选择各类监控接口SPD时，应满足设备传输速率(带宽)的要求，SPD接口与被保护设备接口应兼容。

④位于联合地网外或远离视频监控中心的摄像机，应分别在控制、电源、视频线两端安装SPD，云台和防雨罩必须就近接地。

结语：高速公路电子系统的雷电电磁防护是一个复杂的系统工程，本文从影响的方式和途径人手，提出雷电电磁脉冲防护的要求以及防护方法与建议，希望能够为高速公路的防雷工作提供一定的参考和指导。

参考文献：

[1]IEC 61312雷电电磁脉冲的防护 2011

[2].GB 50174-2008电子信息系统机房设计规范 2011

电子电路篇10

关键词：电子电路；抗干扰方法；技术；分析

前言

电子电路设计看似简单，但是其实电子电路是十分复杂的，因为电子电路大多数情况下都是由多种基本电路组成的，并且电子电路是在特殊环境下进行信息传输的一种方式，所以电子电路在进行信息的传输时，一定不能受到外来因素的干扰，否则会出现一些信息的中断，甚至还会出现信息与信息之间的错误交叉。现如今电子电路技术已经被应用在各个领域、各个行业中，但是有由于电子电路的运行过程是十分复杂的，所以对电子电路的抗干扰方法以及有关技术分析进行了相关的阐述。

1.电子电路的抗干扰技术概述

电子电路的抗干扰技术是国外电子电路研究学者提出并加以应用的，其是EMC的重要组成部分，EMC一直都受到世界各地、各个国家的高度重视，其根本原因就是EMC中较为主要的抗干扰技术。电子电路抗干扰技术其实指的就是在不损害信息的前提下，能够最大程度上防止外界对电子电路信息传输时的干扰，从而使信息能够更好的传输，总的来说，抗干扰技术其实就是将外界对电子电路的干扰减少到最小程度，因为大多数电子电路都是依靠信号进行信息的传输，所以外界或多或少对其都会有一定的干扰，最常见的干扰就是噪声。

2.电子电路主要的干扰类型

2.1杂散电磁场干扰

电子电路中主要的干扰类型中，最主要就是杂散电磁场的干扰，因为在方法电路或者是给电子电路输入信息时，都会使电子电路所处的杂散磁场发生变化，而这种磁场上的变动就会使磁场发出一些干扰信号。其实完全可以将干扰信号与电子电路看成一个电流的回路，当干扰信号发出信号使，电子电路会通过电子电路中的无限放大，从而影响电子电路的信息传输。

2.2电网高频干扰

无论是哪种电子电路，都是需要电源才能够正常运行的，但是电源中的电流一般都是由电网来进行电流之间的变压和交流，再通过整流滤网将电流进行稳压，最终使电流能够进入电子电路中。但是当电流在流动时，电网的频率就会跟随其发生变化，这种变化会随着电流的流通变得越来越大，最终形成电网高频干扰，这也是干扰电子电路信息传输的一个重要干扰因素。

2.3放大电路中的自震激荡

电子电路在信息传输过程中，回受到很多干扰信号的干扰，其中就有一点是放大电路中的自震激荡，并且自震激荡不仅仅只是在电子电路中存在的干扰，自震激荡还会存在于各种结构之间。因为电子电路或者结构所处的磁场会自然形成一个放大电路，无论是空气中的波动还是外来因素的干扰，都会被方法数倍，并且电子电路和结构都会有一个自震效果，而自震经过放大电路的方法，会将干扰电子电路信息的正常运输。

2.4信号地之间的干扰

信息地指的是信号内部的电路和电子电路之间的逻辑电路。因为信号在运输和传送的过程中，必须要依靠地下导线进行传输，但是所有的地下导线都会有一定程度上的阻抗，并且经过各个导线的电流不同，这也就会导致各个电流接地点之间的电流数值完全不同，这就会导致地下导线之间形成一个干扰信号，因为接地点之间都输环路电流，所以就会对电子电路有一定程度上的干扰。

3.电子电路抗干扰的具体方法

3.1外来干扰的抑制措施

外来干扰是最常见也是最普通的一种干扰，其根本意义其实就是周围环境对电子电路的过量辐射或者干扰，主要的干扰途径是电源线、信号源和接地线等几种主要干扰形式。现如今比较常见的干扰就是工业中的火花放电或者电动机等干扰。主要抑制方法是：将电路远离一些大功率设备，并且还要对其表面进行隔缘和接地保护措施。

3.2电源干扰的抑制措施

电源干扰主要就是由于电源处电流不稳定所引起的干扰。所以对于这种干扰可以利用以下措施：①将电源接入变压器或者是二次绕组装置，从而保证电路之间能够形成一个回路。②使用温度性较高、输出电流较低的电源，从而减少电源对电子电路的干扰。

3.3瞬时过流电的抑制措施

瞬时过流电其实就是在电子电路中电流流动时引起的瞬时尖峰电流，瞬时过流电比静态的电流量要高出很多，不仅浪费电能，还对电子电路造成了一定的干扰。所以一定要在电源与接地线之间接入一个50μF的电容，从而保证尖峰电流不能在电子电路中输出。并且还要注意的一点就是接地线一定要尽量的选择粗又短的。

3.4窜扰极其抑制

窜扰其实就是当长度较长的信号线之间平行或者是依靠在一起时，电线与电线之间就会形成一个互容的电流状态，这就会导致电流之间产生干扰信号。所以在实际操作时，一定要最大程度上减小接地线的长度，并且还要采用双排线或者是同绞线作为地下导线。还要保证电流和信号传输时，一定要避免电源线之间成平行，而是要采用交叉或者是分散的形式。

3.5反射极其抑制

电子电路中最常见的一种干扰形式就是反射。电子电路之间的电源线可以看成是一个个不同作用的传输线，但是当信号小于1m时，就会产生反射信号，这样就会对电子电路的信息传输产生一定程度上的干扰。所以要尽可能的减少电源线的长度，并且还要在电流或者信息的输入端加入一个电阻。

4.结束语

总得来说，在进行电阻电路抗干扰技术的研究时，首先就要了解干扰因素都有那些，形成原因是什么，才能够选择合理的抗干扰措施，这样就能够把干扰降低到最小，使电子电路能够正常运行。也就是说必须要了解到干扰电子电路信息传输的主要因素，再根据干扰因素做出相应对策，比如瞬时过流电的干扰，就可以在接口处加入一个电容，这样就能够有效的抑制干扰。

【参考文献】

[1]吕俊霞.电子电路的抗干扰方法与技术[J].印制电路信息，2015，08（17）：16-18+70.

[2]吴建德.基于电力电子电路的功率/信号复合传输方法和理论研究[D].浙江：浙江大学，2012.

[3]王志强.农产品及其产地环境中重金属快速检测关键技术研究[D].北京：中国农业大学，2014.