集成电路设计的大致流程篇1
电路设计是通过元器件设计和电气设备线路组合而成的一种有效通路。在电流流通过程中，网络中的电路设计结构与零部件选择都需要具体到某一项特殊功能和细节，根据需要进行连接。在电流流通和电路设计使用中，一系列的安全注意问题需要设计人员提高警惕。通过研究电路设计的安全注意事项为基础，提出具体安全注意事项和安全防范策略。
关键词：
电路设计；安全问题；注意事项
中图分类号：
tB
文献标识码：a
文章编号：16723198（2015）09019702
1电路设计的理论概述
1.1概念
电路设计指的是电子线路，是将电器元件组成一种有效连接，将元件与电气设备整合为一体，电路设计为电流流通提供了路径，构建了电子网络。电路的设计存在一定差异，硅片的设计组成了集成电路，在输电网和基础电路设计中，电子回路是将电器设备和元件组成在一起的，按照一定方式连接在一起，为了保障电荷流通提供了路径通行的基础，也被称为电子线路或电气回路，例如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等，构成的网络。
1.2电路设计分类
第一，模拟电路。
模拟电路是根据周期性变化的连续性自然变量进行具体电路的模拟和控制，将连续性物理自然变量转变为电路信号，根据运算电信数据和信息数据形成电路模拟线路。模拟电路对电信数据的基础进行集中处理，典型的模拟电路包括：放大电路、振荡电路、线性运算电路（加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路）。运算连续性电信号。
第二，数字电路。
数字电路本身也是一种逻辑电路设计，利用逻辑思路设计电气设备的线路使用，提高线路的耐久力和使用寿命，通过电子讯号的转变和信息传输能力的提高，将电路传输信号进行持久传输和可持续传输，利用运算连续性的特点，保持电压稳定传输和电路定量化电压供给状态，采用布尔代数逻辑电路设计方式对电路中的电量规划、设计标准进行连续性的定量输出提升。一般利用振荡器和寄存器以及加法器等一系列的运算设备进行数据信息的处理，保持运算的连续性和稳定性。
第三，集成电路。
集成电路是一种集合化的微型电路设置，集成电路是集合电路设计程序为一体的电路设计思路。也被称为集体电路设计，半导体技术经常出现在这种设计思路中。
第四，射频电路。
射频电路指的是空间远距离传输电路，其特点是根据电磁波的高频、超高频的电路设计，完成电路电流的传输，射频的英文简称是RF射频，是一种高频交流变化的电磁波形式，这种电磁波类型可以有效的缓解电路不稳定的问题。射频电波每秒的变化频次较高，一般为美妙1000次交流电低频电流，高频为美妙大于1000次高频电流，在射频电路设计中，高频电流的主体设计需要参考具体设计电路内容。有线电视的线路系统根据射频传输线路为主，有线电视与射频传输方法有效结合，以电子信息理论为背景，交流变电流通过程中，导体本身周围会形成交流变电的电磁场，这种电磁场是一种电磁波。
2电路设计的潜在问题
2.1电气设备的配置地点不当
电气设备的配置要考虑一系列的前期因素和具体使用内容及特点，要根据电气设备的配置以及详细的特点，进行单独分析和设计。要考虑电气设备的具体场所，例如潮湿场所、腐蚀性较强的场所、温度较高的场所、寒冰的场所等等一些场合，要掌握具体设计风格和设计标准，采用防潮湿材料、防腐蚀材料、防高温材料、耐低温材料等等。如果没有采取适当的绝缘材料，导致老化或漏电的问题，就会引起电路设计的隐患，产生一系列的问题。电气设备要避免这样存在隐患的配置，科学处理电路设计线路，要避免水污染和腐蚀的可能性，在配置存在苦难时，要根据电气设备的功能和特点，以及运用的具体地点，采用各种功能齐备的电路设计方式。还要加装漏电保护装置。
2.2电线的配置方式不当
电压线路的配置，要选择适合的电线，线路的铜丝直径决定了电线本身的安全度和使用寿命，根据电线配置，根据员工自身的车辆和乘车用具的用电线路要求，结合具体的线路配置场所和道路规划问题进行电线配置的处理，当电线配置存在问题时，就会导致线路局部压力过大。
2.3电线接触不良的问题
电路设计本身需要注意接触的问题，根据电源线路经常性的设计规则保持线路本身的电线接触问题需要注意。电源线路要经常连接，处理好电路设计信息与技术的协调问题。电气设备的电源连接问题要根据电源破损长度与相互连接的要素进行匹配，一旦发生相互连接的状况，连接的方式要杜绝因为胶带拆绕过多导致漏电的问题，开展施工要防止线路松脱，提前防止接触不良的问题，不要造成缠绕导致绝缘的问题，造成铜线外露的情况要及时进行保护，防止漏电现象。另外还需要处理好连接线路的问题，避免水气或浸泡在水中产生的问题，掌握好具体的应对方式。
2.4电路设计极性连接相反问题
电器箱开关的具体设置与连接，要注意连接反向导致断路的问题，连接端口要尽量避开容易导电的物体，保证保护套的绝缘效果，在带电端口的部位漏出时，要给予及时的修补，实现振动或外力条件下的接触不良问题的产生，要尽可能的让电气火灾的发生几率降低到最小。
2.5安全保护装置选择不当
电路设计过程中，安全保护装置选择不当会对电路设计产生问题，在线路安装和电流保护装置的设计过程中，经常因为电路设计的问题产生一系列的影响和隐患问题。例如线路的安全防范措施需要进行安全保护装置的全新设计。在长时间的持续用电过程中，线路压力较大，导致电路设计的高温现象越来越大，绝缘和老化问题经常发生，熔丝还未切断保险装置，会造成接地故障和安全保护障碍，导致绝缘熔化和短路现象的电线走火事故。电路设计的故障会引起保护装置的设计存在隐患，例如漏电断路器，其额定感应电流非采用高感应型（30ma以下）及快速（0.1秒以内）断路器，达不到防止感应漏电的目的。
3电路设计需要注意的安全事项
3.1线路按规定选用
电路设计线路与具体注意事项的第一条就是要根据线路规定和相关要求标准进行电源线路或电路上设计的定位，按照要求连接具体电路设计和电压定位，根据电源线路损坏和电力连接效果，提升电压输出效果，根据电压不能超过24伏特的性质，保持线路的传输效果达到最佳，让绝缘效果可以更好的推动电气设备运行。电路设计根据电源本身的特点和耐磨损的特点，抗腐蚀等特点，按照规定选择较为有效的电路设计标准，针对性的防护电路设计，例如在耐腐蚀、耐酸、耐高温、耐低温等特点上做到有效保护，将电源线路和电气设备的使用进行科学结合，在电源线路中，按照连接的规定方式进行施工。要符合电源线路设计标准和电路设计标准，按照规定采用铜套管线连接标准建设电路设计特点，按照《屋内线路装置规则》的具体规定，采用铜套线管压力接连，压力连接焊锡等实现紧密连接的紧致电路设计风格，达到紧密连接不脱落的电路设计安全建设标准。另外pVC电源线路要保证pVC绝缘线路缠绕的连续性设计，绝缘带宽度要保持在二分之一重叠的位置，烟壶电路设计的绝缘外皮在1.2公分作用。
3.2电源接续端子的绝缘防护
在电源连接处，端口的绝缘保护一定要尽量做好，在电气设备外部，机械结构的连接端口要尽量保证接触开关的带电特性与绝缘特性，根据带电部分的绝缘效果和采取适当绝缘保护效果的电路设计，让电路设计保持安全度。按照规定，电气设备的带电部位与电热器的工作原理，利用电热器的机体部分的使用，结合作业过程中的接触效果和具体的隔离场所，禁止非电气人员的作业。
3.3电路设计的化学特性防护
电路设计的化学特性防护指的是根据电路设计本身的通路和电路设计的地域特性，结合电路设计的具置与通路使用的具体配置进行操作，在线路设计中绝缘电线和移动电线设计的各项设施，要采用金属管理配线的使用。按照规则和标准，电路设计的化学特性，要保持电路设计的接触有效性，积极配合线路移动与电气使用标准，维护设备的起电安全保护，防止电力线路的老化问题。另外，电路设计要避免设计存在危害。电路设计的化学特性是要注意电路设计的环境问题，避免线路在置于高温、潮湿、水气或具有腐蚀环境的场所，如不得已时，也应采取适当的防护措施（例如加装漏电断路器等）。
4结束语
综上所述，电路设计的过程中加强电路安全结构的防范，根据电路设计需求选择合适的材料和设计方法。电路设计的安全性要考虑电线的安全维护方法，要考虑安装具置的有效性和安全性，根据电路设计的安全需求制定安全注意事项注意内容，要根据电源配置和具体方式进行科学规划，保证电线的安全使用以及可靠性。
参考文献
[1]田京海.中国集成电路产业的一面旗帜――记首钢日电电子有限公司[J].科技潮，2012，（12）.
[2]曹来发，朱正堂.中国集成电路现状[J].科技情报开发与经济，2013，（02）.
[3]王阳元，王永文.绿色微纳电子：21世纪中国集成电路产业和科学技术发展趋势[J].科技导报，2012，（16）.
集成电路设计的大致流程篇2
【关键词】集成电路超低功耗技术研究
集成电路在不断的发展过程中，其所具备的信息处理能力越来越高，然而集成电路板的功耗也在不断增大，这就使得电子设备设计者在性能和功耗的选择过程中往往只能进行折中选择，这些都制约了电子元件的纳米化发展，制约了集成电路的超大规模发展。这种愤怒格式的超低功耗技术只是通过对技术的制约来实现低功耗，因此超低功耗技术成为了一种制约集成电路发展的技术难题。
一、现有的集成电路的超低功耗可测性技术
在集成电路的发展进程中，超低功耗集成电路的实现是一项综合工程，需要在材料、电路构造及系统的功耗之间进行选择。可测性技术所测试出的数据影响制约着集成电路的发展。但随着集成电路在不断发展过程中趋于形成超大规模集成电路结构，这就导致在现有的测试技术中，超大规模的集成电路板容易过热而导致电路板损坏。现有的超低功耗可测性技术并不能满足对现有芯片的测试，并不能有效地通过对日益复杂的集成电路进行测试，因此在对超低功耗集成电路技术进行研究的同时，还要把握现有的集成电路的超低功耗的可测性技术不断革新，以摆脱现有测试技术对集成电路板发展的制约。
二、超低功耗集成电路研究发展方向
2.1现有的超低功耗集成电路技术
在实际的操作过程，超低功耗集成电路是一项难以实现的综合性较强的工程，需要考虑到集成电路的材料耗能与散热，还要考虑到系统之间的耗能，却是往往在性能和功耗之间进行折中的选择。现有的超低功耗集成电路大多是基于CmoS硅基芯片技术，为了实现集成电路的耗能减少，CmoS技术是通过在在整体系统的实现设计，对结构分布进行优化设计、通过对程序管理减少不必要的功耗，通过简化合理地电路结构对CmoS器材、结构空间、工艺技术间进行立体的综合优化折中。在实际的应用工程中，通过多核技术等结构的应用，达到降低电路集成的耗能，但是睡着电子原件的不断更新换代，使得现有的技术并不能达到性价比最优的创收。
2.2高新技术在超低功耗集成电路中的应用
随着电子元件的不断向纳米尺度发展，集成电路板的性能得到了质的飞跃，但是集成电路芯片的耗能也变得日益夸张，因此在集成电路板的底层的逻辑存储器件及相关专利技术、芯片内部的局域之间的相互联通和芯片间整体联汇。通过有效的超低功耗的设计方法学理论，进行合理的热分布模型模拟预测，计算所收集的数据信息，这种操作流程成为超低耗解决方案中的不可或缺的部分。
现在的主要的超低功耗技术有，在集成电路的工作期间采用尽可能低的工作电压，其中芯片的核电压为0.85V，缓存电压0.9V。通过电压的有效控制能够减少电路集成技术所运行期间所造成的热量散发，从而导致芯片过热。对非工作核的实行休眠的栅控功耗技术，减少芯片的运作所需要承受的功。通过动态供电及频率技术对集成电路芯片进行有效的控制节能。为了实现超低功耗集成电路，需要从器材的合理结构、对电路元件材料的选择、空间上的合理分配等多个层次进行努力。通过有效地手段减少芯片在运作过程中所存在的电力损耗，从而降电能功耗在电路总功耗中所占的比例，这样能够将集成电路板的耗能有效地控制。利用高新材料形成有效的多阀值CmoS/功率门控制技术，对动态阀值进行数据监控，可以有效地减少无用的做功，有效地减少器件泄漏电流。通过对多门学科知识的应用实践及高新材料的实际应用，能够有效地进行减少集成电路的功耗。
集成电路设计的大致流程篇3
关键词：光伏场；逆变器；集散式
1采用集散式逆变器方案的缘由
近几年我国光伏发电飞速发展，新增光伏装机容量连续三年世界第一，累计光伏装机容量世界前二，并有望在今年或明年成为世界第一。同时我国西北部光伏装机已基本饱和，受到当地电网负荷较小和输出线路容量增长相对缓慢等的约束，我国西北部光伏的发展速度开始大大减慢。2013年以后，我国光伏开始逐渐向东部和南部发展。首先，东部和南部当地电网负荷较大，光伏所发电量更易消化，限制发电的可能性较小。其次，东部和南部距离用电负荷中心较近，光伏输出线路建设更方便。但东部和南部受到土地资源的约束，如很多土地已经开发利用，可成片/大片开发的土地基本不存在，同时还需考虑避让耕地/林地等，造成光伏场选址困难。上海电力设计院在云南的光伏设计项目也受到上述土地资源的约束，只能在丘陵山地中挑选较平整较大的地块来布置光伏场。集中式逆变方案是大型光伏地面电站普遍采用的技术方案，系统技术相对成熟，电站可靠性较高，投资性价比高。但在丘陵山地中，由于各光伏组件朝向和倾角不统一，存在单机功率过大与光伏组件mppt失配造成的发电量损失的矛盾。针对此种情况，考虑采用集散式逆变器，将逆变器mppt功能下放至汇流箱，可将每mw光伏mppt数量由集中式的2个提高到48个，可以很好地解决逆变器单机大功率化与光伏电池组件并联mppt失配损失之间的矛盾。
2集散式逆变器的优势
在传统的集中式mppt优化方案中，每500kw逆变器仅对应1路mppt优化单元，因此将因灰尘遮挡、阴影遮挡、组件劣化等造成不同特性的组件直接并联在一起，会导致无法保证每个组件的最大出力，也就是说将存在非常明显的组件匹配损失。这种现象在丘陵山地地区，当无法保证朝向和倾角一致时，发电量的损失将会更加明显。采用小功率的组串式光伏逆变器理论上可以很好地解决光伏组件mppt的失配造成的发电量损失，但却存在轻载情况下转换效率变差，以及轻载情况下的并网电能质量劣化的问题，甚至出现其它一些并网及后期运维等问题，系统成本造价相比集中逆变系统也会提高。因此目前组串型光伏逆变器一般应用于并网规模较小的光伏发电系统中。而集散式逆变器方案，每22kw对应一路mppt优化单元，1mw具备48路独立的mppt优化单元，可最大限度地减少因灰尘遮挡、阴影遮挡、组件劣化等不同特性而导致的组件失配带来的发电量损失。在一致性较好的大型地面电站，系统发电量将有2%～3％的发电量提升，而在山地、屋顶等复杂运行环境中发电量将有3%～5％的提升。同时集散式逆变器方案与传统典型的大型并网光伏电站的设计方案（集中式逆变器）基本兼容，施工简单、快捷，运行人员也不需重新适应新的运行维护方式。集中式逆变器采用一台1mw逆变器，也继承了集中式逆变器高可靠性、易于维护和管理等优点。集中式逆变器的输入电压范围更宽，可更大限度地利用光能，工作电压范围将从传统集中式逆变器的450VDC～820VDC，拓宽到300VDC～820VDC左右。光伏电池板通过mppt方阵功率优化器后，电压被调节成稳定的直流高压（800VDC左右），从而使得其工作电压范围被显著提升，高于280VDC的电压都将可以被有效利用,从而有效利用了早晚以及弱光下的能量。集散式逆变器方案可以节省输入/输出电缆成本。集散式逆变方案将输入直流电压由传统的600VDC左右的直流电压提升到稳定的800VDC左右，同等功率下电流下降25％，因此输入直流电缆的截面可以降低，从而节省电缆购买费用。同样对于交流输出而言，集散式逆变方案的交流输出电压也由传统的315VaC电压提升到500VaC左右，同等功率下电流下降37％，因此输出交流电缆的的截面可以降低，从而节省电缆购买费用。此外，集散式逆变器集成直流输入配电柜功能，可以减少采购直流配电柜费用，进一步降低工程造价。
3集散式逆变器的劣势
集散式逆变器也有着一些劣势。首先，集散式逆变器使用的是单机1mw，单台逆变器发生故障对发电量影响增大。其次，集散式逆变器将mppt功能下放至直流汇流箱，当电网下达有功功率调度命令时，控制中心由逆变器转变为直流汇流箱，直流汇流箱的响应速度、直流汇流箱之间的配合以及可靠性尚需一段时间运行验证。再次，集散式逆变器方案的直流汇流箱功能更多，相应的对通信线缆的可靠性要求更高。如果遇到距离较远或干扰较强的场所，通信线缆需改用光缆，相关的工程费用需要增加。最后，集散式逆变器运行业绩和生产厂家较少，大规模应用集散式逆变器时，低电压穿越/零电压穿越等性能能否满足电网要求尚未经过较长时间运行检验。
4集散式逆变器的配置方案
以上海电力设计院在云南丘北的光伏设计项目为例，项目场址位于丘陵山地，现场地形起伏多变。运用集散式逆变器方案，可以很好地解决光伏组件mppt的失配造成的发电量损失，有效的提升发电量。在本项目中，设计院采用了10mw的集散式逆变器方案，配置了10台1mw集散式逆变器、110台16进1出的直流防雷智能汇流控制箱以及10台1100kVa箱式变压器。集散式逆变器和直流防雷智能汇流控制箱配套提供，10mw分为两部分，各为5mw，分别采用无锡上能和深圳禾望公司产品。箱式变压器采用上海一电集团有限公司的产品。光伏组件首先通过光伏专用电缆接入至直流防雷智能汇流控制箱。每个直流防雷智能汇流控制箱可以接入16路光伏组串。直流防雷智能汇流控制箱汇总光伏所发电能后，将电压稳定在直流800V左右以一路输出至1mw集散式逆变器。每个1mw集散式逆变器可接入11台直流防雷智能汇流控制箱所汇集的直流电能，同时将直流电能逆变为500V左右的交流电能。逆变器再通过电缆将交流电能传送给就地升压箱变，就地升压箱变将电压抬升到35kV后，通过35kV电缆接入当地电网并网发电。逆变器箱房布置见图1。
5集散式逆变器的应用前景
集散式逆变器属于新技术流派，它是逆变器行业中一个新的概念、新的发展方向，也是一个新的可供业主选择的方案，其每mw光伏单元mppt跟踪路数也远大于集中式逆变方案，适合于大型屋顶分布式光伏、复杂地形地面光伏项目，能有效提高这类光伏项目的发电量。同时结合我国目前光伏发展状况，在丘陵山地这类的复杂地形上建设光伏电站的情况将越来越多，可预见集散式逆变器的市场前景光明，将有越来越多的工程采用此种逆变器。
参考文献：
[1]建筑工程技术和设计.2015年：光伏逆变器选型的探讨.
[2]电气技术，2015年6期：禾望集散式逆变器系统正式亮相上海SneC第九届光伏展.
[3]2015第四届分布式发电与微电网技术大会：集散式逆变器及其系统设计应用.
集成电路设计的大致流程篇4
关键词：multisim12.0电子线路实验教学设计初探
中图分类号：G712文献标识码：a文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0170-03
当前由于部分学生创新意识弱、知识掌握不牢固和缺乏毅力，导致他们创新能力偏低，学习的效果不尽人意[1]。为改变这一状况，引入multisim12.0仿真软件模拟实际电路，将多媒体及屏幕广播应用于电子线路课程设计教学中，充分激发学生学习的兴趣，调动他们的主观能动性，使学生了解到模拟电子技术这门课程并不抽象，而是与工程实际紧密联系着的，有着十分重要的实用价值。
电子线路课程设计是为配合模拟电子技术基础课程的教学而开设的。首先采用eDa（电子设计自动化）技术中的multisim12.0软件来对模拟电路进行仿真运行，让学生完成eDa技术方面的初步训练，然后搭接出实际电路[2]。通过这一环节，对培养学生的创新思维、综合能力素质与工程实践能力等方面均能进行全面的检验[3]。
1multisim12.0软件简介
电子线路课程设计所用的multisim12.0是美国ni（国家仪器有限公司）推出的以windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作，12.0是目前该软件的最高版本。它具有更加形象直观的人机交互界面，包含了Source库、Basic库、Diodes等15个元件库，提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如：电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。采用图形方式创建电路，再结合软件中提供的虚拟仪器：数字万用表、函数信号发生器、四踪示波器等对电路的工作状态进行仿真和测试，设计者可以轻松地拥有一个元件设备非常完善的虚拟电子实验室。
2multisim12.0软件应用实例
为了培养学生在电子线路课程设计中对电路的分析能力、发现规律并验证结果的综合创新实践能力，使学生掌握科学的学习方法，选择了一些既实用又有代表性的课题：常用波形转换发生器、双电源共射极耦合差分放大电路（动、静态分析）、微积分运算电路等。下面以直流串联型稳压电源仿真为例，说明multisim12.0软件的具体应用。
2.1直流串联型稳压电源总体结构
当前绝大多数设备及装置都需要直流电源进行供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。直流串联型稳压电源原理框图如图1所示。
直流串联型稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。电网供给的交流电压（220V，50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压，再通过滤波电路滤去交流分量，得到比较平直的直流电压，但这样的电压会随着交流电网电压的波动或负载变化而变化，故在对直流供电要求较高的场合，还需要稳压电路，使输出电压更加稳定。
2.2直流串联稳压电源原理图输入
利用multisim12.0软件友好的操作界面，建立新文件，新建项目，创建电路图，连接电路。直流串联型稳压电源仿真电路如图2所示，图中虚框标注了四部分模块组成。采用桥式整流，电容滤波电路，稳压电路是一个闭环的负反馈控制系统。
（1）原理分析。
假设由于负载电阻的变化（输入电压不变）引起输出电压瞬时降低时，通过R4、R5，调节的取样电路，引起三极管基极电压（）B成比例下降，由于三极管的，所以发射结电压（）Be将减小，于是与构成的复合管的基极电流（iQ1）B减小，发射极电流（i）e随之减小，管压降（UQ1）Ce增加，由于输入电压不变（），这样输出电压就上升，反之，输出电压则下降。通过以上的负反馈控制，最终使输出电压稳定，达到稳压效果。
2.3输出电压调节范围
调节取样电路中的值可改变输出电压。输出电压的最大值为：
输出电压的最小值为：
通过计算可以看出，调节的阻值就可以控制输出电压的范围。这里，以保证调节到合适的阻值时，稳压输出6V。
3仿真验证
在multisim12.0软件右侧栏的仿真仪表中选择multimeter（万用表）Xmm1和Xmm2分别测量三极管的集电极与发射极管压降VCe和输出电压，选择四踪示波器XSC1方便测试各点输入输出波形。
3.1负反馈稳压仿真
改变负载阻值，分别调整为330、100和1K，万用表Xmm1和Xmm2测量三极管的集电极与发射极管压降VCe和输出电压的值如表1所示。
由表1中的测量值可以看出，当负载变大时（330调整为1000），引起输出电压瞬时降低，三极管的集电极与发射极管压降VCe变大（39.12V变为39.25V），导致输出电压由6.097V增至6.099V；当负载变小时（330调整为100），引起输出电压瞬时升高，三极管的集电极与发射极管压降VCe变大（39.12V变为38.68V），导致输出电压由6.097V降至6.089V，稳压6V得以验证。
3.2稳压系数测量
衡量稳压电源稳压的主要质量指标有输出电阻，稳压系数和纹波系数。这里选取了稳压系数进行动态测试。在输出端接入负载=330，当负载不变时，输出电压和输入电压的相对变化之比，即（式1），调节电源输出值，模拟电网电压波动10%，测得数据和如表2所示。将数据带入（式1），得，可见输出电压相对稳定。
3.3仿真值与理论值对比
当电源电压为220V时，将仿真电路图2中的滑头调整为0%，用数字万用表测量，得=3.628V（理论值=3.77V）；滑头调整为100%，用数字万用表测量，得=8.546V（理论值=8.87V）。与理论计算值对比，相对误差为0.038%。
3.4仿真波形
在仿真仪表中选择四踪示波器XSC1，测得直流稳压电源电路各点电压波形如图3所示。电源电压正弦波经整流桥整流输出为，再经滤波得到纹波，最后在负反馈稳压电路作用下输出比较平滑的直流电压。通过观测仿真波形，比较直观地验证了直流串联稳压电源原理的正确性。
4结语
模拟电子技术是电力工程类包括电子信息专业的一门技术基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科，只要与电子行业有关的都要用到模拟电路，晶体管，集成运放，反馈，直流稳压电源是我们常用的器件和电路。通过multisim12.0仿真软件在电子线路实习中的应用，使概念原理多、理论性强、比较抽象、学生理解起来很费劲的模电课程学起来更轻松，学生能够获得成就感，提高了学生的学习兴趣，对后续课程的学习打下了良好的基础。
参考文献
[1]苑广军，孙继元.工程对象教学法培养创新能力的应用研究[J].实验技术与管理，2014，31（2）：21-22.
集成电路设计的大致流程篇5
关键词：电动机；纵联差动保护；自平衡式差动保护
根据相关设计规范的要求，容量在2000kw及以上电动机的电流速断保护不能满足灵敏度要求时，应装设差动保护。该保护的目的在于防止电动机或线路故障导致的事故扩大，使其对安全生产运行的影响尽可能小。本文从近几年工程设计中常用的这两种差动保护方式出发，分析了在工程应用中可能存在的问题及解决办法，提出了在工程设计过程中应注意的问题。
1高压电动机差动保护的接线原理
目前国内高压电动机常用的差动保护主要有纵联差动保护及自平衡式差动保护。
1.1该保护需在电源高压开关柜内及电动机定子线圈中性点附近各安装3只电流互感器ta，利用二次侧环流产生的不平衡电流启动差动继电器。
1.2自平衡式差动保护接线方案
该保护的接线方式只在电动机中性点附近装设3只电流互感器ta（安装于电动机接线盒内），比图1中的接线方案减少了3只电流互感器。由于电动机每相绕组始末引线分别进、出磁平衡电流互感器的环形铁芯窗口一次，各相始端
与终端电流一进一出，互感器一次安匝数为零，因此电动机正常运行或启动过程中磁通平衡，每相电流互感器内的电流矢量和为零，自平衡互感器二次侧不产生环流。当电动机内部故障时，故障电流破坏了磁通平衡，二次侧产生环流启动差动继电器KD，保护跳闸切断电源。
2高压电动机差动保护存在的问题上述常用的两种保护方式在实际应用中存在以下问题。
2.1常规纵联差动保护存在的主要问题
1）目前大多数石油化工企业新建生产装置中，用电设备与变电所的平均距离基本都在300m左右甚至更远，因此很容易造成电流互感器二次负载不匹配，即电动机启动时的激磁涌流会使电动机中性点侧电流互感器过饱和而开关柜侧电流互感器未饱和，从而产生不平衡电流。虽然在兼顾灵敏度的情况下可通过提高差动动作电流和差动制动系数来躲过不平衡电流，但是电动机启动中的电流暂态过程比较复杂，上述解决方法并不一定能可靠地躲过启动过程中产生的不平衡电流。另外，在工程设计中，常采用加大二次电缆截面的方法减小电流互感器二次回路阻抗，从而减
小不平衡电流。
2）国内微机保护装置的数字信号处理大多是基于傅立叶变换，而且一般保护装置都设置低通滤波器，这就导致傅立叶变换的基波频率跟踪范围大约是45～55Hz，远小于变频器频率变换范围。因此，对于使用微机综合保护装置的电动
机回路来说，如果是变频器-电动机回路，不应将变频器纳入到纵联差动保护的范围。如一定要将变频器纳入到保护范围内，工程设计中可采用传统电磁型保护代替微机保护装置。
2.2自平衡式差动保护存在的问题
1）由于企业电网结构及生产规模不同，而自平衡式差动保护只能保护电机内部故障，对于其电源线路需单独设主保护。如果装设常规速断保护，在系统短路容量较小、机组容量过大或线路过长时，很有可能造成高压电缆不能全部在保护范围之内的问题，即存在死区，这也是常常被设计工作者忽略的问题。天津某石化项目就出现了类似情况，该项目中主风机由一台14000kw的异步电动机拖动，供电电压为10kV，10kV母线短路电流为8.59ka，供电线路长约为500m，当电动机机端短路时，流过保护安装处的短路电流约为7.97ka。根据《工业与民用配电设计手册》的继电保护整定要求，电流速断保护一次侧的动作
电流可计算得到为4761.1a，保护装置的灵敏系数为1.67。上述计算结果表明灵敏系数小于2，不能满足要求，该电机如采用自平衡式差动保护，则其电源线路应单独设主保护，并且应考虑防止保护死区。值得注意的是，该设备是长周期订货设备，订货在设计的初期便开始了，由于没有系统参数，设计中选用了自平衡式差动保护，在得到业主提供的系统参数后，经核算发现了上述问题并及时通知了电动机制造厂，才避免了不必要的损失，这也是以后设计中应注意的问题。
2）自平衡电流互感器安装于电动机本体，如果二次电缆距离过长或电流互感器容量选择较小，可能会出现电流互感器二次负载不匹配导致的保护拒动。与纵联差动保护一样，工程设计中可采用加大二次电缆截面的方法减小电流互感器二次回路阻抗。
3）由于电流互感器为穿芯式结构，如选择安装在电动机本体上，必须采用一个主接线盒，又由于受到电气间隙的限制，主接线盒不能做得过小。因此，对于中心高较低的电动机不宜采取此安装方式。3）规约对比原理。从遥控过程及遥控命令格式中不难看出，遥控的正确性取决于：①集控主站下发的遥控命令是否包含与某一特定的一次设备相对应的开关序号；②远动设备接收到包含这一特定开关序号的遥控命令后，是否能正确地动作到相应的一次设备。在改进的试验方法中，远动设备与调度主站之间进行过遥控功能联动操作试验。同时，因为远动设备向集控主站的遥控转发点号与向调度主站的遥控转发点号严格地保持
一致，远动设备接收到集控主站下发的包含这一特定开关序号的遥控命令时，也能正确地动作到同一个一次设备。
4改进遥控试验方法的优点
改进的遥控试验方法与传统遥控试验方法相比，最大的优点在于不需要停电。这就避免了供电企业损失大量的供电量，减轻了频繁的停、送电操作给安全生产带来的压力，同时也方便进行遥控试验，有效地加快了试验进度。通常一个无人值班变电站的遥控试验，从做安全措施到抽测、规约对比，整个过程仅需要半天的时间。
5结语
在河南新乡供电公司府城集控站的建设中，对传统遥控试验方法进行改进，提出了“抽测+规约对比”的改进遥控试验方法。该方法明显加快了集控站建设的进度，有效地提高了生产效率，并避免了设备停电而损失供电量，收到了很好的
效果。
参考文献
集成电路设计的大致流程篇6
【关键词】提高;节能降损工作
引言
搞好电力网电能损耗技术管理所需的专业基础知识较多，不仅要求掌握电能损耗的基本概念，线损理论计算方法，降损的技术、管理措施等，还应掌握影响电能损失率准确计算的电能计量及计量误差的理论及实际工作要求。
1.电网线损的主要形成原因
电网线损形成的原因有非常多，不同的地区的经济情况、地理位置、天气等等因素不同，导致突出的主要原因不尽相同，本文主要介绍一些普遍存在的线损形成原因：
a.机械电能表没有及时技改为灵敏度较高的智能电表，导致很多用户各种电器待机用电等小功率用电无法带动电表转动，计量不能如实反映用电情况，另外机械电能表本身会消耗一部分电能;
b.智能采集系统使计量采集实现了同步采集，但我们没有充分开发智能采集系统对线损分析的作用，通过这个系统来提高线损分析、管理工作;
c.电能表或互感器的误差造成计量失真，互感器的接线错误导致计量不准确;
d.线路或接户线接头处接触不良，形成损耗。绝缘子被击穿或绝缘子表面污秽等原因，导致低压线路漏电或放电;
e.电力线路廊道没有及时清理，树木、竹林对线路攀触，致使线路对地放电，台区导线、电缆线径偏小发热造成电能损耗;
f.配变的三相负荷不平衡，造成线路和配电变压器损耗增加，线路中一些未装表计量的有线电视放大器;
g.对台区临时用电虚报、瞒报，少计售电量。抄表差错，估抄、漏抄、错抄造成供售电量差异，人为形成电能损耗，人为窃电，使电力企业少计售电量。
2.电网线损理论计算的重要性
我们都知道，在电能的传输过程，线损是不可避免的，它是由输送负荷的大小和送、变、配电设备的参数决定的，这部分损失电量可以用理论计算的方法求得，称为理论线损。
理论线损计算非常重要，通过理论线损计算，可以鉴定主网、配电网结构及其运行方式的经济性，查明电网中损失过大的元件及其原因，考核实际线损是否真实、准确、合理以及实际线损率和理论线损率的差值，确定不明损失的程度，减少不明损失。可通过对技术线损的构成，即线路损失和变压器损失所占的比重、可变损失和不变损失所占的比重的分析，发现主网、配电网的薄弱环节，确定技术降损的主攻方向，以便采取相应措施，降低线损。
3.电力系统节能降损的管理措施
3.1现在整个武平公司正在全面推广智能采集系统，智能采集系统技术对于线损管理工作这是一个革命性的技术。要重视这个技术对线损的管理的提高的意义。武平公司经过两年的努力，基本上已经全部完各种电表的智能采集系统工程改造。真正解决了人工抄表导致的同台区抄表不同步的问题，一个台区的线损采集完后一目了然。在整个公司层面，各关口计量统计时间也实现了完全同步，这样对全公司线损的分析起到很大的作用。能及时的发现高损台区，并立刻去查找原因，遇到问题马上就能找到原因，日积月累，历史遗留的很多问题都被发现并得到有效快速解决，为线损的提高起到很大的作用。
3.2合理设置关口计量点。关口计量点指与各电网经营企业贸易结算电量及企业内部考核结算的电量计量分界点。正确合理地设置电网各计量关口点，对电网线损的科学、合理划分、统计、管理尤为重要。
3.3加强职工教育和培训，采取集中培训和自学相结合的方式，培养职工的企业主人翁精神，提高职工的工作技能和管理经验。使广大职工从思想上认识到企业利益与自身密不可分，降损工作就有了实施的基础。
3.4实行线损管理动态考核，对降低线损率起到至关重要的作用。依据上年线损完成情况与理论线损计算结果，预测今年台区负荷发展情况，科学地制定本年度低压线损指标。并在实施过程中，每一季度进行修正，使线损指标更加合理，更加便于操作考核。
4.电力系统节能降损的技术措施
4.1在农网改造中要注意对线路供电半径的合理安排，农村线路供电半径一般应满足：380V线路不大于0.5km，iokV线路小于15km。负荷密度小的地区，在保证电压质量和适度控制线损的前提下iokV线路供电半径可适当延长。
4.2补偿方式坚持“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”及“集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。
4.3应杜绝近电远送或迂回供电。避免近电远送或迂回供电应严格合理地划分供电区域，按照经济合理的方式，尽量以最近的电气距离供电，避免交叉供电、跨供电区域供电。
4.4合理调整电网运行电压，电力网的运行电压对电力网元件的空载损耗、负载损耗和电晕损耗均有影响。当负荷不变时，电压每提高l%，与电压平方成反比的负载损耗将减少2%。在运行电压接近额定电压，当变压器分接头位置不变时电压每提高l%，变压器的空载损耗将增加2%。目前，农网的电压调控手段和能力比较弱，有载调压变压器数量少，农网的电压合格率水平还比较低，尤其是在灌溉和夏季用电高峰时更为突出，导致在负荷大时线损过高，供电可靠性低，电能质量差，因此，电压调控很有必要。在用电高峰季节到来之前，把变压器分接头调整好，用电高峰季节过去以后，再把分接头调回来，做到勤调、细调，确保电压质量满足要求。
4.5做好三相负荷平衡工作，加强电压调控三相交流电路有一个特性，那就是在三相负荷平衡的情况下，中性线流过的电流为零，因此规程要求三相负荷的不平衡度小于15%或中性线流过的电流不超过相线额定电流的25%。武平供电公司在这方面做得比较好，我们公司根据各台区的实际运行情况，逐个测算电流，逐个登记负荷，优化接线结构，调整接线方案，平均分配负荷，尽量做到三相平衡。按平均负荷调整以后，武平公司在不同时段测量各相电流，结果发现在不同的时段各相电流相差还是很大，我们就又以电流为标准，在负荷最大时进行调整，这样反复进行调整，终于达到满意的效果，使线路的不平衡度在整个运行过程中处于最小状态，从而既提高了供电可靠性，又降低了线损。
4.6使用大截面导线，采用节能型配电变压器导线电阻大小在材料一定的情况下，与截面大小成反比，即截面越大，电阻越小。从长远和节能减排看，非晶合金变压器的优越性非常明显，笔者建议供电企业在选择变压器时，尽量采用非晶合金变压器。
集成电路设计的大致流程篇7
关键词：水力平衡水力失调定流量变流量
在建筑物暖通空调工程中，水力平衡的调节是个重要的课题。本文提出了静态水力平衡和动态水力平衡的概念，并结合二种水力平衡的特点，分析了定流量系统和变流量系统几种典型方式的水力平衡设备的选择及实现水力平衡的方式。
一、水力失调和水力平衡的概念：在热水供热系统以及空调冷冻水系统中各热（冷）用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值X来衡量，X称水力失调度。X=QS/QJ（QS：用户的实际流量，QJ：用户的设计要求流量）水力平衡是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力，通常用热用户的水力稳定性系数r来表示。r=1/XmaX=QJ/QmaX（QJ：用户的设计要求流量，QmaX：用户出现的最大流量）
二、水力失调和水力平衡的分类：1、静态水力失调和静态水力平衡：由于设计、施工、设备材料等原因导致的系统管道特性阻力数比与设计要求管道特性阻力数比值不一致，从而使系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起系统的水力失调，叫做静态水力失调。静态水力失调是稳态的、根本性的，是系统本身所固有的，是当前我国暖通空调水系统中水力失调的重要因素。通过在管道系统中增设静态水力平衡设备（水力平衡阀）对系统管道特性阻力数比值进行调节，使其与设计要求管道特性阻力数比值一致，此时当系统总流量达到设计流量时，各末端设备流量均同时达到设计流量，系统实现静态水力平衡。
2、动态水力失调和动态水力平衡：当用户阀门开度变化引起水流量改变时，其它用户的流量也随之发生改变，偏离设计要求流量，从而导致的水力失调，叫做动态水力失调。动态水力失调是动态的、变化的，它不是系统本身所固有的，是在系统运行过程中产生的。通过在管道系统中增设动态水力平衡设备（流量调节器或压差调节器），当其它用户阀门开度发生变化时，通过动态水力平衡设备的屏蔽作用，使自身的流量并不随之发生变化，末端设备流量不互相干扰，此时系统实现动态水力平衡。
三、定流量系统水力平衡分析：定流量水力平衡系统是暖通空调设计中常见的水力系统，在运行过程中系统各处的流量基本保持不变。常用的主要有以下三种形式：1、完全定流量系统：完全定流量系统是指系统中不含任何动态阀门，系统在初调试完成后阀门开度无须作任何变动，系统各处流量始终保持恒定。完全定流量系统主要适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统，如末端风机盘管采用三速开关调节风速和采用变风量空气处理机组的空调系统以及系统要求较低、只需气候补偿器调节供暖水温即可满足基本需要的供暖系统等。完全定流量系统只存在静态水力失调，不存在动态水力失调，因此只需在相关部位安装静态水力平衡设备即可。通常在系统机房集水器上安装水力平衡阀（如图1所示）；对于空调水系统，可以在建筑物各层水平回水管上安装水力平衡阀。对于某些系统，虽然也不包含任何动态阀门，但由于无法通过其它非流量手段进行调节，因此在实际运行中用户会因为房间过冷或过热而改变阀门开度从而改变流量，因此可以认为这种系统介于定流量和变流量之间。
2、单管串联（带旁通管）供暖系统：单管串联供暖系统包括垂直双管水平单管串联系统以及垂直单管系统等。这种系统主管的流量基本不变，因此是定流量系统。以前者为例，来说明实现系统水力平衡的方式。这种系统主要存在静态水力失调，在水平分支管上由于三通或二通温控阀的调节作用而存在一定的动态水力失调。因此只需在相关部位增设相关的水力平衡设备即可使系统保持水力平衡。具体如下：⑴、在系统机房集水器上安装水力平衡阀；⑵、在立管回水管上设水力平衡阀（如图2所示）；⑶、在水平分支管上安装流量调节器保证各分支环路流量恒定（既可在本分支环路内部管道特性变化时保持流量恒定，也可在其它环路流量变化时避免受其干扰）。
3、末端设备带三通调节阀的空调系统：如图3所示，该系统与系统2类似。系统各分支环路的流量基本不变，是定流量系统。这种系统主要存在静态水力失调，在末端管路上也存在一定的动态水力失调。因此只需在相应部位增加相应的水力平衡设备即可使系统保持水力平衡。具体措施同系统2，只需将措施⑶的流量调节器安装在末端设备（风机盘管或空气处理机组）水管道即可。
四、变流量水力平衡分析：由于人们对系统品质的要求以及节能意识的不断提高，变流量水力系统在暖通空调工程中占据越来越重要的位置。变流量系统在运行过程中各分支环路的流量是随着外界环境负荷的变化而变化的。由于暖通空调工程在一年运行的大部分时间均处于部分负荷运行工况，因此变流量系统大部分时间系统流量都是低于设计流量的。因此这种系统是实时、灵敏、高效、节能的。变流量系统一般既存在静态水力失调，也存在动态水力失调，因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡。1、静态水力平衡的实现：通过在相应的部位安装静态水力平衡设备，使系统达到静态水力平衡。实现静态水力平衡的判断依据是：当系统所有动态水力平衡设备均设定到设计参数位置（设计流量或压差），所有末端设备的温度控制阀门（温控阀、电动二通阀和电动调节阀等）均处于全开位置时（这时系统是完全定流量系统，各处流量均不变），系统所有末端设备的流量均达到设计流量。从上可以看出，实现静态水力平衡的目的是保证末端设备同时达到设计流量，即设备所需的最大流量。避免了一般水力失调系统一部分设备还没有达到设计流量，而另一部分已远高于设计流量的问题。因此它解决的是静态平衡和系统能力问题，即保证系统能均衡地输送足够的水量到各个末端设备。变流量系统静态水力平衡设备的选择可参照定流量系统的描述来进行，在这里就不再赘述。但是，末端设备在大部分时间是不需要这么大的流量的。因此，系统不但要实现静态水力平衡，还要实现动态水力平衡。2、动态水力平衡的实现：通过在相应部位安装动态水力平衡设备，使系统达到动态水力平衡。它包含二方面内容：①、当系统其它环路发生变化时，自身环路关键点压差并不随之发生变化，当自身的动态阀门（如温控阀、电动调节阀）开度不变时，流量保持不变；如图4所示，当C、D点压差变化时，通过动态水力平衡设备（压差调节器pV）的调节作用，使a、B二点压差并不发生变化，如果各支路电动二通阀Vm1、Vm2……开度保持不变,则流经风机盘管Fp1、Fp2的流量保持不变；
②、当外界环境负荷变化导致系统自身环路变化时，通过动态水力平衡设备的作用，使关键点压差并不发生变化，此时自身其它并联支路的流量也不发生变化。如图4，当风机盘管Fp1所在房间负荷变化导致电动二通阀Fm1由开启到关闭，由于压差调节器pV1的作用，a、B二点的压差并不随之发生变化，这样，风机盘管Fp2的流量保持不变。由上可知，变流量系统动态水力平衡一般是通过动态水力平衡设备将双管并联系统关键点压差恒定在设计压差来实现的。因此变流量动态水力平衡系统也可叫做变流量定压差系统。压差调节是变流量系统的主要调节方式。实际上，动态水力平衡的另一关键设备流量调节器也是通过阀体内部关键点恒定压差（关键点间的节流装置开度不变）来保持流量不变的（固定阀胆式除外）。
下面就变流量系统几种典型动态水力平衡方式进行分析：⑴、暖通空调机房三种主要变流量动态水力平衡方式：①、自力式压差调节器方式：如图5所示，在分集水器旁通管上设压差调节器pV调节分集水器压差，当某一分支环路如V1-J1流量变化时，由于压差调节器的调节作用，使分集水器压差p保持不变。这样，其余分支环路V2-J2、V3-J3的流量并不随之发生变化，从而使系统实现动态水力平衡。
②、电动调节阀方式：电动调节阀方式可以分为电动二通阀和电动三通合（分）流调节阀方式三种，以电动二通阀方式为例：如图6所示，从分集水器上采集压力信号p1、p2输入压差变送器，压差变送器输出4-20ma标准电流信号到调节计（或DDC），通过与调节计上设定压差相比较，输出4-20ma控制信号到电动调节阀控制其动作，通过调节电动调节阀改变旁通水量从而保证分集水器压差p恒定到设计压差，这时分集水器上任一分支回路流量变化时对其它回路不产生影响，系统实现动态水力平衡。
③、调频水泵方式：如图7所示，从分集水器上采集压力信号p1、p2输入到压差变送器，压差变送器输出4-20ma标准电流信号到调节计（或DDC），与调节计设定压差比较后输出4-20ma控制信号到调频器，通过调频器输出已调频的电压信号到水泵，控制水泵转速改变水流量，从而保证分集水器压差与设定压差保持一致，使系统达到动态水力平衡。
⑵、供热系统典型的变流量水力平衡方式：如图8所示为垂直双管、水平双管并联分户设环供热系统。在垂直立管回水管上设压差调节器pV1，当其它立管的管道特性发生变化时，由于压差调节器pV1的调节作用，垂直立管供回水关键点a、B的压差保持不变；在水平管回水管上设压差调节器pV2，当其它不同楼层水平管管道特性发生变化时，由于压差调节器的调节作用，水平支管供回水关键点C、D的压差保持不变。这时当该环路某一散热器所在房间负荷变化引起温控阀wa开度变化时，由于压差调节器的调节作用，关键点C、D的压差不变，这样该环路其余散热器的流量并不会随之变化。
通过对变流量供热系统关键点压差的层层整定，使系统中每个散热器的流量只会因为自身负荷变化而通过温控阀的调节来改变，并不会因为系统中其它散热器流量变化而发生变化。这样，系统真正地实现了动态水力平衡。垂直双管、带分集水器的散热器及地暖分户设环系统也是变流量系统，其水力平衡特性同以上是一致的。对于单、双管组合系统，分支管为单管串联的按定流量系统进行分析，分支管为双管并联及主管、机房部分按变流量系统进行分析。⑶、空调系统典型的变流量水力平衡方式：①、带电动二通阀的风机盘管变流量水力平衡方式：该系统的水力平衡分析参看四.2（动态水力平衡的实现）部分。值得注意的是，目前市场上有一种自动平衡电动调节阀，其功能和上述方式是一致的，均能保证每个风机盘管达到动态水力平衡。它将上述功能和电动二通阀集成到一个阀内，安装在每个风机盘管支路上，其缺点是价格较高。②、带电动调节阀的空气处理机组（或柜式换热机组）变流量水力平衡方式：如图9所示为带电动二通阀的空气处理机组。在回水管上安装压差调节器，当系统其它分支管路的管道特性发生变化时，通过压差调节器的调节作用，使a、B二点的压差保持不变。这时如果电动二通阀Vm的开度不变，则空气处理机的水流量保持不变，系统实现动态水力平衡。
③、带动态平衡电动调节阀的空气处理机组（柜式换热机组）变流量水力平衡方式：动态平衡电动调节阀是一种新颖高效、调节性能极佳的电动调节阀，它实质上是压差调节器与电动调节阀的集成。如右图所示，当系统其它管路的特性发生变化时，由于动态平衡电动调节阀内置压差调节器的作用，使a、B二点的压差保持不变。如果电动调节阀Vm开度不变，则通过空气处理机组的水流量保持不变。当空气处理机组回风温度t发生变化时，输入到调节计的测量回风温度与设定回风温度相比较，输出一个4-20ma的控制信号去控制电动调节阀的开度，以调节水流量，保证回风温度与设定温度一致。在电动调节阀动作时，由于压差调节器的作用，电动调节阀二端压差（a、B二点）保持不变，因此这种调节是灵敏高效的，且调节阀流量特性曲线与理想的流量特性曲线一致，没有变形。这种电动调节阀比普通的电动调节阀具有更好的调节特性。
集成电路设计的大致流程篇8
[关键词]电路系统可靠性降额设计
[abstract]withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,therequirementsofproductreliabilityisproposedhigherandhigher.thecircuitsystemisthemostimportantcomponentofelectricalproducts,itsreliabilitydesignisimportant.Forcircuitsystem,themeasuresofreliabilitydesignaredescribed,withsimplifiedcircuitdesign,componentderatingusing,pCBboarddesign,softwaredesign.
[Keywords]CircuitsystemReliabilityDesignofReducingRating
0.引言
随着科学技术的迅速发展，对产品的可靠性提出越来越高的要求。所谓可靠性是指“产品在规定的条件下和给定的时间内，完成规定功能的能力”。[1]它不但直接反映系统各组成部件的质量，而且还影响到整个系统质量性能的优劣。电路系统是电器产品的最重要组成部分，容易受到热、湿度、振动、电磁波等干扰的影响，其自身的组成元件也存在老化、失效等问题，进而影响到产品的正常运行。因此，电路系统的可靠性设计尤为重要。如何来提高电路系统的可靠性，本文通过简化电路设计，元器件降额使用，pCB板设计的可靠性措施、软件可靠性措施等方面来阐述。
1.简化电路设计
在保证系统性能要求的前提下，尽可能使系统结构简单化，具体的措施有：
①尽量用软件代替硬件功能，尽可能减少系统元件的数量及其相互间的联接。例如采用集成了a/D，pwm，Flash和SRam等必要功能的mCU芯片；
②尽量采用简单电路代替复杂电路，用集成电路代替分立元件电路；
③尽可能采用经过考验的可靠性有保证的元器件以及功能电路；
④尽可能采用模块化设计，其中包括硬件模块化设计和软件的模块化设计。
2.元器件降额使用
降额设计，主要是指构成仪器的元器件工作时所承受的工作应力(电应力和温度应力)适当低于元器件规定的额定值，以达到延缓其参数退化，增加工作寿命、降低基本故障率，提高使用可靠性的目的。
通常元器件有一个最佳降额范围。在此范围内，元器件工作应力的降低对其失效率的下降有显著的改善，电路的设计易于实现，且不必在设备的重量、体积、成本方面付出大的代价。但过度的降额会使元器件的正常特性发生变化，甚至有可能找不到满足设备或电路功能要求的元器件；过度的降额还可能引入元器件新的失效机理，或导致元器件数量不必要的增加，结果反而会使设备的可靠性下降。根据产品的不同用途及其重要性，一般降额设计分为三个等级。
a.Ⅰ级降额
Ⅰ级降额是最大的降额，对元器件使用可靠性的改善最大。超过它的更大降额，通常对元器件可靠性的提高有限，且可能使设备设计难以实现。适用于下述情况：设备的失效将导致人员伤亡或装备与保障设施的严重破坏；无法或不宜维修；系统对设备的尺寸、重量有苛刻的限制。
b.Ⅱ级降额
Ⅱ级降额是中等降额，对元器件使用可靠性有明显改善。Ⅱ级降额在设计上较Ⅰ级降额易于实现。用于下述情况：设备的失效将可能引起装备与保障设备的损坏；有高可靠性要求，且采用了某些专门的设计；需支付较高的维修费用。
c.Ⅲ级降额
Ⅲ级降额是最小的降额，对元器件使用可靠性改善的相对效益最大，但可靠性改善的绝对效果不如Ⅰ级和Ⅱ级降额，在设计上最易实现。适用于下述情况：设备的失效不会造成人员和设施的伤亡和破坏；设备采用成熟的标准设计；故障设备可迅速、经济地加以修复；对设备的尺寸、重量无大的限制。[2]
对于失效率高、重要元器件一定要进行降额设计。下面列举集成电路、晶体管、二极管的降额设计。
2.1集成电路
集成电路芯片的电路单元很小，在导体断面上的电流密度很大，因此在有源结点上可能有很高的温度。高结温是对集成电路破坏性最大的应力。集成电路降额的主要目的在于降低高温集中部分的温度，降低由于器件的缺陷而可能诱发失效的工作应力，延长器件的工作寿命。
中、小规模集成电路降额的主要参数是电压、电流或功率，以及结温。大规模集成电路主要是降低结温。降低结温可采取以下措施：
a.器件应在尽可能小的实用功率下工作；
b.采用去耦电路，减少瞬态电流冲击应；
c.器件的实际工作频率应低于器件的额定频率，原因是当工作频率接近器件的额定频率时，功耗将会迅速增加；
d.应实施最有效的热传递，保证与封装底座间的低热阻，避免选用高热阻底座的器件。
2.2晶体管
高温是对晶体管破坏性最强的应力，因此晶体管的功耗和结温须进行降额；电压击穿是导致晶体管失效的另一主要因素，所以其电压须降额。功率晶体管有二次击穿的现象，因此要对它的安全工作区进行降额。其降额准则如表1所示。
2.3二极管
二极管的降额要求类似于晶体管，其功率（或电流）、结温及反向电压必须进行降额。
二极管允许的总耗散功率(或电流)与环境温度(或壳温的)的关系可用“功率（或电流）-温度负荷曲线”表示，图1为整流二极管电流--温度负荷曲线。小电流或小功率二极管最大额定电流或功率对应的环境温度范围通常在-55°C～+25°C之间，当超过了温度上限后，其允许的电流或功率将线性下降，直至下降到0，此时的环境温度（或壳温）对应于二极管的最高结温。曲线斜线部分的斜率约等于热阻的倒数，它与器件的物理常数有关。
图1整流二极管电流--温度负荷曲线
降额设计是可靠性设计的重要措施之一，但在降额设计中应注意到降额幅值越大将带来仪器的体积、重量和成本的增加，在有些应用情况下将受到限制。
3.pCB板设计的可靠性措施
在pCB板上除了尽量减少元件器的便用量及元件的降额使用，还可以通过以下措施来提高系统的可靠性：
①在pCB板上，弱信号的走线尽可能短而宽，且两边用较粗的地线（不小于3mm）进行屏蔽保护，以防止其他电路的漏电流及电磁干扰进入信号电路。
②为了保证信号的无失真放大，信号线应尽可能宽，并尽量减少过孔。为此，在双面pCB板中，顶层（元件面）基本上均排布信号线和电源线，而底层（焊接面）应尽可能增大接地面积，地线面积应占整体印制板面积的40%，这也是一种屏蔽手段，同时从插件输入的地线出发，形成一个地线回路，在三层印制板中则增加了一个中间层次（电源层），所有的5V和12V的电源线均排布在该层，元件面与焊接面则于双面pCB板相似。
③运算放大器的输入端与输出端应尽可能远离，否则会在两端之间产生杂散电容，会使输出信号返回到输入端而产生自激振荡。
④pCB板中条状线不要长距离平行，否则会在两线之间形成电感耦合及寄生电容耦合。
⑤微弱信号经过的过渡孔、信号放大电路的正负输入端都在元件面走线，在焊接面用地线包围，过孔必须两面焊接，提高焊点的可靠性。
⑥每个集成电路芯片的正负电源端都有0.1μF的电容并联接地去耦，且此电容排布在尽可能接近芯片的电源端，这样可以消除芯片周围分布电容的影响。
⑦pCB板上有多种电源，每个电压源均要在入口处设置去耦电路，防止互相干扰。常用RC滤波电路，如图2所示，其中C1滤除高频干扰，电容值在pF级，C2滤除低频干扰，电容值在μF级。
图2RC滤波电路
⑧在pCB板的装配工艺上，不用集成电路管座，集成电路直接焊在pCB板上，这样可以抗冲击与振动，同时避免了管座与集成电路之间产生的分布电容的影响。
4.软件可靠性措施
提高电路系统可靠性还可以通过一些软件的措施来实现。通常采用的软件措施有：数字滤波技术、冗余技术、看门狗（watchdog）技术等。
4.1数字滤波
数字滤波是通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重，即提高信噪比，它实际上是一个滤波程序。与传统的模拟滤波器相比，它具有灵活、方便、功能强、可靠性高、稳定性好的优点。在一定程度上，可以完全取代模拟滤波器。
4.2冗余技术
冗余技术包括指令冗余和数据冗余。指令冗余是在双字节指令和三字节指令之后插入两条空操作指令nop，可保护其后的指令不被拆散；或者在一些对程序流向起决定作用的指令之前插入两条nop指令，该指令就不会被前面执行下来的失控程序拆散，并将被完整执行，从而使程序走上正轨。数据冗余是将原始数据（包括状态标志、工作变量、计算结果等）以数据块的形式同时存放在Ram的不同区域，当原始数据被破坏时，可启用备份数据。备份数据的存放地址要与原始数据的地址有一定的距离，以免被同时破坏。
4.3看门狗技术
看门狗(watchdog)内置有定时器，每个程序运行周期都得对它重置初值，一旦程序跑飞，进入死循环，定时器溢出将mCU复位，从而退出不正常的运行状态。但是这样做必须注意系统的可重入性，对于与历史状态相关的系统，可以结合数据的冗余技术，启用备份数据来保证为保证其重入性能。
4.4软件陷阱
为了防止程序跑飞到Rom的盲区，还可以设置软件陷阱。软件陷阱是用一条引导指令强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。如果把这段程序的入口标号为eRR，则软件陷阱就是一条“LJmpeRR”指令。为加强其捕获效果，一般还在它前面加多条nop指令：
5.结束语
在一个具体的系统设计中，为提高系统的稳定性和可靠性，往往要综合采用多种措施来达到满意的效果，这是全面提高系统可靠性的必由之路。系统不同，其具体的控制对象就可能不同，运行环境也会千差万别，因而其面临的主要干扰问题就不同，采取的措施也就不同；但仅采取某项措施就希望全面提高系统的可靠性常常是不现实的，而要针对主要问题综合采取相应措施提高可靠性。
参考文献：
[1]王锡吉.电子设备可靠性工程[m].西安：陕西科学技术出版社，2005.
[2]GJB／Z35-93《元器件降额准则》.
集成电路设计的大致流程篇9
方框图是表示该设备是由哪些单元功能电路所组成的图，能表示这些单元功能是怎样有机地组合起来，并完成它的整机功能。方框图仅表示整个机器的大致结构，即包括了哪些部分。每一部分用一个方框表示，有文字或符号说明，各方框之间用线条连起来，表示各部分之间的关系。方框图只能说明机器的轮廓、类型以及大致工作原理，看不出电路的具体连接方法，也看不出元件的型号数值。方框图一般是在讲解某个电子电路的工作原理时，或是介绍电子电路的概况时采用的。按运用的程序来说，一般是先有方框图，再进一步设计出原理电路图。如果有必要时再画出安装电路图，以便于安装。装配图是表示电原理图中各功能电路、各元器件在实际线路板上分布的具置以及各元器件管脚之间连线走向的图形。装配图也就是布线图，如果用元件的实际样子表示，又叫实体图。原理图只说明电路的工作原理，看不出各元件的实际形状，不知道在机器中是怎样连接的，以及位置在什么地方，而装配图就能解决这些问题。装配图一般很接近于实际安装和接线情况。如果采用印制电路板，装配图就要用实物图或符号画出每个元件在印制板的什么位置，焊在哪些接线孔上。装配图有图纸表示法和线路板直标法两种。图纸表示法用一张图纸（称印制线路图）表示各元器件的分布和它们之间的连接情况，这也是传统的表达方式。线路板直标法则在铜箔线路板上直接标注元器件编号，这种表示方式的应用越来越广泛，特别是进口设备中大多采用这种方式。
电子电路的分解
任何复杂的电子电路都是由一些具有完整基本功能的单元电路组成，也就是说任何复杂的电子电路都可以分解为若干个单元电路，比如各种直流稳压电源，其技术指标可能有所不同，但就其电路组成而言，都是有变压器降压电路、整流电路、滤波电路以及稳压电路等单元组成的，交流电由变压器降压后，经整流输出脉动直流电压，然后经滤波电路变为较平滑的直流电压，最后由稳压电路进行稳压输出。复杂电路一旦被分解成若干个单元电路，就可以从分析单元电路着手，去了解各单元电路的工作原理、性能特效以及有关参数，进而分析每个单元电路和整机电路之间的关系，了解电路的设计思想。
集成电路设计的大致流程篇10
关键词：低压电力线栽波通信pL3105CDpSK调制/解调DSl8820GSm/GpRS
引言
近年来，国内煤矿重大安全事故不断发生，尤其是中小煤矿情况更为突出，给国家、人民造成了重大损失。为此，国务院十分重视煤矿安全生产问题，不断加大行业管理力度，逐步形成量化监督管理模式，并相继成立“安全评价”部门机构．实现常年有序、真实有效及信息网络化管理．针对日前行业的发展需要，本方案为中小煤矿实现实时安全监管目标提供了必须的条件与手段。为减少布线的麻烦和投资，本方案中下行通道采用了先进的低压电力线扩频载波通信方式，以井下已布好的电缆作为通信介质进行数据传输。上行通道采用无线网路通信方式，报警记录通过GSm网以短消息形式传到预定手机，或通过GpRS传到上级主管部门计算机以便对事故作出及时处理。
1硬件结构设计
该煤矿安检设备的基本功能有：煤矿各工作面瓦斯浓度的实时采集记录并显示；瓦斯浓度超标报警；井下风速采集记录；负压(压力)记录；一氧化碳浓度采集记录；温度采集记录；水泵电机工作状态；风机工作状态；绞车工作状态；电源过压报警；失流报警；缺相报警；班次产量记录；开关量采集及设备控制；载波数据传输；GSm/GpRS无线通信；参数设置；数据存储；电源自动切换管理以及系统自检等功能。该系统结构如图1所示。设备分为井下数据采集终端和地面数据集中器两部分。2采集终端设计
数据采集终端是用来采集、监测、控制井下设备状态并将数据记录上传给集中器的装置，可同时采集16路的开关量和16路模拟量，并经a/D转换形成数字量，安装在井下防爆箱内。它为各类传感器提供工作电源，并以RS485总线方式通信；与集中器间以载波通信方式进行数据交换。集中器间采用载波通信方式，集中器可定时或随时召唤井下各设备参数并存储。
井下数据采集终端总体功能结构如图2所示。瓦斯传感器安装在井下各采煤工作面及巷道上，以采集不同点的瓦斯浓度。量程为o～4％CH4，供电方式采取采集器统一直流15V供电，保障其安全性。当井下瓦斯浓度超标时，采集终端发出报警，报警灯不停闪烁的同时又诵讨语音报警以提示人员进行紧急撤离。同时监控室里的集中器也发出报警，提醒地勤人员采取紧急措施。另外，在报警同时打开风门及风机进行抽风，以降低瓦斯浓度。同样，当井下一氧化碳浓度超标也会发出报警。需注意的是，由于气敏传感器都有一定的使用寿命，因此最好一年更换一次传感器，以保障测量的准确性。
巷道风量的测量采用矿用智能风量传感器，其测量范围为风速0.3～15m/s；坑道断面积小于30m2；允许误差小于+0.3m/s；重复性误差读数值+1％；输出信号为200～1000Hz/5～15Hz或4～20ma/1～5ma；工作电压为Dc15v；工作电流小于60ma；换能器工作频率为140～150kHz。经a/D转换(或v/F转换)后，可测得其通风量的大小，以了解井下空气质量等。
由于井下到处都是易燃的煤，因此，当温度过高时极易发生自燃的情况；由于井下燃烧为不完全燃烧，因此会产生大量的一氧化碳。上述情况会导致井下人员的一氧化碳中毒，当遇到明火时还会产生爆炸。因此井下温度的测量很重要，尤其对于那些井下较干燥的矿井显得更加必要。本方案中采用美国Dalias公司的增强型单总线数字温度传感器DSl8B20，它仅需一根口线与单片机连接，其测温范围为一55～+125℃，精度高，可编程分辨率为9～12位，对应温度分辨率为o.5～o.0625℃。该传感器还具有用户可编程温度报警设置，在12位分辨率时最多在750ms内可将温度值转换为数字量。根据现场情况可安装多个温度测量点以监控井下温度的变化。
井下巷道均由钢架或木架支撑，为防止冒顶、坍塌等危险情况造成人员重大伤亡和财产损失，井下需要实时巡检巷道压力情况，并及时整修。因此，在承重架下安装压力传感器实现压力应变的实时监测，可及时检测到出现的险情，从而能够避免重大事故的发生。
井下设备大多为防爆型设备，因此价格较一般同类型非防爆设备高许多。当出现过压、失流、缺相或三相不平衡等情况时，常会烧坏电机造成停产，从而造成重大的损失。为尽量杜绝或减少出现此类状况后造成损失，在电机进线上安装精密的电压、电流互感器，实时监测电压电流的变化。当出现非正常变化时及时报警，超出预定值时自动断开电源以保障设备的安全。
井下设备的工作状态是否正常对安全生产非常重要，因此对风机、水泵、绞车等重大设备工作状态的监测是采集终端的另一重要功能。实时监测这些设备的二次触点等开关量，然后经光电隔离、整形、限流电路接到单片机端口，单片机可根据这些开关状态来判定设备的工作状态。另外，主控室还可通过集中器向采集终端下发某设备工作状态命令。
采集终端具有报警功能，当某一设备出现异常时，其对应LeD即出现闪烁状态，同时伴有语音报警。大多数同类设备与地面设备间的通信采用专线形式，其主要弊端是安装不方便且安全性不高，尤其对于井下分支较多的情况会更加麻烦。对于竖井，电缆常会因为罐笼撞帮而被挂断，出现维护困难的情况。本方案采用先进的低压电力线载波通信技术，由于电力电缆在矿井建成的同时就完成了布线，且防护做的很好，从而避免了线路维护的麻烦。另外，随井下掘进面向不同方向的扩展，电力电缆也会随着铺设好，因此不需要另外再铺设专线，只需将具有载波通信功能的传感器安装设置好即可。由于井下交流电源多为127V和220V，因此在将载波信号耦合到高压电路上时必须做好隔离和防爆。本方案采用耐压680V的聚多元脂电容器作为隔离器件。微处理器pL3105为51兼容，具有8/16位aLU、2×16位aDC，内部集成了电力载波通信模块，该模块是专为电力线通信网络设计的半双工异步调制解调器，载波通信的抗干扰能力很强。
3数据集中器设计
数据集中器功能结构如图3所示。数据集中器是放置在主控室用来汇集、监测井下设备运行状况、对异常情况进行报警及显示，并能上传的设备。同时，它还具有对地面绞车运行状况实时监控、计量提升煤罐次数并计算生产量的功能。数据集中器可同时管理多个井矿下的采集终端设备，采用大容量掉电非遗失数据存储器nVRam，对井下各测量点数据可进行定间隔(1～60mim可设)存储一个月的数据；可根据矿上生产情况设定班次及上下班交接时间，同时采集、计算并保存当前班、上一班、上上一班的生产量作为工人工作量核算的依据。采集方法是：在罐笼提升绞车电机进线上安装电压、电流互感器，利用绞车档位控制开关的空触点进行上下、档位的辨别，根据罐笼提升重量的变化导致电机输出功率的变化来判别出是空罐、上下人员还是煤罐。需注意的一点是：由于厂矿电压昼夜变化都较大，因此根据公式p=U×i可看出当电压变化时电流也随着变化，电流互感器感应电流也会随着变化，另外还会出现提升过程中罐笼撞绑导致感应电流瞬时过大的情况，也会有为防止罐笼过度摇摆出现危险而在提升过程中暂停(也叫稳绳)的情况。所以，在实际应用中对提升过程采集的信号经a/D转换后，还需要进行求平均值以及设置稳绳时间、空罐重量参数、正常罐重参数、超重报警参数等参数的设置。根据提升有效罐次乘以标准罐煤重量计算出当前班次的产量，到换班时间设备自动进行换班存储，将当前班次产量转存为上一班次，上一班次转存为上上班次，依次循环。对于小型煤矿，这样的产量统计方式可以避免因错计、漏计、少计的人为因素而导致矛盾的发生。
为便于进行参数的设置，集中器还具有人机接口。液晶显示采用清华蓬远公司内藏t6963C控制器的液晶模块，分辨率为128×64点阵，能显示汉字和图形，可当地通过键盘进行参数设置、远动控制操作等。实时刷新显示井下各采样点的数据及各设备开关状态，当井下瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度等超标时，集中器面板上各对应报警LeD进行闪烁报警、并显示出报警点所在位置，同时伴有语音报警。
集中器与采集终端之间通过低压电力线进行载波通信，可实时召唤、存储各采集终端下属设备当前状态字及数据．并讲行显示。用户可通过RS232串口、红外或RS485接口实现本地计算机与集中器的数据交换，也可通过计算机经集中器对各设备进行开、停控制。本方案中还增加了GSm/GpRS通信方式，当设备出现重大报警时，集中器自动将报警内容通过短消息的形式发给预定义好的手机，或者通过GpRS方式将各数据记录及报警记录上传到主管部门的计算机。这样做可以实现无人值守的要求。
4软件设计
本方案所涉及到的软件设计包括三部分：运行于数据采集终端中的数据采集、报警、控制及通信程序；运行于数据集中器中的数据采集、通信、报警及人机接口程序；运行于pC机上的后台监控、数据库等程序。
数据采集终端中的程序采用C51语言编写，主要完成以下几个功能：①瓦斯、风速、一氧化碳及压力等各类传感器模拟量的采集及a/D转换，数据读取；②采用分址编码方式对单总线数字式温度传感器DSl8820的温度值读取；③设备的开停、风门、馈电等开关量的采集及对风、电、瓦斯等设备的闭锁控制；④数据计算及存储、报警判断、电源管理及系统自检；⑤与集中器间以电力线为介质通过载波通信进行数据交换；⑥通过本地串口可进行本地数据抄读及参数设置。
程序流程图见图4。数据集中器中的程序也采用C5l语言编写，主要完成以下几个功能：①对每个班次的生产量进行计数、存储以及绞车运行状况的实时监测；②载波通信程序设计，设置定时中断，定时抄读所有终端所属设备的运行数据并存储，数据类型包括当前实时数据记录、日数据记录、月数据记录、报警记录及时间标识等，另外还具有设备参数设置程序等；③报警判断程序的设计；④键盘及液晶显示程序的设计，通过键盘可设置下属终端设备参数，包括瓦斯报警浓度、温度报警值、压力报警值、数据存储周期、班次交接时间等参数；⑤与计算机经本地串口进行串行通信。
程序流程图如图5所示。pC机上的后台监控程序即图形界面用户应用程序，是通过VistlalC++开发环境编写的，采用串行口中断的异步通信方式实现与无线moDem通信；后台数据库程序采用microsoftSQLServer2000编写。