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摘要：隨著現(xiàn)代教育改革的深化推進，社會對于人才的需求更強調(diào)實踐性，這給《數(shù)字電子技術》課程的發(fā)展提出了新的發(fā)展要求，其內(nèi)含的電路設計是課改的關鍵，針對此，本文將以新課內(nèi)容及教學實踐需求為研究基點，利用可靠性仿真技術進行電路設計，由此在電路制作之前將通過仿真軟件將電路結(jié)構及元器件參數(shù)調(diào)整至最佳狀態(tài)，以為實踐教學提供有效支撐。

關鍵詞：可靠性仿真技術；課改要求；任務驅(qū)動；電路設計

1基于可靠性仿真技術的電路設計需求分析

基于可靠性仿真技術的電路設計主要是以虛擬儀器設備替代現(xiàn)實電子元器件，從而為電子電路的實踐教學提供有效支撐，從而更好了踐行“理實一體化”的教學理念，促進學生實踐技能的提升，促使課程回歸教學的本質(zhì)。1.1實踐性教學開展的內(nèi)在需求?；诳煽啃苑抡婕夹g的電路設計，學生可以參與擬訂設計方案、仿真模擬等環(huán)節(jié)，從電路的設計方案、仿真模擬等環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒒逎y懂的理論知識與實踐知識相結(jié)合，幫助學生提升實踐技能。1.2實現(xiàn)層次化和差異化教學的必然選擇。關涉電路設計的技術型教學內(nèi)容涉及的元器件較為繁雜，且不同元器件性能、參數(shù)、封裝形式、價格、功耗等存在較大區(qū)別，在教學過程中需要反復的實驗、測試，這增加了設備投資成本，而且因為學生個性化差異，學習、接受能力各不相同，加之電子元器件復雜程度的不同，應該據(jù)此分層次設定目標，以貼近生活、學生所喜愛的教學內(nèi)容，以“任務驅(qū)動”的形式引導學生進入知識和技能的學習，但這勢必增加電子元器件的投入，而仿真模擬電路的設計可以利用仿真軟件呈現(xiàn)電子電路的操作面板和功能，并通過交互式操作完成相應測試任務，不僅滿足了教學需求，而且控制了教學成本。

2基于可靠性仿真技術的電路設計方案

2.1電路設計的整體流程?？煽啃苑抡婕夹g可以檢驗電路存在的故障并發(fā)現(xiàn)設計的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對性的進行改進，為了遵循由簡入繁的原則，以有效調(diào)動學生學習熱情和積極性，本文以典型電路電源模塊設計為例，設計過程中首先應該進行可靠性仿真實驗，其具體的流程如圖1所示。2.2電路設計的具體步驟。2.2.1設計信息采集。為了實現(xiàn)電源電路的優(yōu)化設計，應詳細搜集其應用環(huán)境和使用方法等信息，具體包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2數(shù)字樣機建模。電路設計中數(shù)字樣機建模須采用專業(yè)軟件實現(xiàn)，但因為學生學習、接受能力存在差異，應該目標層次，將設計過程進行分解，并以“任務驅(qū)動”的形式，將不同設計知識分配到各個任務之中，讓學生通過分步設計完成理論知識的實踐應用，由此才能確保電路設計學習的效果，通常存在熱設計信息和振動設計信息兩類建模方式，具體的建模步驟為：首先根據(jù)將所獲取的電路信息進行簡化，完成CAD數(shù)字樣機模型的構建，并依據(jù)熱設計信息建立CFD數(shù)字樣機模型，而后依據(jù)振動設計信息建立FEA數(shù)字樣機模型。其次，為確保CFD數(shù)字樣機與物理樣機的一致性，須對其進行修正與驗證，利用對電源模塊工作狀態(tài)熱測量的方式，獲取其關鍵元器件點溫度測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)所得結(jié)果修正電源模塊CFD數(shù)字樣機的邊界條件、期間參數(shù)，由此實現(xiàn)對CFD數(shù)字樣機的修正。再次，同理，也須采用相同的方法對FED數(shù)字樣機進行修正，且測試過程中，應該在約束條件下對電源模塊重點部位，關鍵元器件進行模態(tài)分析，并依據(jù)結(jié)果完成修正。2.2.3應力分析。溫度應力分析選用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析計算電源模塊CFD數(shù)字樣機模型，經(jīng)過分析可知，電源模塊設計中如元器件排布不合理，則會導致電路設計存在熱分布過度集中的缺陷。分析中，平臺環(huán)境溫度70℃設定為第一參考溫度條件，電源模塊表層軍溫度72℃設為第二參考溫度條件，經(jīng)過分析，為電源模塊所在分級提供5V工作電源的功率器區(qū)域，是熱分布較集中的部位，需要修正電路設計方案。而對于振動應力分析，則選用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析計算電源模塊FEA數(shù)字樣機模型，分析結(jié)果顯示，電源模塊中元器件數(shù)量和重量排布、安裝方式設計不合理，使得電源模塊產(chǎn)生局部共振的設計問題，應該據(jù)此進行及時修正，以優(yōu)化電路設計。

3結(jié)束語

本文將可靠性仿真技術引入電路設計之中，將電路細化分類，并根據(jù)學生個體差異由簡入繁、逐步引導，實現(xiàn)了教學目標的分層實現(xiàn)，也將培養(yǎng)學生的實踐技能真正落實到實處。

作者:宋月麗 劉立軍 單位:遼寧機電職業(yè)技術學院

參考文獻

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