時間：2023-03-21 17:12:29
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隨著電力電子技術的發展，用電設備對電源的要求不斷提高，開關電源正逐步向著高效率、大功率密度、高可靠性、低電磁抗干擾、無噪聲、維修方便等方向發展。瞬時同步整流技術由于實現簡單，響應速度快和具有自然限流等優點而得到廣泛地應用。
本文在分析DC-DC技術發展的基礎之上，用Buck電路，運用MAX767系列芯片研究一條簡潔的途徑實現DC-DC直流變換，即應用同步整流技術控制方法，來實現變換器高效工作。該變換器主電路結構簡單可靠，可以實現輸入：DC4.5～5.5V，輸出DC5V/3.3A的設計。
分析其系統工作原理的過程，為該變換方法和應用提供了理論基礎，通過同步整流技術的方法和應用MOSFET管的設計，較理想的實現了DC-DC變換器的設計要求。
最后，運用這些設計成功的設計出DC-DC直流變換器。
本文主要介紹Buck電路和MAX767系列DC設計，工作原理和主要參數的設計，并對系統的外特性和穩定性作了分析。
關鍵詞：DC-DC直流變換;同步整流技術;MOSFET管
Abstract
Withthedevelopmentoftheelectronictechnology,thehigherrequirementofPowerSupplyareraisedincludinghighefficiency,highpowerdensity,lowEMI,andrapiddynamicresponse.Ahysterics-bandinstantaneouscurrentcontrolPWMTechniqueispopularlyusedbecauseofitssimplicityofimplementation,fastcurrentcontrolresponse,andinherentpeakcurrentlimitingcapability.
Thedesignofthefoundationofupper，withbuckcircuit，handlemax767serieschiplookintoaslipofcompactavenuerealizedc-dcdirectcurrenttransform，namelyapplicationsynchronousrectificationtechnicalcontrolmeans，camerealizeconvectorhighlyactivewroughtofthetextatanalysesdc-dctechnologicaldevelopment.beone''''sturnconvectortrunkfeederstructuresimplicitycredibility，couldrealizeimport：DC4.5～5.5v，outputdc5V/3.3A
Boththatofanalyseshissystemprincipleofoperationcourse，forbeone''''sturntransformmethodandapplicationsupplyknowclearlyrationale，throughthemediumofsynchronousrectificationtechnicalmeansandapplicationMOSFETtabledesign，compareidealrealizeknowclearlydc-dcconvector''''designrequirement.
Atthelast，handlethesebedesignedforwrought''''thoughtoutdc-dcdcconverterto.
Thedesign，combineversussystemicexternalcharacteristicandstabilitydidknowclearlyanalysesofthebothtextmostlyintroducebuckcircuitandmax767seriesDCdesign，principleofoperationandmajorparameter.
keyword：dc-dcdirectcurrenttransformsynchronousrectificationtechnologymosfettube。
主電路的設計
電力電子技術是以電力為對象的電子技術，它在主要任務是對電能進行控制和交換。現在電力電子技術已成為信息產業和傳統產業之間的重要接口、弱電與被控強電之間的橋梁。
從SCR、IGBT、SITH；從相控整流電路及周波變換電路到脈寬調制和高頻斬波電路，現代電力電子技術正逐漸向集成化、高頻化、全控化、電路弱電化、控制數字化和多功能化發展，本文所討論的充電機系統就是現代電子技術的產物。
2.1整流濾波電路
整流電路由三相整流橋、充電電阻R、短路開關S和濾波電容C1構成。
當電路加電時，開關S處于斷開狀態，電網通過整流橋和充電電阻R向電容C1充電。電阻限流作用，防止加電時產生沖擊電流。
當電容充電結束后，開關S閉合，將限流電阻R短路，電路進入正常工作狀態。開關S的動作是由控制電路中的軟啟動電路實現的。
由于整流濾波電路所使用的是不控制元件，對電網影響較少，同時，以軟啟動過程所實現可防止潮涌電流的產生。
2.2主電路的選型
開關電源的電路拓撲結構眾多，其中正激式、反激式和半橋型適合小功率電源使用，全橋型適合大功率電源使用，其中正激電路又可以分單管正激和雙管正激等多種。電路形式的最終確定，需要根據設計任務書和實際應用場合的具體情況來確定。
一般來說，功率很小的電源（1-100W），采用電路簡單、成本低的反激型電路較好；當電源功率在100W以上且工作環境干擾很大、輸入電壓質量惡劣、輸出短路頻繁時，則應采用正激型電路；對于功率大于500W、工作條件較好的電源，則應采用半橋或全橋電路較合理；如果對成本要求比較嚴，可以采用半橋電路；如果功率很大，則應采用全橋電路；推挽電路通常用于輸入電壓比較低、功率較大的場合。充電機的核心部分是DC/DC功率變換電路。DC/DC變換器一般可分為自激式和他激式兩種。自激式變換電路輸出功率較小，頻率不易控制，只用于較小故在此只介紹他激式變換電路，在他激式變換電路中，開關管的控制信號是由可調頻率的震蕩器給出的。下面對它激式變換電路的組成部分分別加以說明。
目錄
摘要I
AbstractII
第一章緒論1
1.1PWM技術歷史和現狀1
1.2高頻軟開關逆變式充電機2
第二章主電路的設計3
2.1整流濾波電路3
2.2主電路的選型4
2.3軟開關技術的基本概念6
2.4軟開關技術的提出與發展7
2.5工作過程分析9
2.6全橋型電路的主電路元氣件參數的確定12
2.7輸出濾波電路的設計16
第三章濾波電路和主電路的計算18
3.1濾波電感18
3.2濾波電容19
3.3開關器件的設計20
3.4主電路設計的具體計算22
3.5驅動電路的設計27
第四章控制電路的設計及保護電路的實現31
4.1控制方案的確定31
4.2PWM信號的產生33
4.3移相及互鎖電路36
4.4開關信號的產生38
4.5恒流控制電路的設計39
4.6調節器電路的設計41
4.7保護電路設計42
在學生愿意主動來到課堂學習的前提下，吸引學生的學習興趣更為重要。為了可以讓學生興趣盎然地參與到教學過程中來，教師在能講述知識的前提下，還要能激發學生的學習動機，喚起學生的求知欲望。在這方面，教師可以結合實際應用，講述一些射頻集成電路在日常生活中的應用。比如，美國半導體產業協會（SIA）總裁兼執行長BrianToohey曾指出：“從物聯網、智能汽車、智能家居等市場都可以看出，半導體普遍出現在每一種產品類型中，而且正變得無處不在。”僅僅在我們每天使用的智能手機中就包含RF收發器、功率放大器、天線開關模塊、前端模塊、雙工器、濾波器及合成器等關鍵射頻元件。而且有報告指出，2011年這些射頻器件的市場規模為36億美元，預計2011~2015年的年復合增長率為5.6%，到2016年主要的射頻器件市場將達47億美元。此外，目前應用比較廣泛的WiFi及物聯網都與射頻集成電路有著密切的關系。這些切實應用由于與學生的生活以及將來的就業息息相關，因此，相關內容的講述能夠有效地激發學生的學習熱情。
二、如何讓學生成為課堂的主人
“以教師為中心”“以灌輸為主要形式”的傳統教學方式已經無法適應新時代的需求。如果教師僅根據教材對內容進行枯燥的講解，無法抓住學生的注意力，學生很容易溜號，影響課堂教學質量。因此可以通過引進研究型教學模式、師生互動來活躍課堂氣氛。所謂“研究型教學模式”即將教師由知識的傳授者轉變為學習的指導者，將學生由被動的學習轉變為主動的學習。如何使學生成為課堂的主人，在教學實踐中發現培養學生的問題意識是課堂教學的有效手段，教師可以通過創設開放的問題情景，引導學生進入主動探求知識的過程，使學生圍繞某類主體調查搜索、加工、處理應用相關信息，回答或解決現實問題。比如，以射頻技術在物聯網中的應用為開放課題，學生通過查資料，分析整理，更深刻體會了射頻技術在智能家居、交通物流、兒童防盜等方面的應用，使學生在學習過程中主動把“自我”融入到課程中，敢于承擔責任，善于解決問題。
三、讓學生走上講臺
學生是課堂的主人，因此，可以改變以往教師在講臺上講、學生坐在下面聽的傳統教學模式。讓學生走上講臺可以將傳統的講授方式轉換為專題研討的教學模式。教師可以提前布置專題內容，如射頻器件模型、射頻電路設計、射頻技術發展、射頻技術的應用及未來發展趨勢等。有個專題內容作為核心，學生可以在老師的指導下通過檢索資料，組織分析資料，最終走上講臺向老師和其他學生講述相關的內容。通過幾年的實踐，發現這樣可以增加學生學習的主動性和自覺性、同時也能使學生對相關的問題發表各自的觀點，形成對問題各抒己見、取長補短的研討學習方式，大大拓寬學生的知識面以及綜合表述能力。
四、通過實踐教學加深理解理論教學內容
理論教學是掌握一門技術的基礎，但實踐教學也是必不可少的。學生在掌握一定的基礎理論的同時，須要通過設計實踐來強化鞏固。實踐教學的引入，不僅能夠加深學生對理論知識的深入理解，洞悉細節，提高學生的動手能力，還可以培養學生創新思維及科研能力。因此，教師可以通過設置幾個開放的課程設計內容來讓學生主動研究探索。在本課程的教學中，本人已經有計劃地進行了實踐教學活動，例如，在實踐教學中，曾經給學生布置了“用于GPS的低噪放電路設計”的實踐設計。在該設計過程中，學生須要深入理解多方面知識，比如明確GPS的頻段、確定低噪放的電路結構，并有效評估電路性能等。為了課程設計的順利進行，學生須要進行查閱分析資料、軟件安裝、軟件學習、電路設計、課程論文撰寫等幾個環節的分析設計工作，并最終在實踐中系統深刻地理解掌握課程的理論內容，為以后的工作及深造打下堅實的基礎。
五、鼓勵學生參與科研項目
關鍵詞：輸配電系統規劃；遺傳算法；最短路算法；啟發式方法
1、引言
從物理或數學意義的角度講，不同電壓等級網絡的綜合規劃對獲得全局最優解，得到總體上最大的經濟效益是必要的。然而，輸配電系統的同時綜合規劃長期以來并不被人們所重視，在實踐中，人們普遍采用將各電壓等級系統分層規劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：
①輸配電系統的網絡結構不同，進而導致優化算法不同；
②各電壓等級綜合規劃導致問題規模激增。另外，各級電網的分層管轄也是造成分層規劃的一個實際原因。
本文對多電壓等級、不同網絡結構的輸配電系統綜合規劃問題進行了研究，提出了基于知識的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統重構問題。實際上，網絡規劃問題與網絡重構問題可被看成一類問題，只不過是弧費用的計算方法不同而已，即規劃問題的弧費用需要用分段函數來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。
2、不同電壓等級的開環系統綜合規劃
在電力系統中，為了避免電磁環網，高中壓配電網必定是開環運行的。這時就能利用能生成樹狀網絡的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級的開環系統綜合規劃問題。對于規劃問題中根據安全性和可靠性的要求需要閉環設計的系統，可以先應用本文的方法得到樹狀網絡，然后采用文獻[2]的方法進行專門的聯絡線優化，以構成環網。最短路遺傳算法是在同一個電壓等級中實現的[1]，這樣才能直接將負荷潮流迭加到各弧的流量上。對于多電壓等級系統，只需仿照標幺值計算的原理將各電壓等級的電氣量折算到某一選定的電壓等級上，就可以采用最短路遺傳算法進行網絡的全局優化。
3、開環與非開環混合輸配電系統綜合規劃
如果需要進一步將開環與非開環系統綜合規劃，或配電系統允許弱環運行，最短路遺傳算法就不能直接應用了。
但是，經過下述2個改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。
3.1節點入度限制
首先，應允許在不需要放射運行的節點構成環。這可通過檢測和限制節點入度數的方法來實現。最短路遺傳算法中，在形成尋路網絡Gm時，當某個中間節點k的入弧數Nin-x-m=1時，則其余指向該節點的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網絡為放射狀。現在，對每一節點規定最大入弧數，即最大入度Nin_k_MAX，若節點k屬于放射狀運行系統，則令其為1，否則令其為該節點最大允許的進線數。Nin_k_m記錄節點k入弧數的變化情況，其初始值為0，并有機會逐漸增加。當時，其余指向該節點的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實現了不同運行方式系統對網絡結構的要求。經過以上改進的最短路遺傳算法就可以解決開環與非開環系統綜合規劃在網絡結構方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優解。
但可證明當各負荷大小趨近于0時，這種方法得到的解就會與全局最優解一致。當負荷越大時，其解越可能偏離最優解，因為此時該負荷有很大可能是由多個實際電源點供電。由于負荷通常在較低電壓等級，而允許成環網運行的網絡是在很高的電壓等級，且低壓負荷的容量比高壓環網系統中元件的容量要小得多，所以，可近似地認為負荷點是由一個（實際）電源點供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實際最優解。
3.2有功潮流
由于網孔的出現，使得以負荷復電流（或功率）直接迭加構成線路中潮流的方法失去了合理性。因為只有一個虛擬源點，對于同時由2條以上供電路徑供電的節點來說，可能會導致矛盾的節點電壓。為了避免這種情況，此時可只考慮有功功率的優化。實際上對于允許環網的系統規劃問題，現有的方法[3]也全是只考慮有功優化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優化來完成。這是因為：一方面，無功設備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨立于有功潮流的控制。
4、基于知識的高效最短路算法
盡管最短路遺傳算法不會有維數災問題。
但是基本的Dijkstra最短路算法的計算時間復雜性是O（N2），其中N是規劃問題的網絡流模型的節點數，因此，基于最短路算法的局部優化算法的計算時間復雜性是O（N3）（認為負荷數與節點數成一定比例）；若遺傳算法的種群個體數和最大代數取固定值，則最短路遺傳算法的計算時間復雜性是O（N3）。可見隨問題規模的增大，最短路遺傳算法的計算時間也將很長。實際上，直接在輸配電系統規模非常龐大的網絡上利用常規的最短路算法為某一個負荷點尋找供電路徑是很不必要的。對于一個負荷點來說，整個系統中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據輸配電系統的實際信息把這一小部分元件提取出來后再應用最短路算法，則最短路算法的尋路時間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計算時間復雜性決定了整個算法的計算時間復雜性。我們稱這個被提取出來供尋找負荷m的最經濟供電路徑的網絡為尋路網絡Gm.用以提取尋路網絡的方法應具備以下特點：
①易于計算機實現。
②在保證不丟失最優解的基礎上，盡可能縮小尋路網絡。下面，以一個實例來說明如何實現基于輸配電系統知識的最短路算法。
若現有10kV，66kV，220kV，3個電壓等級系統，要尋找負荷m的最優供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網絡Gm.
（1）將輸配電系統按電壓等級分層，負荷點通常在最底層10kV層，虛擬電源點在最高電壓等級層220kV層。
（2）定義元件Aij到負荷點m的距離為式中為元件Aij的起點坐標；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點坐標；Xm、Ym為負荷點m的坐標；Kij-m為元件Aij到負荷點m的距離調節系數，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負荷點m供電的10kV區域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負荷點m的距離大于Rm，則認為其不可能為m供電，因此不加入尋路網絡。反之，則將相應的元件加入負荷點m的尋路網絡。
（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網絡傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉換。因此，規定最大精細尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對于規劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網絡，而在此半徑之內的元件全加入尋路網絡。
（4）經上述步驟形成的10kV系統范圍內的尋路網絡Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對于10kV負荷點m來說是可能的供電點，而對于66kV系統來說是可能的負荷點。對這些變電站的每一個均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統范圍內的尋路網絡，這些網絡的并集構成負荷m在66kV系統范圍內的尋路網絡Gm_66.
（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統的負荷點。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負荷點m在220kV系統范圍內的尋路網絡Gm_220.當然，Gm_66中也可能包含發電廠，此時，可認為其是通過一條無損耗、無費用的虛擬弧，由設于220kV系統的虛擬源點供電。
（6）獲得負荷點m在整個輸配電系統的尋路網絡為顯然，經過以上步驟處理后，得到的負荷點m的尋路網絡Gm要比初始的整個網絡要小得多，因此最短路算法的計算量也將大大縮小。
5、結論
本文對多電壓等級、不同網絡結構的輸配電系統的綜合規劃問題進行了研究。在解決了電壓等級折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環輸配電系統綜合規劃的方法。以此為基礎，通過控制節點出入度，并且只針對有功潮流進行優化，又提出了開環與非開環混合的輸配電系統綜合規劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統規模大而造成的計算量問題，給出了基于輸配電系統知識的最短路算法的實現方法。
參考文獻
[1]余貽鑫，段剛（YuYixin，DuanGang）。基于最短路算法和遺傳算法的配電網絡重構（Shortestpatyalgoithmandgeneticalgorithmbaseddistributionsystemreconfiguration）[J].中國電機工程學報（ProceedingsoftheCSEE），2000，20（9）：44-49.
設備安裝
1)總配電柜掛墻安裝底邊距地1．2m，配電箱為嵌墻暗裝，安裝高度為底邊距地面1．4m。2)除注明外，開關底邊距地1．3m、插座底邊距地0．3m暗裝。開關選用蹺板開關，插座均采用安全型插座。
導線選擇及敷設
1)室外電源進線由上一級配電開關確定校驗后再行最終確定。2)進線選用YJV22-1kV鎧裝銅芯電力電纜，應急照明支線選用ZR-BV-500V銅芯阻燃導線;照明支線選用BV-500V聚氯乙烯絕緣銅芯導線。干線、分干線沿橋架或穿SC鋼管暗敷設;支線均穿SC管沿墻及樓板暗敷設，保護層厚度不小于15mm。3)消防配電線路敷設具體要求可參見《建筑設計防火規范》相關條文。
照明系統
1)光源:一般場所選用T8三基色熒光燈管配節能型電子鎮流器或緊湊型三基色節能燈。2)在走廊、主要出入口等處設置疏散照明。安全出口燈、疏散指示燈，以及應急照明燈采用帶蓄電池的燈具，應急照明供電時間應保證不低于30min。應急照明燈具應帶不燃型保護罩。應符合GB13495和GB17945國家標準。3)照明配電裝置的線路，增設一根PE保護接地線。4)開關、插座和照明燈具靠近可燃物時，應采取防火保護措施。其他類型燈具防火保護措施可參見《建筑設計防火規范》相關條文。
節能措施
1)光源:燈具均選用三基色燈具高效節能型，熒光燈燈管為節能型三基色T8燈管。采用電子鎮流器或節能型電感鎮流器，燈頭補償功率因數應大于0．9。熒光燈燈具效率應滿足GB50034-20043．3．2-1表要求。照明燈具選擇鎮流器應符合GB50034-20043．3．5表要求。2)照度要求:門廳100lx，走道50lx，宿舍100lx，圖書閱覽室300lx，活動室100lx。3)照明功率密度最大值要求:門廳6W/m2，走道4W/m2，宿舍7W/m2。圖書閱覽室11W/m2，活動室7W/m2。
避雷、接地系統及安全防范措施
1公寓樓避雷
1)此項公寓樓工程避雷級別按三類設計。公寓樓的避雷設施應能滿足阻止直擊雷和雷電波的侵入，在地下1層總配電箱旁設總等電位箱。2)接閃器:在公寓樓屋頂避雷接閃器為10的鍍鋅圓鋼;避雷帶在檐口頂板明敷或在屋面明敷;網格公寓樓應小于20m×20m或者24m×16m，采用鍍鋅圓鋼作避雷帶支架，支架間距為1m，高為0．1m。避雷帶與做引下線的柱內主筋應可靠焊接，所有外露焊接部分應做防腐。3)接地極與引下線的施工做法按相關圖集及規范要求設計，這里不再詳述。
2接地系統及安全措施
1)本公寓樓的各接地系統的接地共同采用同一的接地極，接地電阻要求應小于1Ω，實測電阻不滿足要求時，要增加人工接地極。2)在公寓樓的地下室設總等電位聯結，要求MEB箱應與各類金屬管道及強，弱電進線管以及避雷引下線和基礎接地極等做必要聯結。3)公寓樓的接地形式為TN-C-S系統，電源線在入樓處做重復接地。4)引至進線柜PE母排的MEB線采用BV-1×16銅線，穿PC25管沿墻、地板暗敷設，其余MEB線采用40×4鍍鋅扁鋼沿地下室底板暗敷設，預埋件與基礎鋼筋網連接，做法參見國標02D501-2。5)水平與豎向敷設的金屬管道及橋架兩端就近與接地干線相連。6)過電壓保護:在總電源配電柜內設置第一級電涌保護器(SPD)。7)綜合布線引入端等處設過電壓保護裝置。8)接地支線必須獨立和接地干線相互聯結。9)帶有淋浴設施的廁所應設局部等電位聯結，并在廁所內引兩根大于16鋼筋到LEB箱，應將廁所的金屬管件做聯結，局部等電位箱暗裝底距地0．3m。
綜合布線系統
1)由室外引來的數據網線(大對數電纜)至1層的弱電總箱，再由配線柜配線給各層的用戶。機房設備由電信部門設計，本設計僅負責總配線架以下的配線系統。2)本公寓樓網絡和通訊設計為非屏蔽綜合布線系統，出橋架后穿鍍鋅鋼管暗敷。網絡的垂直干線選擇光纖，水平一般可以選用超5類電纜。3)語音與數據插座，可用RJ45超五類型插座。
近年來，我國電子技術獲得突飛猛進發展，新型元器件和集成電路得以廣泛應用，電集成化與復雜化顯然已成為新時期電路設計的發展趨勢。為更好滿足當代電路設計需求，利用電子線路CAD技術取代傳統的手工操作很有必要。在電子線路CAD技術的輔助下，電路設計的精密度將獲得可靠保障。電子線路CAD技術的應用，其實是電路設計者在電路設計理論上具有可行性的基礎上，通過計算機繪圖、設計軟件等工具，完成實際的設計工具。在電子線路CAD技術的幫助下，電路設計工作的效率與質量均將得以顯著提升。目前，電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要包括以下內容：
1.1電路圖的設計。作為電子設計中的重要環節，設計結構完善、功能全面的電路圖很有必要，這是確保電子設計最終產物能夠正常使用的根本保障。在電子設計者進行電路原理圖的設計工作時，完全可以借助Protel工具，實現原理圖的輸入。Protel蘊藏著資源豐富的電子器件庫，在Protel的輔助下，設計者在繪圖期間能夠結合設計需求，靈活使用各類電子器件，大大簡化了設計的工作量，同時提高了電路原理圖的精密度。譬如，使用者繪制完成元器件后，可以根據自己的想象，將其放在任何一個位置，僅需通過拖動就能實現，無需進行其他調整參數等操作。
1.2模擬數據。電子線路CAD技術還能起到模擬數據的作用，以便設計者根據模擬電路運行產生的數據，檢驗電路設計有無異常。同時，可結合模擬數據，對電路進行更深層次的分析。Protel軟件本身自帶多種模擬功能，設計者可通過模擬功能的運用，對電子設計在通電情況下的溫度、瞬態、靈敏度等情況有一個初步的了解，以確保該電路的功能是否達到預期效果。另外，還可利用數據模擬，了解電路各環節的運行情況，以便設計者及時察覺線路異常，并盡快采取措施進行調整。
1.3設計PCB板。利用Protel軟件，將電路設計圖進行布線，最終形成的電路板即為PCB板。PCB板的設計，離不開電路原理圖的導入，而電路原理圖的導入工作，勢必需要借助Protel軟件的數據模擬功能。同時，為確保PCB板的設計達到理想效果，電路原理圖與PCB板中的各類元器件的電氣特點務必要保持一致。只有這樣，設計者才能借助Prote軟件的布線功能完成布線工作，并在后期，通過人工調整的方式，進一步改善布線工作的效果，使電路布線更加精確、整潔。
2運用電子線路CAD技術提高電子設計課程教學質量的有效建議
電子線路CAD課程是一門理論與實際結合性很強，具有一定實踐性的新興課程，是當代電子信息技術專業的核心課程之一。電子線路CAD課程的主要目的，是幫助鍛煉學生PCB板的設計能力，能夠結合設計需要，完成各種類型的PCB板布局與布線。作為電子信息技術專業的高職學生，務必要掌握：CAD軟件的應用能力、原理圖繪制能力、原理圖元件制作能力。PCB板設計能力、新元件封裝制作能力、單面PCB板設計與編輯。雙面PCB板設計與編輯，并了解一定的有關多層PCB板設計與編輯以及電子線路仿真知識。結合電子線路CAD技術在電子設計中的應用情況來看，為能有效完成電子線路設計工作，全面落實電子線路CAD技術的教學很有必要。然而，從目前教學工作開展情況來看，在高職電子設計課程的教學工作中，電子線路CAD技術的應用并沒有達到理想效果。學生在對電子線路CAD技術始終無法真正掌握電子線路CAD技術，也不能通過靈活應用該技術，順利完成電子設計工作。學生對該技術的學習，往往只是停留在對理論知識的理解，對實踐操作方面的內容，多呈現出臨時性記憶的特點，一旦離開教師的輔導或一定時間未接觸，就會出現無從下手的情況。針對這一問題，結合發達國家成功經驗，發現運用以行動為向導的項目教學法效果更佳。告知電子設計課程在教學過程中，應遵循以下基本原則：
（1）先整體后具體。在開展CAD技術的教學工作時，教師應提前對該技術的應用價值與學習意義進行介紹，告知學生這一知識要點的學習難度與學習目的，使學生做好充分的心理準備后，再進行各項目的教學與實踐；
（2）循序漸進。學生初步接觸CAD技術時，教師注意引導學生進行簡單嘗試，帶領學生運用該技術進行難度系數低的電子設計，然后不斷增減難度，由淺入深，加強學生運用該技術的能力。比如說，相較于高頻電子產品，低頻電子產品的電路設計更為簡單，教師在帶領學生進行學習時，應從低頻電子產品的設計入手，待學生完全掌握操作技能后，再逐漸轉向高頻電子產品的電路設計；
（3）鼓勵創新。在使用CAD技術進行電子設計時，教師應在學生CAD技術掌握到一定程度時，鼓勵學生積極創新，進一步增強學生電子線路CAD技術應用的靈活性；
（4）要求學生將理論落實到實踐。子在學生運用CAD技術完成電子設計任務時，教師應要求學生將設計轉化為成品，而不是停留在電腦的設計。將設計轉化為成品，能有效激發學生學習成就感，使學生更加直觀的感受到CAD技術的魅力，今后愿意更加專注地投入學習。
3結束語
1RF2514的引腳功能
RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：
引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應使用較短的印制板導線直接連接到接地板。
引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當PD為低電平時，所有電路關斷。當PD為高電平時，所有電路導通工作。
引腳3（TXOUT）：發射器輸出端。輸出為晶體管集電極開路（OC）方式，但需要一個提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個匹配電容。
引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。
引腳5（MODIN）：AM模擬或者數字調制輸入。信號通過該腳輸入可以把調幅信號或者數字調制信號加到載波上，而通過該腳外的一個電阻則可對輸出放大器進行偏置。該腳的電壓不能超過1．1V，過高的電壓可能會燒壞芯片。
引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應連接一個中頻旁路電容。
引腳7（GND2）：數字鎖相環接地端。
引腳8（VREFP）：偏置電壓基準端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。
引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時也可以對壓控振蕩器的中心頻率進行調節。10腳與11腳之間應連一電感。
引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來控制鎖相環的帶寬。
圖2
引腳13（LDFLT）：用來設定鎖定檢測電路的閾值。
引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。
引腳15（OSCB）：設計時可將該腳直接連接到基準振蕩器晶體管的基極，由于該基準振蕩器的結構是Colpitts的改進型，因此應在15腳和16腳之間連接一個68pF的電容。
引腳16（OSCE）：設計時將該腳直接連接到基準振蕩器晶體管的發射極，同時在該腳與地之間還應連接一個33pF的電容器。
圖3
2RF2514的內部結構
RF2514是一個具有鎖相環的AM／ASK甚高頻／超高頻發射器。它由功率放大器、集成壓控振蕩器、鑒相器和充電泵（PhaseDetector＆ChargePump）、分頻器（Prescaler32／64）、鎖存檢測（LockDe-tect）和直流偏置（DCBias）等電路組成，其原理框圖如圖2所示。
關鍵詞：負荷等級供電系統供電壓降接地
引言
磁懸浮制梁生產基地實際上是一個混凝土制品的生產基地。但是與其不同處是生產制造的每根軌道梁全長25M，重達180T，而且在每根梁上要精確安裝上使列車前進的長定子線圈的組裝件。所以同為混凝土制品廠，但生產工藝上有很大差別。加工制作軌道梁的主要生產工藝分：預應軌道制作生產中間裝配出廠儲放等。在整個制作流程中，軌道梁需在臺座上保溫養護，在恒溫，恒濕的車間內裝配加工。
作為向國際第一條用于商業運行的磁懸浮快速列車提供軌道梁的生產基地，其國際影響是很大的。而且磁浮交通的開通日期2003年1月已確定，根據倒計時，生產制作軌道梁的生產周期也相應確定。對于時間緊磁懸浮制梁生產基地實際上是一個混凝土制品的生產基地。但是與其不同處是生產制造的每根軌道梁全長25M，重達180T，而且在每根梁上要精確安裝，制作技術含量極高的這樣一個國際少有國內首創的磁懸浮制梁基地，要保證按時完成生產任務。除了工藝合理外，安全可靠的供電也是非常重要的。對于其供電負荷等級我國規范上還未明確規定，需要設計者對其供電系統負荷等級有個合理準確的定位。
1.負荷等級的確定
制梁基地能否按時完成軌道梁制作，是與按時通車有著直接的關系。涉及到中國在國際上的聲譽，如果由于供電不可靠而造成180T梁報廢，其時間及經濟損失是非常之大的，因此對于制梁基地的生產用電負荷為一級。保證了其供電的可靠性。對于一級負荷的要求，供電規范上有明確要求。一級負荷應有兩個電源供電，當一個電源發生故障，另一個電源應保證供電。
2.供電電源確定
工藝提供的設備總裝機容量為13700KW，負荷分布在1.7公里廠區內。從技術角度及供電規劃要求應選用35KV供電，考慮到基地使用年限不長，因為該變電所使用年限僅為制梁結束就完成歷史使命。而且建一座35KV變電所的投資比較大。如何合理有效解決磁懸浮制梁生產基地電源是個重要問題。根據指揮部提供信息，磁浮交通的35KV牽引變電所已由供電局建成，考慮到目前由于磁浮交通還未建成變壓器為空載運行，可以從該變電所配出10KV電源，供制梁基地使用。這樣即節省投資又節省了建設35KV變電所的時間一舉兩得，經與供電局協商解決了供電電源的問題。
3.變電所位置的確定
工藝提供了整個基地工藝流程圖，依據工藝設備的用電情況，集中設置10KW變電所顯然不合理，造成了電源不能深入符合中心，影響供電質量，使得運行中損耗加大，根據工藝設備分布情況，將其分為四個供電區域（1）機加工灌漿車間（2）澆搗車間（3）提升泵房（4）生活區按用電情況由磁浮交通35KV變電所引出二路10KV電源每路10KV供電回路的負荷不超過6000KVA，滿足了10KV供電規則。分別設置10KV變電所，將10KV變電所設置在負荷中心減小了供電半徑提高了供電質量，保證了供電的可靠性
4.供電系統
4.1機加工灌漿車間供電系統
機加灌漿車間是整個基地核心用電大戶，采用的設備大多為高精度數控設備，環境要求恒溫恒濕，所以對其供電負荷確定為一級，在車間旁設一座附設車間10KV變電所從磁浮交通引來兩路10KV電源，作為高壓進線并設高壓配出柜向其它10KV站饋電，其高壓系統為單母線分段，中間不設聯絡開關，每段母線分別帶2臺變壓器1臺2500KVA，一臺2000KVA變壓器。低壓系統為單母分段中間設聯絡開關，正常時母聯開關打開，變壓器為分別運行，當一段母線失電，失電段上為非重要負荷由于失壓而自動跳閘，母聯開關自動合閘保證對重要負荷的供電連續性。這樣的系統不論任何一臺變壓器或一條線路失電均能保證生產工藝流程中的設備用電，大大提高了供電可靠性。
.3澆搗車間、提升泵站、鍋爐房供電系統
鍋爐房是作為工藝過程中的熱源，供電必須可靠，供電負荷等級為一級，選用兩臺箱式變，一臺為1000KVA，另一臺為1250KVA，高壓進線柜是利用環網柜向澆搗車間供電同時向攪拌站提升泵房箱式變供電。高壓開關采用負荷開關，變壓器配出開關采用高壓熔斷器保護，低壓配出開關均為大容量斷路器，分別向各車間泵站作放射式供電。車間配電為單母線分段中間設聯絡開關，當任何一段母線失電，其中段不重要負荷均設失壓脫扣，母聯開關自動合閘，保證對重要負荷供電。
4.3.1系統圖
4.3.2負荷統計
3#變電站1#變壓器
序號
負荷名稱
裝機容量
需用系數
cosφ
Tgφ
有功
無功
視在
（KW）
（KX）
（KW）
（KVAR）
（KVA）
1
澆搗車間
1402.5
0.4
0.8
0.75
557
418
696
2
提升泵
175.3
0.8
0.8
0.75
140
105
175
3
鍋爐房
40
0.8
0.8
0.75
32
24
40
4
機修車間
48
0.43
0.8
0.75
21
16
26
5
室外照明
175
0.78
0.8
0.75
136
102
170
小計
307
885
665
1107
補償cosφ至
0.9以上
250
補償后功率
885
415
978
選用1000KV變壓器
3#變電站2#變壓器
序號
負荷名稱
裝機容量
需用系數
cosφ
Tgφ
有功
無功
視在
（KW）
（KX）
（KW）
（KVAR）
（KVA）
1
澆搗車間
1402.5
0.4
0.8
0.75
557
418
696
2
備件連接體倉庫
1280.8
0.3
0.8
0.75
375
281
469
3
鍋爐房（備用）
40
0.8
0.8
0.75
32
24
40
4
提升泵（備用）
175.3
0.8
0.8
0.75
140
105
175
小計
2683.3
932
699
1165
補償cosφ至
0.9以上
300
補償后功率
932
399
1014
增加備用負荷后
2898.6
1104
828
1380
補償cosφ至
0.9以上
300
補償后功率
1104
528
1222
選用1250KV變壓器
4.4生活區供電系統
生活區是個臨時生活場所，包括職工食堂、職工宿舍，由于是臨時設施所以選用了線路變壓器組形式，變壓器容量為一臺315KVA低壓側有施工單位根據需要設置。
4.4.1系統圖
5.結論
5.1供電質量
對于這樣一個大型工廠，雖然將電源引入到各負荷中心，但是由于其每個車間面積之大，對于供電半徑滿足要求還是很難實現，所以應對車間內每個供電回路作壓降校驗，如澆搗車間全長424米，其行車行程也接近424米，對保證電壓降，無法按常規方法去實現，按壓降計算公式U％=1/10U2(R0+X0tanΦ)PL分析,要保證壓降滿足5％,應從R0、P、L參數著手改變，才能滿足電壓降要求，P為行車功率是無法改變，只有改變R0及L這兩種參數，才能達到而滿足壓降要求，（1）R0是滑觸線與接續導線的電阻，加大滑觸線及接續導線的截面積可以減小電壓降。（2）L為變壓器二次側至滑觸線最遠端的距離，縮短這段距離也能減少線路的電壓損失，加大了接續電纜與滑觸線截面積并將集電器安裝在滑觸線的1/4段及3/4段減小了供電距離，從而滿足了壓降要求，由于一段滑觸線有二點供電必須保證每相為同相位電源而且從同一變壓器引出。
5.2接地保護措施
本工程接地形式為TN-C-S系統，廠區接地采用工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地、雷電感應接地、弱點設備接地等聯合接地，其接地電阻不大于1歐姆，每個車間均設總等電位接地極MEB。PEN線進入車間后與MEB連接作為重復接地之后，PE線與N線始終分開，車間內的所有電氣設備的金屬外殼及電纜橋架、金屬管道、鋼構架在就近與接地裝置連接，對MCC電機控制中心的饋電回路上裝設漏電保護，一旦出現接地故障，即可報警又可以跳閘，保證了用電的可靠，和人生安全。
磁浮交通已于2003年1月順利通車了，磁浮交通制梁基地完成了其歷史使命。由于在電氣設計中充分考慮了其用電可靠性，使得在整個生產過程中沒有發生用電故障，保證了按時完成任務。設計選用的10KV箱式變也可以按當初設想的搬遷到另一個工地。作為我國第一個磁浮交通制梁基地的設計還有不少經驗教訓可以總結，相信今后一定會越建越好。
ElectricalSystemDesignforMagnetic-FloatingRailBeamFabricatingSite
進入21世紀以來,我國酒店的設計因經濟環境、客源結構、管理制度等的轉變而發生著較大的變化,呈現了動態化、可持續的發展趨勢。主要反映在以下幾方面:
(一)設計理念的變化
酒店社會形象由注重標志性而趨向社會服務性,其空間組織由封閉型趨向開放型,服務項目由綜合性趨向特色與個性。裝修風格由單一趨向多元化,由只注重社會效益趨向更注重經濟效益。
(二)服務項目的變化
1.客房
作為酒店主要服務項目之一的客房,其類別由過去雙人標準型客房為主趨向由含有單床間,雙床間、靈活的三床間、商務套房等多元型客房組成,客房平面形狀,面積大小也更趨多樣化。
2.餐飲空間
餐飲空間是酒店的重要組成部分,也是酒店變化最大的項目。過去酒店餐飲主要以住店客人為主,并較多的考慮“涉外”因素,普遍要求咖啡廳、正式西餐廳,封閉式酒吧等設置,因此,脫離了中國日益開放的國情,影響酒店餐飲經濟效益。
(三)服務功能的變化
星級酒店已脫離過去僅僅“涉外”的封閉狀態,而面向全社會,其服務功能呈社會化、大眾化的趨向,酒店餐飲、通訊錄健休閑、娛樂購物等都有市民參加,市民的婚慶、高考、會友等光顧酒店客房也是常事,而酒店客人也常依托社會設施進行多樣化消費,使之得以更好地生存和發展。
另外,由于酒店客源結構的變化,不同客源需求不同層次的市場,要求市場定位和分工更加細化,使其服務功能更加專業化,服務功能多層次化。
二、星級酒店設計的基本理念
(一)人性化的設計準則是星級酒店設計的主要方向
酒店是當地社會和商業人士聚集的場所,表現地位,顯示財富。在大量高檔材料的堆砌之下,裝修的豪華掩蓋了對消費者身心的關注與呵護。隨著社會的和諧發展,這種浮躁逐漸被人性化的設計理念所代替,并勢必成為星級酒店動態化設計的主要方向。因此,酒店設計應為“舒適性設計”,滿足客人的精神追求,營造更為溫馨的環境氛圍,滿足人們求新、求異、求變的本性;擯棄繁瑣奢華、彰顯財富的設計手法,體現文化內涵,以更親近自然的設計語匯體現設計文化,反映創新意識。
(二)體現生態價值觀是酒店動態化設計的技術準則
酒店設計認真實行綠色設計的原則。對生態系統和生物圈內不可再生資源建立循環資源系統,積極利用再生資源,充分利用自然光、太陽能,積極組織被動式的自然通風,節約能源,加強天然資源的利用和保護,積極開發和使用真正環保型的裝飾材料。
(三)追求全新的時代氣息是酒店設計的生命力
概念是設計的原動力。時尚的設計則反映出時代氣息。
隨著科技的進步,新材料、新技術、的層出不窮,為設計行業追求全新的時代氣息提供了取之不盡的語匯;木材、石材等天然材料繼續運用反映著人類追尋淵源,親近自然的情懷,金屬和玻璃等富有時代特點的新材料,給人們帶來全新的時代情趣,也傳遞著豪華、穩定、氣派、永恒。當今信息時代的到來,改善著全人類的生活模式,而酒店設計中智能技術的應用,提高了室內環境的整體品質。
(四)尋求地域文化與國際審美情趣的有機結合是酒店設計的文化取向
酒店設計既是一項建筑活動,又以酒店形象反映一種文化氣量。由于其存在于某一地域環境之中,主要服務于某一人類群體而呈現其地域性。設計中容入地域文化,追求個性化理念,彰顯獨特風格是做好酒店動態化設計的一個重要方向。高星級酒店作為一個開放性的服務空間,在面向世界的社會環境中,建筑文化的外來元素逐漸滲透于傳統文化內涵之中,并與其重新整合形成相對統一的國際審情趣;高星級酒店室內設計是最能反映和代表當地潮流的一個領域,也成為時尚性的重要載體。
三、星級酒店設計的技術措施
(一)將星級酒店融入城市聚居的大環境
建筑學科涵蓋了城鄉規劃、建筑設計、景觀環境規劃、室內設計等諸方面,是研究人類聚居環境的綜合性學科。星級旅游酒店的動態設計需要建筑設計與室內設計相結合,更需要立足于建筑學科進行分析與綜合相結合。要做好酒店的動態設計,需在更為宏觀的角度上去深入了解酒店所在城市的聚居總體環境,去研究酒店在這總體環境中的地位和作用及將來發展趨向,這是做好的酒店動態設計的關鍵。
(二)在星級酒店設計中引入“城市廣場”的理念
追溯人類城市建設發展史,“城市廣場”起著不可低估的作用。當今開放的社會大環境,使功能綜合,設施齊全的酒店越來越成為城市生活的組成部分,酒店客人消費的多元化依托于社會環境的支撐,而酒店經營者也希望借助社會消費來提升酒店的社會效益和經濟效益。在酒店設計的空間安排與人流組織上引入“城市廣場”的理念;在保證酒店客人活動相對獨立的同時,公共活動空間向社會開放,組口血未干社會人流便捷地到達各個服務項目。另外酒店作業城市廣場,應注重與城市大環境的“銜接點”與“綿延帶”的處理。酒店的各種動線的出入口即是與城市環境的“銜接點”,而人們視覺上,心理上與城市空間的交流面即是“綿延帶”。
(三)組織“可持續發展”星級酒店的空間構架
星級酒店作為一棟(組)建筑,在其物質生命周期中會發展、變化、其服務項目會有增減,服務內容也會有調整,各個裝修周期中裝修風格流派紛呈,作為星級酒店動態設計,必須組織“可持續發展”的空間構架。首先以交通流線為脈絡,動線即客流、物流、服務人員交通流線要分明且流暢;其次各功能空間按其內容和服務對象,組織各功能分區成為單元,要分區明確,布置合理。
計算機系統所要求解決的問題日趨復雜，與此同時，計算機系統本身的結構也越來越復雜。而復雜性的提高就意味著可靠性的降低，實踐經驗表明，要想使如此復雜的實時系統實現零出錯率幾乎是不可能的，因此人們寄希望于系統的容錯性能：即系統在出現錯誤的情況下的適應能力。對于如何同時實現系統的復雜性和可靠性，大自然給了我們近乎完美的藍本。人體是迄今為止我們所知道的最復雜的生物系統，通過千萬年基因進化，使得人體可以在某些細胞發生病變的情況下，不斷地進行自我診斷，并最終自愈。因此借用這一機理，科學家們研究出可進化硬件（EHW,EvolvableHardWare），理想的可進化硬件不但同樣具有自我診斷能力，能夠通過自我重構消除錯誤，而且可以在設計要求或系統工作環境發生變化的情況下，通過自我重構來使電路適應這種變化而繼續正常工作。嚴格地說，EHW具有兩個方面的目的，一方面是把進化算法應用于電子電路的設計中；另一方面是硬件具有通過動態地、自主地重構自己實現在線適應變化的能力。前者強調的是進化算法在電子設計中可替代傳統基于規范的設計方法；后者強調的是硬件的可適應機理。當然二者的區別也是很模糊的。本文主要討論的是EHW在第一個方面的問題。
對EHW的研究主要采用了進化理論中的進化計算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設計算法，在數字電路中以現場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設計中以現場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進行的。此外還有建立在晶體管級的現場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時設計數字電路和和模擬電路提供了一個可靠的平臺。下面主要介紹一下遺傳算法和現場可編程門陣列的相關知識，并以數字電路為例介紹可進化硬件設計方法。
1．1遺傳算法
遺傳算法是模擬生物在自然環境中的遺傳和進化過程的一種自適應全局優化算法，它借鑒了物種進化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個體。先通過初始化隨機產生一群個體，稱為種群，它們都是假設解。然后把這些假設解置于問題的“環境”中，根據適應值或某種競爭機制選擇個體（適應值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個體，即重疊種群），如此進化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優解為止。
1．2現場可編程邏輯陣列(FPGA)
現場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,LookupTable)結構的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態，工作時需要對片內的RAM進行編程。當用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個邏輯電路以后，FPGA開發軟件會把設計方案通過編譯形成數據流，并將數據流下載至RAM中。這些RAM中的數據流決定電路的邏輯關系。掉電后，FPGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，FPGA能夠反復使用，灌入不同的數據流就會獲得不同的硬件系統，這就是可編程特性。這一特性是實現EHW的重要特性。目前在可進化電子電路的設計中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。
2進化電子電路設計架構
本節以設計高容錯性的數字電路設計為例來闡述EHW的設計架構及主要設計步驟。對于通過進化理論的遺傳算法來產生容錯性，所設計的電路系統可以看作一個具有持續性地、實時地適應變化的硬件系統。對于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導致的錯誤，設計要求和規則的改變，環境的改變（各種干擾的出現）等。
從進化論的角度來看，當這些變化發生時，個體的適應度會作相應的改變。當進化進行時，個體會適應這些變化重新獲得高的適應度。基于進化論的電子電路設計就是利用這種原理,通過對設計結果進行多次地進化來提高其適應變化的能力。
電子電路進化設計架構如圖1所示。圖中給出了電子電路的設計的兩種進化，分別是內部進化和外部進化。其中內部進化是指硬件內部結構的進化，而外部進化是指軟件模擬的電路的進化。這兩種進化是相互獨立的，當然通過外部進化得到的最終設計結果還是要由硬件結構的變化來實際體現。從圖中可以看出，進化過程是一個循環往復的過程，其中是根據進化算法（遺傳算法）的計算結果來進行的。整個進化設計包括以下步驟：
（1）根據設計的目的，產生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數據串）來表示，其中每個個體表示的是設計的一部分。染色體轉化成控制數據流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關狀態，從而確定可重構硬件內部各單元的聯結，形成了初步的硬件系統。用來設計進化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數據流下載，而不會導致器件的損害。
（2）將設計結果與目標要求進行比較，并用某種誤差表示作為描述系統適應度的衡量準則。這需要一定的檢測手段和評估軟件的支持。對不同的個體，根據適應度進行排序，下一代的個體將由最優的個體來產生。
（3）根據適應度再對新的個體組進行統計，并根據統計結果挑選一些個體。一
部分被選個體保持原樣，另一部分個體根據遺傳算法進行修改，如進行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產生更具適應性的下一代。把新一代染色體轉化成控制數據流下載到FPGA中對硬件進行進化。
（4）重復上述步驟，產生新的數代個體，直到新的個體表示的設計方案表現出接近要求的適應能力為止。
一般來說通過遺傳算法最后會得到一個或數個設計結果，最后設計方案具有對設計要求和系統工作環境的最佳適應性。這一過程又叫內部進化或硬件進化。
圖中的右邊展示了另一種設計可進化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進化或軟件進化。這種方法中進化過程完全模擬進行，只有最后的結果才在器件上實施。
進化電子電路設計中，最關鍵的是遺傳算法的應用。在遺傳算法的應用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關系到個體變異的程度，也關系到個體對環境變化做出反應的能力，而這兩個因素相互抵觸。變異因子越大，個體更容易適應環境變化，對系統出現的錯誤做出快速反應，但個體更容易發生突變。而變異因子較小時，系統的反應力變差，但系統一旦獲得高適應度的設計方案時可以保持穩定。
對于可進化數字電路的設計，可以在兩個層面上進行。一個是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎上進行進化設計，一個是在功能塊如觸發器、加法器和多路選擇器的基礎上進行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業應用。有人提出了一種基于進化細胞機（CellularAutomaton）的神經網絡模塊設計架構。采用這一結構設計時，只需要定義整個模塊的適應度，而對于每一模塊如何實現它復雜的功能可以不予理睬，對于超大規模線路的設計可以采用這一方法來將電路進行整體優化設計。
3可進化電路設計環境
上面描述的軟硬件進化電子電路設計可在圖2所示的設計系統環境下進行。這一設計系統環境對于測試可重構硬件的構架及展示在FPGA可重構硬件上的進化設計很有用處。該設計系統環境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發系統板、數據采集軟硬件、適應度評估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。
遺傳算法由計算機上運行的一個程序包實現。由它來實現進化計算并產生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計算機下載到有FPGA器件的實驗板上。然后通過接口將布線結果傳回計算機。適應度評估建立在儀器數據采集硬件及軟件上，一個接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設計方案在此得到評估。同時還有一個圖形用戶接口以便于設計結果的可視化和將問題形式化。通過執行遺傳算法在每一代染色體組都會產生新的染色體群組，并被轉化為數據流傳入實驗板上。至于通過軟件進化的電子電路設計，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運行情況，通過相應軟件來評估設計結果。
4結論與展望
進化過程廣義上可以看作是一個復雜的動態系統的狀態變化。在這個意義上，可以將“可進化”這一特性運用到無數的人工系統中，只要這些系統的性能會受到環境的影響。不僅是遺傳算法，神經網絡、人工智能工程以及胚胎學都可以應用到可進化系統中。雖然目前設計出的可進化硬件還存在著許多需要解決的問題，如系統的魯棒性等。但在未來的發展中，電子電路可進化的設計方法將不可避免的取代傳統的自頂向下設計方法，系統的復雜性將不再成為系統設計的障礙。另一方面，硬件本身的自我重構能力對于那些在復雜多變的環境，特別是人不能直接參與的環境工作的系統來說將帶來極大的影響。因此可進化硬件的研究將會進一步深入并會得到廣泛的應用而造福人類。
