演化硬件是一种将进化算法与可重构器件有机结合的硬件系统，其研究的开展在实现电子系统自适应、自修复功能方面具有重要的理论意义和实用价值。演化硬件包含两个重要的研究领域：电路进化设计和实时自适应系统。本文以基于硬件演化技术的电路进化设计的相关技术为背景，对以下内容进行研究：在阐述电路进化的基本原理和实现方法的基础上，针对数字电路拓扑结构特点，将其与人工神经网络进行映射，构建了类神经网络电路模型，研究了矩阵编码算子及染色体编码方式，为电路进化与修复提供了基础。在讨论遗传算法分类和特点的基础上，针对电路进化前期，适应度增长迅速，进化后期，适应度增长“停滞”现象，设计了改进自适应遗传算法。该算法采用跨世代精英保留机制与轮盘赌相结合的混合算子协同自适应策略共同作用，保证算法的全局搜索性和收敛速度；引入多亲本并行变异思想，提高进化后期收敛速度，为电路进化与修复提供算法基础。在分析电路模型与编码结构特点的基础上，设计了电路故障快速诊断方法和基于同层冗余单元的快速重构方法，对能够实现故障定位的故障单元用同层的冗余单元进行替换；对不能实现快速重构的电路，进行电路修复。文中构建了电路进化与修复实验仿真平台，并以其为基础进行了一位全加器与二位乘法器的进化与电路修复实验，实验结果表明，用演化硬件方法实现简单电路的进化与修复是可行的。