-.z電子電路設計的一般方法發表于：2008-09-1213:13:02

1.

所謂電子系統是指由一組電子元件或根本電子單元電路相互連接、相互作用而形成的電路整體，它能按特定的控制信號執行所設定的功能。按處理信號的不同，電子系統一般可分為模擬電子系統、數字電子系統和數字模擬混合系統。1.1.

模擬電子電路的設計方法由于模擬電子系統種類繁多、千差萬別，故設計一個模擬電子系統的方法和步驟也不盡一樣。但對于要設計的實際電子系統，一般首先根據電子系統的設計任務，進展總體方案選擇；然后對組成系統的單元電路進展設計、參數計算、元器件確實定和實驗調試；最后繪出用于指導工程的電路圖。1.1.1.

總體方案確實定在全面分析電子系統任務書所下達的系統功能、技術指標后，根據已掌握的知識和資料，將總體系統按功能合理地分解成假設干個子系統〔單元電路〕，并畫出各個單元電路框圖相互連接而形成的系統原理框圖。電子系統總體方案的選擇，將直接決定電子系統設計的質量。因此，在進展總體方案設計時，要多思考、多分析、多比擬。要從性能的穩定性、工作的可靠性、電路構造、本錢、功耗、調試維修等方面，選出最正確方案。1.1.2.

單元電路設計在進展單元電路設計時，必須明確對各單元電路的具體要求，詳細擬定出單元電路的性能指標，認真考慮各單元之間的相互聯系，注意前后級單元之間信號的傳遞方式和匹配，盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，并應使各單元電路的供電電源盡可能地統一，以便使整個電子系統簡單可靠。另外，應盡量選擇現有的、成熟的電路來實現單元電路的功能。如果找不到完全滿足要求的現成電路，則在與設計要求比擬接近的電路根底上適當改良，或自己進展創造性設計。為使電子系統的體積小、可靠性高，單元電路盡可能使用集成電路組成。1.1.3.

參數計算在進展電子系統設計時，應根據電路的性能指標要求決定電路元器件的參數。例如根據電壓放大倍數的大小，可決定反應電阻的取值；根據振蕩器要求的振蕩頻率，利用公式可算出決定振蕩頻率的電阻和電容值等。但一般滿足電路性能指標要求的理論參數值不是唯一的，設計者應根據元器件的性能、價格、體積、通用型和貨源等方面靈活選擇。計算電路參數時應注意以下幾點。1)

在計算元器件工作電流、電壓和功率等參數時，應考慮工作條件最不利的情況，并留有適當的余量。2)

對于元器件的極限參數必須理由足夠的余量，一般取1.5~2倍的額定值。3)

對于電阻、電容參數的取值，應選計算值附近的標稱值。電阻值一般在1MΩ內選擇；非電解電容一般在100pF~0.47F之間選擇；電解電容一般在1μF~2000μF之間選用。4)

在保證電路到達性能指標要求的前提下，盡量減少元器件的品種、價格及體積等。1.1.4.

元器件選擇在確定元器件時，應全面考慮電路處理信號的處理*圍、環境溫度、空間大小、本錢上下等諸多因素。1)

一般優先選擇集成電路。由于集成電路體積小、功能強，可使電子電路可靠性增強，安裝調試方便，并可大大簡化電子電路的設計。隨著模擬集成技術的不斷開展，使用余各種場合下的集成運算放大器不斷涌現，只要外加極少量的元器件，利用運算放大器就可構成性能良好的放大器。同樣，目前在進展直流穩壓電源設計時，已經很少采用分立元器件進展設計了。取而代之的時性能更穩定、工作更可靠、本錢更低廉的集成穩壓器。2)

正確選擇電阻器和電容器。這是兩種最常見的元器件，種類很多，性能相差很大，應用的場合也不同。因此，對于設計者來說，應熟悉各種電阻器和電容器的主要性能指標和特點，以便根據電路要求，對元件作出正確選擇。3)

選擇分立半導體元件。首先要熟悉這些元件的性能，掌握它們的應用*圍；再根據電路的功能要求和元器件再電路中的工作條件，如通過的最大電流、最大反向工作電壓、最高工作頻率、最大消耗的功率等，確定元器件的型號。1.1.5.

計算機模擬仿真隨著計算機技術的飛速開展，電子系統的設計方法發生的很大變化。目前，EDA〔電子設計自動化〕技術已成為現代電子系統設計的必要條件。在計算機平臺上，利用EDA軟件，可對各種電子電路進展調試、測量、修改，這樣可大大提高電子設計的效率和準確度，同時節約的設計費用。1.1.6.

實驗電子設計要考慮的因素和問題相當多，由于電路在計算機上進展模擬時所采用的元器件參數和模型與實際器件由差異，所以對經計算機仿真過的電路，還要進展實際實驗。通過實驗才可以發現問題、解決問題。假設性能指標達不到要求，應深入進展分析出在哪些單元或元件上，再對它們重新進設計和選擇，直到性能完全滿足要求為止。1.1.7.

總體電路圖繪制總體電路圖是在總框圖、單元電路設計、參數計算和元器件選擇的根底上繪制的，它是組裝、調試、印刷電路板設計和維修的依據。目前一般是利用繪圖軟件繪制電路圖。繪制電路圖時要注意以下幾點。1)

總體電路圖盡可能畫在一*圖上，同時注意信號的流向，一般從輸入端畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路。對于電路圖比擬復雜的，應將主電路圖畫在一*或數*紙上，并在各圖所有端口兩端注上標號，依次說明各圖紙之間的連線關系。2)

注意總體電路圖的緊湊和協調，要求布局合理、排列均勻。圖中元器件的符號應標準化，元件符號旁邊應標出型號和參數。集成電路通常用方框表示，在方框內標出它的型號，在方框的兩側標出每根連線的功能和管腳號。3)

連線一般畫成水平線或垂直線，并盡可能減少穿插和拐彎。對于相互穿插的線。應在穿插處用圓點標出。對于連接電源負極的連線。一般用接地符號表示；對于連接電源正極的連線，僅需標出電壓值。1.2.

數字電子電路的設計方法數字系統的規模差異很大，對于比擬小的數字系統可采用所謂經典設計。即根據設計任務要求，用真值表、狀態表求出簡化的邏輯表達式，畫出邏輯圖、邏輯電路圖，最后用小規模電路實現。隨著大中規模集成電路的開展，實現比擬復雜的數字系統變的比擬方便，且便于調試、生產和維護，其設計方法也比擬靈活。例如目前正在普及的ISP〔在系統編程〕可編程邏輯器件的出現，給數字系統設計帶來了革命性的變化，硬件設計變得像軟件一樣易于修改，如要改變一個設計方案，通過設計工具軟件在計算機數分鐘內即可完成。這不僅擴展了器件的通途，縮短了系統的設計周期，而且還除了對器件單獨編程的環節。省去了器件編程設備。1.2.1.

系統功能要求分析數字電路系統一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、被控電路和電源等。數字系統設計首先要做到的是明確系統的任務、技術性能、精度指標、輸入輸出設備、應用環境以及有哪些特殊要求等。設計者有時接到的課題比擬籠統，有些技術問題要靠設計者的分析和理解，特別是要和課題提出者、系統使用者反復磋商，并在應用現場進展實地考察以后才能明確地確定下來。1.2.2.

總體方案確定明確了系統性能以后，應考慮如何實現這些技術功能，即采用哪些電路來完成它。對于比擬簡單的系統，可采用中小規模集成電路實現；對于輸入邏輯變量比擬多、邏輯表達式比擬復雜的系統，可采用大規模可編程邏輯器件完成；對于需要完成復雜的算術運算，進展多路數據采集、處理及控制的系統，可采用單片機系統實現。目前處理復雜的數字系統的最正確方案是大規模可編程邏輯器件加單片機，這樣大大節約設計本錢，提高可靠性。1.2.3.

邏輯功能劃分任何一個復雜的大系統都可以逐步劃分成不同層次的較小的子系統。一般先將系統劃分為信息處理和控制電路兩局部，然后根據信息處理電路的功能要求將其分成假設干個功能模塊。控制電路是整個數字系統的核心，它根據外部輸入信號及來自受其控制的信息處理電路的狀態信號，產生受控電路的控制信號。常用的控制電路有3中：移位型控制器、計數型控制器和微處理控制器。一般根據完成控制的復雜程度，可靈活選擇控制器類型。1.2.4.

單元電路設計在全面分析各模塊功能類型，應選擇出適宜的元器件并設計電路。組合邏輯電路的設計步驟如圖1.1所示。時序邏輯電路的設計步驟如圖1.2所示。

在設計電路時，應充分考慮能否用ASIC〔專用集成電路〕器件實現*些邏輯單元電路，這樣可大大簡化邏輯設計，提高系統的可靠性和減小PCB的體積。1.2.5.

系統電路綜合在各單元模塊和控制電路到達預期要