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                                                                                电子电路的设计方法

                                                                                 

                                                                                  设计一个电子电路系统时,首先必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案选择,然后对方案中的各个部分进行单元的设计,参数计算和器件选择,最后将各个部分连接在一起,画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。

                                                                                一、明确系统的设计任务要求

                                                                                  对系统的设计任务进行具体分析,充分了解系统的性能,指标,内容及要求,以明确系统应完成的任务。

                                                                                二、方案选择

                                                                                  这一步的工作要求是把系统要完成的任务分配给若干个单元电路,并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。

                                                                                  方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料,针对系统提出的任务,要求和条件,完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索,勇于创新,力争做到设计方案合理,可靠,经济,功能齐全,技术先进。并且对方案要不断进行可行性和有缺点的分析,最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映应完成的任务和各组成部分的功能,清楚表示系统的基本组成和相互关系。

                                                                                三、单元电路的设计,参数计算和期间选择

                                                                                  根据系统的指标和功能框图,明确各部分任务,进行各单元电路的设计,参数计算和器件选择。   

                                                                                1. 单元电路设计

                                                                                  单元电路是整机的一部分,只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务,详细拟定出单元电路的性能指标,与前后级之间的关系,分析电路的组成形式。具体设计时,可以模仿传输的先进的电路,也可以进行创新或改进,但都必须保证性能要求。而且,不仅单元电路本身要设计合理,各单元电路间也要互相配合,注意各部分的输入信号,输出信号和控制信号的关系。   

                                                                                2. 参数计算

                                                                                  为保证单元电路达到功能指标要求,就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如,放大电路中各电阻值,放大倍数的计算;振荡器中电阻,电容,振荡频率等参数的计算。只有很好的理解电路的工作原理,正确利用计算公式,计算的参数才能满足设计要求。

                                                                                  参数计算时,同一个电路可能有几组数据,注意选择一组能完成电路设计要求的功能,在实践中能真正可行的参数。     

                                                                                  计算电路参数时应注意下列问题:

                                                                                  (1) 元器件的工作电流,电压,频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求;

                                                                                  (2) 元器件的极限参数必须留有足够充裕量,一般应大于额定值的1.5倍;

                                                                                  (3) 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。

                                                                                3. 器件选择

                                                                                  (1) 元件的选择

                                                                                  阻容电阻和电容种类很多,正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同,有解电路对电容的漏电要求很严,还有些电路对电阻,电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量(100uF~3000uF)铝电解电容,为滤掉高频通常还需并联小容量(0.01uF~0.1uF)瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件,并要注意功耗,容量,频率和耐压范围是否满足要求。

                                                                                  (2) 分立元件的选择

                                                                                  分立元件包括二极管,晶体三极管,场效应管,光电二(三)极管,晶闸管等。根据其用途分别进行选择。

                                                                                  选择的期间种类不同,注意事项也不同。例如选择晶体三极管时,首先注意是选择NPN型还是PNP型管,是高频管还是低频管,是大功率管还是小功率管,并注意管子的参数PCM,ICM,BVCEO,ICBO,β,T和β是否满足电路设计指标的要求,高频工作时,要求T=(5~10),   为工作频率。

                                                                                  (3) 集成电路的选择

                                                                                  由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能,所以选用集成电路来设计单元电路和总体电路既方便又灵活,它不仅使系统体积缩小,而且性能可靠,便于调试及运用,在设计电路时颇受欢迎。

                                                                                  集成电路又模拟集成电路和数字集成电路。国内外已生成出大量集成电路,其器件的型号,原理,功能,特征可查阅有关手册。

                                                                                  选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案,而且要满足功耗,电压,速度,价格等多方面的要求。

                                                                                四、电路图的绘制

                                                                                  为详细表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系,设计时需绘制完整电路图。

                                                                                  电路图通常是在系统框图,单元电路设计,参数计算和器件选择的基础上绘制的,它是组装,调试和维修的依据。绘制电路图时要注意一下几点:

                                                                                  (1) 布局合理,排列均匀,图片清晰,便于看图,有利于对图的理解和阅读。

                                                                                  有时一个总电路由几部分组成,绘图时应尽量把总电路图画在一张图纸上。如果电路比较复杂,需绘制几张图,则应把主电路画在同一张图纸上,二把一些比较独立和次要的部分画在另外的图纸上,并在图的断口两端做上标记,标出信号从一张图到另一张图的引出点和引入点,以此说明各图纸在电路连线之间的关系。

                                                                                  有时为了强调并便于看清各单元电路的功能关系, 每一个功能单元电路的元件应集中布置在一起,并尽可能按工作顺序排列。

                                                                                  (2) 注意信号的流向,一般从输入端和信号源画起,由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路,而反馈通路的信号流向则与此相反。

                                                                                  (3) 图形符号要标准,图中应加适当的标注。图形符号表示器件的项目或概念。电路图中的中,大规模集成电路器件,一般用方框表示,在方框中标出它的型号,在方框的变新两侧标出每根线的功能名称和管脚号。图中,大规模器件外,其余元器件符号应当标准化。

                                                                                  (4) 连接线应为直线,并且交叉和折弯应最少。通常连接可以水平或垂直布置,一般不画斜线,互相连同的交叉除用原点表示,根据需要,可以在连接线上加注信号名或其他标记,表示其功能或其去向。由的连线可用符号表示,例如期间的电源一般标电源电压的数值,地线用符号(┴)表示。

                                                                                  设计的电路是否能满足设计要求,还必须通过组装,调试进行验证。