电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法通常所说的电子电路的设计，主要包括:1、满足性能指标要求的总体方案的选择；2、各部分原理电路的设计；3、参数值的计算；4、电路的实验与调试以及参数的修改、调整。电子电路设计在电子工程应用领域里占有很重要的地位。其设计质量的高低不但直接影响到产品或电路性能的优劣，还对研制成果的经济效益起着举足轻重的作用。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法在设计一个常用的电子电路(模拟电路与数字电路)时，首先必须明确设计任务，根据设计任务按下图所示的一般电子电路设计步骤示意图进行设计。但电子电路的种类很多，器件选择的灵活性很大。因此设计方法和步骤也会因不同情况而有所区别。有些步骤需要交叉进行，甚至反复多次，设计者应根据具体情况，灵活掌握。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法第一步、功能和性能指标分析（明确设计任务）第一步、功能和性能指标分析（明确设计任务）一般设计题目给出的是系统的功能要求、重要一般设计题目给出的是系统的功能要求、重要技术性能指标要求，这些要求是电子系统设计的技术性能指标要求，这些要求是电子系统设计的基本出发点。基本出发点。但仅凭题目所给要求，还不能进行设计，设计但仅凭题目所给要求，还不能进行设计，设计人员必须对题目的各项要求进行分析，整理出系人员必须对题目的各项要求进行分析，整理出系统和具体电路所需要的更具体，更详细的功能要统和具体电路所需要的更具体，更详细的功能要求和技术性能指标要求，这些要求才是进行电子求和技术性能指标要求，这些要求才是进行电子电路系统设计的原始依据。电路系统设计的原始依据。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法第二步、方案论证与总体设计第二步、方案论证与总体设计••初步设计：初步设计：有了功能和性能指标分析的结果，就可以进行初步的方案设计。有了功能和性能指标分析的结果，就可以进行初步的方案设计。方案设计的内容是选择实现系统的方法、准备采用方案设计的内容是选择实现系统的方法、准备采用的系统结构（如系统功能框图），同时还应考虑实的系统结构（如系统功能框图），同时还应考虑实现系统各部分的方法。现系统各部分的方法。••方案比较方案比较提出几种方案进行初步对比，如果不能确定，就应提出几种方案进行初步对比，如果不能确定，就应当进行关键电路分析（包括中间实验），然后再做当进行关键电路分析（包括中间实验），然后再做比较，评价各个方案的优缺点、可行性和可能的达比较，评价各个方案的优缺点、可行性和可能的达标情况，选定最佳方案。标情况，选定最佳方案。••实际设计实际设计电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法第二步、方案论证与总体设计第二步、方案论证与总体设计注意两点：注意两点：11、针对事关全局的主要问题，要开动脑筋，多提方案，、针对事关全局的主要问题，要开动脑筋，多提方案，便于合理选择。便于合理选择。22、电子设计需要不断改进和完善，出现反复是难免的，、电子设计需要不断改进和完善，出现反复是难免的，但应避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。但应避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法第三步、第三步、单元电路设计（原理电路设计）单元电路设计（原理电路设计）•在选定总体方案之后，便可画出总体电路的框图，着手进行单元电路的设计。单元电路设计的一般步骤•根据设计要求和已选定的总体方案原理图，天行体育平台明确对各单元电路的要求，详细拟定各单元电路的性能指标，注意各单元电路输入信号、输出信号、控制信号之间的关系与相互配合，注意尽量少用或不用电平转换之类的接口电路。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法设计各单元电路的结构形式•在选择单元电路的结构形式时，最简单的办法是从过去学过的和所了解的电路中选择一个合适的电路。同时还应去查阅各种资料，通过学习、比较来寻找更好的电路形式。一个好的电路结构应该是满足性能指标的要求，功能齐全，结构简单、合理，技术先进等。主要参数的计算与选取元、器件的选择注意的问题••进行各部分功能电路设计及电路连接的设计，这时要进行各部分功能电路设计及电路连接的设计，这时要注意局部电路对全系统的影响。要考虑是否易于实现、注意局部电路对全系统的影响。要考虑是否易于实现、是否易于检测等问题。因此同学们平时要注意电路资是否易于检测等问题。因此同学们平时要注意电路资料的积累。料的积累。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法元、器件选择元、器件选择••器件选用原则器件选用原则众所周知，由于集成电路具有体积小、功耗低、工作性能好、安装调试方便等一系列的优点而得到了广泛的应用，成为现代电子电路的重要组成部分之一。因此，在电子电路设计中，优先选用集成电路已成为人们所认可的一致看法。但是也不要以为采用集成电路就一定比用分立元件好。例如有些功能相当简单的电路，只要用一只三极管或二极管就能解决问题，就不必选用集成电路了。如数字电路中的缓冲、倒相、驱动等应用场合就是如此。另外有些特殊应用情况(如高电压、大电流输出)，采用分立元件往往比用集成电路更切合实际。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法元、器件选择元、器件选择••模拟集成电路选择模拟集成电路选择常用的模拟集成电路主要有运算放大器、电压比较器、模拟乘法器、集成稳压块、锁相环、函数发生器等。设计中选择模拟集成电路的方法一般是先粗后细:先根据总体设计方案考虑选用什么类型的集成电路，如运算放大器有通用型、低漂移型、高阻型、高速型等，然后再进一步考虑它的性能指标与主要参数，如运算放大器的差模和共模输人电压范围、输出失调参数、开环差模电压增益、共模抑制比、开环带宽、转换速率等。这些参数值是选择集成运算放大器的主要参考依据。最后应综合考虑价格等其它因素而决定选用什么型号的器件。电子线路设计的基本方法电子线路设计的基本方法元、器件选择元、器件选择••数字集成电路选择数字集成电路选择数字集成电路(简称数字IC)的发展速度非常快，经过近几十年的更新换代，到目前为止，已形成多种系列化产品同时并存的局面，各系列品种的功能配套齐全，可供用户自由选择。在选择数字集成电路 时，必须了解：⑴数字集成电路的种类和特点数字 IC 系列产品大体上分为了TTL 型、ECL 型、 CMOS 型等三大类 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 •• 数字集成电路选择 数字集成电路选择 TTL 型： • 74→74H→74S→74AS高速化发展 • 74→74LS→74ALS 低功耗高速度方向发展 特点： • ① 不同系列的产品相互兼容，选择余地大。 • ② 参数稳定，使用可靠。 • ③ 工作速度和功耗均介于ECL 型与CMOS 型之 间，具有较宽的工作速度范围。 • ④ 采用+5V 电源供电 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 •• 数字集成电路选择 数字集成电路选择 ECL型 • ECL 和TTL 一样也是双极型数字IC。其系列产品主要有 ECL-10K 与ECL-100K 两种系列。ECL 电路的品种不多， 产品限于中小规模集成电路。 特点： • ① 工作速度快。ECL 门电路的传输延迟时间可缩短至1ns 以内，是现代数字IC 中工作速度最快的一种。适用工作 频率范围为100～1000MHZ。 • ② 输出内阻低，带负载能力很强。 • ③ 功耗大;输出电平稳定性较差;噪声容限比较低;抗干扰 能力较差。 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 •• 数字集成电路选择 数字集成电路选择 CMOS 型 • CMOS 数字IC 是用MOSFET 作开关元件，属单极型数字 IC。其系列产品主要有标准型、40H 型、74HC 型与 74AC 型等4 种。 特点: • ① 静态功耗极低。中规模集成电路的静态功耗小于 100mW。 • ② 输入阻抗非常高。正常工作时，直流输入阻抗可大于 100MΩ。 • ③ 扇出能力强。低频工作时，一个输出端可驱动50 个以 上的CMOS 器件输入端。 • ④ 抗干扰能力强。电压噪声容限可达电源电压的45%。 • ⑤ 电源电压范围宽，工作电压范围为3～18V。 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 ••数字集成电路选择 数字集成电路选择 各类数字IC 的性能比较 ECL 电路速度最快，但功耗较大;而CMOS 电路速度慢，功耗很低；TTL 电路的性能介 于ECL 和CMOS 集成电路之间，应该说， 各类数字IC 都各具特点，都在发展，也都 存在着应用的局限性。在各种应用场合中， 应该综合考虑各类数字集成电路的性能，以 求得到最佳的应用归宿。 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 • 半导体三极管的选择 • 半导体三极管是应用较广的分立器件，它对电 路的性能指标影响很大。其次是二极管和稳压 管。如何选择半导体三极管呢?大致有以下几 方面： ⑴ 从满足电路所要求的功能（如放大作用、开关作 用等）出发，选择合适的类型。如大功率管、小功 率管、高频管、低频管、开关管等。 ⑵ 根据电路要求，选择β值。一般情况下，β值越大， 温度稳定性越差，通常β取50～100。 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 • 半导体三极管的选择 ⑶ 根据放大器通频带的要求，选择管子适当 的共基截止频率fα或特征频率fT。 ⑷ 根据已知条件选择管子的极限参数。一般 要求： •① 最大集电极电流ICM
(1.5～2)PCmax 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 元、器件选择 元、器件选择 • 阻容元件的选择 • 电阻和电容也是两种应用最广的分立元件，它们的种 类繁多，性能各异。在选择阻容元件的过程中，有以 下几个方面需要考虑： • ⑴ 根据不同电路对电阻和电容性能的要求，选用适合 的电阻、电容器。如基本运算电路中的外接电阻，大 都宜选用0.1%的金属膜电阻，不宜选用电感效应大的 线绕电阻。又如，低频滤波回路中的电容，宜选用大 容量(100～3000μF)的铝电解电容.由于其对高次谐波 的滤波效果差，通常还需并联小容量(0.01～0.1μF) 的瓷片电容。 • ⑵ 选择合适的阻容元件时，应尽量选用标称系列，并 注意电阻器的允许误差范围与功率。注意电容器的容 量与耐压值。 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 参数计算 参数计算 • 计算参数的具体方法已在“模拟电子技术基础”、“数字 电子技术基础”等课程中学习过且做了不少习题。但设 计电路时的参数计算与做习题不一样。习题求解时通 常的参数值为已知量，需要求解的只有1～2 个参数， 正确的答案一般也只有一个。而电路设计时除了对电 路的性能指标有要求外，通常没有其它任何已知参数 ，几乎全部由设计者自己选择和计算，这样理论上满 足要求的参数值就不会是唯一的了，这需要设计者根 据价格、货源等具体情况灵活选择。所以设计电路中 的参数计算，首先是计算，然后是根据计算值，对参 数进行合理选择。（如RCL的标称值） 电子线路设计的基本方法 电子线路设计的基本方法 第四步、可靠性设计 第四步、可靠性设计 •• 11、定出合理的设计指标。 、定出合理的设计指标。
天行体育