1、电子研发与维修工程师基础培训,第七课：怎样去开发产品设计电路？电子产品开发及电路设计的流程及设计原理。抗干扰设计技术。,赵贵生,南京威达天宇医疗器械有限公司北京科技开发研究所,讲座视频请参见“优酷网”,自我介绍,赵贵生 研发工程师/技术主管毕业于河北医科大学医学影像技术系。毕业后一直效力于北京科技开发研究所，从事医用X射线机及相关产品的理论研究与产品研发。 目前主要负责市场新技术调研及产品控保系统的研发设计：主控程序的研发、触摸屏系统的研发、主控电路板的设计与制作、新机型的调试与测评等。埋头于医疗电子硬件研发的第一线：一路走来，曾做过装配工、调试员、可行性分析师、设计过功能芯片、开发过两套大型
2、X-RAY设备。沉迷于技术，醉心于电子。一直在学习，不敢有倦意！联系方式：Q Q: 849516784邮箱: ,电子研发与维修工程师入门基础培训系列 主要内容,主要内容为一些最基础的但必须要知道的知识与技能，规划为十节课，预计花一个星期时间，每天两课，上午讲解理论方面，下午带大家去实验室现场讲解和演练。第一课：怎么看懂电路图（板）？基本元器件的认识、简单的电路分析、电路图（板）案例介绍 第二课：怎样焊接电子电路？电子电路手工焊接方法、电铬铁保养方法、实际生产的焊接方式 第三课：怎样去画电子电路？电路设计软件PROTEL的运用。 第四课：怎样去画机器结构或外壳？机械制图软件CAXA2007的运用
3、。 第五课：怎样去编写电路控制程序？电路控制模式分类介绍、嵌入式系统及相关、单片机、程序详解,主要内容为一些最基础的但必须要知道的知识与技能，规划为十节课，预计花一个星期时间，每天两课，上午讲解理论方面，下午带大家去实验室现场讲解和演练。第六课：怎么调试和维修电路？电路调试工具的介绍、调试方法、维修方法与要领。 第七课：怎样去开发产品设计电路？电子产品开发及电路设计的一些流程及设计原理。 第八课：怎样去提高日常工作效率及产品性能？企业的一些标准规范。 第九课：怎么样才算上一个好的工程师？针对工程师的一些职业建议。 第十课：怎样去看待市场？X线机的相关知识及目前的市场分析。,电子研发与维修工程师
4、入门基础培训系列 主要内容,一、先修内功：从事电子研发或维修，须先炼内功。学好模电、数电及C方可打开任督二脉。内功扎实之后，才能练习技能招数，否则如空中楼阁，必有倾倒之日。基础夯实后学其他技能知识也如虎添翼，非常给力。二、再练招数：学习要坚持面向对象、面向使用的原则。要活学活用，勤于实践，在实践中反过来学理论。只钻理论，迟早会忘，不如操刀实战。光有武功秘籍是没用的，须勤练招数，实践之初也许失败，但坚持的人终会成功。三、英雄相惜：学习、研发或维修，建议大家一起学习，互相交流，树立自己的工程师朋友圈。人在江湖，没有人可以一个人自成一派。当然有团队就更好，要想成功，不要忽视团队的力量！四、学好英语：
5、正如一些高深武功秘笈是蝌蚪文一样，很多正宗的技术文档都是英文。做设计写程序等之前都须先仔细看懂其所用芯片的DataSheet，有条件的还是看英文原文。学好英语，百利而无一害，否则会很纠结！,写在前面,第七课,第七课：怎样去设计电路？电路设计的一些设计思想与原理主要内容:1、电子产品的开发过程2、电子电路的设计流程与注意事项3、可靠性设计（EMC、EMI、PCB布局与接地等）,一 电子产品的开发过程,1、电子产品开发的一般步骤,2、新产品从开发到上市的阶段流程, 产品构思与选取 主要是寻求产品构思 产品分析与评估 重视市场分析和战略 产品定义与项目计划 产品开发工作基础阶段 设计与开发 按方案进
6、行产品开发 产品测试与验证 工作重点是测试和验收 产品上市 做好上市前的评估工作,2、新产品从开发到上市的阶段流程,这个阶段主要是寻求产品构思，并不是每个企业都把这个阶段作为流程的正式阶段，但是，它却是产品创新过程的一个必经的阶段，因为，任何一个可产品化的构思都是从无数多个构思中筛选而来的，这个阶段的过程管理往往是非常开放的，它们可以来自于客户/合作伙伴/售后/市场/制造以及研发内部，这些来自各个渠道的信息就构成了产品的最原始概念。, 产品构思与选取：,2、新产品从开发到上市的阶段流程,这个阶段的焦点放在分析市场机会和战略可行性上，主要通过快速收集一些市场和技术信息，使用较低的成本和较短的时间
7、对技术/市场/财务/制造/知识产权等方面的可行性进行分析，并且评估市场的规模、市场的潜力、和可能的市场接受度，并开始塑造产品概念。, 产品分析与评估：,2、新产品从开发到上市的阶段流程, 产品定义与项目计划：,这个阶段是产品开发工作的基础阶段，它的主要目的是新产品定义，包括目标市场的定义、产品构思的定义、产品定位战略以及竞争优势的说明，需要明确产品的功能规格以及产品价值的描述等方面内容，决定产品的开发可行性，对Scoping阶段的估计进行严格的调研，并完成后续阶段的计划制定，当然，这个阶段并不需要详细的产品设计，一旦这个阶段结束，需要对这一产品的资源、时间表和资金作出估算。这一阶段涉及的活动比
8、前一阶段要多很多，并且要求多方面的资源和信息投入，这一阶段最好是由一个跨职能的团队来处理，也就是最终项目团队的核心成员。,2、新产品从开发到上市的阶段流程, 新产品设计与开发：,这一阶段的重点是按照既定的方案来进行产品的实体开发，大部分具体的设计工作和开发活动都在这一阶段进行，而不再分析产品的机会和可行性了。同时，这一阶段还需要着手测试、生产、市场营销以及支援体系方面的一些工作，包括生产工艺的开发、计划产品的发布以及客户服务体系的建设，另外，市场分析以及客户反馈工作也在同时进行中，还有就是需要持续更新的财务分析报告，以及知识产权方面的问题也务必获得解决。,2、新产品从开发到上市的阶段流程, 产
9、品测试与验证：,这个阶段的工作重点是测试和验收，这一阶段的活动包括企业内部的产品测试以及用户测试（B测试），甚至包括产品的小批量试生产以及市场的试销等，当然，这个阶段仍旧需要更新财务分析报告，这一阶段的标志是成功的通过产品测试，完成市场推广计划，以及建立可行的生产和支援体系。,2、新产品从开发到上市的阶段流程,这个阶段的工作重点是测试和验收，这一阶段的活动包括企业内部的产品测试以及用户测试（B测试），甚至包括产品的小批量试生产以及市场的试销等，当然，这个阶段仍旧需要更新财务分析报告，这一阶段的标志是成功的通过产品测试，完成市场推广计划，以及建立可行的生产和支援体系。, 投放市场：,注：以上文字
10、参考仲威等发表的PPT!,研发过程中的一些术语和定义,PDT：Project Development Team，项目开发小组，负责项目或产品设计和开发具体执行，根据设计开发活动类型的不同，其组成也有所不同，一般由项目/技术部门负责人担当负责人，适当时，成员可以包括基础研究研发人员、项目主管工程师、设计开发人员、采购、物流、生产、品质保证、计划、知识产权等相关部门的主管及责任人员。 OTS：Off Tooling Samples，即全工装状态下非正常生产节拍生产条件下制造出来的样件，用于验证产品制程的设计能力。 PPAP：Production Part Approval Process，生产件批
11、准程序，规定了生产件批准的一般要求，是用来确定组织是否已经正确理解了顾客工程设计记录和规范的所有要求，以及其生产过程是否有潜力在实际生产运行中按规定的生产节拍持续生产满足顾客要求的产品。 SOP：Start of Production，开始量产。,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求, 前期调研（S-1）阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求, 前期调研(S-1)阶段,各事业部项目部门经理/主管组织各相关部门收集市场需求信息，并选定初步的产品开发主题，明确产品要求（如：产品的物理/功能特性、应用范围和使用环境、可靠性、总可用性、适用法律法规要求及附加要求等），在此基础上组织各相关部门进
12、行项目开发可行性分析评估，适当时包括但不限于如下内容： 市场分析（含同行业质量/可靠性目标收集和分析） 政策分析 技术分析 专利初步分析 SWOT分析 产品定义建议 资源需求分析 成本效益分析 项目进度计划,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,在上述分析评估的基础上，由事业部项目部门组织各相关部门共同完成可行性分析评估报告，可行性评审通过之后由总裁批准立项，并明确以下事项： 项目名称 项目背景 项目目标 项目任务分工 项目进度计划 费用预算 项目开发小组（PDT）负责人, 前期调研(S-1)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求, 产品设计(S0)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职
13、责及要求,总裁办组织各相关部门提报人员组建项目开发小组（PDT），并明确相关职责分工，必要时，包括各功能模块小组的负责人及成员。 项目开发小组组建完成后，总裁办组织召开项目启动会议，介绍新产品开发项目的相关情况，以使各PDT成员了解项目内容及要求，并明确各成员和/或功能模块设计小组所承担的任务、职责和联系方式等。 总裁办下达设计任务书，明确以下事项： 项目名称 产品开发要求及必要的背景信息，如功能性能要求、适用的法律法规要求、设计开发所必需的其他要求等 开发进度主要节点控制要求，如：产品定义批准、设计定型、S1样件确认、S2样件确认、OTS认可、PPAP批准、产品认证启动等 设计目标（含细化的
14、质量/可靠性目标） 其他必要的说明，如：职能部门支持需求等, 产品设计(S0)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,设计任务书下达之后，PDT负责人应组织PDT成员编制项目开发计划，项目开发计划应包括设计开发各阶段划分及任务安排、各阶段的评审、验证、确认活动的安排，适用时，应包括产品认证（如：CCC认证、生产许可认证等）活动的安排。 PDT负责人和/或各功能模块小组负责人组织PDT成员对产品和/或各功能模块的设计方案进行策划，编制详细的产品和/或功能模块设计方案，并组织相关成员对方案的完整性和正确性进行评审论证，并将论证通过之后的设计方案形成书面报告，设计方案的内容应包括但不限于： 设
15、计开发目的 产品/模块的设计要求，如：功能特性、物理特性、可靠性、安全性、环保性等要求，适用时，应包括国家/行业/业界的产品标准要求、法律法规要求等 产品/模块的设计构想，适用时，包括硬件设计、软件设计、机构件设计、包装设计、随机附件开发等内容 品质保证安排 设计开发中可能的技术瓶颈及解决方案，风险分析及风险控制应急预案, 产品设计(S0)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,设计方案评审通过之后，PDT负责人应组织通过技术要求、数模和/或手工样件等方式对产品定义进行描述并提交总裁批准后作为下一阶段设计开发的重要依据。 PDT负责人和/或各功能模块小组负责人组织相关成员对设计开发过程中
16、可能的技术瓶颈和/或可能影响结果及进度的因素进行风险分析和评估，并针对主要风险制定风险控制应急预案。 PDT负责人和/或各功能模块小组负责人组织PDT成员完成各项产品设计开发活动，并组织对设计开发活动的结果进行验证，适用时，验证的方式包括：设计发布前的评审、与类似的设计进行比较、试验、仿真、计算，验证的结果及相关问题跟踪和改善的记录应予以归档。应完成的设计开发活动包括但不限于： 产品总成图、系统/子系统原理图、各零部件图纸、BOM、技术规范的制定 产品的关键和重要特性的识别 外购件开发及供应商送样及验证的安排 包装设计 随机附件的开发 DFMEA动态更新, 产品设计(S0)阶段,3、各阶段的主
17、要活动/任务、职责及要求,PDT负责人组织PDT成员进行初始过程的开发，主要完成初始PFMEA的开发及应用、初始过程流程图、初始平面布置图、初始控制计划、初始作业规范、初始检验规范的制定，并对初始过程开发的结果进行评审确认。 初始过程开发评审通过之后，PDT负责人组织PDT成员对S0阶段相关的开发资料进行更新受控，PDT成员应确保所有图纸、BOM、控制计划、报告等在受控发布前得到授权人员的批准。 总裁办组织相关人员对S0阶段的各项开发活动进行总结分析（含产品成本分析）并组织对相关问题进行整改后形成书面的总结报告提交事业部总经理批准后方可进入下一阶段。, 产品设计(S0)阶段,3、各阶段的主要活
18、动/任务、职责及要求, 功能确认(S1)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,PDT负责人组织各相关部门对S1试生产前准备情况进行确认，确认内容包括但不限于： 试生产的主/辅料清单及相关物料的准备情况 试生产流程图、控制计划、作业指导书、检验规范等的确认，适用时，包括各类标准样件的确认 试生产车间环境、生产设备、检测设备、工装夹具、模治具准备情况确认 各类人员培训及技能确认及考核情况确认 其他需准备事项确认, 功能确认(S1)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,试生产准备情况确认完成后，PDT负责人组织各部门进行S1阶段试生产，并组织相关部门对S1试生产的样件进行尺寸外观的检
19、查和功能性能的验证，检查和验证的原始数据和结果报告应予以归档保存，适用时，包括但不限于： 零部件尺寸外观检查报告和功能性能验证报告 成品尺寸外观检查报告和功能性能验证报告 问题整改报告 变更记录 总裁办组织相关人员对S1阶段的各项开发活动进行总结分析并组织对相关问题进行整改后形成书面的总结报告提交事业部总经理批准后方可进入下一阶段。, 功能确认(S1)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求, 产品定型(S2)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,PDT负责人组织各相关部门对S2试生产准备情况进行确认，确认内容与S1阶段试生产准备情况确认内容相同。 试生产准备情况确认完成后，PDT
20、负责人组织各部门进行S2阶段试生产，并组织相关部门对S2试生产的样件进行尺寸外观检测、功能性能验证和型式试验，适用时，型式试验通过之后PDT负责人应组织相关部门启动相关的产品认证工作，如：CCC认证、生产许可认证等，相关的检查验证记录应予以归档保存，包括但不限于： 零部件尺寸外观检查报告和功能性能验证报告 成品尺寸外观检查报告和功能性能验证报告 型式试验报告 问题整改报告 产品认证申报资料 变更记录 总裁办组织相关人员对S2阶段的各项开发活动进行总结分析并组织对相关问题进行整改后形成书面的总结报告提交事业部总经理批准后方可进入下一阶段。, 产品定型(S2)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责
21、及要求, 生产确认(S3)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,PDT负责人组织相关PDT成员进行制造过程设计开发，主要活动包括但不限于： PFMEA更新 过程流程图开发 控制计划更新/编制（含关键/重要工序标注）和发行 工艺规范、作业指导书、检验规范的更新/编制和发行 设备（含检测设备）、工装、模具、夹具、检治具的规划和开发 包装材料开发 物料准备 相关的验证确认和问题整改, 生产确认(S3)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,制造过程设计开发评审确认通过后，相关部门进行试生产准备情况确认，确认内容包括但不限于： 主/辅料清单及相关物料的准备情况 生产过程流程图、控制计划、
22、作业指导书、检验规范等的确认，适用时，包括各类标准样件的确认 车间环境、生产设备、检测设备、工装夹具、模治具准备情况确认 各类人员培训及技能确认及考核情况确认 其他需准备事项确认, 生产确认(S3)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,相关准备情况到位后，进行S3试生产，并完成以下工作： S3试生产样件的尺寸外观检查和功能性能验证 S3样件型式试验 试生产数据收集并完成测量系统分析（MSA）和工序能力研究 OTS资料准备并提交品质处进行OTS认可 PPAP资料准备并提交品质处进行PPAP批准 适用时，跟进相关部门取得产品认证证书，如：CCC认证证书、生产许可证等 试生产问题汇总及整改（
23、含设计和/或工艺更改的评估和执行，相关作业文件的更新和发布）, 生产确认(S3)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求,总裁办组织相关人员对S3阶段的各项开发活动进行总结分析并组织相关部门进行量产移转准备确认，内容包括但不限于： 技术资料更新受控情况 物料准备情况 设备运行情况 工装、夹具、模治具准备情况 试生产目标达成情况 量产目标设定情况 试生产问题整改关闭情况 在此基础上组织完成S3阶段总结报告并经批准后组织进行量产移转。, 生产确认(S3)阶段,3、各阶段的主要活动/任务、职责及要求, 量产阶段,事业部生产部门负责主导进行批量生产工作，实现快速产能提升，并对生产数据进行汇总统计和
24、分析，为产品和制程的持续改进提供参考。,1、设计开发评审,设计开发评审可分为以下两种： 阶段性评审 临时组织的专题性评审 为确保设计开发顺利进行，至少在量产前的几个阶段结束后必须进行阶段性评审，评审通过后方可进入下一阶段，评审方式可以是评审会议或者资料会签的方式。,2、变更管理,项目开发小组（PDT）应确保在产品设计开发项目的任何阶段出现的变更，均应予以识别和管理，以确保所有的变更均经过验证和授权人员的批准。（必要时，应经过外部认证机构批准），且与变更相关的评审、验证、批准及实施的记录均应予以归档保存。,电子系统设计的一些概念,休息，休息一会儿吧!,正在努力奋斗的你，别忘了休息你的眼睛哦！,贵
25、生电子工作室团队“我们一直在努力探索X线机的最新技术”,最近的变化一天，一异性朋友让我仔细看看他，然后让我评价他的变化。我看了一眼说：“我发现你最近又”“停！”她打断我，“不许说胖或肥！”我点了点头，说道：“又肿了！”,硬件开发流程,注意：本页请用200%查看比观看。,二、电子电路的设计流程与注意事项,二、电子电路的设计流程与注意事项,电路设计过程,如何选呢？,一般方法和步骤？,怎样选择元器件？,审图时应注意 ,二、电子电路的设计流程与注意事项,一、设计方案选择必须注意下面两个问题：,（1） 要有全局观点，抓住主要矛盾，有时局部方案为最优，但系统方案不一定是最佳的。,（2） 在方案选择时要考虑
26、诸多因素，不仅要考虑方案是否可行，还要考虑怎样保证性能可靠，如何降低成本，降低功耗，减小体积等许多实际的问题。,二、电子电路的设计流程与注意事项,（1）根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单电路的设计要求，必要时应详细拟订主要单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的构成形式。注意各单元电路之间的相互配合，输入注意各部分信号、输出信号和控制信号的关系。尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构，降低成本。,二、设计单元电路的一般方法和步骤:,（2）拟订好各单元电路的要求后，应全面检查一 遍，确定无误后方可按信号流程顺序或从难到易或从易到难顺序分别设计各单元电路。
27、,（3）选择单元电路的组成形式。广泛查阅资料，从已掌握的知识和了解的各种电路中选择一个合适的电路。,二、电子电路的设计流程与注意事项,选择元器件可从“需要什么”和“有什么”两个方面来考虑。所谓“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标。所谓“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积多大等。应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果。,三、元器件的选择:,二、电子电路的设计流程与注意事项,（1） 一般优先选用集成电路。集成电路的品种很多，选
28、用方法一般是“先粗后细”，即先根据总体方案考虑性能、价格等因选用某种型号的集成电路。,二、电子电路的设计流程与注意事项,（2）电阻的选择,电阻的选择：,首先考虑电阻器的标称阻值和额定功率数，再根据实际情况来选定，具体如下：,频率不高并需要一定功率时 可用线绕电阻器（如右图）,高频电路中要选用分布参数很小的非线绕电阻器（如右图）,在高增益前置放大器电路中，应选用噪声小的电阻器。,二、电子电路的设计流程与注意事项,在湿度较大的环境中，应用抗潮湿性能的金属玻璃釉电阻器,如果对电阻器无特殊要求，一般选用通用型标准系列电阻器，经济又方便。,在高增益前置放大器电路中，应选用噪声小的电阻器。,在环境温度较高
29、或电阻安装在靠近发热器件旁边，要用耐高温的电阻器,电阻的具体选型参考特征请回顾本系列讲座的第一课PPT。,二、电子电路的设计流程与注意事项,电容器的主要技术参数,标称容量和允许偏差,额定工作电压,绝缘电阻,能量损耗,使用环境温度和温度系数,工作频率范围,（再考虑其它）,（首先考虑）,（其次考虑）,（3）电容的选择,二、电子电路的设计流程与注意事项,根据不同的用途选择好二极管的类型，如整流二极管、检波二极管、变容二极管、开关二极管等。此外还要注意不同用途的二极管对哪些参数要求严格。,（4）二极管的选择,（5）三极管的选择,首先根据不同用途选择不同类型的三极管，如高频三极管、低频大功率管、低频小功
30、率管、功率复合管、小功率开关三极管、光敏三极管等。对不同用途的三极管，还要特别注意对哪些参数要求比较严格。,（6）其他元器件的选择,其他元器件的选择请回顾第一课的内容，并且注意看元器件的datasteet。同时注意在以后的工作中多总结。,二、电子电路的设计流程与注意事项,四、审图时应注意以下几点：,（1）从全局出发，检查总体方案是否合适，有无问题，是否有更佳方案。,（2）检查各单元电路是否正确，电路形式是否适。,（3）模拟电路各电路之间的耦合方式有无问题，数字电路各单元电路之间的电平、时序等配合有无问题，逻辑关系是否正确，是否存在竞争冒险。,（4）检查电路中有无繁琐之处，是否可简化。,二、电子
31、电路的设计流程与注意事项,（5）根据图中所出的各元器件的型号、参数，验算能否达到性能指标，有无恰当的裕量。,（6）要特别注意检查电路图中各元器件工作是否安全，是否工作在额定值范围内。,（7）解决所发现的全部问题后，若改动较多，应复查一遍。,注：以上文字参考何娴发表的PPT!,二、电子电路的设计流程与注意事项,(1) 设计文档的编写。 设计文档的具体内容与以上设计过程是相呼应的： 系统的设计要求与技术指标的确定； 方案选择与可行性论证； 单元电路设计、参数选择和元器件选择； 参考文献。(2) 总结报告的编写。 总结报告的具体内容有： 设计工作的进程记录； 原始设计修改部分的说明； 实际电路原理图
32、、程序清单等； 功能与指标测试结果(注明所使用的仪器型号与规格)； 系统的操作使用说明； 存在的问题及改进措施等。,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项一：成本,元器件方面 精度、速度、功耗、性能、等级、批量大小、封装； 印制板板材、层数、工艺、表面处理、加工周期、批量、线条复杂程度；,物尽所用，量体裁衣； 硬件软化； 充分挖掘系统资源； 尽量多的采用新技术； 选择合适的供货渠道； 进行科学、合理的设计； 严格管理，减少库存，减少损耗；,降低成本的主要措施：,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项二：热设计,电路中的主要热源：变压器、线性电源电路、功率驱动电路、电机、芯片、电阻发热带
33、来的影响： 电路不能正常工作，甚至完全损坏，MTBF短； 降低元器件的使用寿命； 影响系统精度：A/D 和 D/A的参考源，运放的零点漂移，光电传感器暗电流、热噪声； 能量使用效率低；,二、电子电路的设计流程与注意事项,改善热性能的措施：1，降低系统功耗 选用CMOS器件； 选用高集成度的芯片； 降低电路工作频率； 选用高效率器件：LED、SETP MOTOR； 改变电路的工作模式； 降低电路的工作电压：5V 3.3V 2.7V 2.5V 1.8V 1.1V；2，提高电源电路的转换功率 线性电源 开关电源 使用低压差稳压器 减小铁芯损耗 减小电源电路的工作电流3，及时排出系统内的热量；4，优化
34、电路布局，正确安装发热器件；,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项三：电磁兼容性设计,EMIElectron-Magnatic Inteference； EMCElectron-Magnatic Compatibility； 电磁干扰频率范围： 0 Hz 150 KHz 150 KHz 30 MHz 30 MHz 300 MHz 300MHz 1 GHz,系统中容易受干扰的部分,弱信号检测电路； 高频电路； 计算机信号线； 数/模、模/数转换电路； 数据通信电路；,二、电子电路的设计流程与注意事项,主要电磁干扰源,继电器 电弧放电 电机 电刷触点切换 激光器电源 脉冲 上万伏 可控硅 开
35、关噪声 高频数字电路 高频噪声 电源变压器 漏磁 尖峰放电如雷电等 短时高压 射频调制器 高频噪声 开关电源 开关噪声,二、电子电路的设计流程与注意事项,电磁干扰的解决措施：,1、屏蔽：针对微弱信号探测器、变压器；,屏蔽层,二、电子电路的设计流程与注意事项,电磁干扰的解决措施：,2、隔离：电隔离、光隔离,二、电子电路的设计流程与注意事项,电磁干扰的解决措施：,3、滤波：电源电路、放大电路,二、电子电路的设计流程与注意事项,电磁干扰的解决措施：,5、阻抗匹配：通讯系统,A,B,V1,V2,Z1= 50,Ri=50,Ro=50,二、电子电路的设计流程与注意事项,电磁干扰的解决措施：,优化布线：回路
36、设计、多层板应用、优选板材料； 软件算法； 微弱信号：就近放大、窄带滤波、锁相放大；,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项四：机械特性,冲击、振动、加速度等； 电路板安装固定方法； 电路板机械强度（大小、形状、厚度、板材）； 元器件的固定方法； 电源线的抗拉、抗折强度； 外壳的机械强度；,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项五：可维修性,完备的信号测试点； 足够的维修空间； 元件封装型式的选择； 设计系统自检软硬件，便于故障定位；,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项六：人体工艺和美学设计,手感：大小、重量、 表面质量； 使用者差异：身高、用手习惯； 外观：形状、比例、布局；
37、 色彩搭配；,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项七：工艺特性,1、电路板的加工工艺 层数：单面、双面、多层 板材：酚醛(FR-1)、环氧（FR-4）、聚四氟乙烯、瓷基、挠性； 表面工艺：铅锡、镀金、阻焊、丝印 孔径：IC、电阻电容、连接器、过孔、盲孔2、元件装插工艺：手工、流水线、自动装插；3、焊接工艺：手工、浸焊、波峰焊、回流焊、热风焊；,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项八：高新技术的应用,1、电子元器件方面数字器件：74xx74LSxx74FxxCOMSHC/HCTPAL GAL FPGA EPLD ispLSI,单片机（以51系列为例） ROM：ROMless MASK
38、 EPROM E2PROM FLASH E2PROM RAM: 128B 256B 256+4K 中断源（数目）：513； 主频：612MHz DC 60MHz； 工作电压：5V 1 .2V 6V；,功耗：几百mA 几十mA 几mAA 其它特性：片上A/D、D/A、PWM 、WDT、 双DPTR、双SIO、LCD驱动 Power management 、 事件捕捉,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项八：高新技术的应用,运放：低噪声、低功耗、railrail（满摆幅）、低工作电压 传感器：带放大器、单片机、数字化 其他类：功率、电源管理、滤波器件、电子开关,设计方法方面：a、原理图：图形
39、符号逻辑方程HDLVHDL b、模拟方式数字方式 c、硬件方法软件方法 d、单一方法多学科综合方法,二、电子电路的设计流程与注意事项,注意事项九：软、硬件联合设计,功能切块合理 相互验证、密切合作； 原理图 时序图 流程图；,注意事项十：设计平台,SCH设计软件 PCB设计软件 PLD设计软件 电路仿真软件,休息，休息一会儿吧!,正在努力奋斗的你，别忘了休息你的眼睛哦！,贵生电子工作室团队“我们一直在努力探索X线机的最新技术”,考虑不周离开法庭时，律师问满脸愁容的被告：“怎么？你不是刚刚被无罪开释了吗？”“我知道，但我的麻烦现在才开始我刚把房子出租了3年。”,三、抗干扰设计,EMC电磁兼容(E
40、lectro-Magnetic Compatibility)是一个近年来迅速发展的技术领 域，它研究如何使电气、电子设备或系统在电磁环境中既具有足够抗干扰能 力、保持正常的工作性能，同时也不对处于同一环境中的其它设备和系统造 成干扰。设备、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。,EMI (Electronic-Magnetic Interference) 电磁干扰：装置、设备对外界产生的电磁发射 包括： 传导发射（Conducted Emissions (AC/DC)） 辐射发射（Radiated Emission） 谐波/闪烁（Harmonics/Flicker）,EMS(El
41、ectronic-Magnetic Susceptibility) 电磁敏感度：装置、设备或系统对外界电磁干扰的抵抗能力辐射（Radiated Immunity） 射频传导（RF Conduct Immunity） 静电放电（ESD) 电快速瞬变脉冲（BURST) 浪涌（Surge) 电压变化、突降/中断（Voltage dips and interruptions） 工频/脉冲磁场（Circle/Pulse Magnetic field） 振荡波（Oscillatory Waves) 谐波（Harmonics）,三、抗干扰设计,三、抗干扰设计,三、抗干扰设计,形成干扰的基本要素有三个： （1
42、）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt、 di/dt大的地 方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。 （2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过 导线的传导和空间的辐射。 （3）敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC， 小信号放大 器等。 抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的 抗干扰性能。 （类似于传染病的预防）解决电磁干扰的方法：屏蔽、滤波、PCB设计、接地 。,三、抗干扰设计,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（
43、一）： 屏蔽（通风、结构开口、出线缆、搭接）切断电磁干扰通过空间转播的途径，衡量指标为屏效能。,屏蔽设计的基本原则：屏蔽体结构简洁，尽可能减少不必要的孔洞，尽可能不要增加额外的缝隙；避免开细长孔，通风孔尽量采用圆孔并阵列排放。屏蔽和散热有矛盾时尽可能开小孔，多开孔，避免开大孔；足够重视电缆的处理措施，电缆的处理往往比屏蔽本身还重要；屏蔽体的电连续性是影响结构件屏蔽效能最主要的因素，相对而言，一般材料本身屏蔽性能以及材料厚度的影响是微不足道的（低频磁场例外）； 注意控制成本！,三、抗干扰设计,穿出屏蔽体电缆的设计原则：1、采用屏蔽电缆时，屏蔽电缆在出屏蔽体时，采用夹线结构，保证电缆屏蔽层与屏蔽体
44、之间可靠接地，提供足够低的接触阻抗。2、采用屏蔽电缆时，用屏蔽连接器转接将信号接出屏蔽体，通过连接器保证电缆屏蔽层的可靠接地。3、采用非屏蔽电缆时，采用滤波连接器转接，由于滤波器通高频的特性，保证电缆与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。4、采用非屏蔽电缆时，电缆在屏蔽体的内侧（或者外侧）要足够短，使干扰信号不能有效地耦合出去，从而减小了电缆穿透的影响。 5、电源线通过电源滤波器出屏蔽体，由于滤波器通高频的特性，保证电源线与屏蔽体之间有足够低的高频阻抗。6、采用光纤出线。由于光纤本身没有金属体，也就不存在电缆穿透的问题。,三、抗干扰设计,隔离 干扰线路周围存在干扰电磁场，其他线路在其附近由于电磁耦合
45、而形成干扰 防止这种干扰最简单而有效的方法是将干扰线路与其它线路隔离开来 隔离的原则和方法是： 干扰线路和其他线路不要平行排列，导线间距L与导线直径D之比应不小于40 敏感线路与一般线路如平行排列，其间距应大于50mm； 电源馈线与信号线应予隔离，当他们平行排列时，其间距应大于50mm； 高频导线是对其他线路干扰最大的线路，一般都要屏蔽； 脉冲功率较大的线路，应按干扰线路对待。 电平较低，功率很低的数字电路可按一般线路处理。,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（二）：在频域上处理电磁噪声的一种技术，其特点是将不需要的一部分频谱滤掉。滤波电路是由电感、电容、电阻、铁氧体磁珠和共模线圈构成的频
46、 率选择性网络，阻止某段频率范围内的信号沿线传递。滤波电路种类：反射、吸收。滤波器件：电容（通用电容、三端电容） 电感（通用电感、共模电感、磁珠） 电阻,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（二）：,基本的滤波形式,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（二）：,差模滤波与共模滤波设计：,在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容是印刷电路板设计的一项常规做法： 在电路板电源输入端跨接一个10100F(或更大)的电解电容，消除电源中的低频干扰； 在每个关键集成电路芯片的电源输入端跨接一个0.010.1F的陶瓷电容或钽电容，消除电源中的高频干扰； 去耦电容的引线不能太长，特别是高频旁路电容不能有长
47、引线。,配置去耦电容,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（三）：PCB设计,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（三）：PCB设计,PCB设计 布局：同类电路布在一块、控制最小路径原则、高速电路间不要靠近小面板、电源模块靠近进单盘的位置分层：高速布线层必须靠近一层地、电源与地相邻、元件面下布一层地、近可能将两个表层布地层、内层比表层缩进20H布线：3W原则*、差分对线等长，靠近走、高速或敏感线不能跨分割区接地：同类电路单独分布地，在单板上单点相连滤波：电源模块、功能电路设计板级虑波电路接口电路设计：接口电路设计滤波电路、实现内外有效隔离,注：为了减少线间串扰，应保证线间距足够大，当线中心
48、间距不少于3倍线宽时，则可保持70%的电场不互相干扰，称为3W规则。如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W的间距。,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（三）：PCB设计,PCB分层设计 元件面下面（第二层）为地平面 所有信号层尽可能与地平面相邻 尽量避免两信号层直接相邻 主电源尽可能与其对应地相邻 兼顾层压结构对称,采用多层电路板主要有这样几方面的优点 多层板电路的几何尺寸不断缩小，可以大大地降低系统各连线之间的分布参数影响 脉动电流将在电源线和地线上产生脉动的电压降落，影响器件工作的稳定性。多层电路板中设电源层，增加电源线的线宽，降低线路电阻，减少因脉动电流造成电源的脉动。 在多层
49、电路板中增设屏蔽层面，一方面进一步屏蔽外界的电磁干扰，另一方面可以吸收内部电路的辐射，降低内部电路间的干扰。,三、抗干扰设计,基本的电磁兼容控制技术（三）：PCB设计,布局的基本原则： 参照原理功能框图，基于信号流向，按照功能模块划分 数字电路与模拟电路、高速电路与低速电路、干扰源与敏感电路分开布局 单板焊接面避免放置敏感器件或强辐射器件 敏感信号、强辐射信号回路面积最小 晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件或敏感器件远离单板拉手条、对外接口连接器、敏感器件放置，推荐距离1000mil 敏感器件：远离强辐射器件，推荐距离1000mil 隔离器件、A/D器件：输入、输出互相分开，无耦合通路（如相邻的参考平面），最好跨接于对应的分割区,
