1、第 4章 电子技术课程设计方法 电子技术课程设计的教学任务是使学生通过解决一、两个实际问题，巩固和加深在 “模拟电子技术基础 ”和 “数字电子技术基础 ”课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。通常所说的电子技术课程设计，一般包括：拟定性能指标、电路的预设计、实验和修改设计四个环节。衡量设计的标准是：工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标，并留有适当的裕量；电路简单、成本低；功耗低、所采用元器件的品种少、体积小且货源充足；便于生产、测试和维修等。4.1电子电路设计的基本原则和设计内容4.1.1电子电路设计的基本原则电子电路系统设计时应当遵
2、守的基本原则是：1)满足系统功能和性能的要求。2)电路简单，成本低，体积小。3)电磁兼容性好。4)可靠性高。5)系统的集成度高。6)调试简单方便。7)生产工艺简单。8)操作简单方便。9)耗电少。10)性能价格比高。4.1.2电子电路设计的内容1)功能和性能指标分析。2)系统设计。3)原理电路设计。4)可靠性设计。5)电磁兼容特性设计。 要提高电子电路电磁兼容特性，在电路设计时应注意： 选择电磁兼容特性好的集成电路。 尽量使关键电路数字化。 尽量提高系统集成度。 只要条件允许，尽量降低系统频率。 为系统提供足够功率的电源。 电路布线合理，做到高低频分开、功率电路与信号电路分开、数 字电路与模拟电
3、路分开，远距离传输信号使用电隔离技术等。6)调试方案设计。 4.2 电子电路的一般设计方法常用电子电路的一般设计方法和步骤是：选择总体方案，设计单元电路，选择元器件，计算参数，审图，实验 (包括性能测试、修改电路 )，画出总体电路图 ,如图 4-1所示。由于电子电路种类繁多，千差万别，设计方法和步骤也因情况不同而各异，因而上述设计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现反复。因此在设计时，应根据实际情况灵活掌握。4.2.1 总体方案的选择1.选择总体方案的一般过程 设计电路的第一步就是选择总体方案。所谓总体方案是根据所提出的任务、要求和性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现各项功能
4、，满足设计题目提出的要求和技术指标。由于符合要求的总体方案往往不止一个，应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，提出若干不同的方案，然后仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中取优。在选择过程中，常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细，只要说明基本原理就可以了，但有些关键部分一定要画清楚，必要时还需要画出具体电路来加以分析。2.选择方案应注意的几个问题1)应当针对关系到电路全局的问题，开动脑筋，多提些不同的方案，深入分析比较。2)不要盲目热衷于数字化方案。对于输入输出都是模拟量的小装置，如果采用数字化方案，则要先用 A D转换器将模拟量转换为数字量，经过数字电路处理后，
5、再经 D A转换器将数字量转换成模拟量，这就必然带来成本高、电路复杂等缺点。3)既要考虑方案的可行性，还要考虑性能、可靠性、成本、功耗和体积等实际问题。4) 在分析论证和设计过程中需要不断改进和完善 ,出现一些反复是难免的，但应尽量避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。4.2.2 单元电路的设计1.设计单元电路的一般方法和步骤1)根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。应注意各单元电路之间的相互配合，但要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。2)拟定出各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确实无误后
6、方可按一定顺序分别设计各单元电路。 3)选择单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识、开阔眼界，从而找到合用的电路。如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。4.2.3 参数计算参数计算：例如放大器电路中各电阻值、放大倍数，振荡器中电感、电容、振荡频率等参数。 一般来说，计算参数应注意以下几点：1)各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当的裕量，以保证电路在规定的条件下，能正常工作，达到所要求的性能指标。2)对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。3)涉及元器件的极限参
7、数 (例如整流桥的耐压 )时，必须留有足够的裕量，一般按 1.5倍左右考虑。例如，如果实际电路中三极管 UCE的最大值为 20V， 那么挑选三极管时应按 U(BR)CEO=30V考虑。4)电阻值尽可能选在 1M范围内，最大一般不应超过 10M， 其数值应在常用电阻标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电阻的品种。5)非电解电容尽可能在 100pF 0.1F范围内选择，其数值应在常用电容器标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电容的品种。4.2.4 审图审图时应注意以下几点：1)先从全局出发，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，电路形式是否合适。3)模拟电
8、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)检查电路中有无烦琐之处，是否可以简化。5)根据图中所标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。4.2.5 仿真和实验 仿真和实验要完成以下任务： 检查各元器件的性能、参数、质量能否满足设计要求。 检查各单元电路的功能和指标是否达到设计要求。 检查各个接口电路是否起到应有的作用。 把各单元电路组合起来，检查总体电路的功能，检查总电
9、路的性能是否最佳。4.2.6 总体电路图的画法 1)布局合理，排列均匀，稀密恰当，图面清晰，美观协调，便于看图，便于对图的理解和阅读。2)注意信号的流向，一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路。3)绘图时应尽量把总电路画在一张纸上，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，而把一些比较独立或次要的部分画在另外的图纸上。4)每一个功能单元电路的组件应集中布置在一起，便于看清各单元电路的功能关系。5)连接线应为直线，连线通常画成水平线或竖线，一般不画斜线。十字连通的交叉线，应在交叉处用圆点标出。6)图形符号要标准，图中应加适当的标注。7)数字电路中的门电路、触发器在总电原理图中建议用门电路符号、触发器符号来画，而不按接线图形式画。
