电子电路设计的一般方法与步骤

电子电路设计的一般方法与步骤
一、总体方案的设计与选择
1.方案原理的构想
(1)提出原理方案
一个复杂的系统需要进行原理方案的构思,也就是用什么原理来实现系统要求。因此,应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究,出其关键问题是什么,然后根据此关键问题提出实现的原理与方法,并画出其原理框图(即提出原理方案)。提出原理方案关系到设计全局,应广泛收集与查阅有关资料,广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识,提出尽可能多的方案,以便作出更合理的选择。所提方案必须对关键部分的可行性进行讨论,一般应通过试验加以确认。
(2)原理方案的比较选择
原理方案提出后,必须对所提出的几种方案进行分析比较。在详细的总体方案尚未完成之前,只能就原理方案的简单与复杂,方案实现的难易程度进行分析比较,并作出初步的选择。如果有两种方案难以敲定,那么可对两种方案都进行后续阶段设计,直到得出两种方案的总体电路图,然后就性能、成本、体积等方面进行分析比较,才能最后确定下来。
多媒体操作系统
油箱设计2.总体方案的确定
原理方案选定以后,便可着手进行总体方案的确定,原理方案只着眼于方案的原理,不涉及方案的许多细节,因此,原理方案框图中的每个框图也只是原理性的、粗略的,它可能由一个单元电路构成,亦可能由许多单元电路构成。为了把总体
方案确定下来,必须把每一个框图进一步分解成若干个小框,每个小框为一个较简单的单元电路。当然,每个框图不宜分得太细,亦不能分得太粗,太细对选择不同的单元电路或器件带来不利,并使单元电路之间的相互连接复杂化;但太粗将使单元电路本身功能过于复杂,不好进行设计或选择。总之,应从单元电路和单元之间连接的设计与选择出发,恰当地分解框图。
三相混合步进电机二、单元电路的设计与选择
1.单元电路结构形式的选择与设计
按已确定的总体方案框图,对各功能框分别设计或选择出满足其要求的单元电路。因此,必须根据系统要求,明确功能框对单元电路的技术要求,必要时应详细拟定出单元电路的性能指标,然后进行单元电路结构形式的选择或设计。
满足功能框要求的单元电路可能不止一个,因此必须进行分析比较,择优选择。
2.元器件的选择
(1)元器件选择的一般原则
元器件的品种规格十分繁多,性能、价格和体积各异,而且新品种不断涌现,这就需要我们经常关心元器件信息和新动向,多查阅器件手册和有关的科技资料,尤其要熟悉一些常用的元器件型号、性能和价格,这对单元电路和总体电路设计极为有利。选择什么样的元器件最合适,需要进行分析比较。首先应考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求,其次是考虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。
(2)集成电路与分立元件电路的选择问题
随着微电子技术的飞速发展,各种集成电路大量涌现,集成电路的应用越来越广泛。今天,一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路,它的性能、体积、
成本、安装调试和维修等方面一般都优于由分立元件构成的单元电路。
web前端性能优化优先选用集成电路不等于什么场合都一定要用集成电路。在某些特殊情况,如:在高频、宽频带、高电压、大电流等场合,集成电路往往还不能适应,有时仍需采用分立元件。另外,对一些功能十分简单的电路,往往只需一只三极管或一只二极管就能解决问题,就不必选用集成电路。
(3) 怎样选择集成电路
集成电路的品种很多,总的可分为模拟集成电路、数字集成电路和模数混合集成电路等三大类。按功能分,模拟集成电路有:集成运算放大器、比较器、模拟乘法器、集成功率放大器、集成稳压器,集成函数发生器以及其他专用模拟集成电路等;数字集成电路有:集成门、驱动器、译码器/编码器、数据选择器、触发器、寄存器、计数器、存储器、微处理器、可编程器件等;混合集成电路有:定时器、A/D、D/A转换器、锁相环等。
按集成电路中有源器件的性质又可分为双极型和单极型两种集成电路。同一功能的集成电路可以是双极型的,亦可以是单极型的。双极型与单极型集成电路在性能上的主要差别是:双极型器件工作频率高、功耗大、温度特性差、输入电阻小等,而单极型器件正好相反。至于采用哪一种,这要由单元电路所要求的性能指标来决定。
数字集成电路有:双极型的TTL、ECL和I2L等,单极型的CMOS、NMOS和动态MOS 等。选择集成电路的关键因素主要包括性能指标、工作条件、性能价格比等,集成电路选择流程如图1.1所示:
图1.1 集成电路选择的流程
三、单元电路之间的级联设计
各单元电路确定以后,还要认真仔细地考虑他们之间的级联问题,如:电气特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合,以及相互干扰等问题。
1. 电气性能相互匹配问题
关于单元电路之间电气性能相互匹配的问题主要有:阻抗匹配、线性范围匹配、负载能力匹配、高低电平匹配等。前两个问题是模拟单元电路之间的匹配问题,最后一个问题是数字单元电路之间的匹配问题。而第三个问题(负载能力匹配)是两种电路都必须考虑的问题。从提高放大倍数和负载能力考虑,希望后一级的输入电阻要大,前一级的输出电阻要小,但从改善频率响应角度考虑,则要求后一级的输入电阻要小。
对于线性范围匹配问题,这涉及到前后级单元电路中信号的动态范围。显然,为保证信号不失真地放大则要求后一级单元电路的动态范围大于前级。
负载能力的匹配实际上是前一级单元电路能否正常驱动后一级的问题。这在各级之间均有,但特别突出的是在后一级单元电路中,因为末级电路往往需要驱动执行机构。如果驱动能力不够,则应增加一
级功率驱动单元。在模拟电路里,如对驱动能力要求不高,可采用运放构成的电压跟随器,否则需采用功率集成电路,或互补对称输出电路。在数字电路里,则采用达林顿驱动器、单管射极跟随器或单管反向器。电平匹配问题在数字电路中经常遇到。若高低电平不匹配,则不能
保证正常的逻辑功能,为此,必须增加电平转换电路。尤其是CMOS集成电路与TTL集成电路之间的连接,当两者的工作电源不同时(如CMOS为+15V,TTL为+5V),此时两者之间必须加电平转换电路。
2.信号耦合方式
常见的单元电路之间的信号耦合方式有四种:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。
(1)直接耦合方式
直接耦合是上一级单元电路的输出直接(或通过电阻)与下一级单元电路的输入相连接。这种耦合方式最简单,它可把上一级输出的任何波形的信号(正弦信号和非正弦信号)送到下一级单元电路。但是,这种耦合方式在静态情况下,存在两个单元电路的相互影响。在电路分析与计算时,必须加以考虑。
(2)阻容耦合方式(如图1.2所示)
熔铜炉1.2 阻容耦合传递脉冲信号
(3)变压器耦合方式
(4)光电耦合方式
光电耦合方式是一种常用的方式,其主要是通过光电信号的转换变成信号的传输,以达到前后级隔离的目的。
3.时序配合

本文发布于:2024-09-25 00:32:53,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/1/176584.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:电路   单元   方案   原理   选择   进行   匹配
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议