電子電路設計的一般方法和步驟(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子電路設計的一般方法與步驟一、總體方案的設計與選擇    1.方案原理的構想    (1)提出原理方案    一個復雜的系統(tǒng)需要進行原理方案的構思，也就是用什么原理來實現(xiàn)系統(tǒng)要求。因此，應對課題的任務、要求和條件進行仔細的分析與研究，找出其關鍵問題是什么，然后根據(jù)此關鍵問題提出實現(xiàn)的原理與方法，并畫出其原理框圖（即提出原理方案）。提出原理方案關系到設計全局，應廣泛收集與查閱有關資料，廣開思路,開動腦筋,利用已有的各種理論知識，提出盡可能多的方案，以便作出更合理的選擇。所提方案必

2、須對關鍵部分的可行性進行討論，一般應通過試驗加以確認。    (2)原理方案的比較選擇    原理方案提出后，必須對所提出的幾種方案進行分析比較。在詳細的總體方案尚未完成之前,只能就原理方案的簡單與復雜，方案實現(xiàn)的難易程度進行分析比較，并作出初步的選擇。如果有兩種方案難以敲定，那么可對兩種方案都進行后續(xù)階段設計，直到得出兩種方案的總體電路圖,然后就性能、成本、體積等方面進行分析比較，才能最后確定下來。    2.總體方案的確定    原理方案選定以后，便可著手進行總體方案的確

3、定，原理方案只著眼于方案的原理，不涉及方案的許多細節(jié)，因此，原理方案框圖中的每個框圖也只是原理性的、粗略的，它可能由一個單元電路構成，亦可能由許多單元電路構成。為了把總體方案確定下來，必須把每一個框圖進一步分解成若干個小框，每個小框為一個較簡單的單元電路。當然，每個框圖不宜分得太細，亦不能分得太粗，太細對選擇不同的單元電路或器件帶來不利，并使單元電路之間的相互連接復雜化；但太粗將使單元電路本身功能過于復雜，不好進行設計或選擇?？傊?應從單元電路和單元之間連接的設計與選擇出發(fā)，恰當?shù)胤纸饪驁D。       二、單元電路的設計與選擇

4、60;   1.單元電路結(jié)構形式的選擇與設計    按已確定的總體方案框圖，對各功能框分別設計或選擇出滿足其要求的單元電路。因此，必須根據(jù)系統(tǒng)要求，明確功能框?qū)卧娐返募夹g要求，必要時應詳細擬定出單元電路的性能指標，然后進行單元電路結(jié)構形式的選擇或設計。    滿足功能框要求的單元電路可能不止一個，因此必須進行分析比較，擇優(yōu)選擇。    2.元器件的選擇    (1)元器件選擇的一般原則    元器件的品種規(guī)格十分繁多，性能

5、、價格和體積各異，而且新品種不斷涌現(xiàn)，這就需要我們經(jīng)常關心元器件信息和新動向，多查閱器件手冊和有關的科技資料，尤其要熟悉一些常用的元器件型號、性能和價格，這對單元電路和總體電路設計極為有利。選擇什么樣的元器件最合適，需要進行分析比較。首先應考慮滿足單元電路對元器件性能指標的要求，其次是考慮價格、貨源和元器件體積等方面的要求。       (2)集成電路與分立元件電路的選擇問題    隨著微電子技術的飛速發(fā)展，各種集成電路大量涌現(xiàn)，集成電路的應用越來越廣泛。今天，一塊集成電路常常就是具有一定功能的單元電路，

6、它的性能、體積、成本、安裝調(diào)試和維修等方面一般都優(yōu)于由分立元件構成的單元電路。    優(yōu)先選用集成電路不等于什么場合都一定要用集成電路。在某些特殊情況，如：在高頻、寬頻帶、高電壓、大電流等場合，集成電路往往還不能適應，有時仍需采用分立元件。另外，對一些功能十分簡單的電路，往往只需一只三極管或一只二極管就能解決問題，就不必選用集成電路。    (3) 怎樣選擇集成電路    集成電路的品種很多，總的可分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和模數(shù)混合集成電路等三大類。按功能分，模擬集成電路有：集成運算放大器、比較器、

7、模擬乘法器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓器，集成函數(shù)發(fā)生器以及其他專用模擬集成電路等；數(shù)字集成電路有:集成門、驅(qū)動器、譯碼器/編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器、存儲器、微處理器、可編程器件等；混合集成電路有：定時器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)等。    按集成電路中有源器件的性質(zhì)又可分為雙極型和單極型兩種集成電路。同一功能的集成電路可以是雙極型的，亦可以是單極型的。雙極型與單極型集成電路在性能上的主要差別是:雙極型器件工作頻率高、功耗大、溫度特性差、輸入電阻小等，而單極型器件正好相反。至于采用哪一種，這要由單元電路所要求的性能指標來決定。 

8、60;  數(shù)字集成電路有：雙極型的TTL、ECL和I2L等，單極型的CMOS、NMOS和動態(tài)MOS等。選擇集成電路的關鍵因素主要包括性能指標、工作條件、性能價格比等，集成電路選擇流程如圖14.1.1所示：圖14.1.1 集成電路選擇的流程    三、單元電路之間的級聯(lián)設計    各單元電路確定以后，還要認真仔細地考慮他們之間的級聯(lián)問題，如：電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合，以及相互干擾等問題。    1. 電氣性能相互匹配問題    關于單元電路

9、之間電氣性能相互匹配的問題主要有：阻抗匹配、線性范圍匹配、負載能力匹配、高低電平匹配等。前兩 個問題是模擬單元電路之間的匹配問題，最后一個問題是數(shù)字單元電路之間的匹配問題。而第三個問題(負載能力匹配)是兩種電路都必須考慮的問題。從提高放大倍數(shù)和負載能力考慮，希望后一級的輸入電阻要大,前一級的輸出電阻要小,但從改善頻率響應角度考慮，則要求后一級的輸入電阻要小。    對于線性范圍匹配問題，這涉及到前后級單元電路中信號的動態(tài)范圍。顯然，為保證信號不失真地放大則要求后一級單元電路的動態(tài)范圍大于前級。    負載能力的匹配實際上是前一級單元電

10、路能否正常驅(qū)動后一級的問題。這在各級之間均有，但特別突出的是在后一級單元電路中，因為末級電路往往需要驅(qū)動執(zhí)行機構。如果驅(qū)動能力不夠，則應增加一級功率驅(qū)動單元。在模擬電路里，如對驅(qū) 動能力要求不高，可采用運放構成的電壓跟隨器，否則需采用功率集成電路，或互補對稱輸出電路。在數(shù)字電路里，則采用達林頓驅(qū)動器、單管射極跟隨器或單管反向器。電平匹配問題在數(shù)字電路中經(jīng)常遇到。若高低電平不匹配，則不能保證正常的邏輯功能，為此，必須增加電平轉(zhuǎn)換電路。尤其是CMOS集成電路與TTL集成電路之間的連接，當兩者的工作電源不同時(如CMOS為+15V,TTL為+5V）,此時兩者之間必須加電平轉(zhuǎn)換電路。 

11、60;   2.信號耦合方式    常見的單元電路之間的信號耦合方式有四種：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合。    (1)直接耦合方式    直接耦合是上一級單元電路的輸出直接（或通過電阻）與下一級單元電路的輸入相連接。這種耦合方式最簡單，它可把上一級輸出的任何波形的信號（正弦信號和非正弦信號）送到下一級單元電路。但是，這種耦合方式在靜態(tài)情況下，存在兩個單元電路的相互影響。在電路分析與計算時，必須加以考慮。    (2)阻容耦合方式（如圖14.1

12、.2所示）    14.1.2 阻容耦合傳遞脈沖信號    (3)變壓器耦合方式    (4)光電耦合方式    光電耦合方式是一種常用的方式，其主要是通過光電信號的轉(zhuǎn)換變成信號的傳輸，以達到前后級隔離的目的。    3.時序配合    單元電路之間信號作用的時序在數(shù)字系統(tǒng)中是非常重要的。哪個信號作用在前，哪個信號作用在后，以及作用時間長短等，都是根據(jù)系統(tǒng)正常工作的要求而決定的。換句話說，一個數(shù)字系統(tǒng)有一個固定的時序

13、。時序配合錯亂，將導致系統(tǒng)工作失常。    時序配合是一個十分復雜的問題，為確定每個系統(tǒng)所需的時序，必須對該系統(tǒng)中各個單元電路的信號關系進行仔細的分析，畫出各信號的波形關系圖時序圖，確定出保證系統(tǒng)正常工作下的信號時序，然后提出實現(xiàn)該時序的措施。      四、畫出總體電路草圖    單元電路和它們之間連接關系確定后，就可以進行總體電路圖的繪制。總體電路圖是電子電路設計的結(jié)晶，是重要的設計文件，它不僅僅是電路安裝和電路板制作等工藝設計的主要依據(jù)，而且是電路試驗和維修時不可缺少的文件?？傮w

14、電路涉及的方面和問題很多，不可能一次就把它畫好，因為尚未通過試驗的檢驗，所以不能算是正式的總體電路圖，而只能是一個總體電路草圖。    對畫出總體電路圖的要求是：能清晰公整地反映出電路的組成、工作原理、各部分之間的關系以及各種信號的流向。因此，圖紙的布局、圖形符號、文字標準等都應規(guī)范統(tǒng)一。         五、總體電路試驗    由于電子元器件品種繁多且性能分散，電子電路設計與計算中又采用工程估算，再加之設計中要考慮的因素相當多，所以，設計出的電路難免會存

15、在這樣或那樣的問題，甚至差錯。實踐是檢驗設計正確與否的唯一標準，任何一個電子電路都必須通過試驗檢驗，未能經(jīng)過試驗的電子電路不能算是成功的電子電路。通過試驗可以發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，找出解決問題的措施，從而修改和完善電子電路設計。只有通過試驗,證明電路性能全部達到設計的要求后，才能畫出正式的總體電路圖。    電子電路試驗應注意以下幾點：    1.審圖。電子電路組裝前應對總體電路草圖全面審查一遍。盡早發(fā)現(xiàn)草圖中存在的問題，以避免實驗中出現(xiàn)過多反復或重大事故。    2.電子電路組裝。一般先在面包板上采用插接

16、方式組裝，或在多功能印刷板上采用焊接方式組裝。有條件時亦可試制印刷板后焊接組裝。      3.選用合適的試驗設備。一般電子電路試驗必備的設備有：直流穩(wěn)壓電源、萬用表、信號源、雙蹤示波器等，其他專用測試設備視具體電路要求而定。       4.試驗步驟：先局部，后整體。即先對每個單元電路進行試驗，重點是主電路的單元電路試驗?？梢韵纫缀箅y，亦可依次進行，視具體情況而定。調(diào)整后再逐步擴展到整體電路。只有整體電路調(diào)試通過后，才能進行性能指標測試。性能指標測試合格才算試驗完結(jié)。 &#

17、160;   六、繪制正式的總體電路圖    經(jīng)過總體電路試驗后，可知總體電路的組成是否合理及各單元電路是否合適，各單元電路之間聯(lián)結(jié)按是否正確，元器件參數(shù)是否需要調(diào)整，是否存在故障隱患，以及解決問題的措施，從而為修改和完善總體電路提供可靠的依據(jù)。畫正式總體電路應注意的幾點與畫草圖一樣，只不過要求更嚴格，更工整。一切都應按制圖標準繪圖。怎樣使用電烙鐵電烙鐵是電子愛好者進行業(yè)余制作和維修的主要工具之一。它主要由銅制烙鐵頭和用電熱絲繞城的烙鐵芯兩部分組成。烙鐵芯直接接220V市電，用于加熱烙鐵頭，烙鐵頭則沾上溶化的焊錫焊接電路板上的元件。從構造上分，

18、電烙鐵有內(nèi)熱式和外熱式兩種。內(nèi)熱式電烙鐵的烙鐵芯安裝在烙鐵頭的內(nèi)部，因此體積小，熱效率高，通電幾十秒內(nèi)即可化錫焊接。外熱式電烙鐵的烙鐵頭安裝在烙鐵芯內(nèi)，因此體積比較大，熱效率低通電以后烙鐵頭化錫時間長達幾分鐘。從容量上分，電烙鐵有20W、25 W、35 W、45 W、75 W、100 W以至500 W等多種規(guī)格。愛好者一般使用25 W的內(nèi)熱式電烙鐵。電烙鐵初次使用時，首先應給電烙鐵頭掛錫，以便今后使用沾錫焊接。掛錫的方法很簡單，通電之前，先用砂紙或小刀將烙鐵頭端面清理干凈，通電以后，待烙鐵頭溫度升到一定程度時，將焊錫放在烙鐵頭上溶化，使烙鐵頭端面掛上一層錫。掛錫后的烙鐵頭，隨時都可以用來焊接。

19、用電烙鐵焊接時，除了必須有焊錫條做焊料、直接用于焊接之外，還應該備有助焊劑。助焊劑顧名思義就是有助于焊接的，它可以清潔焊接物表面和清除溶錫中的雜質(zhì)，提高焊接質(zhì)量。常用的助焊劑有松香和焊錫膏（俗稱焊油），其中松香時一種腐蝕性很小的天然樹脂。焊錫條（又稱焊錫絲）里就帶有松香，故俗稱松香芯焊錫條。焊錫膏也是一種很好的助焊劑，但是其腐蝕性比較強，本身又不是絕緣體，故不宜用于元件的焊接，大多用于面積較大的金屬構件的焊接，使用量也不宜過多，焊接完成以后應使用酒精棉球?qū)⒑附硬课徊粮蓛?，防止殘留的焊錫膏腐蝕焊點和焊接件，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命。另外，使用電烙鐵是屬于強電操作，一定要注意安全用電。任何電烙鐵都必須

20、又三個接線端，其中兩個與烙鐵芯相接，用于連接220V交流電源，另一個與烙鐵外殼相連是接地保護端子，用以連接地線，為了安全起見，使用前最好用萬用表鑒別一下烙鐵芯是否斷線或者混線。一般2030W的電烙鐵的烙鐵芯電阻為：15002500歐姆。焊接是每個電子愛好者必須掌握的基本功，所以必須要下些功夫，好好練習。如何才能焊接好元器件那呢？簡單的講，應注意以下三點。1.焊接前，應將元件的引線截去多余部分后掛錫。若元件表面被氧化不易掛錫，可以使用細砂紙或小刀將引線表面清理干凈，用烙鐵頭沾適量松香芯焊錫給引線掛錫。如果還不能掛上錫，可將元件引線放在松香塊上，再用烙鐵頭輕輕接觸引線，同時轉(zhuǎn)動引線，使引線表面都可

21、以均勻掛錫。每根引線的掛錫時間不宜太長，一般以23秒為宜，以免燙壞元件內(nèi)部，特別使給二極管、三極管引腳掛錫時，最好使用金屬鑷子夾住引線靠管殼的部分，借以傳走一部分熱量。另外，各種元件的引腳不要截得太短，否則既不利于散熱，又不便于焊接。2.焊接時，把掛好錫得元件引線置于待焊接位置，如印刷板得焊盤孔中或者各種接頭、插座和開關得焊片小孔中，用沾有適量錫得烙鐵頭在焊接部位停留3秒鐘左右，待電烙鐵拿走后，焊接處形成一個光滑的焊點。為了保證焊接得質(zhì)量，最好在焊接元件引線得位置事先也掛上錫。焊接時要確保引線位置不變動，否則極易產(chǎn)生虛焊。烙鐵頭停留得時間不宜過長，過長會燙壞元件，過短會因焊接溶化不充分而造成假

22、焊。3.焊接完后，要仔細觀察焊點形狀和外表。焊點應呈半球狀且高度略小于半徑，不應該太鼓或者太扁，外表應該光滑均勻，沒有明顯得氣孔或凹陷，否則都容易造成虛焊或者假焊。在一個焊點同時焊接幾個元件的引線時，更加要應該注意焊點的質(zhì)量。電容器的基礎知識及檢測方法雙擊自動滾屏發(fā)布者：admin 發(fā)布時間：2006-7-6 閱讀：3446次一、基礎知識電容器是一種儲能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時。電容器通常叫做電容。 按其結(jié)構可分為固定電容器、半可變電容器、可變電容器三種。1 常用電容的結(jié)構和特點常用的電容器按其介質(zhì)材料可分為電解電容器、云母電容器、瓷介電容器、玻璃釉電容等。表1

23、常用電容的結(jié)構和特點電容種類電容結(jié)構和特點 鋁電解電容 它是由鋁圓筒做負極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經(jīng)過直流電壓處理，使正極片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。它的特點是容量大，但是漏電大，誤差大，穩(wěn)定性差，常用作交流旁路和濾波，在要求不高時也用于信號耦合。電解電容有正、負極之分，使用時不能接反。有正負極性，使用的時候，正負極不要接反。 紙介電容用兩片金屬箔做電極，夾在極薄的電容紙中，卷成圓柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金屬殼或者絕緣材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）殼中制成。它的特點是體積較小，容量可以做得較大。但是有固有電感和損耗都比較大，用于低頻比較合適。 金屬化紙介電

24、容結(jié)構和紙介電容基本相同。它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代替金屬箔，體積小，容量較大，一般用在低頻電路中。 油浸紙介電容它是把紙介電容浸在經(jīng)過特別處理的油里，能增強它的耐壓。它的特點是電容量大、耐壓高，但是體積較大。 玻璃釉電容 以玻璃釉作介質(zhì)，具有瓷介電容器的優(yōu)點，且體積更小，耐高溫。陶瓷電容用陶瓷做介質(zhì)，在陶瓷基體兩面噴涂銀層，然后燒成銀質(zhì)薄膜做極板制成。它的特點是體積小，耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高，但容量小，適宜用于高頻電路。   鐵電陶瓷電容容量較大，但是損耗和溫度系數(shù)較大，適宜用于低頻電路。  薄膜電容結(jié)構和紙介電容相同，介質(zhì)是滌綸或者聚苯乙烯。滌綸

25、薄膜電容，介電常數(shù)較高，體積小，容量大，穩(wěn)定性較好，適宜做旁路電容。   聚苯乙烯薄膜電容，介質(zhì)損耗小，絕緣電阻高，但是溫度系數(shù)大，可用于高頻電路。  云母電容用金屬箔或者在云母片上噴涂銀層做電極板，極板和云母一層一層疊合后，再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹脂中制成。它的特點是介質(zhì)損耗小，絕緣電阻大、溫度系數(shù)小，適宜用于高頻電路。 鉭、鈮電解電容 它用金屬鉭或者鈮做正極，用稀硫酸等配液做負極，用鉭或鈮表面生成的氧化膜做介質(zhì)制成。它的特點是體積小、容量大、性能穩(wěn)定、壽命長、絕緣電阻大、溫度特性好。用在要求較高的設備中。  半可變電容也叫做微調(diào)電容。它是由兩片或

26、者兩組小型金屬彈片，中間夾著介質(zhì)制成。調(diào)節(jié)的時候改變兩片之間的距離或者面積。它的介質(zhì)有空氣、陶瓷、云母、薄膜等。   可變電容它由一組定片和一組動片組成，它的容量隨著動片的轉(zhuǎn)動可以連續(xù)改變。把兩組可變電容裝在一起同軸轉(zhuǎn)動，叫做雙連?？勺冸娙莸慕橘|(zhì)有空氣和聚苯乙烯兩種。空氣介質(zhì)可變電容體積大，損耗小，多用在電子管收音機中。聚苯乙烯介質(zhì)可變電容做成密封式的，體積小，多用在晶體管收音機中。 2選用常識 電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中，電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時候，還要注意正負極不要接反。 不同電路應該選用不同種類的電

27、容。揩振回路可以選用云母、高頻陶瓷電容，隔直流可以選用紙介、滌綸、云母、電解、陶瓷等電容，濾波可以選用電解電容，旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。   電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象，并且核對它的電容值。安裝的時候，要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到，以便核實。 二、電容器檢測的一般方法1.固定電容器的檢測.A檢測10pF以下的小電容 。因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內(nèi)部短路或擊穿現(xiàn)象。測量時，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應為無窮大。若測出阻

28、值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內(nèi)部擊穿。 B檢測10PF001F固定電容器是否有充電現(xiàn)象，進而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。兩只三極管的值均為100以上，且穿透電流要小?？蛇x用3DG6等型號硅三極管組成復合管。萬用表的紅和黑表筆分別與復合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復合三極管的放大作用，把被測電容的充放電過程予以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。應注意的是：在測試操作時，特別是在測較小容量的電容時，要反復調(diào)換被測電容引腳接觸A、B兩點，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。C對于001F以上的固定電容，可用萬用表的R×10k擋直接測試電容器有無充電

29、過程以及有無內(nèi)部短路或漏電，并可根據(jù)指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。 2.電解電容器的檢測A因為電解電容的容量較一般固定電容大得多，所以，測量時，應針對不同容量選用合適的量程。根據(jù)經(jīng)驗，一般情況下，147F間的電容，可用R×1k擋測量，大于47F的電容可用R×100擋測量。B將萬用表紅表筆接負極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大偏度(對于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大)，接著逐漸向左回轉(zhuǎn)，直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。實際使用經(jīng)驗表明，電解電容的漏電阻一般應在幾百k以上，否則，將不能正常工作。在測試中，若正向、反向均無充電的現(xiàn)象，即表針不動，則說明容量消失或內(nèi)部斷路；如果所測阻值很小或為零，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。C對于正、負極標志不明的電解電容器，可利用上述測量漏電阻的方法加以判別。即先任意測一下漏電阻，記住其大小，然后交換表筆再測出一個阻值。兩次測量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表筆接的是正極，紅表筆