電子線路課程設(shè)計(jì)講稿

1、 通常所說的電子電路的設(shè)計(jì)，主要包括:n1、滿足性能指標(biāo)要求的總體方案的選擇；n2、各部分原理電路的設(shè)計(jì)；n3、參數(shù)值的計(jì)算；n4、電路的實(shí)驗(yàn)與調(diào)試以及參數(shù)的修改、調(diào)整。 n在設(shè)計(jì)一個常用的電子電路(模擬電路與數(shù)字電路)時，首先必須明確設(shè)計(jì)任務(wù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)按下圖所示的一般電子電路設(shè)計(jì)步驟示意圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。但電子電路的種類很多，器件選擇的靈活性很大。因此設(shè)計(jì)方法和步驟也會因不同情況而有所區(qū)別。有些步驟需要交叉進(jìn)行，甚至反復(fù)多次，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體情況，靈活掌握。 在選定總體方案之后，便可畫出總體電路的框圖，著手進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)。n單元電路設(shè)計(jì)的一般步驟 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已選定的總體方案原理圖，明確

2、對各單元電路的要求，詳細(xì)擬定各單元電路的性能指標(biāo)，注意各單元電路輸入信號、輸出信號、控制信號之間的關(guān)系與相互配合，注意盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路。n設(shè)計(jì)各單元電路的結(jié)構(gòu)形式 在選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式時，最簡單的辦法是從過去學(xué)過的和所了解的電路中選擇一個合適的電路。同時還應(yīng)去查閱各種資料，通過學(xué)習(xí)、比較來尋找更好的電路形式。一個好的電路結(jié)構(gòu)應(yīng)該是滿足性能指標(biāo)的要求，功能齊全，結(jié)構(gòu)簡單、合理，技術(shù)先進(jìn)等。n主要參數(shù)的計(jì)算與選取n元、器件的選擇n注意的問題n眾所周知，由于集成電路具有體積小、功耗低、工作性能好、安裝調(diào)試方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子電路的重要組成部分之一

3、。因此，在電子電路設(shè)計(jì)中，優(yōu)先選用集成電路已成為人們所認(rèn)可的一致看法。n但是也不要以為采用集成電路就一定比用分立元件好。例如有些功能相當(dāng)簡單的電路，只要用一只三極管或二極管就能解決問題，就不必選用集成電路了。如數(shù)字電路中的緩沖、倒相、驅(qū)動等應(yīng)用場合就是如此。另外有些特殊應(yīng)用情況(如高電壓、大電流輸出)，采用分立元件往往比用集成電路更切合實(shí)際。n常用的模擬集成電路主要有運(yùn)算放大器、電壓比較器、模擬乘法器、集成穩(wěn)壓塊、鎖相環(huán)、函數(shù)發(fā)生器等。設(shè)計(jì)中選擇模擬集成電路的方法一般是先粗后細(xì):先根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案考慮選用什么類型的集成電路，如運(yùn)算放大器有通用型、低漂移型、高阻型、高速型等，然后再進(jìn)一步考慮它的

4、性能指標(biāo)與主要參數(shù)，如運(yùn)算放大器的差模和共模輸人電壓范圍、輸出失調(diào)參數(shù)、開環(huán)差模電壓增益、共模抑制比、開環(huán)帶寬、轉(zhuǎn)換速率等。這些參數(shù)值是選擇集成運(yùn)算放大器的主要參考依據(jù)。最后應(yīng)綜合考慮價格等其它因素而決定選用什么型號的器件。n數(shù)字集成電路(簡稱數(shù)字IC)的發(fā)展速度非?？欤?jīng)過近幾十年的更新?lián)Q代，到目前為止，已形成多種系列化產(chǎn)品同時并存的局面，各系列品種的功能配套齊全，可供用戶自由選擇。在選擇數(shù)字集成電路時，必須了解：數(shù)字集成電路的種類和特點(diǎn)數(shù)字IC 系列產(chǎn)品大體上分為了TTL 型、ECL 型、CMOS 型等三大類nTTL 型： 7474H74S74AS高速化發(fā)展 7474LS74ALS 低功耗

5、高速度方向發(fā)展n特點(diǎn)： 不同系列的產(chǎn)品相互兼容，選擇余地大。 參數(shù)穩(wěn)定，使用可靠。 工作速度和功耗均介于ECL 型與CMOS 型之間，具有較寬的工作速度范圍。 采用+5V 電源供電nECL型 ECL 和TTL 一樣也是雙極型數(shù)字IC。其系列產(chǎn)品主要有ECL-10K 與ECL-100K 兩種系列。ECL 電路的品種不多，產(chǎn)品限于中小規(guī)模集成電路。n特點(diǎn)： 工作速度快。ECL 門電路的傳輸延遲時間可縮短至1ns 以內(nèi)，是現(xiàn)代數(shù)字IC 中工作速度最快的一種。適用工作頻率范圍為1001000MHZ。 輸出內(nèi)阻低，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。 功耗大;輸出電平穩(wěn)定性較差;噪聲容限比較低;抗干擾能力較差。nCMOS

6、型 CMOS 數(shù)字IC 是用MOSFET 作開關(guān)元件，屬單極型數(shù)字IC。其系列產(chǎn)品主要有標(biāo)準(zhǔn)型、40H 型、74HC 型與74AC 型等4 種。n特點(diǎn): 靜態(tài)功耗極低。中規(guī)模集成電路的靜態(tài)功耗小于100mW。 輸入阻抗非常高。正常工作時，直流輸入阻抗可大于100M。 扇出能力強(qiáng)。低頻工作時，一個輸出端可驅(qū)動50 個以上的CMOS 器件輸入端。 抗干擾能力強(qiáng)。電壓噪聲容限可達(dá)電源電壓的45%。 電源電壓范圍寬，工作電壓范圍為318V。n各類數(shù)字IC 的性能比較nECL 電路速度最快，但功耗較大;而CMOS 電路速度慢，功耗很低；TTL 電路的性能介于ECL 和CMOS 集成電路之間，應(yīng)該說，各類

7、數(shù)字IC 都各具特點(diǎn)，都在發(fā)展，也都存在著應(yīng)用的局限性。在各種應(yīng)用場合中，應(yīng)該綜合考慮各類數(shù)字集成電路的性能，以求得到最佳的應(yīng)用歸宿。 半導(dǎo)體三極管的選擇 半導(dǎo)體三極管是應(yīng)用較廣的分立器件，它對電路的性能指標(biāo)影響很大。其次是二極管和穩(wěn)壓管。如何選擇半導(dǎo)體三極管呢?大致有以下幾方面：n 從滿足電路所要求的功能（如放大作用、開關(guān)作用等）出發(fā)，選擇合適的類型。如大功率管、小功率管、高頻管、低頻管、開關(guān)管等。n 根據(jù)電路要求，選擇值。一般情況下，值越大，溫度穩(wěn)定性越差，通常取50100。 半導(dǎo)體三極管的選擇n 根據(jù)放大器通頻帶的要求，選擇管子適當(dāng)?shù)墓不刂诡l率f或特征頻率fT。n 根據(jù)已知條件選擇管子

8、的極限參數(shù)。一般要求： 最大集電極電流ICM 2Ic 擊穿電壓V(BR)CEO 2VCC 最大允許管耗PCM(1.52)PCmax 阻容元件的選擇 電阻和電容也是兩種應(yīng)用最廣的分立元件，它們的種類繁多，性能各異。在選擇阻容元件的過程中，有以下幾個方面需要考慮： 根據(jù)不同電路對電阻和電容性能的要求，選用適合的電阻、電容器。如基本運(yùn)算電路中的外接電阻，大都宜選用0.1%的金屬膜電阻，不宜選用電感效應(yīng)大的線繞電阻。又如，低頻濾波回路中的電容，宜選用大容量(1003300F)的鋁電解電容.由于其對高次諧波的濾波效果差，通常還需并聯(lián)小容量(0.010.1F)的瓷片電容。 選擇合適的阻容元件時，應(yīng)盡量選用

9、標(biāo)稱系列，并注意電阻器的允許誤差范圍與功率。注意電容器的容量與耐壓值。 計(jì)算參數(shù)的具體方法已在“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”等課程中學(xué)習(xí)過且做了不少習(xí)題。但設(shè)計(jì)電路時的參數(shù)計(jì)算與做習(xí)題不一樣。習(xí)題求解時通常的參數(shù)值為已知量，需要求解的只有12 個參數(shù)，正確的答案一般也只有一個。而電路設(shè)計(jì)時除了對電路的性能指標(biāo)有要求外，通常沒有其它任何已知參數(shù)，幾乎全部由設(shè)計(jì)者自己選擇和計(jì)算，這樣理論上滿足要求的參數(shù)值就不會是唯一的了，這需要設(shè)計(jì)者根據(jù)價格、貨源等具體情況靈活選擇。所以設(shè)計(jì)電路中的參數(shù)計(jì)算，首先是計(jì)算，然后是根據(jù)計(jì)算值，對參數(shù)進(jìn)行合理選擇。（如RCL的標(biāo)稱值）安裝調(diào)試 經(jīng)過對電子電路的理論設(shè)計(jì)之后，便可進(jìn)入電路的安裝調(diào)試階段。電子電路的安裝調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有很重要的地位，它是把理論付諸于實(shí)踐的過程，也是知識轉(zhuǎn)化為能力的一種重要途徑。當(dāng)然這一過程也是對理論設(shè)計(jì)做出檢驗(yàn)、修改，使之更加完善的過程。安裝調(diào)試工作能否順利進(jìn)行，除了與設(shè)計(jì)者掌握的調(diào)試測量技術(shù)、對測試儀器的熟練使用程度以及對所設(shè)計(jì)電路的理論掌握水平等有關(guān)