第1章電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程概述ppt課件

1、第一章第一章 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論1.1 電子系統(tǒng)概述1.2 電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.3 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1.4 線性電源設(shè)計(jì)1.1 1.1 電子系統(tǒng)概述電子系統(tǒng)概述當(dāng)今電子產(chǎn)品的兩大特點(diǎn)：當(dāng)今電子產(chǎn)品的兩大特點(diǎn)： 1. 1.產(chǎn)品的復(fù)雜性加深，根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜性加深，根據(jù)MooreMoore定律定律ICIC的的復(fù)雜性大約復(fù)雜性大約 每每6 6年添加年添加1010倍倍; ; 2. 2.產(chǎn)品的上市時(shí)間與市場壽命減小產(chǎn)品的上市時(shí)間與市場壽命減小, ,競爭加競爭加?。粍?；硬件工程師硬件工程師系統(tǒng)定義系統(tǒng)定義v什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)是由兩個(gè)以上各不一樣且相互聯(lián)絡(luò)，相互制約系統(tǒng)是由兩個(gè)以上各不一樣且相互聯(lián)絡(luò)

2、，相互制約的單元組成的，在給定環(huán)境下可以完成一定功能的的單元組成的，在給定環(huán)境下可以完成一定功能的綜合體。綜合體。這里所說的單元，可以是元件，部件或子系統(tǒng)。這里所說的單元，可以是元件，部件或子系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)又可以是另一系統(tǒng)的子系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)又可以是另一系統(tǒng)的子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)定義電子系統(tǒng)定義 將由電子元器件或部件組成的，可以產(chǎn)生、傳輸或處置電信號及信息的客觀實(shí)體稱為電子系統(tǒng)。 通?？梢酝瓿梢粋€(gè)特定功能的完好的電子安裝都可稱為電子系統(tǒng)；電子系統(tǒng)有大有小，大到航天飛機(jī)的測控系統(tǒng)、小到出租車計(jì)價(jià)器，它們都是電子系統(tǒng)。復(fù)雜構(gòu)造的電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、電路的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)電子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、電路的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)電路

3、也稱為電網(wǎng)絡(luò)。研討籠統(tǒng)規(guī)律采用網(wǎng)絡(luò)，討論詳細(xì)問題那么為電路。普通系統(tǒng)是比網(wǎng)絡(luò)或電路更復(fù)雜、規(guī)模更大的組合體。有時(shí)簡單的網(wǎng)絡(luò)或電路可以稱之為系統(tǒng)，由于我們可以采用研討系統(tǒng)的方法和觀念來研討它們。例：RC電路網(wǎng)絡(luò)分析：研討各支路、回路電流/電壓系統(tǒng)分析：研討如何構(gòu)成微積分運(yùn)算器系統(tǒng)積分電路積分電路微分電路微分電路v電子系統(tǒng)的根本組成電子系統(tǒng)的組成框圖電子系統(tǒng)的組成框圖 模擬系統(tǒng)； 數(shù)字系統(tǒng)；純硬件系統(tǒng)軟硬結(jié)合系統(tǒng)數(shù)字溫度計(jì)數(shù)字溫度計(jì)電子系統(tǒng)類型電子系統(tǒng)類型(了解了解) v實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的器件 中大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路(VLSI)； 公用集成電路； 可編程器件； 少量分立元件和機(jī)電元件。v電子系統(tǒng)的

4、類型 非智能型功能簡單或功能固定的電子系統(tǒng) 智能型參照人類活動規(guī)律，例：機(jī)器人電子系統(tǒng)的功能分類電子系統(tǒng)的功能分類( (了解了解) ) 測控系統(tǒng)：如工業(yè)消費(fèi)控制等；丈量系統(tǒng)：如電量及非電量的精細(xì)丈量等；數(shù)據(jù)處置系統(tǒng)：如語音、圖像、雷達(dá)信息處置等；通訊系統(tǒng)：如數(shù)字通訊、微波通訊等；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)本身就是一個(gè)電子系統(tǒng)；家電系統(tǒng)：如多媒體彩電、數(shù)字式視頻光盤機(jī)等。實(shí)例實(shí)例- -通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)實(shí)例實(shí)例-DVD-DVD系統(tǒng)系統(tǒng)實(shí)例實(shí)例- -計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)子系統(tǒng)根本類型子系統(tǒng)根本類型 復(fù)雜電子系統(tǒng)構(gòu)造層次: 5種子系統(tǒng)根本類型: 1.模擬子系統(tǒng) 2.數(shù)字子系統(tǒng) 3.模擬,數(shù)混合子系統(tǒng) 4.微處

5、置器子系統(tǒng) 5.DSP子系統(tǒng)1.2 1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法自頂向下或從上到下自頂向下或從上到下詳細(xì)描畫詳細(xì)描畫o設(shè)計(jì)人員首先根據(jù)對設(shè)計(jì)要求的了解及系統(tǒng)能夠的任務(wù)方式、構(gòu)造等知識，構(gòu)成系統(tǒng)總體框圖；o根據(jù)設(shè)計(jì)要求及目的，規(guī)定每個(gè)子系統(tǒng)的性能目的，并對總體框圖中的每一個(gè)方框(子系統(tǒng)) 進(jìn)展分析及設(shè)計(jì)；o對于復(fù)雜的子系統(tǒng)還可以繼續(xù)分解、細(xì)化，直到每個(gè)方框功能模塊都可以用一種或一種以上的方法加以實(shí)現(xiàn)；o每一個(gè)功能模塊都落實(shí)到通用中大規(guī)模集成電路層次，同時(shí)規(guī)定一些關(guān)鍵器件的目的以保證該子系統(tǒng)的性能目的的實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)盡量運(yùn)用概念籠統(tǒng)描畫，分析設(shè)計(jì)對象，不過早思索詳細(xì)電路、元器件和工藝。

6、抓主要矛盾，逐漸細(xì)化、分解適用于大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵照原那么遵照原那么1正確性和完備性原那么2模塊化，構(gòu)造化原那么3問題不下放原那么4高層主導(dǎo)原那么5直觀性、明晰性原那么 自底向上或從下到上自底向上或從下到上特點(diǎn)特點(diǎn)自底向上的缺陷：部件設(shè)計(jì)在先，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)將受這些部件的限制，影響：系統(tǒng)性易讀性可靠性可維護(hù)性自底向上的優(yōu)點(diǎn)：在系統(tǒng)組裝和調(diào)試過程中有效可利用前人的設(shè)計(jì)成果自頂向下與自底向上相結(jié)合自頂向下與自底向上相結(jié)合設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程自頂向下設(shè)計(jì)過程：實(shí)際設(shè)計(jì)采用自上而下的設(shè)計(jì)方法；實(shí)踐制造采購器件、設(shè)計(jì)印刷電路板，裝配、調(diào)試；各種文檔資料整理設(shè)計(jì)報(bào)告、測試報(bào)告、運(yùn)用闡明書等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的普通原

7、那么任何一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵照一定的原那么、規(guī)范和規(guī)范，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原那么如下：1兼顧技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性 電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要順應(yīng)技術(shù)開展的潮流，是系統(tǒng)堅(jiān)持長時(shí)間的先進(jìn)性和適用性，同時(shí)兼顧技術(shù)的成熟性，縮短開發(fā)周期。2平安、可靠和容錯(cuò)性采用成熟的技術(shù)、器件和部件，保證系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定和平安，同時(shí)系統(tǒng)具備一定的容錯(cuò)性，能順應(yīng)各種不同的運(yùn)用和操作環(huán)境。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的普通原那么續(xù)3適用性和經(jīng)濟(jì)性 滿足系統(tǒng)根本功能和性能目的的前提下，具有良好的性價(jià)比。4可擴(kuò)展性和易維護(hù)性設(shè)計(jì)的單元電路模塊化、系列化，使系統(tǒng)進(jìn)展晉級時(shí)，能維護(hù)原有資源，降低系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜性，提高效率。1.3 1.3 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8、步驟1.1.行為描畫與設(shè)計(jì)行為描畫與設(shè)計(jì)2.2.構(gòu)造描畫與設(shè)計(jì)構(gòu)造描畫與設(shè)計(jì)3.3.物理描畫與設(shè)計(jì)物理描畫與設(shè)計(jì) 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的普通步驟電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的普通步驟設(shè)計(jì)步驟續(xù)設(shè)計(jì)步驟續(xù)1.1.行為描畫與設(shè)計(jì)行為描畫與設(shè)計(jì) 描畫系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各個(gè)單元的輸入輸出關(guān)系、各種描畫系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各個(gè)單元的輸入輸出關(guān)系、各種技術(shù)目的技術(shù)目的舉例：舉例： 挪動的功能挪動的功能: :通話功能通話功能, ,來電顯示來電顯示, ,存儲存儲, ,時(shí)鐘時(shí)鐘, ,網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò),聲控聲控錄音錄音, ,游戲游戲,MP3,MP3等等 性能目的性能目的: :接納接納/ /發(fā)射頻率發(fā)射頻率, ,調(diào)制方式調(diào)制方式, ,待機(jī)時(shí)間待機(jī)時(shí)間,

9、 ,延續(xù)通話延續(xù)通話時(shí)間時(shí)間, ,電池電壓電池電壓 , ,尺寸分量等等尺寸分量等等設(shè)計(jì)步驟續(xù)設(shè)計(jì)步驟續(xù)2.2.構(gòu)造描畫與設(shè)計(jì)構(gòu)造描畫與設(shè)計(jì) 描畫各單元之間的互連關(guān)系或協(xié)議描畫各單元之間的互連關(guān)系或協(xié)議1)1)系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計(jì) 確定系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互連方式與協(xié)議確定系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互連方式與協(xié)議. .2)2)子系統(tǒng)子系統(tǒng), ,模塊級的構(gòu)造設(shè)計(jì)模塊級的構(gòu)造設(shè)計(jì) 功能框圖功能框圖 電路圖電路圖 文字闡明文字闡明3)3)模擬仿真驗(yàn)證模擬仿真驗(yàn)證 3.3.物理描畫與設(shè)計(jì)物理描畫與設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的詳細(xì)方式實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的詳細(xì)方式, ,技術(shù)技術(shù), ,工藝工藝1)1)傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的PCBPCB電路板電路板

10、 2)PLD2)PLD邏輯器件邏輯器件 3)VLSI 3)VLSI 幅員幅員, ,外形尺寸外形尺寸, ,資料資料, ,散熱散熱設(shè)計(jì)步驟續(xù)設(shè)計(jì)步驟續(xù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟傳統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1.審題2.方案選擇與可行性論證3.單元設(shè)計(jì),計(jì)算和元件選擇4.組裝、調(diào)試5.編寫設(shè)計(jì)文檔,總結(jié)報(bào)告電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)EDAEDA技術(shù)技術(shù)1.EDA技術(shù)的開展 EDA技術(shù)是從二十世紀(jì)集成電路問世起60年代，閱歷了CAD70年代，CAE輔助工程，80年代開展階段，到90年代進(jìn)入EDA階段。 EDA技術(shù)聚集了計(jì)算機(jī)運(yùn)用科學(xué)，微電子構(gòu)造與工藝學(xué)和電子系統(tǒng)科學(xué)最新成果的先進(jìn)CAD技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)任務(wù)平臺上開發(fā)的一套電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟

11、件。 比較著名的EDA公司有：Matlab(信息處置，MaxplusII(邏輯綜合),Protel(PCB)等等。2.2.系統(tǒng)的系統(tǒng)的EDAEDA工具設(shè)計(jì)流程工具設(shè)計(jì)流程模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟1、總體方案確定 根據(jù)義務(wù)書功能和目的拆分系統(tǒng)，畫出總體設(shè)計(jì)框圖，經(jīng)過論證，選擇最優(yōu)方案。2、單元電路設(shè)計(jì) 盡能夠選擇現(xiàn)有的、成熟的器件、部件及電路，留意各個(gè)器件之間的接口電平匹配、速度匹配等；選擇一致的供電電源；盡量選擇集成電路，減小體積，提高可靠性。3、參數(shù)計(jì)算根據(jù)目的計(jì)算電路的各項(xiàng)參數(shù)，例如：電流、增益、振蕩頻率、截止頻率等等，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟續(xù)4、元器件選擇根據(jù)器件的各項(xiàng)參

12、數(shù)如頻率、環(huán)境溫度、本錢等要素思索，優(yōu)先思索集成芯片。5、計(jì)算機(jī)模擬仿真和實(shí)驗(yàn)繪制電路前，對關(guān)鍵電路進(jìn)展用EDA模擬仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證各項(xiàng)技術(shù)目的，如：質(zhì)量要素、失真度等等。6、繪制電路圖用EDA軟件繪制電路圖，并制造實(shí)物幅員。7、組裝、調(diào)試及撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1明確設(shè)計(jì)要求完成系統(tǒng)功能表示框圖2確定系統(tǒng)方案完成系統(tǒng)總體框圖3控制器設(shè)計(jì)4工程實(shí)現(xiàn)與調(diào)試1.4 1.4 線形電源設(shè)計(jì)線形電源設(shè)計(jì)整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電。濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，添加直流成分。穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負(fù)反響技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。三

13、端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和維護(hù)電路集成在一同就是集成穩(wěn)壓器，集成穩(wěn)壓器只需三個(gè)：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器，如下： 集成穩(wěn)壓器符號集成穩(wěn)壓器符號不同型號、不不同型號、不同封裝的穩(wěn)壓同封裝的穩(wěn)壓器三個(gè)電極的器三個(gè)電極的位置不一樣位置不一樣外形圖外形圖線性三端集成穩(wěn)壓器的分類線性三端集成穩(wěn)壓器的分類按輸出方式：按輸出方式： 1. 1. 三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW78CW78 2. 2. 三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW79CW79 3. 3. 三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國

14、標(biāo)型號為三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW117 CW117 4. 4. 三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CWCW 5. 5. 三端低壓差集成穩(wěn)壓器三端低壓差集成穩(wěn)壓器按級別：按級別： 1- 1-為軍品級；為軍品級；2-2-為工業(yè)品級；為工業(yè)品級；3-3-為民品級。為民品級。 軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)溫軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)溫度范圍度范圍-55-55150150； 工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)溫度范圍溫度范圍-25-25150150； 民品級多為塑料封裝，任務(wù)溫度范圍民品級多為塑料封裝，任務(wù)溫度范圍00125125。三端穩(wěn)壓器的運(yùn)用三端穩(wěn)壓器的運(yùn)用W7900W7900系列穩(wěn)壓器外形及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及接線圖1231 1端端: : 公共端公共端2 2端端: : 輸入端輸入端3 3端端: : 輸出端輸出端+W7905W7905UI+Uo231CI0.11FCo1F-10V-10V-5V-5V留意：留意：1 1、散熱、散熱 2 2、壓降、壓降三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型運(yùn)用電路如圖：三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型運(yùn)用電路如圖： 可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)