電路系統(tǒng)課件研一上第一章

1、信息的電子化處理在科學技術的發(fā)展中占有重要的地位，在各學科的研究與應用開發(fā)中，電子信息處理都是不可缺少的基本手段。由于電子技術的不斷發(fā)展，現代電子系統(tǒng)所采用的技術越來越先進，功能越來越強、結構越來越復雜。因而對電子系統(tǒng)的設計人員提出了更高的要求。作為一個高素質的設計人員應具備扎實的基礎知識和開闊的思路，具有發(fā)現問題、提出問題、解決問題的能力。本章從系統(tǒng)設計的角度，提出了設計現代電子系統(tǒng)需解決的幾個問題，講述的要點為：zzzz現代電子系統(tǒng)的特征 電子系統(tǒng)的構成與實現電子系統(tǒng)的設計方法與設計流程系統(tǒng)設計人員應具備的素質1.1概述1.1.1 問題的提出人類已進入了信息時代，信息在科學技術的發(fā)展中占有

2、重要的地位。由于電子技術和計算機技術的發(fā)展，使信息的電子化處理成為可能。在各學科的研究與應用開發(fā)中，電子信息處理是不可缺少的基本手段。各種信號（振動、壓力、溫度、濕度、光、生物電、氣體濃度等）都可轉換為電信號，并利用電子信息科學的方法對其進行處理。由于電子技術的迅速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應用領域日益擴大，除了傳統(tǒng)的應用領域，如工業(yè)自動控制、通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、電子測量系統(tǒng)外，醫(yī)療電子、信息家電、汽車電子等已成為新的經濟增長點。這些應用系統(tǒng)在功能與結構上具有高度的綜合性、層次性和復雜性。設計高性能、高可靠性的電子系統(tǒng)已成為電子設計人員必須掌握的一門技術，而在設計的過程中，如何縮短設計周期、降低設計成

3、本已成為衡量設計人員能力的標準之一。電子系統(tǒng)指由電子元件或部件組成的，能產生、傳輸、處理電信號及信息的系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的設計可從基本的電子電路、信息處理方法與技術以及設計方法- 1 -三個方面考慮。在電子系統(tǒng)的方案制定之后，必須采用具體的電路和器件實施方案，電路與器件是構成系統(tǒng)的基本要素，基本電路與器件包括了模擬電路、數字電路以及微控制器。電子信息科學與技術、集成電路技術、計算機技術的迅速發(fā)展，模擬電子向數字電子、固定的數字硬件向可編程的數字硬件轉移，使數字器件及微控制器更受到人們的重視，并導致電子信息系統(tǒng)的實現方法有了重大進展，可編程邏輯器件、數字信號處理芯片、嵌入式處理器等新的器件構成系統(tǒng)的

4、方法正逐步取代由分立元件、單元電路組合成信息系統(tǒng)的方法。隨著微電子技術、半導體工藝、 ASIC 的發(fā)展，采用 ASIC 方式來設計電子系統(tǒng)，可實現高品質、低成本和高可靠性，片上系統(tǒng)（SOC）的實現將進一步推動電子系統(tǒng)設計技術的發(fā)展。信息處理方法包括電路理論、信號與系統(tǒng)、數字信號處理、自動控制原理等范疇，信息處理方法的發(fā)展，使信號的提取和處理方法有了飛躍的發(fā)展。信號處理由模擬的方法發(fā)展到數字的方法，時間域、頻率域處理等各種新的理論和方法不斷涌現，現代的實驗方法對各類數據和信息進行處理已逐步取代傳統(tǒng)的處理方法。從技術的層面，隨著科學技術的發(fā)展，尤其是計算機技術的發(fā)展，使電子與信息產品更多的依賴于計

5、算機，近年來，嵌入式芯片、DSP、SOPC 技術的發(fā)展，使信息系統(tǒng)的實現有了更多的選擇。此外集成電路設計、網絡技術、數碼技術等也對電子系統(tǒng)的設計起了推動作用。電子系統(tǒng)的實現與器件的使用與設計工具密切相關。電子信息系統(tǒng)的設計手段和方法，由原先采用的紙和筆設計，在硬件制作完成后再用儀器進行驗證，轉化為采用電子設計自動化工具，在硬件制作之前進行驗證，然后再制作硬件。設計工具包括了模擬電路的設計和分析軟件，數字電路和可編程邏輯器件的設計和分析軟件，用于微控制器、數字信號處理器件、嵌入式處理器開發(fā)的仿真軟件和開發(fā)系統(tǒng)，印刷電路板設計軟件，集成電路設計軟件等。在系統(tǒng)的設計過程中使用這些軟件將提高系統(tǒng)的設計

6、效率和設計質量。1.1.2 現代電子系統(tǒng)的特征隨著信息時代的到來，在傳統(tǒng)應用領域中電子產品不斷更新，新的應用領域不斷開拓，成為新的經濟增長點。如工業(yè)控制和測量領域包含了集散系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等電子系統(tǒng)；測量儀器領域包含了示波器、- 2 -信號源、邏輯分析儀、多用表、電源等設備；醫(yī)療電子領域包含了 B 超、CT、心臟起博器、心電圖儀、心臟監(jiān)護儀、電子血壓計等電子系統(tǒng)；消費類電子產品領域包含了 VCD、DVD 播放機、MP3、HDTV、數字電視、移動電視、PDA、多媒體電腦等。圖 1-1 為一個典型的集散系統(tǒng)的框圖。一個上位機通過通信的方式向終端發(fā)送信息并獲取終端發(fā)回的信息

7、。每個終端是一個帶通信模塊的數據采集裝置，通過 A/D 轉換器采集所需的數據，在上位機的控制下將數據通過通信模塊發(fā)出。通信可采用有線或無線的方式，有線可采用 RS422、RS485 等總線的方式，無線的可采用電臺網絡，也可采用 GSM 的短消息通信，或采用無線網絡的方式。（a）集散系統(tǒng)的框圖傳感器信號調理.傳感器信號調理（b）終端的框圖圖 1-1 集散系統(tǒng)圖 1-2 的車載導航系統(tǒng)類似于集散系統(tǒng)的設計，車輛管理站為上位機，車載設備為終端。車載設備通過 GPS 獲取當前的地理位置信息，通過嵌入式平臺提供的電子地圖標出當前位置。如在地圖上標出目的地址時，可根據道路信息計算出車輛最佳的行駛方案。通過

8、通信模塊還可與車輛管理站通訊，以獲取管理站對車輛的控制信息，而車輛也可將其地理位置、車況信息報告管理站。- 3 -鍵盤顯示通信模塊MCUADC多路開關終端上位機終端圖 1-2 車載導航系統(tǒng)圖 1-3 為典型的數據采集器的框圖。數據采集器將傳感器采集的電信號經信號調理后，由模數轉換器變?yōu)閿底中盘?，通過 FIFO 輸入到微處理器，并存放在存儲器中，由微處理器做進一步的處理，或通過通信接口與其他設備交換數據。圖 1-3 數據采集器的框圖類似于數據采集器，如在此系統(tǒng)中加入數模轉換器，將存儲的數字信號轉換為模擬信號，就科構成信號回放系統(tǒng)，如采集的為語言信號，則構成了數字錄音裝置。上述這些系統(tǒng)無不由各種各

9、樣的電子部件組成。在這些電子系統(tǒng)中顯示了現代電子系統(tǒng)的數字化、智能化、模塊化的特征。1數字化根據電子系統(tǒng)應用的場合，可采用不同形式的電子系統(tǒng)，由于數字技術和計算機技術的發(fā)展，更多的電子系統(tǒng)采用了數字化的技術。通常，我們以模擬的方式處理信號，隨著技術的進步，用模擬方式構成的電子系統(tǒng)有了很多改進，但是鑒于模擬系統(tǒng)固有的特性，其性能只能局限在一定的水平上?？墒怯捎谄骷筒牧系囊蛩?，模擬系統(tǒng)在頻率響應、信號噪聲比、動態(tài)范圍等方面均無法有很大的改進。環(huán)境溫度、電源電壓等使用條件的變化以及器件的老化將使系統(tǒng)的特性發(fā)生變化。 此外，由于器件參數的離散性，使模擬系統(tǒng)調整的工作量加大。數字化系統(tǒng)將模擬信號轉換為

10、數字信號，然后進行處理。采用數字化的方式處理模擬信號具有頻率響應寬、噪聲小、動態(tài)范圍大的優(yōu)點。數字系統(tǒng)的特性隨- 4 -傳感器輸入信號調理器ADCFIFO存儲器通信接口DSP鍵盤顯示GPS通信模塊車輛管理站嵌入式平臺鍵盤顯示使用條件的變化而發(fā)生的變化很小，而且容易調整，工作可靠性好。由于數字技術在處理和傳輸信息方面的各種優(yōu)點，數字技術與數字集成電路(標準邏輯電路、可編程邏輯器件)，微處理器（微控制器、數字信號處理芯片、嵌入式處理器等)的使用己經成為構成現代電子系統(tǒng)的重要標志。2智能化電子系統(tǒng)是采用各種電子元件對信息進行處理的系統(tǒng)。采用的電子元件的不同，電子系統(tǒng)的實現方法也不同，如用模擬器件構成

11、模擬電子系統(tǒng)，在處理信息時采用模擬的方法進行處理。如用數字器件構成數字電子系統(tǒng)，在處理信息時采用數字的方法進行處理。計算機技術的發(fā)展，使電子系統(tǒng)的智能化成為可能。這些系統(tǒng)采用微處理器（微控制器、數字信號處理芯片、嵌入式處理器）構成智能系統(tǒng)。而系統(tǒng)的核心部分即各類具有完整的計算機形態(tài)的處理器。處理器的嵌入是智能化的必要條件，系統(tǒng)的軟件設計能賦予系統(tǒng)智能品質。這類硬件系統(tǒng)具有一定的通用性，而最終產品形態(tài)由軟件設計決定，因而具有很大的靈活性。智能化電子系統(tǒng)將在一切領域中取代傳統(tǒng)的非智能的電子系統(tǒng)。單一的由模擬電路或數字電路實現的電子系統(tǒng)將逐步被淘汰，而采用模擬電路、數字電路以及微控制器、數字信號處理

12、芯片、嵌入式處理器、可編程邏輯器件等多種技術的智能化電子系統(tǒng)將成為主流。3模塊化由于電子技術的發(fā)展和集成電路技術的發(fā)展，許多應用子系統(tǒng)被設計成模塊的形式，設計人員不必每個電路或子系統(tǒng)都從頭做起，而可直接使用這些模塊，極大地提高了系統(tǒng)的設計效率和質量。子系統(tǒng)模塊以硬件或軟件的形式提供。硬件模塊指用硬件設計的子系統(tǒng)產品，它具有一定的系統(tǒng)功能，同時向用戶提供此模塊的硬件接口標準和相應的軟件協(xié)議。用戶只需了解其接口的設計方法，編制符合其協(xié)議的軟件程序。如 GPS 模塊是用于獲得地球地理信息的模塊，當設計的系統(tǒng)需要使用經緯度和標準時間信息時，不必研究地理信息產生的具體方法，只需研究系統(tǒng)與此模塊的接口電路

13、，以及與此模塊進行數據交換的通訊協(xié)議。- 5 -軟件模塊通常指 IP（Intellectual Property 知識產權）核。當設計目標為專用集成電路或用可編程邏輯器件實現時，采用 IP 核設計可以提高設計的速度和質量。IP 核是一種可重復利用的知識產品，由用戶、專用 IC 公司或獨立的 IP 公司開發(fā)而成。IP 核分為軟核、硬核和固核三種。具體地說，軟核是一種可綜合的 HDL（Hardware Description Language 硬件描述語言）描述，硬核為芯片版圖，固核為 RT(Register Transfer 寄存器傳輸)級的 HDL 描述。在采用 IP核設計時，設計人員不必了解

14、 IP 核復雜的內部結構，只需了解 IP 核的功能、性能指標與互連接口，以便根據系統(tǒng)的功能要求選擇合適的 IP 核，并將 IP 核相互連接，進行相關的設計。1.2 電子系統(tǒng)的構成1.2.1 電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)類型現代電子系統(tǒng)一般由模擬子系統(tǒng)、數字子系統(tǒng)和處理器子系統(tǒng)三大部分組成。圖 1-5 是用 MCU 為核心設計的雙通道數字化語音存儲、回放的系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)的要求是對 300Hz3.4kHz 的語音信號進行存儲和回放。圖 1-5數字化語音存儲、回放系統(tǒng)框圖在此系統(tǒng)中傳感器用于將語音信號變換為電信號，放大器、濾波器用于將信號放大，并濾除不需要的頻率成分。多路開關用于切換兩路信號使其中的一路信號傳

15、送到 A/D 轉換器轉換為數字信號。這些數字信號被送入 MCU，由 MCU對其進行必要的處理，并存放在存貯器中?？筛鶕畔⒋鎯α康囊?，選擇存儲器的容量。當這些信號需要回放時，MCU 將數據從存貯器中取出，送到 D/A 變換器，將數字信號變換為模擬信號，經濾波器、放大器濾波放大后驅動揚聲器發(fā)出聲音。- 6 -DAC輸出濾波器輸出信號放大器揚聲器鍵盤顯示DAC輸出濾波器輸出信號放大器揚聲器輸入濾波器輸入信號放大器拾音器存儲器MCUADC多路開關輸入濾波器輸入信號放大器拾音器在上述系統(tǒng)中，模擬電路的作用是將經傳感器轉換得到的微弱的電信號放大，數字電路的作用是將模擬信號數字化及處理器的接口電路，而處

16、理器電路則對數字信號進行存儲、回放和處理。1. 模擬子系統(tǒng)模擬子系統(tǒng)的基本作用是對信號進行放大、處理。由于數字技術的發(fā)展，很多模擬處理的方法都可用數字的方式進行，但模擬電路在系統(tǒng)中仍占有一定的、無法替代的地位。如在將模擬信號變換為數字信號之前，必須采用模擬電路對通過傳感器轉換得到的微弱電信號進行放大、濾波處理，才能進行模數轉換。又如系統(tǒng)所需的電源也屬模擬電路。而在高頻信號的處理方面，模擬電路的作用更大，如高頻信號的接收和發(fā)射等。模擬電路的性能與電源、電路的分布參數（如分布電容、電感），環(huán)境溫度等因素有關。EDA 工具的采用為設計提供了方便，但由于在設計工具中較多地使用了理想器件、理想參數，因而

17、其結果只能為設計提供參考，最終還需依靠設計者的工作經驗。2. 數字子系統(tǒng)從概念上講，凡是利用數字技術處理和傳輸信息的電子系統(tǒng)都可以稱為數字系統(tǒng)。像其他電子系統(tǒng)一樣，數字系統(tǒng)以往是采用傳統(tǒng)的器件構成電路板，再由電路板構成電子系統(tǒng)的方法。數字系統(tǒng)最基本的元件是功能固定的標準集成電路，如 74、54 系列（TTL）、CD4000 系列(CMOS)芯片和一些固定功能的大規(guī)模集成電路。在設計時，只能根據需要選擇合適的器件，幾乎沒有靈活性可言，構成的電子系統(tǒng)所需的芯片種類多且數量大?？删幊踢壿嬈骷≒LD）的應用改變了數字系統(tǒng)的構成方法，PLD包括了 FPGA和CPLD兩大類。FPGA的集成度較高，即具有

18、較多的門電路，FPGA采用了反熔絲或靜態(tài)存儲器的編程技術，前者只能一次性編程，不能修改功能，后者可多次編程，但在掉電后編程信息將丟失，所以每次上電必須重新下載數據。 CPLD的集成度較低，采用了E2PROM或Flash Memory的編程技術,可多次編程而且編程的信息可長期保存。在系統(tǒng)編程技術的應用擴展了PLD應用的領域。PLD需用專用的設計軟件進行設計，因而使用者必須具有扎實的數字電路知識并掌握設計方法。PLD不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題、而且- 7 -其開發(fā)周期短、開發(fā)軟件投入少、芯片價格低。由于目前電子產品生命周期相對縮短，相近功能產品的派生設計增多，促使PLD越來

19、越多地取代了ASIC，特別對小批量、多品種的產品，PLD更成為首選。3處理器子系統(tǒng)處理器子系統(tǒng)是指內含處理器的電子系統(tǒng)。它以微控制器、數字信號處理器件、嵌入式處理器為核心，構成針對某一特定功能的系統(tǒng)，因而通常稱為專用系統(tǒng)，在這類系統(tǒng)中，微控制器、數字信號處理器件、嵌入式處理器等處理器起著控制和信息處理的功能，而處理器與模擬電路、數字電路相配合構成一個完整的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的設計應注重于接口電路的設計，設計者必須熟悉各類存儲器、外圍器件的性能和接口連接方式，設計出相應的接口電路。近年來，PLD 在接口電路中得到了廣泛的應用，使接口電路的設計更加簡潔。帶處理器系統(tǒng)的硬件設計具有一定的通用性，其對控制

20、或信息的處理方法可以通過處理器的軟件設計來實現，這將增強系統(tǒng)的靈活性，通過編程可采用不同處理方案，以獲得不同的效果。對于特殊的使用場合可采用低功耗、微型的設計原則，使其成為攜帶方便的系統(tǒng)。在以往的電子系統(tǒng)的設計中，通常根據系統(tǒng)的功能要求，配上以微處理器為核心的微處理器系統(tǒng)。由于電子技術的發(fā)展，現已逐步轉向在一個電子系統(tǒng)中內含微處理器進行系統(tǒng)的信息控制和處理。由于在系統(tǒng)中，微處理器僅作為一個部件，因而將這類系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)，對應的處理器稱為嵌入式處理器。嵌入式專用系統(tǒng)由于是針對某一特定要求而專門設計的，因而除了在功能方面進行設計外，還可根據要求在體積、功耗等方面進行特殊的設計。1.2.2 電子

21、系統(tǒng)的硬件實現形式一、專用系統(tǒng)專用系統(tǒng)是為特定的功能專門設計的系統(tǒng)。通常是用元器件構成的印刷電路板系統(tǒng)。在設計的產品需求量很大時，其中的某些模塊將被設計成專用集成電路（ASIC），然后將這些集成電路應用到系統(tǒng)中去。近年來片上系統(tǒng)（SOC System On Chip）技術的發(fā)展，使系統(tǒng)的設計更多地使用專用集成電路子系統(tǒng)，甚至直接用芯片構成一個系統(tǒng)。- 8 -由于專用系統(tǒng)是為特定的功能專門設計的，因而原則上在系統(tǒng)中不存在與此無關的器件或部件，即不存在冗余部分，這將使故障率和硬件成本降至最低。當產品具有相當的數量時，或產品對體積、功耗、重量等有特殊要求時，采用此方法比較合適。專用系統(tǒng)的功能不能隨意

22、更改，沒有通用性，設計周期較長，所需的資金較大。因此在設計專用系統(tǒng)時，如何縮短設計周期，降低設計成本是設計人員必須考慮的問題。由于技術的發(fā)展，很多專用系統(tǒng)在設計時，其硬件設計采用一定的冗余，其功能通過軟件編程的方法設定，在系統(tǒng)功能需升級時通過更改軟件來實現，這種設計方法已日益受到設計人員的重視。1. 以處理器為核心的專用系統(tǒng)以處理器為核心的專用系統(tǒng)注重于為特定的功能而設計，要求在系統(tǒng)中不存在與此無關的器件或部件，以防止硬件中的冗余部分引起故障率的增加，同時可將硬件成本降至最低。在設計時，必須了解設計項目的最新技術和器件的發(fā)展，以使設計的系統(tǒng)具有先進性。而通過軟件編程的方法設定功能，以便系統(tǒng)的升

23、級和功能的擴展也是可取的設計方法。如圖 1-5 所述的語音記錄回放系統(tǒng)，可根據系統(tǒng)的功能要求，以微控制器、數字信號處理器件為核心構成專用系統(tǒng)。對于語音處理部分，除了采用圖 1-5 所示的 ADC、DAC 之外，還可采用專用的語音芯片。這樣，只需要對這些語音芯片配上合適的存貯器和相應的外圍電路就能方便地構成系統(tǒng)。因此，在設計以微控制器、數字信號處理器件為核心的專用系統(tǒng)之前必須先了解新的器件，以使設計的系統(tǒng)具有先進性。2. 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）指以嵌入式處理器及外圍為核心，執(zhí)行特定功能的裝置，如工業(yè)控制、監(jiān)測設備、甚至工廠操作的裝置。嵌入式系統(tǒng)的“嵌入”特性意味

24、著它與其所控制和管理的系統(tǒng)融為一體，是其中的一個有機組成部分和基本構造單元。在硬件設計方面嵌入式系統(tǒng)的設計類似于以處理器為核心的系統(tǒng)，但目前發(fā)展的趨勢是采用 SOC 嵌入式處理器，將微處理器核心和各類接口單元（如聲卡、網卡、智能卡、通信接口等）結合在一起，構成一個電路系統(tǒng)。在軟件設計方面，嵌入式操作系統(tǒng)（WinCe、嵌入式 Linux）的應用解決了- 9 -系統(tǒng)軟件開發(fā)中的很多問題，使設計者可以將精力集中于應用程序的開發(fā)。嵌入式系統(tǒng)在信息家電、通信產品、工業(yè)控制器、掌上電腦（PDA）等方面得到了廣泛的應用。3以 PC 機（或工控板）為平臺的專用系統(tǒng)個人微機（PC 機）和工控板的普及使人們對其使

25、用方法極為熟悉，PC 機（或工控板）是以 elX86 為 CPU 的計算機系統(tǒng)，在硬件結構上采用了 PC 機的標準接口（鍵盤、顯示器、并口、串口）和總線（ISA、PCI）槽口的方式連接輸入輸出設備，而在軟件上通過操作系統(tǒng)支持的各種語言（如 C，匯編語言）進行編程。此類設備具有良好的人機界面，如顯示器、鍵盤，為了使這類系統(tǒng)操作更方便，可在鍵盤上定義各類功能鍵，也可通過 I/O 接口另外設計用戶專用鍵盤或采用觸摸屏技術。由于其良好的人機界面，因而利用其為平臺構成專用系統(tǒng)的方法在工業(yè)界得到廣泛的應用。實現這類系統(tǒng)的方法之一是按系統(tǒng)特定的功能設計 I/O 接口板，通常將系統(tǒng)的數字部分設計在接口板上，而

26、模擬部分（如傳感器，信號調理等部分）作為接口板的引伸，安裝在 PC 機箱的外部。這樣做的好處在于模擬部分可采用單獨的模擬電源，使其與數字部分的電源相分離，以獲得較好的效果。PC 機目前采用總線為 ISA 總線和 PCI 總線，ISA 總線接口電路較簡單，可采用 8 位或 16 位的數據總線，PCI 總線具有比 ISA 總線更快的傳輸速率，采用 32 位的數據總線，但 PCI 總線的結構較復雜。采用 PC 機（或工控板）為平臺的專用系統(tǒng)，除了需設計硬件外，還需編程來控制硬件。與處理器為核心的專用系統(tǒng)相比，其硬件設計的工作量大大減少，較大的工作量為軟件編程。這類專用系統(tǒng)的優(yōu)點是設計的效率高，可靠性

27、好。缺點是：由于系統(tǒng)是在平臺上開發(fā)的，因而系統(tǒng)中的部件未被全部利用，產品的成本較高。在產品的數量不大時，利用這種方法進行設計有較大的優(yōu)勢。二、虛擬儀器系統(tǒng)采用 PC 機（或工控板）為平臺的專用系統(tǒng)比以處理器為核構成的系統(tǒng)更加方便靈活，但畢竟其設計還是針對了某一特定對象的。其設計過程是專一的，因而重復使用的可能性極小。近年來提出的虛擬儀器概念是通用性更強的解決方- 10 -法。以往我們所熟悉的測量儀器都是一個真實的可觸摸的物體。在儀器的正面是一個控制面板，上面有許多控制開關、顯示儀表，面板上的輸入、輸出連接端與被測部件相連接。儀器功能的實現由儀器內部的電路完成，電阻、電容、電感、晶體管、運算放大

28、器、數字電路器件甚至微處理器等部件安裝在印刷電路板上，相互連接構成特定的儀器功能。因此，可以認為儀器的基本結構就是由控制面板和內部電路所組成。這些儀器通常根據測量要求而專門設計。由于數字電路和計算機技術的發(fā)展，現在大多數測量儀器采用微處理器作為主要部件，因而相類似的產品可采用結構較接近的硬件，通過修改軟件的方法來改變儀器的性能，從而節(jié)省硬件設計的成本。更方便的方法則是在個人微機（PC 機）上，根據測量部件的要求設計 A/D、D/A 及數字 I/O 卡，然后用軟件編程的方法來實現測量。用這樣的方法設計儀器雖然比原有的方法提高了效率，但仍脫離不了原有的針對具體被測部件進行專門設計的模式。隨著計算機

29、技術的發(fā)展，計算機日益成為儀器的心臟，虛擬儀器的概念應運而生。顧名思義，虛擬儀器的作用是虛擬真實的儀器，實現傳統(tǒng)儀器所能實現的功能。傳統(tǒng)儀器自成體系，所有功能均由儀器生產廠家定義，用戶無法改變。而虛擬儀器采用了開放式結構，以 A/D、D/A 及數字 I/O 卡實現信號的輸入或輸出，以通用計算機、DSP 或其他 CPU 處理信號，并以軟件來改變系統(tǒng)的功能。因此用戶可通過選擇硬件配置和編寫軟件，自己動手來設計測量儀器。虛擬儀器包含了儀器的基本結構，如控制面板，程序框圖等。但它通過軟件編程在顯示屏上顯示控制面板，而程序框圖則通過接口電路獲得數據，根據對儀器功能的要求由軟件編程實現數據運算、分析以及結

30、果的顯示。目前，世界上有許多儀器廠商開發(fā)了虛擬儀器程序，并提供相應的硬件平臺。美國 National Instruments 公司的 LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)軟件是一種用于虛擬儀器的軟件開發(fā)工具。它類似于 C語言開發(fā)系統(tǒng)，但采用圖形編程語言 (Graphical Language，簡寫為 G )，以簡潔、直觀的圖標與連線構成程序。由于它采用的是科技人員和工程技術人員熟悉的術語、符號和思維方式，使用圖形符號而非文本語言描述編程行為，因此不需要很- 11 -多文本語言的編程經驗就可使用 LabVIEW

31、 進行編程。NI 公司還提供各類 IO 卡，通過 A/D 轉換器將模擬信號轉換為數字信號，通過 D/A 轉換器輸出相應的模擬信號，通過數字口直接讀入數字量、開關量信號或輸出數字量、開關量。由于軟件（LabVIEW）和硬件（A/D，D/A 及數字接口）的完整結合，可構成具有實際意義的虛擬儀器。虛擬儀器具有構造靈活的優(yōu)點，可廣泛用作測量儀器。儀器的基本性能通過編程來改變。當然，由于 LabVIEW 軟件編程靈活，也適宜于對測試儀器的各種方案進行比較。三、基于計算機的自動測量和控制系統(tǒng)電子系統(tǒng)中較大部分用于對各類系統(tǒng)的測量，從中提取信息作進一步的處理，被處理的系統(tǒng)可能是某一電子部件，也可能是某一非電

32、子部件。如生物測量中，可能是一動物對電刺激的響應（腦電、心電、肌電）；在物理學中，可能是對各種物理量（壓力、振動）對系統(tǒng)的影響；而在電子學中，可能是對電路性能的測量。采用電子信息處理的方法對各類系統(tǒng)進行分析不僅提高了效果，還增強了處理功能。根據系統(tǒng)測量的要求，應先確定激勵信號的形式，如該信號為常用信號可采用通用信號源，如正弦波、方波、三角波、脈沖波；如為特殊信號，則需根據要求制作特殊信號源，如任意波形發(fā)生器。這些激勵信號加到被測量系統(tǒng)上，就可通過測量儀器在系統(tǒng)的輸出端進行測量。在測量的過程中，需根據被測系統(tǒng)的要求不斷改變激勵信號的形式、幅度、頻率以獲得系統(tǒng)對此信號的響應，以分析此系統(tǒng)的特性，這

33、一測量過程的操作煩瑣，當工作量大、要求精度高時不易操作。自動測量系統(tǒng)指由一個電子系統(tǒng)來實現測量的過程。通過編程控制激勵信號的產生，同時在被測系統(tǒng)的輸出端將測量的數據讀回。實現的方法之一是利用虛擬儀器，即由 D/A 變換器實現激勵信號的控制，用 A/D 實現數據的讀回，并進行分析。另一個方法是采用帶有通信接口的儀器通過微機來控制測量的全過程，要實現上述目的的先決條件是所有的激勵信號源和測量儀器必須是數字化的儀器，并帶有通信接口，整個測量系統(tǒng)由控制微機通過通信接口進行控制。- 12 -作為激勵信號源，其輸出部分是 D/A 變換器和功率放大器。通過控制，能調用儀器內部的固定信號模式，如正弦波、方波、

34、三角波，并設定所需的頻率和幅度。對于特定的波形，可通過控制微機將波形輸入，然后通過通信接口將此波形數據傳送到信號源，由信號源產生所需的信號。同樣，對于測量儀器，采用內含高速 A/D 的儀器，將被測信號轉換為數字信號，這些信號可存儲在儀器內，在需要時可以回放，以對信號進行分析。同樣，這些信號可通過通信接口傳送到計算機作進一步的分析。為測試電源電壓對系統(tǒng)的影響，可采用程控電源，通過控制微機控制電源的輸出電壓和電流，以測量系統(tǒng)在不同的電源電壓時的特性。由于采用了專用儀器，可獲得高質量的激勵信號和精確的測量數據，可構成性能更佳的測量系統(tǒng)。在設計這類系統(tǒng)時，要求設計人員熟悉將儀器連接成系統(tǒng)的通信方式和相

35、應的通信軟件。計算機通常能提供的標準接口為 RS-232、USB、EPP，而 IEEE-488接口需用戶在計算機上另行增加接口卡。大部分的儀器能提供的接口為 RS-232和 IEEE-488（部分儀器作為選件）。由于 RS-232 接口采用一對一的連接方式，所以只能由一臺計算機與一個儀器通信。而 IEEE-488 接口采用總線的方式連接，可構成一個儀器組，最多可由一臺計算機與 14 個儀器進行通信。近年來儀器商開發(fā)的帶 USB 接口和以太網接口的儀器為自動測量和控制提供更好的手段。1.3 電子系統(tǒng)的設計方法與設計流程1.3.1 電子系統(tǒng)的設計方法在電子設計自動化（EDA）工具推出之前，人們采用

36、的是手工的設計方法，采用的工具為紙和筆，在電子系統(tǒng)的設計過程中，有很大部分的工作量是系統(tǒng)的硬件電路設計，相對于軟件設計而言，硬件設計更為復雜，軟件設計過程中出現的錯誤，可通過軟件調試來逐個發(fā)現并予以解決，而硬件設計的錯誤，通常需要在硬件電路完全制作出來后才能被發(fā)現，為修改這些錯誤，必須重新制作硬件，通常一次修改還不能解決問題，必須經過幾次修改才能將硬件電路完全確定下來。這樣不僅延長了系統(tǒng)的研制周期，還增加了研制所花費的人力和物力。硬件電路的設計，就是根據電路所需的功能和特性指標要求，確定采用什么樣的電路結構、采用什么樣的元器件以及電路中各個元器件的具體參數。同時還- 13 -必須根據電原理圖得

37、到對應的印刷電路板。這一過程通常可分為三個階段，即電路方案的提出，方案的驗證，方案的修改。在電子系統(tǒng)設計的早期，這三個階段全部采用人工的方法解決，其中方案的驗證占較大的工作量，這一階段采用了制作試驗電路的方法，這種方法花費大，而且效率低，同時由于在制作試驗電路的過程中，對制作工藝考慮不周，更導致了驗證的效率低下。由于電子技術的發(fā)展，電子系統(tǒng)變得越來越復雜，僅靠手工和簡單的工具已無法滿足設計的要求，因而利用計算機和相應的設計軟件已成為當前常用的設計方法。利用標準的 EDA 工具進行電子系統(tǒng)的設計已成為潮流。隨著電子技術的發(fā)展，電子系統(tǒng)的體積越做越小，但其復雜程度卻大大提高，為了成功地設計一個電子

38、系統(tǒng)，必須采用有效的設計方法，目前大多采用層次化的設計方法，即將一個系統(tǒng)劃分為不同的層次，在每個層次定義不同的功能模塊，然后再對其進行設計。層次化的設計方法通?？煞譃?3 種: 1自底向上法(BottomUP)在早期的電子系統(tǒng)中，由于構成電子系統(tǒng)的元器件采用標準器件，設計受到可采用器件的限制，因而在設計時常采用自底向上的設計方法。在采用此方法進行設計時，設計人員必須掌握各種元器件的功能和使用方法，然后根據要設計的目標系統(tǒng)功能的要求，從現有的可用的元件中選出合適的元件，設計成部件模塊，當一個部件模塊不能直接實現系統(tǒng)的某個功能時，就需要設計由多個部件模塊組成的子系統(tǒng)去實現該功能。這樣，由部件模塊構

39、成子系統(tǒng)，由子系統(tǒng)構成更大的子系統(tǒng)，直至系統(tǒng)所要求的全部功能都實現為止。對于有經驗的設計人員此方法的優(yōu)點是明顯的，在設計過程中可以使用經過驗證的、成熟的部件模塊與子系統(tǒng)，從而可以實現設計重用，減少設計過程中的重復勞動，提高設計效率。其缺點是設計過程中設計人員的思路局限于已有的元件，在實現系統(tǒng)時，即使底層或子系統(tǒng)的功能正常，整個系統(tǒng)的頂層也可能出現系統(tǒng)性的或全局性的問題。2自頂向下法(Top-Down)自頂向下法的設計過程與自底向上法正好相反。該設計方法首先從系統(tǒng)級（頂層）設計開始。先根據用戶的需求，將系統(tǒng)的功能(或行為)全面、準確地描述出來，即將系統(tǒng)的輸入、輸出關系作全面、準確的描述。再根據系

40、統(tǒng)級設計所- 14 -描述的各項功能，將系統(tǒng)劃分和定義為能夠實現某一功能的相對獨立的子系統(tǒng)。并將每個子系統(tǒng)的功能(即輸入、輸出關系)全面、準確地進行描述，再將子系統(tǒng)相互連接，構成一個完整的系統(tǒng)（即頂層）。在頂層構成后，應對頂層進行驗證，在功能、指標完全達到要求，即頂層的設計完成后，再進行子系統(tǒng)級（下一層）設計。子系統(tǒng)的設計目標為設計或者選用功能塊去組成具有相應功能的子系統(tǒng)。其設計方法類似于頂層的設計，僅僅是設計的對象為子系統(tǒng)。這樣逐級設計，直至最后進行元件級設計，即選用適當的元件去實現有相應功能的模塊。自頂向下法要求在整個設計進程中盡量運用抽象的方法描述和分析設計對象，而不要過早地考慮實現該設

41、計的具體電路、元器件和工藝，以便抓住主要矛盾。整個設計從頂層到底層應當由粗略到精細逐步展開。只有當整個設計得到驗證與優(yōu)化后，才考慮采用什么電路、元器件和工藝去實現該設計等具體問題。尤其在復雜的系統(tǒng)中，如過早地糾纏在電路實現方法、采用何種器件和工藝等細節(jié)問題上，就無法控制住設計的復雜性。自頂向下法的設計過程是逐級展開的，因而越是低的層次，其設計工作量越大，如高的層次出現偏差，將導致低的層次設計的大量返工。由于在設計過程中能對每個層次的設計進行驗證，即檢查指標所要求的各項功能是否都實現，是否留有必要的余地，因此保證了遞交給下一層的設計目標的正確性。由于采用了層次化的設計，將電路劃分為子系統(tǒng)或部件模

42、塊，因此每個子系統(tǒng)、部件模塊都可設計為功能上相對獨立的模塊。每個模塊均有明確的、可獨立完成的功能，而且對某個模塊內部進行修改時不影響其與其他模塊的連接方法；這樣即使在設計過程中某個子系統(tǒng)出現問題，也只需對其內部進行修改，而不會對系統(tǒng)的整體設計產生大的變動。 3以自頂向下方法為主導，并結合使用自底向上的方法(TD&BU Combined)進行一項大型、復雜的系統(tǒng)設計實際上是一個自頂向下，并包括了由底層返回到上層進行修改的多次反復的過程。在層次化的設計中，應妥善解決級與級之間的問題。如在設計的高層出現問題，應將問題解決后再進行下一層的設計。在底層設計中也可能會由于元器件的原因，或上一層設計

43、中的缺陷錯誤而遇到無法解決的問題，此時應退回上一層，或更上一層，通過修改上一層的設計來解決下- 15 -一層設計中遇到的問題。在現代的電子系統(tǒng)設計中，大量采用了硬件模塊和軟件模塊，模塊化的設計有利于設計重用和系統(tǒng)的模塊化測試。為了利用這些模塊，設計方法也應采用以自頂向下方法為主導，并結合使用自底向上的方法。這種方法既能保證設計的可靠性，又能減少設計的重復勞動，提高設計效率。1.3.2 EDA 工具的應用EDA 技術從20 世紀集成電路問世起(60 年代)，經歷了CAD(70 年代)、CAE(80年代)發(fā)展階段，到 90 年代才進入 EDA 階段。EDA 技術是在計算機工作平臺上開發(fā)的電子設計系

44、統(tǒng)軟件。在電子系統(tǒng)的設計中常用的 EDA 工具包括了模擬電路設計軟件、數字電路設計軟件、微處理器的仿真和開發(fā)軟件、系統(tǒng)設計模擬和仿真工具、印刷電路板及集成電路的設計軟件。EDA 技術的范疇包含了電子系統(tǒng)設計和開發(fā)的全過程，可分為系統(tǒng)級、電路級和物理級。在系統(tǒng)級、電路級的設計中包括了模擬電路設計、數字電路設計、微處理器系統(tǒng)設計以及模擬和仿真工具?？刹捎迷韴D或描述語言編輯器的方法進行設計輸入，然后利用 EDA 系統(tǒng)完成綜合、仿真、優(yōu)化等過程。最后生成物理級可以接受的網表。物理級包含印刷電路板、集成電路版圖的設計，用來完成設計中的實際物理問題，如印刷電路板或芯片的布局布線等；另外它還能提供對設計結

45、果的電氣性能分析，如設計規(guī)則檢查等。使用 EDA 工具進行設計的過程可分為設計輸入，設計驗證和設計輸出。在設計輸入階段，要求設計者將設計要求輸入到計算機中去。為此設計者必須先對需設計的對象進行功能分析，提出解決方案，然后根據 EDA 工具的要求將解決方案輸入到計算機中去。在硬件的設計過程中，為了將設計輸入到計算機，通常采用電原理圖或硬件描述語言描述設計目標，相對于描述語言，電原理圖的描述方法需要設計者事先利用紙和筆進行前期設計，在獲得完整的電原理圖之后才能輸入到計算機中，而用硬件描述語言描述設計目標就要抽象得多。與輸入方法相對應，編輯器包括圖形編輯器和文字編輯器。圖形編輯器可用于硬件設計的各個

46、層次。在電路或系統(tǒng)級，圖形編輯器用來編輯硬件系統(tǒng)的方框圖、原理圖等。在物理級，圖形編輯器用來編輯印刷電路板版圖或表示集成電路工藝加工過程中的幾何圖形。典型的原理圖輸入工具至少應- 16 -包括基本單元符號庫、原理圖的編輯、產生網表 3 個組成部分。基本單元符號庫主要包括基本單元的圖形符號和仿真模型，在實際應用時，硬件設計者除了采用軟件提供的標準單元之外，還需使用原理圖編輯器建立自己專用的圖形符號以及相應的仿真模型，并加入基本單元符號庫中，供下次設計時使用。原理圖編輯將電路所需的基本元件相互連接，構成完整的電原理圖。此時編輯器必須對電原理圖進行檢查，以判斷其是否符合設計環(huán)境的要求，以及輸入的電原

47、理圖是否存在諸如輸入信號無輸入源、多個輸出信號相連等電路的錯誤。此后編輯器將產生相應的網表文件，供仿真、設計版圖使用。文字編輯器用來編輯系統(tǒng)、系統(tǒng)級設計中各層次的電路或單元電路的硬件描述語言文本。在模擬電路中，所用描述語言通常為 SPICE，在數字系統(tǒng)中的門級、寄存器級以及芯片級，所用的描述語言通常為 VHDL、Verilog-HDL。文字編輯器包括文本的編輯、語法檢查和產生網表 3 個組成部分。根據描述對象和采用的描述語言，文字編輯器具有相應的語法檢查功能，并能產生對應的網表文件。輸入到計算機中的設計將由設計軟件檢查是否符合設計環(huán)境的要求，這部分相當于程序設計中的語法檢查。之后設計者可利用設

48、計軟件對輸入的設計進行功能仿真，將用于測試的信號加到設計對象的輸入端，然后觀察其輸出，以判斷設計的正確性。在仿真的過程中應考慮各種可能出現的情況，設計出一套合理的輸入數據，通過這些輸入數據能檢查出系統(tǒng)可能出現的問題。模擬系統(tǒng)的仿真包含電路的工作點，輸入輸出信號的關系，電路的頻率特性，溫度、電源電壓等外界因素對電路的影響等。數字系統(tǒng)的仿真則檢查系統(tǒng)輸入與輸出信號的邏輯關系，器件的延遲時間對邏輯的影響等。在仿真過程中通常將測試的信號加到設計對象的輸入端，然后觀察其輸出，以判斷設計的正確性。在仿真的過程中應根據各種可能出現的情況設計輸入數據，以檢查系統(tǒng)可能出現的問題。在仿真過程中，不僅要檢查系統(tǒng)在正

49、常情況下功能是否正確，還需檢查在不正常情況下系統(tǒng)可能出現的問題，以確保實際制作的系統(tǒng)能穩(wěn)定地工作。設計的最終結果將從計算機輸出，電子系統(tǒng)設計的最終形式可能是印刷電路板，也可能是一個可編程邏輯器件，或是一個集成電路，因而最終從計算機輸出的設計結果將是印刷電路板的版圖，或是可編程邏輯器件的下載文件，或是集成電路的版圖。這三種形式的設計流程有所不同。- 17 -圖 1-6、1-7、1-8 分別為這三種設計的流程。N電氣檢查N電氣檢查YY版圖檢查版圖檢查YY圖 1-6 印刷電路板設計流程圖 1-7 集成電路設計流程- 18 -流片制版印刷電路板布局布線優(yōu)化集成電路布局布線NN產生網表文件產生網表文件電

50、路圖輸入電路圖輸入設計分析設計分析設計輸入N邏輯驗證Y時序仿真Y圖 1-8 可編程邏輯器件設計流程對于印刷電路板的設計過程比較簡單，在對設計做仿真之后即可將其轉換為網表文件，然后進行印刷電路板的版圖設計。對于可編程邏輯器件和集成電路的設計還存在設計的優(yōu)化和綜合問題。優(yōu)化、綜合工具用來把一種硬件描述轉換為另一種描述，這里的轉換過程通常伴隨著設計的某種改進。如數字集成電路的設計過程中，在邏輯門級，可以用邏輯最小化來對布爾表達式進行簡化。在寄存器級，優(yōu)化工具可以用來確定控制序列和數據路徑的最優(yōu)組合。各個層次的綜合工具可以將硬件的高層次描述轉換為低層次描述，也可以將硬件的行為描述轉換為結構描述。利用

51、EDA 工具的最大優(yōu)點在于其模擬和仿真技術。它可在電子系統(tǒng)的設計過程中，對系統(tǒng)進行分析，這樣就保證了在系統(tǒng)的硬件還未制作出來之前，就可在計算機上檢查方案的正確性，并測試其性能。在發(fā)現問題時及時進行修改，避免了硬件返工造成的成本提高和工期延長。用 EDA 工具設計的電路往往與實際的電路存在一定的差異，如設計的模擬- 19 -器件下載執(zhí)行設計、優(yōu)化N設計分析濾波器與根據此參數實際制作的濾波器的頻率響應不相符，又如在數字電路的設計中，實際制作的電路會產生競爭、冒險現象等。究其原因，并非 EDA 工具的問題，而是在使用此工具時，器件模型、電路的寄生參數產生的問題。在大部分的情況下，使用 EDA 工具時

52、所采用的是器件的理想模型，它與實際的器件有一定的差距，以運算放大器為例，在運放的制作過程中，其具體的參數會有一定的偏差，導致了實際使用的運放與 EDA 工具中的運放模型不一致。為了解決此問題，很多廠商發(fā)布了具體的參數或建議采用的模型，設計人員在使用 EDA 工具時可根據廠商提供的參數建立正確的器件模型。又如在設計濾波器時，在用 EDA 工具進行設計時，往往采用電阻、電容的標稱值進行設計，而在實際使用上述器件時有很大的誤差，因此在設計時，應使用實際的器件參數進行設計和仿真。再如在數字電路的設計過程中，器件的速度將影響電路的性能，因此必須在設計時考慮器件的實際速度。此外，在電路的實際制作和測量過程

53、中引起的寄生參數也是導致設計與實際不相符的原因之一。解決此問題相對比較麻煩，必須建立制作或測量過程中產生的寄生參數的模型，然后通過 EDA 軟件進行仿真，并找出解決的方法，在印刷電路板和集成電路的制作過程中，必定會產生寄生的電感和電容，在工作頻率提高時，此情況更為明顯，此時必須對實際的版圖進行研究或測量，以提取寄生參數。在測量過程中，此問題同樣存在，測量儀器的輸入輸出特性，如輸入輸出阻抗、分布電容、電感等都會對電路產生影響。1.3.3 系統(tǒng)設計流程如何將一個系統(tǒng)從需求變?yōu)樽罱K的產品，是系統(tǒng)設計人員必須面對的一個問題，采用的方法和步驟不同，其效果也不同。一般而言，系統(tǒng)設計采取如圖 1-9所示的步

54、驟。功能與指標的制定系統(tǒng)的規(guī)劃系統(tǒng)的設計系統(tǒng)的實現系統(tǒng)的測試圖 1-9 系統(tǒng)設計的步驟在項目正式設計之前，必須對系統(tǒng)作需求分析和風險評估，對系統(tǒng)的基本功- 20 -系統(tǒng)的總結需求分析和風險評估能、所能達到的目的、目前市場是否存在同類產品、類似產品的功能與價格進行分析，同時對開發(fā)此產品所具有的技術條件、最終產品的功能與價格，做一個比較，以判斷是否有必要進一步發(fā)展此項目。在系統(tǒng)的功能與指標的制定階段將根據系統(tǒng)的要求來確定系統(tǒng)能實現的功能與具體的指標。在此階段必須與項目的提出方反復磋商，有些看似簡單的問題，在具體實現時會消耗大量的資源，所以必須根據投入與產出來平衡。在系統(tǒng)的規(guī)劃階段將根據所具備的資源

55、及條件，規(guī)劃系統(tǒng)的進度，確定何時需要何種資源及相應的技術支持，并落實。在系統(tǒng)的設計階段需找出實現系統(tǒng)的功能與指標的具體方法，制定系統(tǒng)的實現方案，對實現的系統(tǒng)畫出必要的功能框圖。在系統(tǒng)的實現之前必須重視方案的比較、論證及確定。由于此階段還未具體的實施，因此所找出的的問題可避免方案錯誤造成的損失。系統(tǒng)的實現，即具體實施方案。此階段需對電路作必要的計算，畫出詳細電原理圖；如采用處理器還應畫出程序流程圖。還需根據電原理圖畫出印刷電路板，設計出完整的程序，并制作具體的電子系統(tǒng)。在系統(tǒng)測試階段應對完成的系統(tǒng)進行測試，其中包括完整的測試方案的制定和具體的測試，對測試結果的分析。項目總結即建立完整的項目文檔，

56、以及此項目的有待改進之處。設計應具有高度的條理性，無論是硬件設計或軟件設計都應劃分模塊，在設計中和文檔中直觀、清晰地反映設計者的思路。設計文檔的組織與表達可使得同一項目組的設計人員之間的交流方便、高效，而且使今后系統(tǒng)的修改、升級和維修大為方便。設計一個電子系統(tǒng)包括了系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。在設計的過程中通常采用兩種不同的方法：一種方法按照書本所學和手頭工具書中的例題設計產品，另一種方法在通曉基本原理的基礎上按最新的器件條件、開發(fā)工具、技術支持，加工工藝以及相關的技術資料進行系統(tǒng)設計。顯然，前一種方法由于借鑒了成功的設計范例，可以少走彎路，對迅速學習與掌握系統(tǒng)設計方法很有好處。然而，由于當時技術水平的限制，原有的設計可能存在某種缺陷，也可能技術本身已落后。因此，在電子技術突飛猛進的今天，要求設計者不斷提出新的解決方案，用新的方法解決問題，如果僅靠借鑒原有的- 21 -設計思路，就無法提高系統(tǒng)的設計水平。另一方面，由于技術的進步，新的器件不斷涌現，也使設計者無法在書本中找到現成的答案。因此為了提高系統(tǒng)的設計水平就需設計者在通曉基本原理的基礎上，不斷學習新的設計技術，掌握新的設計工具、了解新器件的使用，按當前最新的開發(fā)工具、技術支持、器件條件、加工工藝以及相關的技術資料進行系統(tǒng)設計。只有這樣才能設計出新穎的系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的功能要求各不相同，因此設計每一