電子設(shè)計1教材

第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識電子系統(tǒng)設(shè)計通常包括方案選擇、電子電路設(shè)計、組裝、調(diào)試、總結(jié)等環(huán)節(jié)。電子系統(tǒng)是能按照特定的控制信號，執(zhí)行所想的功能，由一組元件（通常是電子元器件）鏈接成的一個整體?！?.1電子系統(tǒng)的設(shè)計方法§1.2電子電路的組裝、調(diào)試與總結(jié)§1.3電子電路的抗干擾措施本章內(nèi)容§1.1電子系統(tǒng)的設(shè)計方法一、明確系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求（系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)）二、方案選擇三、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識2．參數(shù)計算1．單元電路設(shè)計3．器件選擇2．參數(shù)計算1)、電子元件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求。1．單元電路設(shè)計具體設(shè)計時，可以參考成熟的先進(jìn)電路，也可以進(jìn)行創(chuàng)新或改進(jìn)，但都必須保證性能要求。2)元器件的極限參數(shù)須留有足夠裕量，大于額定值的1.5倍3)電阻器和電容的參數(shù)應(yīng)選計算值附近的標(biāo)稱值。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識3．器件選擇1)、阻容元件的選擇設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。2)、分立元件的選擇分立元件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電二極管、光電三極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進(jìn)行選擇。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識3)、集成電路的選擇集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現(xiàn)設(shè)計方案，而且要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面要求。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識四、計算機(jī)輔助設(shè)計電子設(shè)計CAD的內(nèi)容包括方案驗證與設(shè)計、電路與印刷板設(shè)計等。1．電路圖的繪制目前應(yīng)用較廣的繪圖軟件包有PROTEL、ORCAD、POWERPCB。本課程重點講述PROTEL軟件。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識3．印刷電路板的設(shè)計PROTEL軟件包是繪制印刷電路板的最常用軟件。尤其是PROTEL99SE功能強(qiáng)大、齊全，但升級版功能并不理想，大多數(shù)不好。2．電子電路的仿真目前應(yīng)用較廣的仿真軟件有PSPICE、ORCAD。近期出現(xiàn)了功能多、應(yīng)用方便的ELECTRONICSWORKBENCH(EWB)等。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識§1.2電子電路的組裝、調(diào)試與總結(jié)1．元器件的焊接技術(shù)一、電子電路的組裝焊接質(zhì)量取決于四個條件：焊接工具、焊料、焊劑、焊接技術(shù)。1)、焊接工具焊接集成電路一般可選用25W的，元器件管腳較粗或印刷板焊盤面積較大時可選用45w或功率更大的。焊接CMOS電路一般選用20W內(nèi)熱式電烙鐵，而且外殼要連接良好的接地線。內(nèi)熱式電烙鐵烙鐵架松香錫絲海綿可調(diào)恒溫電烙鐵黃花907(內(nèi)熱式）60W使用電壓:4.5V(三節(jié)5號電池)功率:6W溫度：最高可達(dá)450度2)、焊料常用的焊料是焊錫，焊錫是一種鉛錫合金。常用的焊錫有松香焊錫和無松香的焊錫兩種。焊接元器件通常使用的焊劑有松香和松香酒精溶液。首先要求焊接牢固、無虛焊，其次是焊點的大小、形狀及表面粗糙度等。4)、焊接技術(shù)3)、焊劑第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識高純度免清洗焊錫絲不銹鋼焊條

2．在面包板上的插接技術(shù)1)、集成電路的裝插。2)、元器件的裝插。3)、導(dǎo)線的選用和連接。5）、布局合理和組裝正確的電路,不僅電路整齊美觀,而且能提高電路工作的可靠性,便于檢查和排隊故障。4）、在電路的輸入、輸出端和其測試端應(yīng)預(yù)留測試空間和接線柱,以方便測量調(diào)試;第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識二、電子電路的調(diào)試電子電路調(diào)試通常的兩種方法:邊安裝邊調(diào)試、電路安裝完畢，實行一次性調(diào)試。調(diào)試時應(yīng)注意做好調(diào)試記錄，準(zhǔn)確記錄電路各部分的測試數(shù)據(jù)和波形。一般調(diào)試步驟如下：1．通電前檢查。2．通電檢查。3．單元電路調(diào)試。電路調(diào)試包括靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識通過調(diào)試掌握必要的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象，然后對電路進(jìn)行分析、判斷、排除故障，完成調(diào)試要求。4．整機(jī)聯(lián)調(diào)。電路故障的排除可以按下述幾種方法進(jìn)行：靜態(tài)檢測與調(diào)試動態(tài)檢測與調(diào)試斷開信號源,把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源接入電路：有無異?，F(xiàn)象、各關(guān)鍵點直流電壓

加上所需的信號源：檢查波形、參數(shù)和性能指標(biāo)

第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識(1)信號尋跡法。(2)對分法。(3)分割測試法。(4)對比法。(5)替代法。(6)靜態(tài)測試法。(7)動態(tài)測試法。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識三、總結(jié)報告總結(jié)報告應(yīng)包括以下幾點：(1)課題名稱；(2)內(nèi)容摘要；(3)設(shè)計內(nèi)容及要求；(4)比較和選定設(shè)計的系統(tǒng)方案，畫出系統(tǒng)框圖；第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識(5)單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇；(6)畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理；(7)組裝調(diào)試的內(nèi)容。包括：④調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法。③測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析；②調(diào)試電路的方法和技巧；①使用的主要儀器和儀表；第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識(8)總結(jié)設(shè)計電路和方案的優(yōu)缺點，指出課題的核心及實用價值，提出改進(jìn)意見和展望。(9)列出系統(tǒng)需要的元器件。(11)收獲、體會。(10)列出參考文獻(xiàn)。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識§1.3電子電路的抗干擾措施常見的干擾有供電系統(tǒng)的電源干擾、電磁場干擾和通道干擾。抑制干擾主要從形成干擾的三方面采取措施：(1)消除和抑制噪聲源。(2)破壞干擾通道。(3)削弱接收電路對噪聲干擾信號的敏感性。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識一、供電系統(tǒng)抗干擾措施防止從電源引入干擾的措施有：1．采用交流穩(wěn)壓器供電；2．采用隔離變壓器供電；3．加裝濾波器；目前廣泛采用的抗干擾措施有以下幾種方法：第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識(1)低通濾波器。(2)交流電源進(jìn)線的對稱濾波器。(3)直流電源出線的濾波器。(4)退耦濾波器。4．采用分散獨(dú)立電源功能塊供電；在每個功能電路上用三端穩(wěn)壓集成塊如7805、7905、7812、7912等組成穩(wěn)壓電源，或采用工業(yè)產(chǎn)品AC/DC等。5．采用高抗干擾穩(wěn)壓電源及干擾抑制器。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識二、屏蔽技術(shù)防止靜電或電磁的相互感應(yīng)所采用的方法稱之為“屏蔽”。其目的是隔斷“場”的耦合。1．靜電屏蔽它是利用與大地相連的導(dǎo)電性良好的金屬容器，使靜電場的電力線在接地的導(dǎo)體處中斷。2．電磁屏蔽采用導(dǎo)電性能良好的金屬材料做成屏蔽層，使高頻干擾電磁場在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流，而此渦流產(chǎn)生的磁場又抵消或減弱高頻干擾磁場的影響（如金屬外殼）。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識3．低頻磁屏蔽采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便將干擾磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽體的內(nèi)部，防止其干擾。4．屏蔽規(guī)則(1)靜電屏蔽罩必須與被屏蔽電路的零基準(zhǔn)電位線相接。(2)零信號基準(zhǔn)電位線的相接點必須保證干擾電流不流經(jīng)信號線，而是直接接到接地點。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識三、接地接地是抑制干擾的重要方法，在電子電路中，地線有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。1．單點接地與多點接地在低頻電路中,信號的工作頻率小于1MHz,應(yīng)采用一點接地；當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時,應(yīng)采用就近多點接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識多級電路通過公共接地母線后再在一點接地，如圖1-1(a)、(b)所示，其中a存在電位差。電路1I2I1I3R2R3R1BCA電路2電路3電路1I2I1I3BCA電路2電路3

(a)(b)圖1-1多級電路的單點接地第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識2．?dāng)?shù)字、模擬電路的接地分開四、傳輸通道的抗干擾措施主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸?shù)?。電路板上既有高速邏輯電?又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。1．雙絞線傳輸它的優(yōu)點是波阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)，缺點是頻帶較窄。第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識2．光電耦合隔離采用光電耦合器可有效地切斷地環(huán)路電流的干擾。光電耦合隔離的主要優(yōu)點是能抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，有很強(qiáng)的抗干擾能力。電路1電路2圖1-2光電輻合隔離示意圖第一章電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識(1)在電路的關(guān)鍵部位配置去耦電容。(2)CMOS芯片的輸入阻抗很高，使用