在設計一個(gè)電子電路系統時(shí)，首先必須明確系統的設計任務(wù),根據任務(wù)進(jìn)行方案選擇，然后對方案中的各部分進(jìn)行單元電路設計、參數計算和器件選擇，最后將各部分連接在一起，畫(huà)出一個(gè)符合要求的完整系統電路圖。設計過(guò)程是知識的綜合應用過(guò)程，包括對現有產(chǎn)品的分析，對元器件的應用及對電路結構設計的完善等方面內容。


1　明確系統的設計要求

對系統的設計任務(wù)進(jìn)行具體分析，充分了解系統的性能、指標、內容及要求，以便明確系統應完成的任務(wù)。

2 總體方案的選擇

設計電路的第一步就是選擇總體方案。所謂總體方案是根據所提出的任務(wù)、要求和性能指標，用具有一定功能的若干單元電路組成一個(gè)整體，來(lái)實(shí)現各項功能，滿(mǎn)足設計題目提出的要求和技術(shù)指標。

方案選擇的重要任務(wù)是根據把握的知識和資料，針對系統提出的任務(wù)、要求和條件，完成系統功能的設計。在這個(gè)過(guò)程中要敢于探索，勇于創(chuàng )新，爭取設計的方案公道、可靠、經(jīng)濟、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。并且對方案要不斷進(jìn)行可行性和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，最后設計出一個(gè)完整的框圖?？驁D應能正確的反映系統所完成的任務(wù)和各組成部分的功能，清楚表示系統的基本組成和相互關(guān)系。

由于符合要求的方案往往不止一個(gè)，應當針對任務(wù)、要求和條件，查閱有關(guān)資料，以廣開(kāi)思路，提出不同的方案，然后仔細分析每個(gè)方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)，加以比較，從中選優(yōu)。在選擇過(guò)程中，常用框圖表示各種方案的基本原理?？驁D一般不必畫(huà)的太具體，只要說(shuō)明基本原理就可以了，但有些關(guān)鍵部分一定要畫(huà)清楚，必要時(shí)尚須畫(huà)出具體電路來(lái)加以分析。

選擇方案要留意下面幾個(gè)題目。

（1）應針對關(guān)系到電路全局的題目，開(kāi)動(dòng)腦筋，多提些不同的方案，深進(jìn)加以比較。有些部分，還要提出各種具體電路，根據設計要求進(jìn)行分析比較，從而找出最優(yōu)方案。

（2）不要盲目熱衷于數字化方案。數字電路確有不少優(yōu)點(diǎn)，但對輸進(jìn)輸出都是模擬量的小裝置，假如采用數字化方案，則要先用A/D轉換器將模擬量轉換為數字量，經(jīng)過(guò)數字電路處理后，再經(jīng)D/A轉換器將數字量轉換為模擬量，這樣必然帶來(lái)高本錢(qián)、電路復雜等缺點(diǎn)。因此，不仔細分析而一概以為數字化方案比模擬電路方案好的觀(guān)點(diǎn)是不適宜的。必須從實(shí)際出發(fā)，針對具體題目提出多種不同方案，經(jīng)過(guò)充分的分析和比較，最后選出最佳方案。

（3）既要考慮方案的可行性，還要考慮性能、可靠性、本錢(qián)、功耗和體積等實(shí)際題目。

（4）選出一個(gè)滿(mǎn)足的方案并非易事，在分析論證和實(shí)際過(guò)程中需要精益求精和完善，出現一些反復是難免的，但應盡量避免方案上的大量反復，以免浪費時(shí)間和精力。

3　單元電路的設計

在確定總體方案、畫(huà)出具體框圖后，便可進(jìn)行單元電路的設計。

3.1設計單元電路的一般方法和步驟

（1）根據設計要求和以選定的總體方案的原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，必要時(shí)應具體擬定主要單元電路的性能指標。應留意各單元電路的互相配合，但要盡量少用或不用電平轉換之類(lèi)的接口電路，以簡(jiǎn)化電路結構、降低本錢(qián)。

（2）擬定出各單元電路的要求后，應全面檢查一遍，確實(shí)無(wú)誤后方可按一定順序分別設計各單元電路。

（3）選擇單元電路的結構形式。一般情況下，應查閱有關(guān)資料，以豐富知識、開(kāi)闊眼界，從而找到適用的電路。假如確實(shí)找不到性能指標完全滿(mǎn)足要求的電路時(shí)，也可以選用與設計要求比較接近的電路，然后調整電路參數。

每個(gè)單元電路設計前都需要明確本單元電路的任務(wù)，具體擬定出單元電路的性能指標，與前后級之間的關(guān)系，分析電路的組成形式，選擇最佳電路形式。由于同樣的電氣功能，可以由很多種電路形式和結構來(lái)完成，在選擇電路方案時(shí)要進(jìn)行充分考慮。

具體設計進(jìn)行時(shí)，還可以參照經(jīng)典的、成熟的、先進(jìn)的電路形式，也可以進(jìn)行創(chuàng )新和改進(jìn)，但都必須保證性能要求。而且單元電路本身要求設計公道，各單元電路也要互相配合，同時(shí)，留意各部分的輸進(jìn)信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系。

3.2參數的計算

為了保證單元電路達到功能指標要求，就需要對參數進(jìn)行計算，例如放大電路的各電阻阻值、放大倍數；振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數。只有很好的理解電路的工作原理，正確利用公式，計算出來(lái)的參數才能滿(mǎn)足設計要求。

參數計算時(shí)，可能計算出來(lái)的參數有多組數據，但應選擇能較好完成電路設計功能與指標的那組。同時(shí)，還要留意有關(guān)的題目。

（1）元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數應能滿(mǎn)足電路的指標要求。

（2）元器件的極限參數必須留有足夠余量，一般應大于額定值的一定倍數（一般取1.5倍）。

（3） 電阻和電容的參數應選擇計算值四周的標稱(chēng)值。

3.3元器件的選擇

在進(jìn)行電子制作時(shí)，要正確的選用電子元器件，了解元件的特性、規格和質(zhì)量參數，熟悉它們的管腳排列?？紤]到產(chǎn)品在實(shí)際工作中可能碰到的環(huán)境條件，在選用元器件時(shí)，工作參數要留有余地。

從某意義上講，電子電路的設計就是選擇合適的元器件，并把它們最好的組合起來(lái)。因此在設計過(guò)程中，經(jīng)常碰到選擇元器件的題目，不僅在設計單元電路和總體電路及計算參數時(shí)要考慮哪些元器件合適，而且在提出方案、分析和比較方案的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，有時(shí)也需要考慮哪些元器件以及它們的性能價(jià)格比如何等。怎樣選擇元器件？必須搞清兩個(gè)題目。第一，根據具體題目和方案，需要哪些元器件，每個(gè)元器件應該具有哪些功能和性能指標；第二，有哪些元器件實(shí)驗室有，哪些在市場(chǎng)上能買(mǎi)到，性能如何？?jì)r(jià)格如何？體積多大。電子元器件種類(lèi)繁多，新產(chǎn)品不斷出現，這就需要經(jīng)常關(guān)心元器件的信息和新動(dòng)向，多查資料。

3.3.1 一般優(yōu)先選擇集成電路

集成電路的應用越來(lái)越廣，它不但減小了電子設備的體積、本錢(qián)，進(jìn)步了可靠性，安裝調試比較簡(jiǎn)單，而且大大簡(jiǎn)化了設計，使數字電路的設計非常方便?，F在各種模擬電路的設計比以前輕易的多。

由于集成電路可以實(shí)現很多單元電路，甚至可以實(shí)現整機電路的功能。所以，選用集成電路設計既方便又靈活。它不僅使系統體積小，而且性能可靠，便于調試及運用。在設計電路時(shí)很受歡迎。

但是，不要以為采用集成電路一定比分立元件好，有些功能相當簡(jiǎn)單的電路，只要用一只三極管或二極管就能解決題目，若采用集成電路反而會(huì )使電路復雜，本錢(qián)增加。因此在頻率高、電壓高、電流大或要求噪聲極低等特殊場(chǎng)合，仍采用分立元件，必要時(shí)可畫(huà)出兩種電路進(jìn)行比較。

3.3.2怎樣選擇集成電路

集成電路的品種很多，選用方法一般是“先粗后細”，即先根據總體方案考慮應該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體性能，最后根據價(jià)格等因素選用某種型號的集成電路。
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選用集成電路時(shí)，除上述以外，還必須留意以下幾點(diǎn)。

應熟悉集成電路的品種和幾種典型產(chǎn)品的型號、性能、價(jià)格等，以便在設計時(shí)能提出較好的方案，較快的設計出單元電路和總電路。
選擇集成運放，應盡量選擇“全國集成電路標準化委員會(huì )提出的優(yōu)選集成電路系列”（集成運放）中的產(chǎn)品。

同一種功能的數字電路可能既有CMOS產(chǎn)品，又有TTL產(chǎn)品，而且TTL器件中有中速、高速、甚高速、低功耗和肖特基低功耗等不同產(chǎn)品，CMOS數字器件也有普通型和高速型兩種不同產(chǎn)品。對于某些具體情況，設計者可根據其性能和特點(diǎn)靈活把握。 　CMOS器件可以與TTL器件混合使用在同一電路中，為使二者的高低電平兼容，CMOS器件應盡量使用+5V電源。但與用+15V電的情況相比，某些性能有所下降。因此，必要時(shí)CMOS仍需+15V電源供電，此時(shí)，CMOS器件與TTL器件之間必須加電平轉換電路。

集成電路的常用封裝方式有三種：即扁平式、豎立式和雙列直插式，為了便于安裝、更換、調試和維修，一般情況下，應盡可能選用雙列直插式集成電路。

集成電路的型號、原理、功能、特性和參數可查閱有關(guān)手冊。

選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現設計方案，而且也要滿(mǎn)足功耗、電壓、價(jià)格等方面的要求。

3.3.3阻容元件的選擇

電阻和電容是兩種常用的分立元件，它們的種類(lèi)很多，性能各異。阻值相同、品種不同的兩種電阻或容量相同、品種不同的兩種電容在同一電路中的同一位置，可能效果不大一樣。此外，價(jià)格和體積也可能相差很大。

所以，設計者應當熟悉各種常用電阻和電容的種類(lèi)、性能和特點(diǎn)，以便根據電路要求，進(jìn)行選擇。

4　參數的計算

在電子電路的設計過(guò)程中，常需要計算一些參數。對于一般情況，計算參數要留意以下點(diǎn)。

（1）各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應在答應范圍內，并留有適當余量，以保證電路在規定的條件下，能正常工作，達到所要求的性能指標。

（2）對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計算參數時(shí)應按最不利的情況考慮。

（3）涉及元器件的極限參數（例如整流橋的耐壓值）時(shí)，必須留有足夠的余量，一般按1.5倍左右考慮。

（4）電阻值應盡可能選在1M歐范圍內，最大不應超過(guò)10M歐，其數值應在常用電阻標稱(chēng)值系列之內，并根據具體情況正確選擇電阻品種。

（5）非電解電容盡可能在100pF~0.1μF范圍內選擇，其數值應在常用電容標稱(chēng)值系列之內，并根據具體情況正確選擇電容的品種。

（6）在保證電路性能的條件下盡可能想法降低本錢(qián)，減小器件品種，減小元器件的功耗和體積，為安裝調試創(chuàng )造有利條件。

（7）應把計算確定的各參數值標在電路圖的恰當位置。

5總電路圖的繪制

電路圖通常是在系統框圖、單元電路設計、參數計算和元器件選擇的基礎上繪制的。它是組裝、調試和維修的依據。

在設計好各單元電路以后，應畫(huà)出總電路圖?？傠娐穲D是進(jìn)行實(shí)驗和印制電路板設計制作的主要依據，也是進(jìn)行生產(chǎn)、調試、維修的依據。因此，畫(huà)好總電路圖很重要。

在繪制電路圖時(shí)要留意下面幾點(diǎn)

（1）布局公道、排列均勻、畫(huà)面清楚、便于看圖利于對圖的理解和閱讀。有時(shí)一個(gè)總電路有幾部分組成，繪制時(shí)應盡量把總電路畫(huà)在一張圖樣上。假如電路比較復雜，需繪制幾張圖，則應把主電路畫(huà)在同一張圖樣上，而把一些比較獨立或次要的部分（例如直流穩壓電源）畫(huà)在另外的圖樣上，并在圖的斷口兩端作上標記，標出信號從一張圖到另一張圖的引出點(diǎn)和引進(jìn)點(diǎn)，或以其它的適當的方式，說(shuō)明各圖樣在電路連線(xiàn)之間的信號關(guān)系。
為了看清各單元電路的功能關(guān)系，每一個(gè)功能單元電路的元件應集中布置在一起，并盡可能按工作順序排列。

（2）要留意信號流向，通常從輸進(jìn)端畫(huà)起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫(huà)出各單元電路，而反饋通路的信號流向則與此相反。但一般不要把電路圖畫(huà)成很長(cháng)的窄條，必要是可按信號流向的主通道依次把各單元電路排成類(lèi)似字母“U”的外形，它的開(kāi)口可以朝左，也可以朝其他方向。

（3）圖形符號要標準，圖中應加適當的標注。電路圖中的中、大規模集成電路器件，一般用框表示，在框中標出它的型號，在框的邊線(xiàn)兩側標出每根線(xiàn)功能名稱(chēng)和管腳好。所有元器件的符號都應標準化。

電路圖中所有的連線(xiàn)都要表示清楚，各元器件之間的盡大多數連線(xiàn)應在圖樣上畫(huà)出。連線(xiàn)通常畫(huà)成水平線(xiàn)或豎線(xiàn)，一般不畫(huà)斜線(xiàn)?；ハ噙B通的交叉線(xiàn)，應在交叉處用圓點(diǎn)標出。根據需要，可以在連接線(xiàn)上加上信號名或其他標記，表示其功能或往向。連線(xiàn)要盡量短，電源一般標出電源電壓的數值（例如+5V，+15V，-15V等）。電路圖的安排要緊湊和協(xié)調，稀密恰當，避免出現有的地方畫(huà)的很密，有的地方卻空出一大塊?？傊?，要清楚明了，輕易看懂，美觀(guān)協(xié)調。

（4）電路圖中的中大規模集成電路，通常用框形表示。在框中標出它的型號，框的邊線(xiàn)兩側標出每根連線(xiàn)的功能名稱(chēng)和管腳號。除中大規模器件外，其余元器件的符號應當標準化。集成電路器件的管腳較多，多余的管腳應當做適當處理。

（5）假如電路比較復雜，設計者經(jīng)驗不足，有些題目在畫(huà)出總體電路之前難以解決，可以先畫(huà)出總電路的草圖，調整好布局和連線(xiàn)之后，再畫(huà)出正式的總電路圖。

（6）最好在坐標紙上畫(huà)電路圖，可以畫(huà)的既好又快。

設計的電路是否能滿(mǎn)足設計要求，還必須通過(guò)組裝、調試進(jìn)行驗證。最后，繪出的完整電路圖還要通過(guò)裝配成品后，再整理而成。

此外，圖中的個(gè)別參數值可能需要在實(shí)驗時(shí)作適當的調整。

在實(shí)際設計過(guò)程中，碰到題目時(shí)應善于理論聯(lián)系實(shí)際，深進(jìn)思考，分析原因，找出解決題目的辦法。經(jīng)過(guò)測試，性能指標全部到達要求后，方可使用。

綜上所述，我們通過(guò)一系列的分析和設計、調試等過(guò)程，即可設計出我們所需要的電子電路.

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