电子电路设计的基础知识.docx

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1、电子电路设计的根底学问一, 电子电路的设计根本步骤：1, 明确设计任务要求：充分了解设计任务的具体要求如性能指标, 内容及要求，明确设计任务。 2, 方案选择：依据驾驭的学问和资料，针对设计提出的任务, 要求和条件，设计合理, 牢靠, 经济, 可行的设计框架，对其优缺点进展分析，做到心中有数。 3, 依据设计框架进展电路单元设计, 参数计算和器件选择：具体设计时可以仿照成熟的电路进展改良和创新，留意信号之间的关系和限制；接着依据电路工作原理和分析方法，进展参数的估计与计算；器件选择时，元器件的工作, 电压, 频率和功耗等参数应满意电路指标要求，元器件的极限参数必需留有足够的裕量，一般应大于额定

2、值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值旁边的标称值。 4, 电路原理图的绘制：电路原理图是组装, 焊接, 调试和检修的依据，绘制电路图时布局必需合理, 排列匀称, 清楚, 便于看图, 有利于读图；信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反应通路的信号流向那么与此相反；图形符号和标准，并加适当的标注；连线应为直线，并且穿插和折弯应最少，相互连通的穿插处用圆点表示，地线用接地符号表示。 二, 电子电路的组装 电路组装通常采纳通用印刷电路板焊接和试验箱上插接两种方式，不管哪种方式，都要留意： 1 集成电路：认清方向，找准第一脚，不要倒插，全部IC的插

3、入方向一般应保持一样，管脚不能弯曲折断； 2 元器件的装插：去除元件管脚上的氧化层，依据电路图确定器件的位置，并按信号的流向依次将元器件依次连接； 3 导线的选用与连接：导线直径应与过孔或插孔相当，过大过细均不好；为检查电路便利，要依据不同用途，选择不同颜色的导线，一般习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其它颜色的线；连接用的导线要求紧贴板上，焊接或接触良好，连接线不允许跨越IC或其他器件，尽量做到横平竖直，便于查线和更换器件，但高频电路局部的连线应尽量短；电路之间要有公共地。 4 在电路的输入, 输出端和其测试端应预留测试空间和接线柱，以便利测量调试； 5 布局合理和组装正

4、确的电路，不仅电路整齐美观，而且能提高电路工作的牢靠性，便于检查和排队故障。 三, 电子电路调试试验和调试常用的仪器有：万用表, 稳压电源, 示波器, 信号发生器等。调试的主要步骤。 1 调试前不加电源的检查比照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接, 少接, 多接等；用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管, 三极管, 集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性, 信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路用万用表测量电阻。假设电路经过上述检查，确认无误后，可转入静态检测与调试。 2 静态检测与调试断开信号源，把经过精确测量的电源接

5、入电路，用万用表电压档监测电源电压，视察有无异样现象：如冒烟, 异样气味, 手摸元器件发烫，电源短路等，如发觉异样状况，马上切断电源，解除故障；如无异样状况，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点, 数字电路各输入端和输出端的高, 低电平值及逻辑关系, 放大电路输入, 输出端直流电压等是否在正常工作状态下，如不符，那么调整电路元器件参数, 更换元器件等，使电路最终工作在相宜的工作状态；对于放大电路还要用示波器视察是否有自激发生。 3 动态检测与调试动态调试是在静态调试的根底上进展的，调试的方法地在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的注射逐级检测各有关点的波形, 参数和性能指标是否满意设计

6、要求，如必要，要对电路参数作进一步调整。发觉问题，要设法找出缘由，解除故障，接着进展。详见检查故障的一般方法 4 调试考前须知1正确运用测量仪器的接地端，仪器的接地端与电路的接地端要牢靠连接；2在信号较弱的输入端，尽可能运用屏蔽线连线，屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上，在频率较高时要设法隔离连接线分布电容的影响，例如用示波器测量时应当运用示波器探头连接，以削减分布电容的影响。3测量电压所用仪器的输入阻抗必需远大于被测处的等效阻抗。4测量仪器的带宽必需大于被测量电路的带宽。5正确选择测量点和测量6仔细视察记录试验过程，包括条件, 现象, 数据, 波形, 相位等。7出现故障时要仔细查找缘由。 四,

7、 电子电路故障检查的一般方法 对于新设计组装的电路来说，常见的故障缘由有：1试验电路与设计的原理图不符；元件运用不当或损坏；2设计的电路本身就存在某些严峻缺点，不能满意技术要求，连线发生短路和开路；3焊点虚焊，接插件接触不良，可变电阻器等接触不良；4电源电压不合要求，性能差；5仪器作用不当；6接地处理不当；7相互干扰引起的故障等。 检查故障的一般方法有：干脆视察法, 静态检查法, 信号寻迹法, 比照法, 部件替换法旁路法, 短路法, 断路法, 暴露法等，下面主要介绍以下几种： 1 干脆视察法和信号检查法：与前面介绍的调试前的直观检查和静态检查相像，只是更有目标针对性。2 信号寻迹法：在输入端干

8、脆输入肯定幅值, 频率的信号，用示波器由前级到后级逐级视察波形及幅值，如哪一级异样，那么故障就在该级；对于各种困难的电路，也可将各单元电路前后级断开，分别在各单元输入端参与适当信号，检查输出端的输出是否满意设计要求。3 比照法：将存在问题的电路参数与工作状态和一样的正常电路中的参数或理论分析和仿真分析的电流, 电压, 波形等参数进展比对，推断故障点，找出缘由。4 部件替换法：用同型号的好器件替换可能存在故障的部件。5 加速暴露法：有时故障不明显，或时有时无，或要较长时间才能出现，可采纳加速暴露法，如敲击元件或电路板检查接触不良, 虚焊等，用加热的方法检查热稳定性差等等。 五, 电子电路设计性试

9、验报告 设计性试验报告主要包括以下几点：1 课题名称2 内容摘要3 设计内容及要求4 比拟和选择的设计方案5 单元电路设计, 参数计算和器件选择6 画出完整的电路图。并说明电路的工作原理7 组装调试的内容，如运用的主要仪器和仪表, 调试电路的方法和技巧, 测试的数据和波形并与计算结果进展比拟分析, 调试中出现的故障, 缘由及解除方法8 总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及好用价值，提出改良意见和展望9 列出元器件清单10 列出参考文献11 收获, 体会实际撰写时可依据具有状况作适当调整。 六, 电子电路干扰的抑制 1 干扰源电子电路工作时，往往在有用信号之外还存在一些令人头痛的干

10、扰源，有的产生于电子电路内部，有的产生于外部。外部的干扰主要有：高频电器产生的高频干扰, 电源产生的工频干扰, 无线电波的干扰；内部的干扰主要有：沟通声, 不同信号之间的相互感应, 调制，寄生振荡, 热噪声, 因阻抗不匹配产生的波形畸变或振荡。 2 降低内部干扰的措施(1) 元器件布局： 元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题，原那么之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号局部，高速数字电路局部，噪声源局部如继电器，大电流开关等这三局部合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。(2) 电源线设计：依据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，削减环路电阻。 同时, 使电

11、源线, 地线的走向和数据传递的方向一样，这样有助于增加抗噪声实力。 (3) 地线设计：在电子设备中，接地是限制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来运用，可解决大局部干扰问题具体方法见下节接地。(4) 退藕电容配置线路板设计的常规做法之一是在线路板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原那么是：电源输入端跨接10 100uf的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。 原那么上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容，如遇印制板空隙 不够，可每48个芯片布置一个1 10pF的但电容。 对于抗噪实力弱, 关断时电源改变大的器件，如 RAM, ROM存储器件，应在

12、芯片 的电源线和地线之间干脆接入退藕电容。电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。此外，还应留意以下两点：在印制板中有接触器, 继电器, 按钮等元件时操作它们时均会产生较大火花放电，必需采纳附图所示的 RC 电路 来汲取放电电流。一般 R 取 1 2K，C取2.2 47UF。CMOS的输入阻抗很高， 且易受感应，因此在运用时对不用端要接地或接正电源。 3 降低外部干扰的措施有：(1) 远离干扰源或进展屏蔽处理；(2) 运用滤波器降低外界干扰。七, 接地接地分平安接地, 工作接地，这里所谈的是工作接地，设计接地点就是要尽可能削减各支路电流之间的相互耦合干扰，主要方法有：单点接地, 串联接

13、地, 平面接地。在电子设备中，接地是限制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来运用，可解决大局部干扰问题。电子设备中地线构造大致有系统地, 机壳地屏蔽地, 数字地逻辑地和模拟地等。在地线设计中应留意以下几点： 1 正确选择单点接地与多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采纳一点接地。当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采纳就近多点接地。高频电路宜采纳多点串联接地，地线应短而租，高频元件四周尽量用栅格状大面积地箔。当工作频率在110MHz时，假如采纳一点接地，其地线

14、长度不应超过波长的1/20，否那么应采纳多点接地法。 2将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。 3 尽量加粗接地线假设接地线很细，接地电位那么随电流的改变而改变，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗。 4 将接地线构成闭环路设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声实力。其缘由在于：印制电路板上有许多集成电路元件，尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声实力下降，假设将接地构造成环路，那么会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声实力。