《电子电路设计的一般方法和步骤(共12页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子电路设计的一般方法和步骤(共12页).doc（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上电子电路设计的一般方法与步骤一、总体方案的设计与选择 1.方案原理的构想 (1)提出原理方案 一个复杂的系统需要进行原理方案的构思，也就是用什么原理来实现系统要求。因此，应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究，找出其关键问题是什么，然后根据此关键问题提出实现的原理与方法，并画出其原理框图（即提出原理方案）。提出原理方案关系到设计全局，应广泛收集与查阅有关资料，广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识，提出尽可能多的方案，以便作出更合理的选择。所提方案必须对关键部分的可行性进行讨论，一般应通过试验加以确认。 (2)原理方案的比较选择 原理方案提出后，必须对所提
2、出的几种方案进行分析比较。在详细的总体方案尚未完成之前,只能就原理方案的简单与复杂，方案实现的难易程度进行分析比较，并作出初步的选择。如果有两种方案难以敲定，那么可对两种方案都进行后续阶段设计，直到得出两种方案的总体电路图,然后就性能、成本、体积等方面进行分析比较，才能最后确定下来。 2.总体方案的确定 原理方案选定以后，便可着手进行总体方案的确定，原理方案只着眼于方案的原理，不涉及方案的许多细节，因此，原理方案框图中的每个框图也只是原理性的、粗略的，它可能由一个单元电路构成，亦可能由许多单元电路构成。为了把总体方案确定下来，必须把每一个框图进一步分解成若干个小框，每个小框为一个较简单的单元电
3、路。当然，每个框图不宜分得太细，亦不能分得太粗，太细对选择不同的单元电路或器件带来不利，并使单元电路之间的相互连接复杂化；但太粗将使单元电路本身功能过于复杂，不好进行设计或选择。总之,应从单元电路和单元之间连接的设计与选择出发，恰当地分解框图。 二、单元电路的设计与选择 1.单元电路结构形式的选择与设计 按已确定的总体方案框图，对各功能框分别设计或选择出满足其要求的单元电路。因此，必须根据系统要求，明确功能框对单元电路的技术要求，必要时应详细拟定出单元电路的性能指标，然后进行单元电路结构形式的选择或设计。 满足功能框要求的单元电路可能不止一个，因此必须进行分析比较，择优选择。 2.元器件的选择
4、 (1)元器件选择的一般原则 元器件的品种规格十分繁多，性能、价格和体积各异，而且新品种不断涌现，这就需要我们经常关心元器件信息和新动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，尤其要熟悉一些常用的元器件型号、性能和价格，这对单元电路和总体电路设计极为有利。选择什么样的元器件最合适，需要进行分析比较。首先应考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求，其次是考虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。 (2)集成电路与分立元件电路的选择问题 随着微电子技术的飞速发展，各种集成电路大量涌现，集成电路的应用越来越广泛。今天，一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路，它的性能、体积、成本、安装调试和维修等方面一般都
5、优于由分立元件构成的单元电路。 优先选用集成电路不等于什么场合都一定要用集成电路。在某些特殊情况，如：在高频、宽频带、高电压、大电流等场合，集成电路往往还不能适应，有时仍需采用分立元件。另外，对一些功能十分简单的电路，往往只需一只三极管或一只二极管就能解决问题，就不必选用集成电路。 (3) 怎样选择集成电路 集成电路的品种很多，总的可分为模拟集成电路、数字集成电路和模数混合集成电路等三大类。按功能分，模拟集成电路有：集成运算放大器、比较器、模拟乘法器、集成功率放大器、集成稳压器，集成函数发生器以及其他专用模拟集成电路等；数字集成电路有:集成门、驱动器、译码器/编码器、数据选择器、触发器、寄存器
6、、计数器、存储器、微处理器、可编程器件等；混合集成电路有：定时器、A/D、D/A转换器、锁相环等。 按集成电路中有源器件的性质又可分为双极型和单极型两种集成电路。同一功能的集成电路可以是双极型的，亦可以是单极型的。双极型与单极型集成电路在性能上的主要差别是:双极型器件工作频率高、功耗大、温度特性差、输入电阻小等，而单极型器件正好相反。至于采用哪一种，这要由单元电路所要求的性能指标来决定。 数字集成电路有：双极型的TTL、ECL和I2L等，单极型的CMOS、NMOS和动态MOS等。选择集成电路的关键因素主要包括性能指标、工作条件、性能价格比等，集成电路选择流程如图14.1.1所示：图14.1.1
7、 集成电路选择的流程 三、单元电路之间的级联设计 各单元电路确定以后，还要认真仔细地考虑他们之间的级联问题，如：电气特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合，以及相互干扰等问题。 1.电气性能相互匹配问题 关于单元电路之间电气性能相互匹配的问题主要有：阻抗匹配、线性范围匹配、负载能力匹配、高低电平匹配等。前两 个问题是模拟单元电路之间的匹配问题，最后一个问题是数字单元电路之间的匹配问题。而第三个问题(负载能力匹配)是两种电路都必须考虑的问题。从提高放大倍数和负载能力考虑，希望后一级的输入电阻要大,前一级的输出电阻要小,但从改善频率响应角度考虑，则要求后一级的输入电阻要小。 对于线性范围匹配问题，
8、这涉及到前后级单元电路中信号的动态范围。显然，为保证信号不失真地放大则要求后一级单元电路的动态范围大于前级。 负载能力的匹配实际上是前一级单元电路能否正常驱动后一级的问题。这在各级之间均有，但特别突出的是在后一级单元电路中，因为末级电路往往需要驱动执行机构。如果驱动能力不够，则应增加一级功率驱动单元。在模拟电路里，如对驱 动能力要求不高，可采用运放构成的电压跟随器，否则需采用功率集成电路，或互补对称输出电路。在数字电路里，则采用达林顿驱动器、单管射极跟随器或单管反向器。电平匹配问题在数字电路中经常遇到。若高低电平不匹配，则不能保证正常的逻辑功能，为此，必须增加电平转换电路。尤其是CMOS集成电
9、路与TTL集成电路之间的连接，当两者的工作电源不同时(如CMOS为+15V,TTL为+5V）,此时两者之间必须加电平转换电路。 2.信号耦合方式 常见的单元电路之间的信号耦合方式有四种：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。 (1)直接耦合方式 直接耦合是上一级单元电路的输出直接（或通过电阻）与下一级单元电路的输入相连接。这种耦合方式最简单，它可把上一级输出的任何波形的信号（正弦信号和非正弦信号）送到下一级单元电路。但是，这种耦合方式在静态情况下，存在两个单元电路的相互影响。在电路分析与计算时，必须加以考虑。 (2)阻容耦合方式（如图14.1.2所示） 14.1.2 阻容耦合传递脉冲信号
10、(3)变压器耦合方式 (4)光电耦合方式 光电耦合方式是一种常用的方式，其主要是通过光电信号的转换变成信号的传输，以达到前后级隔离的目的。 3.时序配合 单元电路之间信号作用的时序在数字系统中是非常重要的。哪个信号作用在前，哪个信号作用在后，以及作用时间长短等，都是根据系统正常工作的要求而决定的。换句话说，一个数字系统有一个固定的时序。时序配合错乱，将导致系统工作失常。 时序配合是一个十分复杂的问题，为确定每个系统所需的时序，必须对该系统中各个单元电路的信号关系进行仔细的分析，画出各信号的波形关系图时序图，确定出保证系统正常工作下的信号时序，然后提出实现该时序的措施。 四、画出总体电路草图 单
11、元电路和它们之间连接关系确定后，就可以进行总体电路图的绘制。总体电路图是电子电路设计的结晶，是重要的设计文件，它不仅仅是电路安装和电路板制作等工艺设计的主要依据，而且是电路试验和维修时不可缺少的文件。总体电路涉及的方面和问题很多，不可能一次就把它画好，因为尚未通过试验的检验，所以不能算是正式的总体电路图，而只能是一个总体电路草图。 对画出总体电路图的要求是：能清晰公整地反映出电路的组成、工作原理、各部分之间的关系以及各种信号的流向。因此，图纸的布局、图形符号、文字标准等都应规范统一。 五、总体电路试验 由于电子元器件品种繁多且性能分散，电子电路设计与计算中又采用工程估算，再加之设计中要考虑的因
12、素相当多，所以，设计出的电路难免会存在这样或那样的问题，甚至差错。实践是检验设计正确与否的唯一标准，任何一个电子电路都必须通过试验检验，未能经过试验的电子电路不能算是成功的电子电路。通过试验可以发现问题，分析问题，找出解决问题的措施，从而修改和完善电子电路设计。只有通过试验,证明电路性能全部达到设计的要求后，才能画出正式的总体电路图。 电子电路试验应注意以下几点： 1.审图。电子电路组装前应对总体电路草图全面审查一遍。尽早发现草图中存在的问题，以避免实验中出现过多反复或重大事故。 2.电子电路组装。一般先在面包板上采用插接方式组装，或在多功能印刷板上采用焊接方式组装。有条件时亦可试制印刷板后焊
13、接组装。 3.选用合适的试验设备。一般电子电路试验必备的设备有：直流稳压电源、万用表、信号源、双踪示波器等，其他专用测试设备视具体电路要求而定。 4.试验步骤：先局部，后整体。即先对每个单元电路进行试验，重点是主电路的单元电路试验。可以先易后难，亦可依次进行，视具体情况而定。调整后再逐步扩展到整体电路。只有整体电路调试通过后，才能进行性能指标测试。性能指标测试合格才算试验完结。 六、绘制正式的总体电路图 经过总体电路试验后，可知总体电路的组成是否合理及各单元电路是否合适，各单元电路之间联结按是否正确，元器件参数是否需要调整，是否存在故障隐患，以及解决问题的措施，从而为修改和完善总体电路提供可靠
14、的依据。画正式总体电路应注意的几点与画草图一样，只不过要求更严格，更工整。一切都应按制图标准绘图。怎样使用电烙铁电烙铁是电子爱好者进行业余制作和维修的主要工具之一。它主要由铜制烙铁头和用电热丝绕城的烙铁芯两部分组成。烙铁芯直接接220V市电，用于加热烙铁头，烙铁头则沾上溶化的焊锡焊接电路板上的元件。从构造上分，电烙铁有内热式和外热式两种。内热式电烙铁的烙铁芯安装在烙铁头的内部，因此体积小，热效率高，通电几十秒内即可化锡焊接。外热式电烙铁的烙铁头安装在烙铁芯内，因此体积比较大，热效率低通电以后烙铁头化锡时间长达几分钟。从容量上分，电烙铁有20W、25 W、35 W、45 W、75 W、100 W
15、以至500 W等多种规格。爱好者一般使用25 W的内热式电烙铁。电烙铁初次使用时，首先应给电烙铁头挂锡，以便今后使用沾锡焊接。挂锡的方法很简单，通电之前，先用砂纸或小刀将烙铁头端面清理干净，通电以后，待烙铁头温度升到一定程度时，将焊锡放在烙铁头上溶化，使烙铁头端面挂上一层锡。挂锡后的烙铁头，随时都可以用来焊接。用电烙铁焊接时，除了必须有焊锡条做焊料、直接用于焊接之外，还应该备有助焊剂。助焊剂顾名思义就是有助于焊接的，它可以清洁焊接物表面和清除溶锡中的杂质，提高焊接质量。常用的助焊剂有松香和焊锡膏（俗称焊油），其中松香时一种腐蚀性很小的天然树脂。焊锡条（又称焊锡丝）里就带有松香，故俗称松香芯焊锡
16、条。焊锡膏也是一种很好的助焊剂，但是其腐蚀性比较强，本身又不是绝缘体，故不宜用于元件的焊接，大多用于面积较大的金属构件的焊接，使用量也不宜过多，焊接完成以后应使用酒精棉球将焊接部位擦干净，防止残留的焊锡膏腐蚀焊点和焊接件，影响产品的质量和寿命。另外，使用电烙铁是属于强电操作，一定要注意安全用电。任何电烙铁都必须又三个接线端，其中两个与烙铁芯相接，用于连接220V交流电源，另一个与烙铁外壳相连是接地保护端子，用以连接地线，为了安全起见，使用前最好用万用表鉴别一下烙铁芯是否断线或者混线。一般2030W的电烙铁的烙铁芯电阻为：15002500欧姆。焊接是每个电子爱好者必须掌握的基本功，所以必须要下些
17、功夫，好好练习。如何才能焊接好元器件那呢？简单的讲，应注意以下三点。1.焊接前，应将元件的引线截去多余部分后挂锡。若元件表面被氧化不易挂锡，可以使用细砂纸或小刀将引线表面清理干净，用烙铁头沾适量松香芯焊锡给引线挂锡。如果还不能挂上锡，可将元件引线放在松香块上，再用烙铁头轻轻接触引线，同时转动引线，使引线表面都可以均匀挂锡。每根引线的挂锡时间不宜太长，一般以23秒为宜，以免烫坏元件内部，特别使给二极管、三极管引脚挂锡时，最好使用金属镊子夹住引线靠管壳的部分，借以传走一部分热量。另外，各种元件的引脚不要截得太短，否则既不利于散热，又不便于焊接。2.焊接时，把挂好锡得元件引线置于待焊接位置，如印刷板
18、得焊盘孔中或者各种接头、插座和开关得焊片小孔中，用沾有适量锡得烙铁头在焊接部位停留3秒钟左右，待电烙铁拿走后，焊接处形成一个光滑的焊点。为了保证焊接得质量，最好在焊接元件引线得位置事先也挂上锡。焊接时要确保引线位置不变动，否则极易产生虚焊。烙铁头停留得时间不宜过长，过长会烫坏元件，过短会因焊接溶化不充分而造成假焊。3.焊接完后，要仔细观察焊点形状和外表。焊点应呈半球状且高度略小于半径，不应该太鼓或者太扁，外表应该光滑均匀，没有明显得气孔或凹陷，否则都容易造成虚焊或者假焊。在一个焊点同时焊接几个元件的引线时，更加要应该注意焊点的质量。电容器的基础知识及检测方法双击自动滚屏发布者：admin 发布
19、时间：2006-7-6 阅读：3446次一、基础知识电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。电容器通常叫做电容。 按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。1 常用电容的结构和特点常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。表1常用电容的结构和特点电容种类电容结构和特点 铝电解电容 它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，误差大，稳定性差，常用作交流旁路和滤波，在要求不高时也用于信号耦合。电解电容
20、有正、负极之分，使用时不能接反。有正负极性，使用的时候，正负极不要接反。 纸介电容用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。 金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。 油浸纸介电容它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。 玻璃釉电容 以玻璃釉作介质，具有瓷介电容器的优点，且体积更小，耐高温
21、。陶瓷电容用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。 铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。 薄膜电容结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。 聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。 云母电容用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。
22、钽、铌电解电容 它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。 半可变电容也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。 可变电容它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管
23、收音机中。 2选用常识 电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。 不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。 电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。 二、电容器检测的一般方法1.固定电容器的检测.A检测10pF以下的小电容 。因10pF以下的固定电容
24、器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。 B检测10PF001F固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R1k挡。两只三极管的值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，
25、要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。C对于001F以上的固定电容，可用万用表的R10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。 2.电解电容器的检测A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，147F间的电容，可用R1k挡测量，大于47F的电容可用R100挡测量。B将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解
26、电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百k以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。C对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。D使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。3.可变电容器的检测A用
27、手轻轻旋动转轴，应感觉十分平滑，不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时，转轴不应有松动的现象。B用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组的外缘，不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良的可变电容器，是不能再继续使用的。C将万用表置于R10k挡，一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端，另一只手将转轴缓缓旋动几个来回，万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴的过程中，如果指针有时指向零，说明动片和定片之间存在短路点；如果碰到某一角度，万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值，说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。虚焊等焊接质量问题，往往是
28、电子制作失败的原因之一。努力提高焊接质量对于初学者是十分重要的。如何提高焊接质量呢？除了苦练基本功之外，还应注意以下几个环节： （1）印制电路板的处理：印制电路板制好后，首先应清除铜箔面氧化层，可用擦字橡皮 擦，这样不易损伤铜箔（氧化严重的也可用细砂纸轻轻打磨），直至铜箔面光洁如新。然后在 铜箔面涂上一层松香水（松香碾成粉末溶解于酒精中，浓一些效果好），晾干即可。松香水涂 层既是保护层（保护铜箔不再氧化），又是良好的助焊剂。（2）元器件引脚的处理： 所有元器件的引脚 在焊人电路板之前，都必须刮净后镀上锡。有的元件出厂时引脚已够过锡，因长期存放氧化 也应重新镀锡。 （3）助焊剂的选用：元器件引脚
29、镀锡时应选用松香作助焊剂。印制电路板上已涂有松香水，元器件焊入时不必再用助焊剂。焊锡膏、焊油等焊剂腐蚀性大，最好不用。 （4）焊锡的选用：选用松香芯焊锡丝。焊铁皮桶等物的焊锡块因含杂质较多不宜使用。（5）焊点形状的控制：标准的焊点应圆而光滑 无毛利，如图1（a）所示。但是初学 者开始焊接时，焊点上往往带毛利或者焊点成蜂窝状 如图1（b）、（c）所示。 这说明 焊接这一基本功没过关，初学者必须苦练一番。在练习时，不要心急，一定要待烙铁头有足 够的温度时，再动手焊。先蘸上适量焊锡，不要过多或过少，如图2所示。焊时烙铁头 沿元器件引脚环绕一圈，再稍停留一下后离开，这样焊出的焊点一般都能符合要求。专心-专注-专业