电子设计方法及报告的写作

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（一）电子电路一般设计方法与步骤
1、方案原理的构思
    对所提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，一般就原理方案的简单与复杂、实现的难易程度进行分析比较，并作出初步选择。

事实上，方案的比较贯穿整个设计全过程，其中包括原理方案的比较、总体方案的比较、单元电路比较、总体电路比较、成本比较等。

2、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，也就是说，原理方案方框图中的每个框图只是原理性的、粗略性的，可能由一个单元电路组成、也可能由多个单元电路组成。对于由多个单元电路构成的框图必须分解成对应的多个单一的单元电路。这样，对原理方案方框图分解后所得到的只含有单一单元电路的方框图即为待设计的总体方案图。

     一般绘制总体方案图时应遵循以下原则：
   （1）每一个方框具有一个独立的单元功能，且用文字写于框中；
   （2）方框的排列应按信息的流向布置，一般从左至右或从上至下布置；
   （3）用箭头线清晰地标注数据信息和控制信息的流动方向，其中单一数据信息或控制信息用“→”表示，成组数据信息用“”表示；
   （4）总体方案图应绘制在一张纸上，以便阅读。


（二）单元电路的设计与选择

1、单元电路的结构形式的选择与设计

   根据课题的技术要求，明确各功能方框对单元电路的技术要求，并拟订各单元电路的性能指标，然后进行单元电路的结构形式的选择或设计。事实上，有时满足功能框图要求的单元电路可能有多个，有必要进行分析比较，择优选则。


2、元器件的选择

  （1）元器件选择的一般原则：先“性能”、次“货源”、再“价格”、后“体积”。因此，应经常关心元器件的信息和动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，熟悉常用的元器件的型号、性能、价格。
  （2）集成电路与分立元件电路的选择问题。优选集成电路是共识，但也不尽然。


3、参数计算——电路元件参数的计算和电路性能指标的估算

    通常课题会给出总体电路的性能指标，但并未给出单元电路的性能指标，因而要求把总体电路的性能指标加以分解，制定出各单元电路的指标要求。值得指出的是，满足性能指标的参数值可能不是唯一的，这就需要对各组参数进行综合性分析，仔细考虑元器件之间的参数配合、元件价格、体积、货源等因素，恰当地选取一组合适的参数。
    根据计算出的参数选择元器件时，应注意以下几点：
   （1）考虑到环境温度的变化和交流电网电压的波动等工作条件的影响时，计算参数时应按最不利的情形考虑；
   （2）各元器件的实际工作电压、电流、频率、功耗等应在参数允许的范围内，并留有一定的裕量，一般可按1.5倍左右的裕量来考虑；
   （3）电阻值应尽可能选在1M范围以内，最大不应超过10M，考虑到与运算放大器负载能力有关的电阻时，还要求电阻值不小于1k。非电解电容尽可能选在100pF至0.1F范围内，最大不超过1F。且最后选定的电阻、电容值均应是手册上相近的标称系列值。
   （4）在保证电路性能的前提下，尽可能减少元器件的品种，尽可能选择价廉、体积小、易购买的元器件。


（三）单元电路之间的级联设计

1、电气性能相互匹配问题

单元电路之间的电气性能相互匹配问题包括：
       模拟单元电路之间的阻抗匹配（从提高放大倍数和负载能力考虑，总希望下一级的输入电阻要大，前一级的输出电阻要小；从改善频率响应的角度考虑则要求后一级输入电阻要小）和线性范围匹配（涉及前后级单元电路信号的动态范围，为保证信号不失真放大，则要求后一级单元电路的动态范围大于前一级）。
      数字单元电路之间的高低电平匹配（CMOS集成电路与TTL集成电路之间连接时有必要考虑是否加电平转换电路，若高低电平不匹配，则不能保证正常的逻辑功能）；
      各单元电路之间的负载能力匹配。即前一级单元电路能否正常驱动后一级。确实要考虑驱动问题，对于模拟电路，若对驱动能力要求不高，可采用由运放构成的电压跟随器，否则要采用功率集成电路，或互补对称输出电路。对于数字电路，一般采用达林顿驱动器、单管射极跟随器、单管反相器。


2、信号耦合方式问题

       常见的单元电路之间的信号耦合方式有四种：
       直接耦合——连接简单，但存在两个单元电路之间的相互影响。适用于缓慢变化信号的耦合，如直流信号。
       阻容耦合——隔直通交，各级独立。适用于交变信号的耦合。
       变压器耦合——隔直通交，各级独立；另外可以通过改变匝比和同名端，实现阻抗匹配和改变传送到下一级信号的大小与极性。但制造困难、不便集成、频率特性差、体积大、效率低，在电子电路中尽可能不采用。
       光电耦合——光耦器件多为达林顿型光电耦合器件。突出特点就是实现相邻级之间的电气隔离。通常光电耦合器件体积小、重量轻、开关速度快，在数字电子电路中的输入、输出接口中，采用光电耦合进行电气隔离以防止干扰侵入。


3、时序配合问题

        数字电子单元电路之间信号作用的时序非常重要，也非常复杂。为确定每个系统所需的时序，必须对该系统中各单元电路的信号关系进行仔细分析，绘制各信号的波形关系图即时序图，确定出保证系统正常工作的信号时序，然后提出实现该时序的措施。