模擬電子系統(tǒng)設(shè)計流程
發(fā)布時間:2011/8/8 10:10:31 訪問次數(shù):2181
模擬電子系統(tǒng)設(shè)計流程如圖1-3所示。由于模擬電子系統(tǒng)種類較多,設(shè)計步驟將因不同功能的系統(tǒng)而有所差異,因此圖1-3中所列環(huán)節(jié)將要交叉進(jìn)行,甚至出現(xiàn)多次反復(fù)。
(1)系統(tǒng)描述和分析
設(shè)計一個電子系統(tǒng)首先要明確設(shè)計任務(wù),認(rèn)真分析設(shè)計要求,深入了解系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)和使用條件,完整、清晰地對系統(tǒng)的各項(xiàng)功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行更具體、更詳細(xì)的描述,以作為系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。
(2)總體方案的設(shè)計與選擇
根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件,分折電路的總體功能,并將其分解成若干單元功能,形成總體設(shè)計方案,畫出總體設(shè)計原理框圖。框圖必須正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分的功能,清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案,設(shè)計者應(yīng)仔細(xì)分析、比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn),擇優(yōu)選用。
方案論證要敢于探索,勇于創(chuàng)新,力爭做到設(shè)計方案合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題。
①原理的可行性:解決一個間題,可能有許多種方法,但有的方法是不能達(dá)到設(shè)計要求的,千萬要注意。
②元器件的可行性:如采用什么元器件、什么微控制器、什么可編程邏輯器件,能否采購得到?
③測試的可行性:有無所需要的測量儀器儀表?
④設(shè)計、制作的可行性:難度如何,如何積累?
⑤時間的可行性:研制周期多長?
(3)系統(tǒng)模塊劃分
根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能模塊,并確定各模塊間的接口參數(shù)。
(4)單元電路設(shè)計
確定單元電路的功能及性能指標(biāo)、與前后級之間的關(guān)系,并分析單元電路的工作原理,然后選擇設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式。可以通過查找資料,尋找現(xiàn)成的電路,或者相近電路,再調(diào)整電路參數(shù)。若沒有,則需設(shè)計新的電路。要注意,各單元電路間的相互配合,盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路,以使電路簡單可靠。
(5)元器件選擇和參數(shù)計算
單元電路的結(jié)構(gòu)形式確定后,需要進(jìn)行電路參數(shù)的計算。參數(shù)計算包括放大電路中各電阻值、放大倍數(shù)的計算,振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計算。只有很好地理解電路的工作原理,正確利用計算公式,計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。參數(shù)計算時,同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù),注意選擇一組能完成電路設(shè)計所要求的功能、在實(shí)踐中真正可行的參數(shù)。
計算電路參數(shù)時應(yīng)注意下列問題:
>元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求;
>元器件的極限參數(shù)必須留有足夠充裕量,一般應(yīng)大于額定值的1.5倍;
>對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最不剎的情況考慮;
>選用的元器件參數(shù)值都必須采用計算值附近的標(biāo)稱值。
根據(jù)電路的需要、元器件的參數(shù)要求、供貨渠道和使用的方便性等方面來選擇元器件,一般優(yōu)先選擇集成電路。
①阻容元器件的選擇:不同的電路對電阻和電容的性能要求也不同,有些電路對電容的漏電要求很嚴(yán);還有些電路對電阻、電容的性能和容量要求很高。例如,濾波電路中常用大容量(100~3000mF)鋁電解電容,為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量(O.Ol~O.lmF)瓷片電容。設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元器件,并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。
②分立元器件的選擇:分立元器件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電二(三)極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進(jìn)行選擇。例如,選擇晶體三極管時,首先注意選擇NPN型還是PNP型管,高頻管還是低頻管,大功率管還是小功率管,并且注意管子的參數(shù)PCM.ICM. VCEO. IBCO.β. fT和fβ是否滿足電路設(shè)計指標(biāo)的要求;高頻工作時,要求fT= (5~10)f,f為工作頻率。
③集成電路的選擇:由于集成電路可以實(shí)現(xiàn)很多單元電路甚至整機(jī)電路的功能,所以選用集成電路來設(shè)計單元電路和總體電路既方便又靈潘,它不僅使系統(tǒng)體積縮小,而且性能可靠,便于調(diào)試及運(yùn)用。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路之分。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計方案,而且還要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。
(6)安裝與調(diào)試
方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后,緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。對于數(shù)字部分,因?yàn)轭l率較低,可以利用現(xiàn)代軟件技術(shù)直接排版。對于模擬部分,特別是高頻部分,需要考慮抗干擾問題,既要考慮抗外部干擾,又要考慮抗內(nèi)部干擾;既要考慮模電自身的相互干擾,又要考慮數(shù)電(脈沖信號)對模電部分的干擾。簡單的系統(tǒng)或模塊電路可用手工制作電路板。 BA10358F-E2
模擬電子系統(tǒng)設(shè)計流程如圖1-3所示。由于模擬電子系統(tǒng)種類較多,設(shè)計步驟將因不同功能的系統(tǒng)而有所差異,因此圖1-3中所列環(huán)節(jié)將要交叉進(jìn)行,甚至出現(xiàn)多次反復(fù)。
(1)系統(tǒng)描述和分析
設(shè)計一個電子系統(tǒng)首先要明確設(shè)計任務(wù),認(rèn)真分析設(shè)計要求,深入了解系統(tǒng)的功能、性能指標(biāo)和使用條件,完整、清晰地對系統(tǒng)的各項(xiàng)功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行更具體、更詳細(xì)的描述,以作為系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。
(2)總體方案的設(shè)計與選擇
根據(jù)設(shè)計任務(wù)、要求和條件,分折電路的總體功能,并將其分解成若干單元功能,形成總體設(shè)計方案,畫出總體設(shè)計原理框圖?驁D必須正確反映系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)和各組成部分的功能,清楚表示系統(tǒng)的基本組成和相互關(guān)系。一般一個系統(tǒng)有多個設(shè)計方案,設(shè)計者應(yīng)仔細(xì)分析、比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn),擇優(yōu)選用。
方案論證要敢于探索,勇于創(chuàng)新,力爭做到設(shè)計方案合理、可靠、經(jīng)濟(jì)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)。方案設(shè)計與選擇必須優(yōu)先考慮以下問題。
①原理的可行性:解決一個間題,可能有許多種方法,但有的方法是不能達(dá)到設(shè)計要求的,千萬要注意。
②元器件的可行性:如采用什么元器件、什么微控制器、什么可編程邏輯器件,能否采購得到?
③測試的可行性:有無所需要的測量儀器儀表?
④設(shè)計、制作的可行性:難度如何,如何積累?
⑤時間的可行性:研制周期多長?
(3)系統(tǒng)模塊劃分
根據(jù)總體設(shè)計方案將系統(tǒng)劃分為若干個功能模塊,并確定各模塊間的接口參數(shù)。
(4)單元電路設(shè)計
確定單元電路的功能及性能指標(biāo)、與前后級之間的關(guān)系,并分析單元電路的工作原理,然后選擇設(shè)計單元電路的結(jié)構(gòu)形式?梢酝ㄟ^查找資料,尋找現(xiàn)成的電路,或者相近電路,再調(diào)整電路參數(shù)。若沒有,則需設(shè)計新的電路。要注意,各單元電路間的相互配合,盡量減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路,以使電路簡單可靠。
(5)元器件選擇和參數(shù)計算
單元電路的結(jié)構(gòu)形式確定后,需要進(jìn)行電路參數(shù)的計算。參數(shù)計算包括放大電路中各電阻值、放大倍數(shù)的計算,振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數(shù)的計算。只有很好地理解電路的工作原理,正確利用計算公式,計算的參數(shù)才能滿足設(shè)計要求。參數(shù)計算時,同一個電路可能有幾組數(shù)據(jù),注意選擇一組能完成電路設(shè)計所要求的功能、在實(shí)踐中真正可行的參數(shù)。
計算電路參數(shù)時應(yīng)注意下列問題:
>元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求;
>元器件的極限參數(shù)必須留有足夠充裕量,一般應(yīng)大于額定值的1.5倍;
>對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最不剎的情況考慮;
>選用的元器件參數(shù)值都必須采用計算值附近的標(biāo)稱值。
根據(jù)電路的需要、元器件的參數(shù)要求、供貨渠道和使用的方便性等方面來選擇元器件,一般優(yōu)先選擇集成電路。
①阻容元器件的選擇:不同的電路對電阻和電容的性能要求也不同,有些電路對電容的漏電要求很嚴(yán);還有些電路對電阻、電容的性能和容量要求很高。例如,濾波電路中常用大容量(100~3000mF)鋁電解電容,為濾掉高頻通常還需并聯(lián)小容量(O.Ol~O.lmF)瓷片電容。設(shè)計時要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元器件,并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。
②分立元器件的選擇:分立元器件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電二(三)極管、晶閘管等。根據(jù)其用途分別進(jìn)行選擇。例如,選擇晶體三極管時,首先注意選擇NPN型還是PNP型管,高頻管還是低頻管,大功率管還是小功率管,并且注意管子的參數(shù)PCM.ICM. VCEO. IBCO.β. fT和fβ是否滿足電路設(shè)計指標(biāo)的要求;高頻工作時,要求fT= (5~10)f,f為工作頻率。
③集成電路的選擇:由于集成電路可以實(shí)現(xiàn)很多單元電路甚至整機(jī)電路的功能,所以選用集成電路來設(shè)計單元電路和總體電路既方便又靈潘,它不僅使系統(tǒng)體積縮小,而且性能可靠,便于調(diào)試及運(yùn)用。集成電路有模擬集成電路和數(shù)字集成電路之分。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計方案,而且還要滿足功耗、電壓、速度、價格等多方面的要求。
(6)安裝與調(diào)試
方案論證和單元電路硬件設(shè)計之后,緊接著就是設(shè)計制作印制電路板。對于數(shù)字部分,因?yàn)轭l率較低,可以利用現(xiàn)代軟件技術(shù)直接排版。對于模擬部分,特別是高頻部分,需要考慮抗干擾問題,既要考慮抗外部干擾,又要考慮抗內(nèi)部干擾;既要考慮模電自身的相互干擾,又要考慮數(shù)電(脈沖信號)對模電部分的干擾。簡單的系統(tǒng)或模塊電路可用手工制作電路板。 BA10358F-E2
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