探析电子技术单元电路的设计方法论文_戴薇

探析电子技术单元电路的设计方法论文_戴薇

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摘要:随着我国科学技术的不断进步,各个领域的电子技术方面的设计受到了越来越充分的重视,它在推动我国的科学技术不断的向前发展。电子技术是一门实践性很强的课程,其中电子电路设计是一个重要的实践环节,本文主要详细的介绍对研究电子设计单元电路的设计的几点内容。

关键词:电子技术;电子电路;单元电路;设计方法

引言:电子电路的设计方法和实现方法在EDA技术的发展下发生了根本性的变化。作为电子电路设计人员,对单元电路的设计方法进行熟练掌握,具备实际设计电路的能力尤为重要。

一、方案的设计与选择

对电子电路设计之前,应拟定设计方案:

(1)方案设计

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,这就是对方案的设计构思。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。

(2)方案选择

对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。若未能决定,进而对两种方案进行后续阶段的设计,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。

二、确定总体方案

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路。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;而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。最后把总体方案确定下来。

三、单元电路的设计

一般来说,要想实现对单元电路的有效设计,设计前都需明确本单元电路的任务,详细拟定出单元电路的性能指标,这是单元电路设计最基本的条件。通过计算电压放大的倍数、输入及输出电阻的大小,并且根据电路设计的简单明了、成本低、体积小、可靠性高等特点进行单元电路的设计。

四、参数计算

计算参数是设计电路必须要进行得步骤,通过计算,来保证电路中各个单元电路的功能指标需要达到的要求,计算参数需要电子技术的相关知识,单元电路的设计需要强大的理论知识的支撑,才能做到炉火纯青。例如,在计算如下放大电路的时候,我们需要计算每个电阻的阻值、以及放大倍数,同一个电路,可能有很多数据,所以要正确的选择数据,注意方法。

五、元器件的选择

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。

六、绘制电路图

在电子技术单元电路的设计过程中,我们需要将完整的电路图绘制出来,用以对单元电路和整机电路的连接关系进行详细的表达。在确定各单元电路之后,应该给予单元电路之间的级联设计以充分的重视和考虑,从而将浪费及工作量减少到最低限度。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在绘图的过程中应该尽可能地在一张纸上画主电路图,在另一张纸上画比较独立和次要部分,标记号图的端口和两端,将各图纸之间的信号的引入和引出标出来;另外,应注意连接线画法,用直线连接各元件,并尽可能地减少交叉。一般情况下,应水平或垂直布置连接线,尽可能地不画斜线,用原点表示互相连接的交叉。

七、电子技术单元电路的设计方法

一个单元电子电路正常运行与否,根本还要看单元电路的设计是否合理,因此单元电子电路的设计方法尤为重要。下面主要讲三种实际生产中常用的设计方法。

(1)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它们之间的级联问题。如电器特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合以及相互干扰等问题。(1)对于电气性能相互匹配的问题有些涉及到的是模拟单元电路之间的匹配,有的涉及到的是数字单元电路之间的匹配,有的则需要两者兼顾。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,前一级的输入电子要小,但从改善频率响应角度考虑,则刚好相反。(2)信号耦合方式有直接耦合、间接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光耦合。直接耦合方式最简单,但是在静态情况下,存在两个单元电路的相互影响,因此在电路分析时应加以考虑。(3)时序配合的问题比较复杂,先对系统中各个单元电路的信号关系进行详细的分析,来确定系统的时序,以确保系统正常工作下的信号时序。最后设计出实现该时序的方法。

(2)对于线性集成运放组成的稳压电源的设计

在单元电路中,对于串联反馈式稳压电路大体上可分为调整部分、取样部分、比较放大电路、基准电压电路等。对其的设计具有一定的意义所在:线性集成运放组成的稳压电源的设计具有过流及短路保护功能,当负载电流到达限额是能起到保护电路的功能工作。

其具体设计方法为:对于整流出来的直流电是很少用来直接带动负载,还必须滤波后降低其纹波系数,但这种电路不能起到稳压的作用。所以稳压电源都应满足一定的技术指标。在设计稳压电源时,必须针对这些指标来进行设计。

(3)对电路中的放大器的设计

对于运算放大器的设计中,其基本参数应当选择单、双电源供电,电源电流。而且应当输入失调电压、输入失调电流、输入电阻。并且转换速率、建立时间。运算放大器使用有着一定的注意事项:如无特殊的要求,尽量采用通用型运算放大器。设计中应当正确认识、对待各种参数,不盲目片面追求指标的先进。而且当用运算放大器作弱信号放大时,应选用失调及噪声系数均很小的运算放大器,同时保持运放同相端与反相端对地的等效直流电阻。特别值得注意的是:为消除运放的高频自激,应参照推荐参数在规定的消振引脚之间接入适当的电容消振,同时应尽量避免两级以上放大级级连,以减小消振困难。

八、结束语

随着科技的飞速发展和社会的不断进步,电子电路的种类越来越多,因此需要各种不同的有针对性的设计方法。在集成发生电路的快速发展的过程中,各种专用功能的新型期间不断涌现出来,对电路设计工作提出了新的要求,集成块直接组装逐渐取代了传统的分立原件电路的设计方法。因此,设计者应该将注意力逐渐从设计单元电路向设计和规划整体方案转移,清楚明了各种集成电路的性能和指标,在选取集成器件的过程中严格依据实际需求,并能合理地进行单元连接,从而成功完成总体系统的设计,同时在日常工作中积极积累经验、深入研究其设计原理、努力改进及设计方法,为推动社会各方面的发展做出积极的贡献。

参考文献:

[1]丘立尚,张琳.电工与电子技术基础[M].华南工学院出版社,2002;

[2]徐雷.关于电子技术单元电路的级联问题[J].电子制作,2013,(9):17-19;

[3]高吉祥.基本技能训练与单元电路设计[M].电子工业出版社,2007;

[4]索静,刘杰.电子技术中单元电路的设计方法研究[J].数字技术与应用,2011(11):21-25。

论文作者:戴薇

论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期

论文发表时间:2019/7/19

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