摘要：电子电路种类繁多、千差万别，设计一个实际电子电路的方法和步骤也不尽相同，但设计过程中应遵循一些基本原则、方法和步骤。实际的电子电路往往是很复杂的，是由多种基本电路组合而成，设计 时要根据具体情况，遵循一些规律去合理地设计电路的形式。
关键词：电子电路；设计原则；方法步骤；抗干扰
前言：大多数电子电路都是在弱电流下传输信息而进行工作的，它传输信息时，要求不受外界影响，同时不向其他设备传播不必要的电磁信号。但在实际环境中，必然存在着自然界或人为因素产生的电磁干扰信号和电子设备内部产生自身产生的干扰信号，这一些干扰信号通过一定途径进入电子设备，影响电子电路的正常工作；干扰严重时，使电子电路无法工作。因此在电子电路设计过程中必须考虑抗干扰问题。
1.电子电路设计的基本原则
1.1 整体性原则，在设计电子电路时，应当从整体出发，从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电子电路整体与外部环境之间的关系入手，去揭示与掌握电子电路整体性质，判断电子电路类型，明确所要设计的电子电路应具备哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在哪个功能模块实现等，从而确定总体设计方案。
1.2 功能性原则，任何一个复杂的大电子电路系统都可以逐步划分成不同层次的较小的电子电路子系统。电子电路设计一般先将大电子电路系统划分为若干个具有相对独立的功能部分，并将其作为独立电子电路功能模块；再全面分析各模块功能类型及功能要求，考虑如何实现这些技术功能。
1.3 臻美性（最优化）原则，臻美性原则是对一个基本达到设计性能指标的电子电路而言。由于元件自身或相互配合、功能模块的相互配合或藕合还存在一些缺陷。使电子电路对信号的传送、处理等方面不尽完美，需要在约束条件的限制下。从电路中每个待调整的元器件或功能模块人手，进行参数分析，分别计算每个优化指标，并根据优化指标的要求。调整元器件或功能模块的参数，直到目标参数满足最优化 目标值的要求，完成整个电路的最优化设计。
1.4 性能与价格比原则，在当今竞争激烈的市场中，产品必须具有较短的开发设计周期，以及出色的性能和可靠性。为了占领市场，提高竞争力，所设计的产品应当成本低、性能好、易操作、具有先进性（核心竞争力），在设计要充分考虑电子电路的性能与价格比。
2.电子电路设计的基本方法
2.1 层次化设计方法，层次化设计方法的基本思想就是分模块、分层
次地进行设计描述。电子电路与系统的设计要面向系统级、电路级和物理实现级三个不同的层次。描述系统总功能的设计为顶层设计，描述电路级的设计为中层设计。描述物理实现级 中较小单元的设计为底层设计。整个设计过程可理解为从硬件的顶层抽象描述向最底层结构描述的一系列转换过程，直到最后得到可实现的硬件单元描述为止。层次化设计方法比较自由，既可采用自顶向下的设计，也可采用自底向上设计。
2.2 渐近式的组合设计方法，应用型电子电路的设计一般都经历如下过程。接到设计任务，一般附有功能与技术指标要求。如果是从头开始设计新电子电路，首先要根据电子电路的作用、需要，提出功能与技术指标要求；根据功能与技术指标的要求提出设计思路。这思路就含有高频、低频模拟电子线路、数字电子线路中的基本单元电路的基本知识。包括基本单元电路的结构、特点、作用、工作条件等；依据设计思路画出组合图，这种图有别于方框图与电路图，是二者的结合，以突出基本单元电路之间的关系为主，注重输入、输出端之间的连接，也可插图画出简明的电子电路，有结构清晰、制图容易、更改方便、原理突出等优点，很适合于边设计边完善的设计方式，即渐近式的组合设计方式。
2.3 硬件描述语言设计方法，利用数字电路硬件描述语言来设计数字系统是目前最先进的方法，即电子设计自动化（EDA）。它可以采用自顶向下的设计方法，从系统行为级的数学模型描述与仿真论证系统 的可行性来确定最优秀的方案；它可以采用自顶向下的递阶结构加强结构性，既易于设计调试又便于对问题的查找和解决；它可以采用原理图、硬件描述语言或状态和多种方法输入，并可调用软件系统提供丰富的库元件，生成数字电路并映射到可编程逻辑器件，进行逻辑仿真及实现后的时序仿真，设计者只需根据仿真结果修改电路直到满足设计需要。
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3.电子电路设计基本步骤
3.1 分析设计课题，明确功能要求在接到设计课题后，应对题目进行认真的阅读、理解。判断题目类型，明确所要设计的电路应具备哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在哪个功能模块实现等。画出功能框图。根据用户要求或生产实际提出设计要求。包括功能、技术参数等，使设计课题具体化。
3.2 确定核心功能器件及总体设计方案，功能要求明确后，应对比多种方法与思路，综合考虑成本、难度、器件的易采购性、方便合理性等因素，根据系统功能画出系统的原理框图，将系统分解。确定贯串不同方框间各种信号的关系。方框图应能简沽、清晰地表示设计方案的原理。必要时多设计几个方案，以便从众多方案中优选出最佳实施方案。
3.3 初步行成整体设计，在各单元电路完成的基础上，将各单元电路连接起来，画出要求的整机电路图。重新审查电路，以消除因某种疏忽造成的错误。
3.4 电路调试及定型，在制作出样品后，应整机或与控制机构连接进
行全系统的测试、联调，及时发现问题并解决。测试主要包含三部分的工作；系统故障诊断与排除、系统功能测试、系统性能指标测试。若这三部分的测试有一项不符合要求，则必须修改电路设计。最终使样机达到设计要求。经专家等专业技术人员鉴定后，电子电路即可定型。测试的有关技术参数要进行记录。
4.电子电路设计的干扰源种类
电子电路在工作过程中所受到的干扰多种多样，具体情况具体分析，对不同的干扰采取不同的措施是抗干扰的原则。如何克服这些干扰，保障电子电路的良好运行，那么首先必须搞清楚干扰的来源，其次是在干扰进入电子电路中采取抑制措施。根据干扰传播通道，干扰主要分为：（1）来自电网的干扰，（2）来自地线的干扰，（3）来自信息通道的干扰，（4）来自杂散电磁辐射的干扰。
5.抗干扰的措施
5.1 电网抗干扰措施，稳压电源中电源变压器加以屏蔽层，并将屏蔽层很好接地，有效地减小分布电容值，抑制高频干扰信号通过电源变压器进入次级而产生干扰。采用双T滤波器，它用于整流电路之后，其特性是阻止50Hz工频干扰或其他固定频率的干扰信号进入电子电 路。双T电路参数计算公式为：fo= l/2 NRC。若欲阻止50Hz工频干扰，则选fo = 50HZ。采用0.01～0.1UF无极性电容，并接到直流稳压电路的输入端和输出端以及集成块的电源引脚上，用以滤掉高频干扰。（4采用“浮地”，即交流地线和直流地线分开，而且只有交流地线接大地，可以避免交流干扰由公共地线串入，以达到抑制干扰。
5.2 信号通道抗干扰措施，使用双绞线传输，即每个信号都采用两条互绞的线进行传输，其中一条是信号线，另一条是地线。可以很好的抑制空间电磁干扰、线间串扰和信号地线干扰。采用光电耦合传输。利用光电耦合器的特点来传输信号，可以有效地抑制信号地线干扰和信号线上的噪声干扰。
5.3 地线抗干扰措施，单点接地。把各各级单元电路的地线接在同一点上，采用这种应运的优点是不存在环形地回响，因而也不存在地环流，各电路的接地点只与本电路的地电流和地阻抗有关。串联接地，从防止干扰和噪声的角度来看，这种接法不合理。但因其接法简单，在许多工作中仍被采用。特别是在设计印刷电路在所板上应用比较方便。多点接地，为了降低阻抗，地线一般用宽铜皮镀银作为接地母线。这种接法多用于高频电路和数字电路。
5.4 杂散电磁场抗干扰措施，合理布线，布线时尽可能的分开走线，不要平行走线，布线长度不易太长，以避免干扰。采用屏蔽，屏蔽有静电屏蔽和磁屏蔽两种。屏蔽结构可以将干扰源或受干扰元件用屏蔽罩屏蔽起来以达到减小外界的干扰，同时将屏蔽罩接地。
结束语：抗干扰是一个非常复杂、实践性很强的问题，一种干扰现象可能是由若干因素引起的。在电子电路的设计中，我们不仅应预先采取抗干扰的措施，在调试过程中还应及时分析出遇到的现象，对电子电路的工作原理、具体布线、屏蔽、电源的抗扰动能力、系统地的处理以及防护形式不断改进，提高电子电路的可靠性和稳定性。
参考文献：
[1]刘昌华.莫培满.层次化设计方法在数字电路设计中的应用{J}.武汉工业学院学报，2004（12）
[2]虞金成.浅谈应用型电子电路渐近式的组合设计方法{J}.福建教育学院学报，2006（01）
[3]杨昆.最佳化方法在微波电路设计中的应用{J}.电子测量技术，1979（01）
论文作者:蒲志成
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/13
标签：电子电路论文; 干扰论文; 电路论文; 地线论文; 抗干扰论文; 功能论文; 信号论文; 《基层建设》2017年第34期论文;