电子技术课程设计的基本方法和步骤
电子技术课程设计的基本方法和步骤
一、明确电子系统的设计任务
对系统的设计任务进行具体分析, 充分了解系统的性能、指标及要求, 明确系统应完成的任务。
二、总体方案的设计与选择
1、查阅文献, 根据掌握的资料和已有条件, 完成方案原理的构想;
2、提出多种原理方案
3、原理方案的比较、选择与确定
4、将系统任务的分解成若干个单元电路, 并画出整机原理框图, 完成系统的功能设计。
三、单元电路的设计、参数计算与器件选择
1、单元电路设计
每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务, 详细拟订出单元电路的性能指标, 与前后级之间的关系, 分析电路的组成形式。
具体设计时, 能够模拟成熟的先进电路, 也能够进行创新和改进, 但都必须保证性能要求。
而且, 不但单元电路本身要求设计合理, 各单元电路间也要相互配合, 注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。
2、参数计算
为保证单元电路达到功能指标要求, 就需要用电子技术知识对参数进行计算, 例如放大电路中各电阻值、放大倍数、振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。
只有很好地理解电路的工作原理, 正确利用计算公式, 计算的参数才能满足设计要求。
参数计算时, 同一个电路可能有几组数据, 注意选择一组能完成
电路设计功能、在实践中能真正可行的参数。
计算电路参数时应注意下列问题:
（1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。
（2）元器件的极限必须留有足够的裕量, 一般应大于额定值的
1.5倍。
（3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。
3、器件选择
( 1) 阻容元件的选择
电阻和电容种类很多, 正确选择电阻和电容是很重要的。
不同的电路对电阻和电容性能要求也不同, 有些电路对电容的漏电要求很严, 还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高, 例如滤波电路中常见大容量( 100~3000uF) 铝电解电容, 为滤掉高频一般还需并联小容量( 0.01~0.1uF) 瓷片电容。
设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件, 并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。
( 2) 分立元件的选择
分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、晶闸管等。
根据其用途分别进行选择。
选择的器件类型不同, 注意事项也不同。
( 3) 集成电路的选择
由于集成电路能够实现很多单元电路甚至整机电路的功能, 因此选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活, 它不但使系统体积缩小, 而且性能可靠, 便于调试及运用, 在设计电路时颇受欢迎。
选用的集成电路不但要在功能和特性上实现设计方案, 而且要满足功耗、电压、速度、价格等方面要求。
4、注意单元电路之间的级联设计, 单元电路之间电气性能的
相互匹配问题, 信号的耦合方式
四、电路的模拟与仿真
器件选择、电路设计完成后, 应用电路通用分析软件PSPICE 对电路进行模拟和仿真, 对设计的电路进行直流分析、动态分析、瞬态分析, 蒙特卡罗分析和最坏情况分析, 经过分析, 修改参数, 使电路设计优化。
五、绘出总体电路图
使用Protel软件绘制电路原理图。
( 1) 布局合理、连线清晰
总电路可能有几个部分组成, 绘图时尽量把总电路画在一张图纸上, 如果电路比较复杂, 需绘制几张图, 则应把主电路画在同一张图纸上, 而把一些比较独立或次要的部分画在另外的图纸上, 并在图与图之间的连线上做上标记, 标出信号从一张图到另一张图的引出点和引入点, 以此说明各图纸在电路连接之间的关系。
( 2) 注意信号的流向
一般从输入端或信号源画起, 由左至右或由上至下, 按信号的流向依次画出各单元电路, 而反馈通路的信号流向则与此相反。
( 3) 连接线
连接线尽量为直线, 交叉和折弯尽可能少。
相互连通的交叉线, 应在交叉处用圆点表示。
六、安装与调试
( 1) 获取元器件, 进行电路安装。
( 2) 调试方法
一般采用边安装边调试的方法。
把总体电路按功能分成若干单元电路分别进行安装和调试; 在完成单元电路的调试的基础上, 由前至后逐级调试, 扩大调试成果; 直至最终完成整机调试。
注意: 通电前应检查电源、地线、信号线等有无短接现象。
注意: 通电后观察电路, 各部分元器件有无爆炸、烧糊、发
烫现象。
如出现异常迅速切断电源。
( 3) 性能指标测试及电路修改
设定测量方案及步骤, 测量并记录数据, 处理数据得出电路的技术指标。
必要时应调整相关元器件甚至修改设计, 使之达到设计任务书的指标要求。
七、撰写总结报告的内容
学生个人对课程设计全过程进行系统的总结, 按规定格式撰写设计总结报告或设计说明书。
设计报告一般包含以下内容: （1）课题名称
（2）内容摘要
（3）设计内容及技术指标要求
（4）电路工作原理分析、方案论证和确定( 包含总体原理框图)
（5）单元电路设计、参数计算及器件选择
（6）电路仿真及仿真结果分析
（7）电路安装与调试步骤( 包括使用仪器和调试方法)
（8）电路性能参数的测试方法及手段
（9）总结设计电路的特点和改进意见( 包括设计和调试中出现的问题及其解决方法)
（10）列出系统需要的元器件
（11）参考文献
（12）整体电路原理图
（13）整体软件清单
八、设计说明书格式
摘要
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