电路设计技巧学院 **** 专业 **** 年级班别 **** 学生姓名 **** 指导教师 ****摘要电路(电子线路)是由电气设备和元器件按一定方式联接起来，为电流流通提供了路径的总体，也叫电子网路。

根据所处理信号的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。

一般PCB基本设计流程如下：前期准备--PCB结构设计--PCB 布局--布线--布线优化和丝印--网络和DRC检查和结构检查--制板。

本文将从电源设计，模拟电路，数字电路，数模混合电路，高速电路以及电路设计软件的使用等六个方面对电路设计流程中遇到的一些问题和技巧进行介绍，关键词：电路设计,数字电路系统设计，基本放大电路，信号完整性，数模混合目录电路设计技巧 (1)摘要 (2)第一章电源电路设计概要 (5)1.1电源电路的重要性 (5)1.2稳定电源的优点 (5)1.3不稳定电源的缺点 (6)1.4现在使用的一般的恒定电压的稳压电压 (6)1.4.1按控制方式 (6)1.4.2.按电压转换形式 (6)1.4.3.按拓补结构 (6)第二章模拟电路设计技巧 (8)2.1“基本放大电路”和多级放大电路的关系 (9)2.2 “基本放大电路”和频率特性的关系 (9)2.3“基本放大电路”和功率放大电路的关系 (9)2.4 “基本放大电路”和波形发生变换电路的关系 (9)2.5 “基本放大电路”和稳压电路的关系 (10)2.6 “基本放大电路”和集成运算放大电路的关系 (10)2.7 “基本放大电路”和信号运算、处理电路的关系 (10)2.8 滤波电路应用 (10)第三章数字电路系统设计与制作 (10)3.1 数字电路系统的设计方法 (11)3.2 数字电路系统的组成 (11)3.3 数字电路系统设计的一般方法与步骤 (12)3.4 数字电路系统的装调 (13)第四章模数混合注意事项 (14)4.1模数转换器的技术指标 (14)4.1.1转换时间 (14)4.1.2转换速率 (14)4.1.3转换精度 (15)4.2模数转换器选择的注意事项 (15)4.2.1位数选择 (15)4.2.2转换速率 (16)4.3数模混合注意情况 (16)第五章高速电路PCB设计 (16)5.1高速电路定义及其PCB设计流程 (16)5.1.1高速电路定义 (16)5.1.2高速PCB设计流程图 (17)5.2 高速PCB设计过程中的三个关键问题 (17)5.2.1 信号完整性问题 (17)5.2.1.1 传输线理论 (17)5.2.1.2传输线效应 (18)5.2.3电源完整性设计问题 (19)第六章电子电路设计软件介绍 (20)6.1 软件的介绍 (20)6.1.1 OrCAD软件简介 (20)6.1.2 PADS软件的简介 (20)6.2基本PCB设计知识 (21)6.3 PCB设计流程 (21)参考文献 (23)绪论电路设计，是指按照一定规则，使用特定方法设计出符合使用要求的电路系统。

现如今，人类生产生活对各种高度自动化产品的依赖日益严重，而最基本的电路的设计更是重中之重，电子设计工程师也成为一种必须的职业。

而对于自动化专业的学生来说，了解并学会普通的电子电路设计过程已成为一种必要，这些都是为了适应时代发展的表现。

但是对于初学者来说，真正的实现这一系列操作并成功的难度较大，首先需要具备基础的电路知识，其次需要大量的设计经验，对电路设计软件的熟悉操作。

数字电路，模拟电路，数模混合电路，不同情况下设计所需注意事项也不同，如果是高速电路的话，又应该注意高频率的信号对电路信号传输的影响，整个过程中电源的设计至关重要，学会使用AD，pad等电路设计软件以达到更高效的设计。

第一章电源电路设计概要1.1电源电路的重要性每个电子电路系统中必须有电源供给，为了保障电子系统能够正常高效的运行，电源的正确设计师保证一个一个电子电路系统正常工作的基本保障。

特别是要求在高稳定的直流电压下工作的电路，直流稳压电源的设计关系到整个电路设计的稳定性和可靠性，是电路设计中非常关键的一个环节。

目前普遍情况是吧变压器直接接到交流电源上，只经过绝缘/变压，在对变压器二次侧的交流电压进行整流/滤波，得到不稳定的直流电源。

1.2稳定电源的优点1.电路在实现功能的同时又要承受电源变动，难以兼顾：让实现功能的电路在波动大的非稳定直流电源下运行，需要使用耐压和功耗都有裕量的半导体器件。

这种半导体器件外形尺寸大且价格高。

考虑到目前主流的CMOS型IC，其损耗与电源电压的平方及频率成正比，因此电路难以在高速环境下运行。

2.应对电源变动与实现功能相互分离，简单易行：在制作价格便宜的小型电子设备时，人们希望在实现具体功能的电路中使用虽在耐压上没有裕量但价格便宜，体积小巧的半导体，而电源变动的部分有稳定电源电路承担就可以。

这样既降低了IC的电源电压，可以低功耗高速的进行工作。

总之，使用稳定电源的目的就是靠分工来提高半导体器件的利用率。

并且，如果稳定电源电路尽可能地使用内部损耗小的电路，设备整体就能变得既造价低廉又体积小巧。

1.3不稳定电源的缺点1.电源电压变动大，数字电路不易设计；2.模拟电路难以应对电源电压的变动；1.4现在使用的一般的恒定电压的稳压电压导致电压变动的主要的因素有输入电压，负载电流，环境温度。

预支这些可能引起输出电压变动的因素，得到恒定的直流输出电压，就是直流稳定电源电路的功能输出电压稳定的电源种类及选择方法直流稳定电源设计的第一步是方式的选择，按照内部运行方式分类，直流稳定电源可分为线性调节器和开关调节器两种形式。

其中线性调节器在运行原理上又可以分为并联调节器和串联调节器。

开关调节器分类如下：1.4.1按控制方式脉冲调制变换器：驱动波形为方波。

PWM、PFM、混合式。

谐振式变换器：驱动波形为正弦波。

又分ZCS(零电流谐振开关)、ZVS(零电压谐振开关)两种。

1.4.2.按电压转换形式1.AC/DC：一次电源，即整流电源。

2.DC/DC：二次电源。

（1）Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。

（2）Boost：升压斩波器，入出极性相同。

（3）Buck-Boost：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。

（4）Cuk：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。

1.4.3.按拓补结构1.隔离型：有变压器。

2.非隔离型：无变压器。

线性调节器具有噪声小的优势，而开关调节器具有损耗晓得优点。

总的来说要低求噪声电源的模拟电路应该选用线性调节器，需要大电流的电路应该选用开关调节器，一般都可按照这个原则灵活使用。

电源设计技巧概述（1）选用合适的供电电源如上面所说，电源有串联型线性稳压电源和开关型稳压电源两大类。

前者具有波纹小，电路结构简单的优点，但电路的效率低，功耗大。

后者功耗小，效率高，但电路复杂，纹波大。

（2）精心设计PCB实践证明即使电路原理图正确，PCB设计不恰当也会对电子系统的功能产生不良影响，甚至致使电路不能工作。

为了解决来自电源和信号之间的干扰，正确接地时控制干扰的重要方法。

吧接地和屏蔽正确结合起来使用，就可以解决大部分干扰问题1）正确选择单点接地和多点接地对于双面板，地线布置特别讲究，通常采用单点接地，电源和地是电源的两端接到印刷线路板上来的，电源一个接点，地一个接点。

2）将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应该使他们尽量分开。

作为数字信号部分是以脉冲信号工作，信号幅度大，频谱宽，其地线与电源线上的噪声高达几十毫伏甚至几百毫伏，这对于模拟信号而言一个是十分强大的干扰信号源，如接地不当，布线不良，数字电路产生的噪声会严重影响模拟信号的波形。

因此两者的地线以及电源线也不要相混，分别与电源端的地线和电源线相连。

还要尽量加大线性电路的接地面积。

3）尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的信号电平不稳，抗噪声性能变坏。

应将接地线尽量加粗，使他能通过三倍于印制电路板的允许电流。

如有可能，接地线的宽度应该大于3mm。

4）将接地线构成闭环路设计只有数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成闭环路可以明显的提高抗噪声能力。

原因在于：印刷电路板上有很多集成电路元件，尤其遇到有功耗大的元件时，因受接地线粗细的限制，会在地线上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地线构成环路，则会减小这种电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。

（3）用好去耦电容去耦电容一方面阻止电路中的噪声进入电源，另一方面防止电源中的噪声进入前级电路，使电路噪声干扰减少到满足电路要求的范秋。

因此设计数字电路使，对于集成电路，尽量在每个集成电路的电源与地之间都加一个去耦电容。

电容一方面是该集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该期间的高频噪声。

（4）正确连接各块电路之间的电源线和地线常见的电路连接方式是将所有电路的电源线依次串接到电源电路板上去 , 电路在工作时对电源产生噪声污染, 噪声信号不仅存在于电源线中,还同样加在地线上。

而信号的传输要通过地线,当一块电路板上的信号传输到另一块电路板上时,就会叠加上地线上的噪声信号 , 使电路总体的信噪比严重下降。

特别是有模拟电路和A D C 等对交直流噪声敏感的电路存在时尤为明显。

下图就是一个典型的 A D 数据采集系统框图, 图中将实际的连接线用电阻和电感的串联进行等效,数字系统的电源噪声会严重影响 A D C 电路及前级的模拟处理电路, 这明显是一种不良的电源连接方式。

为有利于减小电路的中地线上的噪声干扰,改进的电源连接方式是电路中首先将模拟地和数字地分开, 建立一个模拟参考点,所有模拟部分的地都接到个参考点上。

一般说来,数字部分多数使用 + SV 的电源 ,模拟部分多数采用士I S V 或其他电压的电源 , 这两电源应分别接到数字地和模拟地 ,并要注意这两组电源的变压器绕组之间应具有良好的绝缘和良好的静电隔离。

如果系统中还有使用相同电压的高噪声的电路 , 如继电器和 L E D 的驱动电路 , 则需要另做一组电源单独给其供电,相互之间的地线最好是只有一点相连恰当的作法是将电源和地线先接入电路中对噪声敏感的模拟电路或校数转换电路, 然后由这个电路板再接线到信号更小的前级电路 (如信号调理电路 ) 去; 而数字电路的地所有的先接到A D C 或微处理器等需要和模拟地接在一块的数字地上 , 再接到数字电路的供电电源上去。

下面的图例就是改进了的电源接线方式, 同样用电阻和电感的串联等效实际的连接线, 图中的电容是每块电路板上电源入口处的滤波电容。

这样就以 A D 转换电路的地作为基准参考电位点,其他电路都以这里为基准,能够尽量降低电路中地线上的噪声, 使电路的信噪比提高。