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知识分享:电子电路系统设计的基本原则和设计内容

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01电子电路系统设计的基本原则
电子电路系统设计时应当遵守的基本原则如下。

满足系统功能和性能的要求。好的设计必须完全满足设计要求的功能特性和技术指标,这也是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。
电路简单,成本低,体积小。在满足功能和性能要求的情况下,简单的电路对系统来说不仅是经济的,同时也是可靠的。所以,电路应尽量简单。值得注意的是,系统集成技术是简化系统电路的最好方法。


电磁兼容性好。电磁兼容特性是现代电子电路的基本要求,所以,一个电子系统应当具有良好的电磁兼容特性。实际设计时,设计的结果必须能满足给定的电磁兼容条件,以确保系统正常工作。

可靠性高。电子电路系统的可靠性要求与系统的实际用途、使用环境等因素有关。任何-种工业系统的可靠性计算都是以概率统计为基础的,因此电子电路系统的可靠性只能是一种定性估计, 所得到的结果也只是具有统
计意义的数值。实际上,电子电路系统可靠性计算方法和计算结果与设计人员的实际经验有相当大的关系,设计人员应当注意积累经验,以提高可靠性设计的水平。


系统的集成度高。最大限度地提高集成度,是电子电路系统设计过程性好、可靠性高、制造工艺简单、体积小、质量容易控制以及性价比高等一系列优点。
调试简单方便。这要求电子电路设计者在设计电路的同时,必须考虑调试的问题。如果一一个电子电路系统不易调试或调试点过多,这个系统的质是难以保证的。
生产工艺简单。生产工艺是电子电路系统设计者应当考虑的一一个重要问题,无论是批量产品还是样品,简单的生产工艺对电路的制作与调试来说都是相当重要的一个环节。


操作简单方便。操作简便是现代电子电路系统的重要特征,难以操作的系统是没有生命力的。

耗电少,性价比高

通常希望所设计的电子电路能同时符合以上各项要求,但有时会出现相矛盾的情况。

例如,在设计中有时会遇到这样的情况:如果要想使耗电最少或体积最小,则成本高或可靠性差或操作复杂麻烦。在这种情况下,应当针对实际情况抓住主要矛盾来解决问题。例如,对于用交流电网供电的电子设备,如果电路总的功耗不大,那么功耗的大小不是主要矛盾,而对于用微型电池供电的航天仪表而言,功耗的大小则是主要矛盾之一。

电子电路设计是对各种技术综合应用的过程。通常,电子电路设计过程包括以下几个方面的内容。

02电子电路设计的内容

电子电路设计是对各种技术综合应用的过程。通常,电子电路设计过程包括以下几个方面的内容。

(1)功能和性能指标分析一般设计题目给出的是系统功能要求、重要技术指标要求。

这些是电子电路系统设计的基本出发点。但仅凭题目所给要求还不能进行设计,设计人员必须对题目的各项要求进行分析,整理出系统和具体电路设计所需的更具体、更详细的功能要求和技术性能指标数据,这些数据才是进行电子电路系统设计的原始依据。同时,通过对设计题目的分析,设计人员可以不定期更深入地了解所要设计的系统的特性。功能和性能指标分析的结果必须与原题目的要求进行对照检查,以防遗漏。



(2)系统设计系统设计包括初步设计、方案比较和实际设计3部分内容。有了功能和性能指标分析的结果,就可以进行初步的方案设计。方案设计的内容主要是选择实现系统的方法、拟采用的系统结构(如系统功能框图),同时还应考虑实现系统各部分的基本方法。

这时应当提出两种以上方案进行初步对比,如果不能确定,则应当进行关键电路的分析,然后再作比较。方案确定后,系统的总体设计就已完成,这时必须与功能、性能指标分析的结果数据和题目的要求进行核实,以免疏漏。

一个实用课题的理想设计方案不是轻而易举就能获得的,往往需要设计者进行广泛、深入的调查研究,翻阅大量参考资料,并进行反复比较和可行性论证,结合实际工程实践需要,才能最后确定下来。



(3)原理电路设计系统设计的结果提出了具体设计方案, 确定了系统的基本结构,那么,接下来的工作就是进行各部分功能电路以及分电路连接的具体设计。这时要注意局部电路对全系统的影响,要考虑是否易于实现、是否易于检测以及性价比等问题,因此,设计人员平时要注意电路资料的积累。

(4)可靠性设计电子电路系统的可靠性指标, 是根据电子电路系统的使用条件和功能要求提出的,具賄极强的针对性和目的性。任何一个电子电路系统的可靠性指标和设计要求,都只能针对一定的条件和目的,脱离具体条件谈可靠性是没有任何意义的。不讲条件和目的,-味地提高系统可靠性,其结果只能是设计出一个难以实现或成本极高的电子电路系统。



可靠性设计包括三个方面:
一是系统可靠性指标设计;二是系统本身可靠性必须满足设计要求;三是系统对错误的容忍程度,即容错能力

实际上,可靠性设计在系统设计时已经有所体现,系统的方案设计和电路设计中必须考虑可靠性因素(如器件的选择、电路连接方式的选择等)。可靠性设计应当对全系统的可靠性进行核实计算。


(5)电磁兼容特性设计电磁兼容设计实际也体现在 系统和电路的设计过程中。系统的各种电磁特性指标是系统电磁设计的基本依据,而电路的工作条件则是电磁兼容设计的基本内容。


电磁兼容设计要解决两方面的问题,一是提出合 理的系统电磁兼容条件,二是如何使系统能满足电磁兼容条件的要求。电子电路电磁兼容设计的任务是对电子电路系统的电磁特性(特别是电磁耦合特性)进行分析、计算,再根据分析、计算的结果来确定系统电磁兼容结构和特性。

要提高电子电路电磁兼容特性,在电路设计时应注意:

选择电磁兼容特性好的集成电路。
尽量使关键电路数字化。
尽量提高系统集成度。
只要条件允许,尽量降低系统频率。
为系统提供足够功率的电源。
电路布线合理,做到高低频分开、功率电路与信号电路分开、数字电路与模拟电路分开、远距离传输信号使用电隔离技术等。


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