电子电路设计的基础知识解析

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上传日期: 2017-12-08

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资料介绍

 一、 电子电路的设计基本步骤:
  1、 明确设计任务要求:
  充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求,明确设计任务。
  2、 方案选择:
  根据掌握的知识和资料,针对设计提出的任务、要求和条件,设计合理、可靠、经济、可行的设计框架,对其优缺点进行分析,做到心中有数。
  3、 根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择:
  具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新,注意信号之间的关系和限制;接着根据电路工作原理和分析方法,进行参数的估计与计算;器件选择时,元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求,元器件的极限参数必须留有足够的裕量,一般应大于额定值的1.5倍,电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。
  4、 电路原理图的绘制:
  电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据,绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图;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务单元电路,反馈通路的信号流向则与此相反;图形符号和标准,并加适当的标注;连线应为直线,并且交叉和折弯应最少,互相连通的交叉处用圆点表示,地线用接地符号表示。
  二、 电子电路的组装
  电路组装通常采用通用印刷电路板焊接和实验箱上插接两种方式,不管哪种方式,都要注意:
  1. 集成电路:
  认清方向,找准第一脚,不要倒插,所有IC的插入方向一般应保持一致,管脚不能弯曲折断;
  2. 元器件的装插:
  去除元件管脚上的氧化层,根据电路图确定器件的位置,并按信号的流向依次将元器件顺序连接;
  3. 导线的选用与连接:
  导线直径应与过孔(或插孔)相当,过大过细均不好;为检查电路方便,要根据不同用途,选择不同颜色的导线,一般习惯是正电源用红线,负电源用蓝线,地线用黑线,信号线用其它颜色的线;连接用的导线要求紧贴板上,焊接或接触良好,连接线不允许跨越IC或其他器件,尽量做到横平竖直,便于查线和更换器件,但高频电路部分的连线应尽量短;电路之间要有公共地。
  4. 在电路的输入、输出端和其测试端应预留测试空间和接线柱,以方便测量调试;
  5. 布局合理和组装正确的电路,不仅电路整齐美观,而且能提高电路工作的可靠性,便于检查和排队故障。
  三、 电子电路调试
  实验和调试常用的仪器有:万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。调试的主要步骤。
  1. 调试前不加电源的检查
  对照电路图和实际线路检查连线是否正确,包括错接、少接、多接等;用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好;元器件引脚之间有无短路,连接处有无接触不良,二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确;电源供电包括极性、信号源连线是否正确;电源端对地是否存在短路(用万用表测量电阻)。
  若电路经过上述检查,确认无误后,可转入静态检测与调试。
  2. 静态检测与调试
  断开信号源,把经过准确测量的电源接入电路,用万用表电压档监测电源电压,观察有无异常现象:如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫,电源短路等,如发现异常情况,立即切断电源,排除故障;
  如无异常情况,分别测量各关键点直流电压,如静态工作点、数字电路各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系、放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下,如不符,则调整电路元器件参数、更换元器件等,使电路最终工作在合适的工作状态;
  对于放大电路还要用示波器观察是否有自激发生。
  3. 动态检测与调试
  动态调试是在静态调试的基础上进行的,调试的方法地在电路的输入端加上所需的信号源,并循着信号的注射逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求,如必要,要对电路参数作进一步调整。发现问题,要设法找出原因,排除故障,继续进行。(详见检查故障的一般方法)
  4. 调试注意事项
  (1)正确使用测量仪器的接地端,仪器的接地端与电路的接地端要可靠连接;
  (2)在信号较弱的输入端,尽可能使用屏蔽线连线,屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上,在频率较高时要设法隔离连接线分布电容的影响,例如用示波器测量时应该使用示波器探头连接,以减少分布电容的影响。
  (3)测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。
  (4)测量仪器的带宽必须大于被测量电路的带宽。
  (5)正确选择测量点和测量
  (6)认真观察记录实验过程,包括条件、现象、数据、波形、相位等。
  (7)出现故障时要认真查找原因。
  四、 电子电路故障检查的一般方法
  对于新设计组装的电路来说,常见的故障原因有:
  (1)实验电路与设计的原理图不符;元件使用不当或损坏;
  (2)设计的电路本身就存在某些严重缺点,不能满足技术要求,连线发生短路和开路;
  (3)焊点虚焊,接插件接触不良,可变电阻器等接触不良;
  (4)电源电压不合要求,性能差;
  (5)仪器作用不当;
  (6)接地处理不当;
  (7)相互干扰引起的故障等。
  检查故障的一般方法有:直接观察法、静态检查法、信号寻迹法、对比法、部件替换法旁路法、短路法、断路法、暴露法等,下面主要介绍以下几种:
  1. 直接观察法和信号检查法:与前面介绍的调试前的直观检查和静态检查相似,只是更有目标针对性。
  2. 信号寻迹法:在输入端直接输入一定幅值、频率的信号,用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值,如哪一级异常,则故障就在该级;对于各种复杂的电路,也可将各单元电路前后级断开,分别在各单元输入端加入适当信号,检查输出端的输出是否满足设计要求。
  3. 对比法:将存在问题的电路参数与工作状态和相同的正常电路中的参数(或理论分析和仿真分析的电流、电压、波形等参数)进行比对,判断故障点,找出原因。

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