中心議題:
- 電子系統(tǒng)設(shè)計流程簡介
- 主流EDA工具介紹
解決方案:
- 電子系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)嚴格遵循科學(xué)嚴謹?shù)牧鞒?/strong>
- 應(yīng)該利用現(xiàn)代化EDA工具對設(shè)計進行仿真驗證
- 最后,實際實驗也必不可少
要進行實際電子系統(tǒng)的設(shè)計,一般遵循以下流程:
- a. 首先根據(jù)電子系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù),進行總體方案選擇
- b. 然后對組成系統(tǒng)的單元電路進行設(shè)計、參數(shù)計算、元器件的確定和實驗調(diào)試
- c. 最后繪出用于指導(dǎo)工程的電路圖。
總體方案的確定
在全面分析電子系統(tǒng)任務(wù)書所下達的系統(tǒng)功能、技術(shù)指標后,根據(jù)已掌握的知識和資料,將總體系統(tǒng)按功能合理地分解成若干個子系統(tǒng)(單元電路),并畫出各個單元電路框圖相互連接而形成的系統(tǒng)原理框圖。電子系統(tǒng)總體方案的選擇,將直接決定電子系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量。因此,在進行總體方案設(shè)計時,要多思考、多分析、多比較。要從性能的穩(wěn)定性、工作的可靠性、電路結(jié)構(gòu)、成本、功耗、調(diào)試維修等方面,選出最佳方案。
單元電路設(shè)計
在進行單元電路設(shè)計時,必須明確對各單元電路的具體要求,詳細擬定出單元電路的性能指標,認真考慮各單元之間的相互聯(lián)系,注意前后級單元之間信號的傳遞方式和匹配,盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路,并應(yīng)使各單元電路的供電電源盡可能地統(tǒng)一,以便使整個電子系統(tǒng)簡單可靠。另外,應(yīng)盡量選擇現(xiàn)有的、成熟的電路來實現(xiàn)單元電路的功能。如果找不到完全滿足要求的現(xiàn)成電路,則在與設(shè)計要求比較接近的電路基礎(chǔ)上適當改進,或自己進行創(chuàng)造性設(shè)計。為使電子系統(tǒng)的體積小、可靠性高,單元電路盡可能使用集成電路組成。
參數(shù)計算
在進行電子系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)電路的性能指標要求決定電路元器件的參數(shù)。例如根據(jù)電壓放大倍數(shù)的大小,可決定反饋電阻的取值;根據(jù)振蕩器要求的振蕩頻率,利用公式可算出決定振蕩頻率的電阻和電容值等。但一般滿足電路性能指標要求的理論參數(shù)值不是唯一的,設(shè)計者應(yīng)根據(jù)元器件的性能、價格、體積、通用型和貨源等方面靈活選擇。計算電路參數(shù)時應(yīng)注意以下幾點。
- a.在計算元器件工作電流、電壓和功率等參數(shù)時,應(yīng)考慮工作條件最不利的情況,并留有適當?shù)挠嗔俊?/li>
- b.對于元器件的極限參數(shù)必須理由足夠的余量,一般取1.5~2倍的額定值。
- c.對于電阻、電容參數(shù)的取值,應(yīng)選計算值附近的標稱值。電阻值一般在1MΩ內(nèi)選擇;非電解電容一般在100pF~0.47F之間選擇;電解電容一般在1μF~2000μF之間選用。
- d.在保證電路達到性能指標要求的前提下,盡量減少元器件的品種、價格及體積等。
元器件選擇
在確定元器件時,應(yīng)全面考慮電路處理信號的處理范圍、環(huán)境溫度、空間大小、成本高低等諸多因素。
- a.優(yōu)先選擇集成電路。由于集成電路體積小、功能強,可使電子電路可靠性增強,安裝調(diào)試方便,并可大大簡化電子電路的設(shè)計。隨著模擬集成技術(shù)的不斷發(fā)展,使用于各種場合下的集成運算放大器不斷涌現(xiàn),只要外加極少量的元器件,利用運算放大器就可構(gòu)成性能良好的放大器。同樣,目前在進行直流穩(wěn)壓電源設(shè)計時,已經(jīng)很少采用分立元器件進行設(shè)計了。取而代之的時性能更穩(wěn)定、工作更可靠、成本更低廉的集成穩(wěn)壓器。
- b.正確選擇電阻器和電容器。這是兩種最常見的元器件,種類很多,性能相差很大,應(yīng)用的場合也不同。因此,對于設(shè)計者來說,應(yīng)熟悉各種電阻器和電容器的主要性能指標和特點,以便根據(jù)電路要求,對元件做出正確選擇。
- c.選擇分立半導(dǎo)體元件。首先要熟悉這些元件的性能,掌握它們的應(yīng)用范圍;再根據(jù)電路的功能要求和元器件再電路中的工作條件,如通過的最大電流、最大反向工作電壓、最高工作頻率、最大消耗的功率等,確定元器件的型號。
計算機模擬仿真
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,電子系統(tǒng)的設(shè)計方法發(fā)生的很大變化。目前,EDA(電子設(shè)計自動化)技術(shù)已成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的必要條件。在計算機平臺上,利用EDA軟件,可對各種電子電路進行調(diào)試、測量、修改,這樣可大大提高電子設(shè)計的效率和精確度,同時節(jié)約的設(shè)計費用。
實驗
電子設(shè)計要考慮的因素和問題相當多,由于電路在計算機上進行模擬時所采用的元器件參數(shù)和模型與實際器件有差別,所以對經(jīng)計算機仿真過的電路,還要進行實際實驗。通過實驗才可以發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。若性能指標達不到要求,應(yīng)深入進行分析出在哪些單元或元件上,再對它們重新進設(shè)計和選擇,直到性能完全滿足要求為止。
附:主流EDA工具介紹
1.PSPICE簡介
2.EWB簡介
3.ProtelSE仿真功能簡介