电子系统复习难点.docx

1.电子系统设计方法 自底向上设计方法 单元电路-总体电路 自顶向下设计方法 采用综合技术和硬件描述语言，系统-功能-验证-底层 层次式设计方法 划分为若干子系统 子系统再分更小子系统 即模块化 基于IP的系统芯片的设计 功能强大集成度高 电路中的成本控制方法2.电子系统设计步骤课题分析，方案论证单元电路设计、参数计算、元器件选择仿真安装调试3.现代电子设计的特点系统性 功能原理结构 传统设计方法：经验、类比社会性 面向社会面向市场 传统设计 技术性 经济性 很少考虑社会性创造性 激励创造冲动 突出创新意识传统设计强调4.芯片技术与仿真技术发展PAL 可编程阵列逻辑GAL 通用阵列逻辑CPLD 复杂可编程逻辑器件FPGA 现场可编程门阵列5.设计中几个基本概念EDA技术 Electronic Design Automatic Technology开发平台 Development Kit 仿真技术 Simulate TechnologySOC 片上系统 System on ChipIP知识产权模块 IntellectualProperty EMC Electromagnetic Compatibility（电磁兼容性）OEM Original Equipment Manufacture(原始设备制造商6.电子系统设计的任务主要有哪些？什么是EDA技术？有哪些常用EDA软件？什么是层次化的设计？各层次的任务是什么？什么是仿真？各层次的仿真技术在设计中有何价值？论坛电子产品开发需要哪些环节？在网络上搜索“EDA”的设计网站与设计7.绘制印制板图时应注意的几个问题：（1）印制导线与焊盘的连接应平滑过度；（2）印制导线的公共地线不应闭合；（3）印制导线的转弯处最好呈圆弧形；（4）印制导线的接点处直径不能过大，最好是孔径的23倍；（5）印制导线宽度应尽可能地将均匀一致；（6）印制导线与印制板的边缘应留有一定的距离；（7）高频电路应避免用外接导线跨接；（8）在布线时需注意，为了避免转印过程中出现断线等情况，在设计时尽可能采用不小于0.5mm的线宽规则。8.印制电路板的质量检验检验的主要项目有： 目视检验； 连通性试验； 绝缘电阻的检测； 可焊性；9. 常用电阻器的分类(a)固定电阻器碳膜电阻器。 金属膜电阻器。线绕电阻器。金属玻璃釉电阻器。阻燃电阻器。熔断电阻器。水泥电阻(b)电位器 单联电位器。双联或多联电位器。开关电位器。锁紧式电位器(c)敏感电阻器热敏电阻器。光敏电阻。压敏电阻器。气敏电阻器。力敏电阻器。（d）电阻器的选用在选用电阻器时必需首先了解电子产品整机工作环境条件。要了解电子产品整机工作状态。既要从技术性能考虑满足电路技术以保证整机的正常工作，又要从经济上考虑其价格、成本，还要考虑其货源和供应情况。根据不同的用途选用。阻值应选取最靠近计算值的一个标称值，不要片面采用高精度和非标准系列的电阻产品。电阻器的额定功率选取一个比计算的耗散功率大一些（1.52倍）的标称值。选取耐压比额定值大一些的。10. 电容器的分类 (1) 按照电容量是否可高调整，可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器。 按照用途可分为耦合电容器、旁路电容器、调谐电容器、滤波电容器、以及高压电容器和低压电容器等。 按照介质材料可分为固体有机介质电容器、固体无机介质电容器、电解电容器和气体电容器等。（2）电容器的合理选用 电容器种类很多，性能指标各异，选用时应考虑如下各因素：（a）电容器额定电压； （b）标称容量及精度等级； （c）体积； （d）成本。11. 电感器 电感器（也称电感线圈）的应用范围很广泛，它在调谐、振荡、耦合、匹配、滤波、陷波、延迟、补偿及偏转聚焦等电路中，都是必不可少的。(2) 电感器的分类电感器按工作特征分成固定和可变两种。按磁导体性质分成单层、蜂房式、有骨架式或无骨架式（3）电感器的选择和使用 电感器的选用方法类似于电阻器和电容器。同时还注意以下几点：（a）外观检查。电感器选用时要检查其外观，不允许有线匝松动，引线接点活动等现象。（b）线圈通、断检测。检查线圈通、断时，应使用精度较高的万用表或欧姆表，因为电感线圈的阻值均比较小，必需仔细区别正常阻值与匝间短路。（c）带调节芯电感器的检查。带调节芯的电感器，在成品出厂时，其电感量均已调好并在调节芯封上蜡或点油漆加以固定，一般情况不允许随意调整。12.二极管的主要参数: （1）最大整流电流IF。 （2）最大反向工作电压UR。 （3）反向电流IR。 （4）最高工作频率f M。13.集成电路 集成电路在使用时不允许超过极限值，在电源电压变化不超过额定值的10%时，电参数应符合规范值。电路在使用的电源接通与断开时，不得有瞬时电压产生，否则会使电路击穿。 集成电路使用温度一般在3085之间，在系统安装时应尽量远离热源。 集成电路如用手工焊接时，不得使用大于45W的电烙铁，连续焊接时间应不超过10S。 对于MOS集成电路，要防止栅极静电感应击穿。14. 元器件布局的原则 应保证电路性能指标的实现 应有利于布线，方便于布线 应满足结构工艺的要求 应有利于设备的装配、调试和维修 .元器件排列的方法及要求： 元器件的标志方向应按照图纸规定的要求，安装后能看清元件上的标志若装配图上没有指明方向，则应使标记向外易于辨认，并按照从左到右、从下到上的顺序读出； 安装元件的极性不得装错，安装前应套上相应的套管； 安装高度应符合规定要求，同一规格的元器件应尽量安装在同一高度上； 安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件； 元器件在印刷板上的分布应尽量均匀，疏密一致，排列整齐美观。不允许斜排、立体交叉和重叠排列； 元器件的引线直径与印刷焊盘孔径应有0.20.4mm的合理间隙； 一些特殊元器件的安装处理，MOS集成电路的安装应在等电位工作台上进行，以免静电损坏器件。发热元件要与印刷板面保持一定的距离，不允许贴面安装，较大元器件的安装应采取固定（绑扎、粘、支架固定等）措施。15.元器件的插装方法 可分为立式插装、卧式插装、倒立插装、横向插装和嵌入插装。1. 卧式插装将元器件紧贴印制电路板的板面水平放置2. 立式插装立式插装是将元器件垂直插入印制电路板3. 横向插装将元器件先垂直插入印制电路板，然后将其朝水平方向弯曲。4. 倒立插装与嵌入插装将元器件倒立或嵌入置于印制电路板上5.晶体管的插装一般以立式安装最为普遍 引线不能留的太长，以保持晶体管的稳定性但对于大功率自带散热片的塑封晶体管，为提高其使用功率，往往需要再加一块散热板。6. 集成电路的安装弄清引出线的排列顺序后，再插入电路板。在插装集成电路时，不能用力过猛，以防止弄断和弄偏引线。7. 变压器、电解电容器、磁棒的安装变压器的安装：装小型变压器时将固定脚插入印制电路板的相应孔位，并进行锡焊 。装电源变压器时则要采用螺钉固定。电解电容器的安装：一般采用弹性夹固定。磁棒的安装：一般采用塑料支架给以固定。16. 元器件安装注意事项 （1）元器件插好后，其引线的外形处理有弯头的，有切断成形等方法，要根据要求处理好，所有弯脚的弯折方向都应与铜箔走线方向相同；（2）安装二极管时，除注意极性外，还要注意外壳封装，特别是玻璃壳体易碎，引线弯曲时易爆裂；对于大电流二极管，有的则将引线体当作散热器，故必须根据二极管规格中的要求决定引线的长度；（3）为了区别晶体管的电极和电解电容的正负端，一般是在安装时，加带有颜色的套管区别；（4）大功率三极管一般不宜装在印制板上。因为它发热量大，易使印制板受热变形。17.印制电路板组装的工艺流程 待装元件 引线整形 插件 调整位置 剪切引线 固定位置 焊接 检验 手工装配方式的特点是：设备简单，操作方便，使用灵活；但装配效率低，差错率高，不适用现代化大批量生产的需要18. 焊接的种类 现代焊接技术主要分为下列三类：熔焊：是一种直接熔化母材的焊接技术。 钎焊：是一种母材不熔化，焊料熔化的焊接技。 接触焊：是一种不用焊料和焊剂，即可获得可靠连接的焊接技术。19. 手工焊接的要点是： 保证正确的焊接姿势； 熟练掌握焊接的基本操作步骤； 掌握手工焊接的基本要领；20.拆焊方法分点拆焊法 集中拆焊法 断线拆焊法21. 表面安装元器件的特点 片式元器件与有引线的分立元件相比具有下列特点。 提高了组装密度，使电子产品小型化、薄型化、轻量化，节省原材料。 无引线或引线很短，减少了寄生电容和寄生电感，从而改善了高频特性，有利于提高使用频率和电路速度 形状简单、结构牢固，紧贴在印制电路板表面上，提高了可靠性和抗振性。 组装时没有引线的打弯、剪线，在制造印制电路板时，减少了插装元器件的通孔，降低了成本。 形状标准化，适合于用自动贴装机进行组装，效率高、质量好、综合成本低。22.几个必须记住的安全操作观念1 不通电不等于不带电2断开电源开关不等于断开电源3电气设备和材料安全工作的寿命有限第四章1、组合逻辑电路设计 任何时刻电路的输出值仅仅取决于该时刻各输入变量取值的某种组合。2、用小规模数字集成电路（SSI）设计原则所用门电路个数最少 输入端数最少 3、用中规模数字集成电路（MSI) 设计元件 所用集成块的个数最少 品种最少 连线也最少4、用SSI器件设计组合逻辑电路的设计步骤 （1） 根据对电路逻辑功能的要求，列真值表 （2） 由真值表写出标准逻辑表达式（3） 化简和变换逻辑表达式，从而画出逻辑图5、用MSI 器件设计组合逻辑电路的设计步骤( 1) 根据对电路逻辑功能的要求，列真值表( 2) 由真值表写出标准逻辑表达式( 3)变换表达式。把待生成的逻辑函数表达式，变换成与所用MSI 器件输出函数式类似的形式（4） 对照表达式，确定MSI器件所接的变量或常量6、时序逻辑电路：时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。（图4.2.1） 1 画状态转换图分析给定的逻辑功能-确定输入变量、输出变量以及该电路应该包括的所有状态-用S0、S1.表示这些状态（为现态0)-求次态。-完成状态转换图。2状态化简如果有 两个或两个以上的状态，在输入相同的条件下，不仅有相同的输出，而且向同一个次态转换，则称这些状态是等价的。凡是等价的状态都可以合并。3状态编码、并画出编码形式的状态与及状态表每个状态指定一个二进制代码（状态编码、状态分配），选取编码方案应该有利于所选触发器的驱动方程和输出方程的简化。为便于记忆和识别一般选用的状态编码都遵循一定的规律，例如自然二进制编码。画出编码形式的状态转换图和状态转换表4 选触发器的类型及个数5求各触发器的驱动方程和输出方程6 画逻辑电路，并检查自启动能力用MSI中规模时序逻辑器件构成时序逻辑电路。7、 半导体存储器的种类ROM：只读存储器RAM：随机存取存储器PROM:可编程只读存储器EPROM:可擦写可编程只读存储器EEPROM:电可擦除可编程只读存储器Flash Memory:(闪存）快擦快写8、 ROM除用作存储器外，还可以用来实现各种组合逻辑函数。因为ROM中的地址译码器实际上是个与阵列。若把地址端A0AN当做逻辑函数的输入变量，则可在地址译码器的输出端对应产生全部最小项。即可完成组合逻辑函数9、 看表4.3.1 P158P161（例题4.3.2） 例题4.3.3 P162页10、设计任务的三个方面（1）能以数字直接显示的时钟电路（2）用时钟控制打铃（3） 用时钟信号实现一个工业过程的时间顺序控制11、 时钟电路构成方案（1） 用中小规模集成芯片设计（2） 用单片时钟芯片设计（3） 利用其它可能引出时间信号的数字钟、数字表等。12、 作息时间控制器与时间顺序控制器（1） 利用集成门电路设计（2） 选用合适的译码器（3） 用GAL芯片进行编程、实现译码（4） 用存储器完成译码功能。13、 功放电路14、 确定总体方案（1） 用大规模时钟集成芯片LM8361作时钟电路；用存储器RAM6264作译码器，设计时间自动打铃器。框图P164（2） 用中小规模门电路构成时钟电路（3） 用RAM62256作为译码器设计可编程时间控制器，框图P16415、可编程作息时间控制器的设计（1）单元电路设计（2）整体电路设计（4） 安装调试15、 时鈡控顺序控制器设计（1）单元电路设计（2）总体电路设计（4） 安装调试16、总结设计报告16、 数字系统的组成用来对数字信号进行采集、加工、传送、运算和处理的装置称为数字系统。一个完整的数字系统往往包括输入电路、输出电路、控制电路、时基电路、和若干子系统构成（图4.4.1）17、输入电路： 将各种外部信号变成数字电路、能够接收和处理的数字信号。包括模拟信号和开关信号。18、输出电路：将经过数字电路运算和处理之后的数字信号变换成模拟信号或开关信号去驱动执行机构。一般会需要功放电路。19、子系统：对二进制信号进行算术运算或逻辑运算以及信号传输等功能的电路，每个子系统完成一项相对独立的任务，即某种局部的工作，子系统又称单元电路20、控制电路：将外部输入信号、以及各子系统送来的信号进行综合分析，发出控制命令去管理输入、输出电路及各子系统，使整个系统协调、有条不紊的工作。21、时基电路（矩形波发生器）：产生系统工作的同步时钟信号。使整个系统在时钟信号作用下一步一步的顺序完成各种操作。22、数字系统的类型（1） 可编程 不可编程（2） 有微处理器控制 无微处理器控制（3）数字测量系统 数字通信系统 数字控制系统23、数字电子系统的设计步骤1 分析设计要求 明确设计指标2 确定总体方案3 设计个子系统（单元电路）4 设计控制电路5 组成系统6 安装调试 反复修改，直至完善7 总结设计报告24、数字系统设计的试凑法基本思想：把系统的总体方案分成若干个相对独立的功能部件，然后用组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法分别设计并构成这些功能部件，或者直接选择合适的SSI、MSI 、LSI器件实现上述功能，最后把这些应经确定的部件按要求拼接组合起来，由此构成完整的数字系统。优点：设计过程简单、电路调试方便、性能稳定可靠25、 试凑法的具体步骤：（1） 分析系统设计要求，确定系统总体方案。（2） 划分逻辑单元，确定初始结构，建立总体逻辑图。（3） 选择功能部件构成电路（4） 将功能部件组成数字系统26、 数字系统自上而下的设计方法适用于规模较大的数字系统，常需要借助某些工具对所设计的系统功能进行描述。例如：逻辑流程图、算法状态机流程图、助记文件状态图。基本思想：把规模较大的数字系统从逻辑上划分为控制器和受控制电路两大部分。采用逻辑流程图或ASM图或MDS图来描述控制器的控制过程，并根据控制器及受控制电路的逻辑功能，选择适当的SSI、MSI、LSI功能器件来实现。控制器和受控电路本身可以看成一个子系统，逻辑划分工作可以在内部多重进行。27、设计步骤（1） 明确待设计系统的逻辑功能（2）拟定数字系统的总体方案（3）逻辑划分，把系统划分控制器和受控电路两大部分，并规定其具体的逻辑要求，但不涉及具体的硬件电路。（5） 设计受控电路及控制器。27、 数字钟1 任务要求设计一个具有“时”“ 分”“秒”的十进制数字显示（小时从0023）的计时器。具有手动校时、校分的功能。用74系列中小规模器件去实现2 数字计时器的基本工作原理数字计时器一般都由振荡器、分频器、计数器译码器显示器等及部分构成秒信号发生： 振荡器+分频器计时系统：计时器 译码器 显示器校时电路: 逻辑电路（1） 振荡器 选用石英晶体振荡器 为保证频率的 稳定度和精准度。一般来说，振荡器的频率越高，计时的精度就越高，但耗电量将增大。设计者在设计时，一定要根据需要，设计出最佳电路。电路如图：（2） 分频器:作用 产生标准秒秒脉冲 高音频和低音频信号。(可用于产生单音频声音信号）（3） 计数器：时分秒需要3个计数器，分别为二十四进制计数器，六十进制计数器，六十进制计数器。每个计数器可由2片中规模计数器构成。182-186页28、数字电容测试仪方法：1 电容大小转换为与之成比例的脉冲宽度，测量脉冲宽度 2 利用震荡频率与脉冲的关系，通过测量频率实现电容测量3 通过容抗与电流之间的关系，测量容抗实现电容测量。本例采用容抗法测量29、任务与要求在给定的元器件条件下，设计并制作一个数显电容测量仪。设计要求如下：1 基本部分 测量范围 20nF20F 测量精度5% 显示方式 4