探析电子技术单元电路的设计方法.doc

电子电路的设计方法和实现方法在EDA技术的发展下发生了根本性的变化。电子技术具有很强的实践性，在对电子电路系统进行设计的过程中，首先应该将系统的设计任务明确下来，依据任务选择方案，然后单元设计方案中的各个部分，选择参数计算和期间，最后有机连接各个部分，将一个符合设计要求的完整的系统电路图画出来。作为电子电路设计人员，对单元电路的设计方法进行熟练掌握，具备实际设计电路的能力尤为重要。 1.电子技术及单元电路概述 电子技术是依据电子学的原理，在解决实际问题的过程中应用电子器件将某种特定功能的电路设计和制造出来。包括两大分支，即信息电子技术和电路电子技术。前者又包括两个分支，即模拟电子技术和数字电子技术；后者是处理电子信号的技术，发生、放大、滤波、转换信号是其主要的处理方式1。 电子电路由电子元件和电子器件两部分组成。前者是指电子设备中的开关、电阻器、变压器等，后者是指晶体管、电子管等。按组成方式，我们可以将电子电路分为分立电路和集成电路两种形式。单元电路是整个电子电路系统中一个重要组成部分，常用的有放大电路、振荡电路、数字电路等几种。设计训练单元电路的主要目的是促进整体电子电路设计水平的显著提升2。 2.电子技术单元电路的设计步骤 2.1 明确任务 将本单元电路的任务明确化是设计单元电路前均需要明确的，设计单元电路的最基本条件是将单元电路的性能指标详细拟定出来。在设计单元电路的过程中，我们应该将电压放大的倍数、输入输出电阻的大小计算出来，并尽可能做到简单明了、尽可能地节约成本、使单元电路具有较小的体积和较高的性能等。 2.2 计算参数 计算参数的目的是使单元电路的功能指标达到实际需求。专业化的电子技术知识是计算参数的必要条件，比如，只有将各电阻值及其放大倍数计算出来，才能有效设计放大器电路；只有将电阻电容及其震荡频率制定出来才能有效设计震荡器3。在计算参数的过程中，同一电路可能得出一组以上的数据，这是我们就应该给予数据选择方法以充分的重视，保证所选择的数据达到并符合完成电路设计的要求，并能够在实践中得到有效的应用。 2.3 画出电路图 在电子技术单元电路的设计过程中，我们需要将完整的电路图绘制出来，这样做的目的是对单元电路和整机电路的连接关系进行详细的表达。同时，设计者还应该依据单元电路之间的相互配合和前后之间的关系将电路结构尽可能地简化。比如，在确定各单元电路之后，应该给予单元电路之间的级联设计以充分的重视和考虑，从而将浪费及工作量减少到最低限度。给予各部分输入信号、输出信号和控制信号之间的关系以充分的重视，对输入、输出进行模拟，完全隔离输入、输出、电源、通道，分割直流电流、电压信号为多路不同或相同的电流、电压信号，从而使同时采集控制不同设备的目的得到切实的实现。首先，注意电路图的可读性。在绘图的过程中应该尽可能地在一张纸上画主电路图，在另一张纸上画比较独立和次要部分，标记号图的端口和两端，将各图纸之间的信号的引入和引出标出来；其次，注意信号的流向及图形符号。一般情况下，我们可以将起始点设在输入端和信号源，然后依据信号流向从左到右、从上到下将单元电路画出来。同时，还应该将适当的标注加在图中，保证图形符号的标准性；再次，注意连接线画法。用直线连接各元件，并尽可能地减少交叉4。一般情况下，应水平或垂直布置连接线，尽可能地不画斜线，用原点表示互相连接的交叉。 3.电子技术单元电路的设计方法 3.1 对于线性集成运放组成的稳压电源的设计 调整部分、取样部分、基准电压电路等是单元电路中串联反馈式稳压电路的主要组成部分。设计线性集成运放组成的稳压电源的主要功能是过流和短路保护，起到对电路的保护功能的标准为负载电路达到限额。在对其的设计过程中，直流电通过整流出来后，用滤波将其波文系数降低，从而对负载进行直接的带动，但是这种电路无法起到稳压的作用，因此，应该依据一定的技术指标设计稳压电源。 3.2 单元电路之间的级联设计 在确定各单元电路之后，设计者还应该给予单元电路之间的级联问题以充分的重视并认真考虑。阻抗匹配、负载能力匹配等是单元电路之间电气性能相互匹配的主要问题，设计者应该谨慎认真地思考这些问题。如果没有过高要求驱动能力，则可以运用运放构成的电压跟随器；如果对驱动能力要求高，则可以运用互补对称输出电路或功率继承电路；如果为数字电路，则可以运用单管反向器或达林顿驱动器等。从本质上来说，单元电路之间的级联设计问题就是模拟单元电路之间的相互干扰及匹配问题5，在整个电路的正常运行中起着至关重要的作用，值得我们予以充分重视。 3.3 对于运算放大器电路的设计 UA741、OP07等均是依据工业上的普通用途设定的运算放大器电路，具有中等的性能和极为便宜的价格。在设计运算放大器电路的过程中，应该将单双电源供电、电源电流选择出来作为基本参数，同时将失调电压、失调电流、电阻输入，对速率进行有效的转换，将时间确定下来。在运用运算放大器时，如果没有特殊要求，应该尽可能地运用通用性运算放大器。指标的先进性不应该成为设计过程中选择各种参数的唯一依据。当运算放大器作弱信号放大时，所选择的运算放大器应该具有极小的失调和噪声系数，同时保持等效直流电阻运放同相端和反相端对地。为了将运放的高频自激有效消除掉，设计者应该依据推荐参数将适当的电容消振介入规定的消振引脚之间，同时对两级以上放大级级联的情况进行有效的预防和避免，以将消振困难减小到最低限度6。 随着科技的飞速发展和社会的不断进步，电子电路的种类越来越多，因此需要各种不同的有针对性的设计方法。在集成发生电路的快速发展的过程中，各种专用功能的新型期间不断涌现出来，对电路设计工作提出了新的要求，集成块直接组装逐渐取代了传统的分立原件电路的设计方法。因此，设计者应该将注意力逐渐从设计单元电路向设计和规划整体方案转移，清楚明了各种集成电