电子设计工程师1认证培训系统设计综述.ppt

培训的基本内容:,1、电子电路与系统设计概述2学时2、模拟和数字电子电路的特点1学时3、基本元器件及其电子电路设计3学时4、设计论文的写作1学时5、单片机应用系统设计5学时6、基本技能的训练24学时,1、电子电路与系统,电子系统一般由模拟、数字和CPU控制三个部分构成。1）电子电路与系统设计的原则；2）电子电路与系统设计的一般方法；3）电子电路与系统设计的一般步骤；,1-1、电子电路与系统的设计原则,电子系统设计最基本的原则是：使用最经济的资源实现最好的电路功能。在这一基本原则下，应正确处理好以下关系：1）尽量提高性价比；2）设计中的“软”与“硬”设计中在同样的性能下，能用软件编程实现的功能就不要用硬件电路来实现；3）设计中的“简”与“繁”在硬件电路设计中应尽可能简化电路，使设计的电路简单明了，也简化了工艺设计和组装调试；4）采用器件的考虑应尽量选用现成的模块或组件，应选择当前流行的“大路货”，鼓励采用新器件、新技术、新工艺。,1-2、电子电路与系统设计的一般方法,电子系统是很复杂的，基于系统的功能与结构上的层次化，演化出如下三种设计方法。自底向上法（传统）：采用小规模、中规模集成电路等标准通用器件和其他元件进行设计；元件级、部件级、子系统、系统设计；自顶向下法（新）：利用可编程逻辑器件（PLD）直接设计出所需要的专用电路。自顶向下法为主导，并结合使用自底向上的方法（建议）,1-3、电子电路与系统设计的一般步骤,电子系统的设计一般要经历以下三个设计步骤：行为描述与设计行为是指系统、子系统、部件或元件诸单元的功能；行为设计就是确定该电子系统的功能、性能及允许的芯片面积大小、成本预算等；结构描述与设计结构是指为实现相应功能所用的单元以及单元之间的互连方式；结构设计就是根据该系统的特点分解成几个接口清晰、功能明确的子系统，使之得到一个总体结构。物理描述与设计物理是指实现结构的具体形式、技术与工艺。物理设计包括逻辑设计、电路设计与工艺设计等。,1-4、电子电路与系统的工艺设计,一、硬件可靠性设计,二、软件可靠性设计,1、元器件筛选；2、参数、容量留有余地。,1、规范性设计；2、软件测试，不断完善。,1-4、电子电路与系统的工艺设计,三、抗干扰技术,1、干扰源：系统外部的：高压电线上的放电；工业电器设备的电火花；通信设备的电磁波；太阳辐射、雷电；大功率设备开关时的干扰等等。系统内部的：电源自身产生的干扰；电路中脉冲尖峰或自激振荡；电路间分布电容耦合；设备的机械振动产生的干扰；地线电阻和电源内阻造成的干扰等等,1-4、电子电路与系统的工艺设计,2、抗干扰分析：S=CW/I;式中：S为电子线路受干扰的程度；W为干扰发生源的强度；C为干扰源到达受干扰处的耦合因素；I为受干扰电路的抗干扰性能。,1-4、电子电路与系统的工艺设计,3、抗干扰措施：1）隔离：电源隔离变压器；输入输出信号隔离放大器、光电耦合器等。2）滤波：硬件滤波；软件滤波3）电磁感应屏蔽、可靠接地；4）软件措施上电初始化、复位；软件陷阱；WDT等。,2电路系统,电路系统是指由一组电子元件或基本电子单元电路相互连接、相互作用而形成的电路整体，其能按特定的控制信号去执行所设想的功能。一般按电路系统所处理加工完成信号的不同，可分为：1、模拟电路系统2、数字电路系统3、数字-模拟混合电路系统,2-1模拟电路系统,1、模拟电路系统的功能：对模拟信号进行检测、处理、变换和产生。2、模拟信号的特点：在时间和幅值上均是连续的，在一定的动态范围内可任意取值。这些信号可以是电量（如电压、电流等）与来自传感器的非电量（如温度、压力、流量等）3、模拟电路系统的组成（主要单元电路）：放大、滤波、信号变换和驱动电路等,2-1模拟电路系统,4、模拟电路系统的设计方法（步骤）：1）总体方案设计2）单元电路设计3）参数设计4）元器件选择5）计算机模拟仿真6）实验7）绘制电路总图,2-2数字电路系统,1、数字电路系统的功能：处理及传送数字信号。2、数字信号的特点：不随时间作连续变化。3、数字电路系统的组成（主要单元电路）：一个复杂的数字电路系统可分解为控制器加若干个子系统和逻辑部件。子系统完成的逻辑功能比较单一，如存储器、译码器、比较器、计数器等。控制器的主要功能是管理各个子系统之间的互相操作，使它们有条不紊地按规定的顺序操作。,2-2数字电路系统,4、数字电路系统的设计方法（步骤）：1）充分分析系统功能要求2）确定总体方案3）逻辑功能划分4）单元电路设计5）系统电路综合6）设计文件编制,2-3模拟-数字电路混合系统,包含有模拟电子电路和数字电子电路的电子系统称之为混合电子系统。在过程控制和各种仪器仪表中，完成对温度、压力、流量、速度等物理量的控制、测量、显示等功能需要模拟-数字混合电路系统来实现。典型混合式集成电路：555定时器、集成采样保持器、A/D、D/A转换器等。,3、基本元器件及其电子电路设计,1、常用元器件的运用2、基本电子电路设计3、信号的采样与保持、滤波与放大4、A/D与D/A5、555定时器,4、电子设计论文的写作,1、题目名称2、摘要（200-300字）：内容应包括设计目的、方法、结果和结论。（即主要内容、主要方法和主要创新点）3、关键词（3-5个）：4、正文：系统设计（方案比较与论证）、单元电路设计（系统硬件设计）、软件设计、系统测试和结论（系统存在的不足与改进的方向）。5、参考文献,5、单片机应用系统设计,1、单片机系统设计思想2、单片机小系统设计3、单片机的模拟输入A/D、输出D/A4、键盘/显示接口5、输入、输出及其扩展6、定时器/计数器7、中断8、最小功耗设计,6、基本技能训练,一、仪器及使用方法：示波器各旋钮作用，测V、f的方法万用表各类元器件的测量信号源输出阻抗问题电压表输入阻抗问题稳压电源指标，内阻大小等扫频仪与频谱分析仪作用与选用,6、基本技能训练,扫频仪：又称【频率特性测试仪】扫频仪是用来测量电路的频率特性的专用测试设备。扫频仪由示波器部分和扫频信号发生器部分。所谓扫频信号就是在某个频段内，频率由低端到高端周而复始快速变化的信号。扫频仪输出的扫频信号（分几段首尾衔接并连续可调）加到电路的输入端，经过电路处理后的信号再回输到扫频仪的示波器部分输入端。示波屏的X轴为频率，Y轴为以分贝计量的电路增益。屏幕显示的就是电路的增益随扫描频率变化的曲线，即频率特性曲线。在测试电路的频率特性时调整相关的可调元件参数，直到电路的频率特性曲线符合要求。这就是扫频仪的主要用途。,6、基本技能训练,频谱分析仪：主要的功能是在频域里显示输入信号