电子设计

电子技术课程设计电子技术课程设计概述电子技术课程设计是电子技术课程的实践性教学环节，既涉及到许多理论知识（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能（安装、调试与测量技术）。通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成，因此它是对学生学习电子技术的综合性训练。1.课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。2.注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。3.培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。4.提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。目的：电子技术课程设计的基本要求知识要求课程设计通常采用以自学为主的学习方法。在设计之前教师给予学生必要的设计思路分析与提示，主要要靠学生自己去解决问题，从而让学生在解决实际问题中得到提高。学生应开动脑筋，多思考，复习与课程设计任务有关的单元电路，理清头绪，按照电子电路的一般设计步骤进行设计。技能要求(1)能进行简单的电路仿真。熟悉仿真软件Multisim及Protel的使用.(2)能制作简单的印制电路板。了解手工制作印制电路板的方法和一般步骤，能用手工方法制作简单的印制电路板。(3)具备元器件检测能力。(4)具有装配、调试和指标测量的能力。能使用电子仪器对电路进行测试，能根据要求调试出较好的性能。(5)具备一定的分析、总结能力，写出一份较为完备的课程设计报告。电路系统设计的基本原则(1)满足系统功能和性能的要求。(2)电路简单，成本低，体积小。(3)电磁兼容性好。(4)可靠性高。(5)系统的集成度高。(6)调试简单方便。(7)生产工艺简单。(8)操作简单方便。(9)耗电少。(10)性能价格比高。通常希望所设计的电子电路能同时符合以上各项要求，但有时会出现相互矛盾的情况。例如，对于用交流电网供电的电子设备，如果电路总的功耗不大，那么功耗的大小不是主要矛盾，而对于用微型电池供电的航天仪表而言，功耗的大小则是主要矛盾之一。(1)功能和性能指标分析。深入地了解所要设计的系统的特性。这是进行电子电路系统设计的原始依据。(2)系统设计。系统设计包括初步设计、方案比较和实际设计3部分内容。一个实用课题的理想设计方案深入的调查研究，进行反复比较和可行性论证，结合实际工程实践需要，才能最后确定下来。(3)原理电路设计。系统设计的结果提出了具体设计方案，确定了系统的基本结构，对各部分功能电路以及分电路连接的具体设计。这时要注意局部电路对全系统的影响等问题。平时要注意电路资料的积累。(4)可靠性设计。系统的方案设计和电路设计中必须考虑可靠性因素(如器件的选择、电路连接方式的选择等)。(5)电磁兼容特性设计。电子电路电磁兼容设计的任务是，对电子电路系统的电磁特性(特别是电磁耦合特性)进行分析、计算，再根据分析、计算的结果来确定系统电磁兼容结构和特性。要提高电子电路电磁兼容特性，在电路设计时应注意：①选择电磁兼容特性好的集成电路。②尽量使关键电路数字化。③尽量提高系统集成度。④只要条件允许，尽量降低系统频率。⑤为系统提供足够功率的电源。⑥电路布线合理，做到高低频分开、功率电路与信号电路分开、数字电路与模拟电路分开，远距离传输信号使用电隔离技术等。(6)调试方案设计。使设计人员在系统实际调试前就对调试的全过程有个清楚的认识，明确要调试的项目、目的、应达到的技术指标、可能发生的问题和现象、处理问题的方法、系统各部分调试时所需要的仪器设备等。电子产品研制的一般过程市场调研与可行性预测→选题→确定指标→预设计→仿真与实验→修改→画原理图→工艺设计→生成PCB图→印制板制作→制作样机→试生产→鉴定→正式批量生产电子技术课程设计的主要阶段在科研和生产实践中，电子系统设计的最终目标是做出生产样机或定型产品。整个设计过程大致可分为以下几个阶段：1、方案设计2、方案试验3、工艺设计4、样机制做及调试5、总结鉴定设计电路的第一步就是选择总体方案。方案选择就是按照系统总的要求，把电路划分成若干个功能块，得出能表示单元功能的整机原理框图。按照系统性能指标要求，规划出各单元功能电路所要完成的任务，确定输出与输入的关系，确定单元电路的结构。框图应能说明方案的基本原理，应能正确反映系统完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示出系统的基本组成和相互关系。方案选择必须注意下面两个问题：(1)要有全局观点，抓住主要矛盾。(2)在方案选择时要充分开动脑筋，不仅要考虑方案是否可行，还要考虑怎样保证性能可靠，考虑如何降低成本，降低功耗，减小体积等许多实际的问题。方案选择方案设计设计单元电路(1)根据设计要求和已选定的总体方案原理框图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要单元电路的性能指标、与前后级之间的关系、分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。(2)拟定好各单元电路的要求后，按信号流程顺序分别设计各单元电路。(3)选择单元电路的组成形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识，开阔眼界，从已掌握的知识和了解的各种电路中选择一个合适的电路。如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。在单元电路的设计中特别要注意保证各功能块协调一致地工作。为保证单元电路达到功能指标要求，常需计算某些参数。例如放大器电路中各电阻值、放大倍数，振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。一般来说，计算参数应注意以下几点：(1)各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当的裕量.(2)对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。(3)涉及元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般按1.5倍左右考虑。例如，如果实际电路中三极管UCE0的最大值为20V，那么挑选三极管时应按UCE030V考虑。参数计算(4)电阻值尽可能选在1MΩ范围内，最大一般不应超过10MΩ，其数值应在常用电阻标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电阻的品种。(5)非电解电容尽可能在100pF~0.1μf范围内选择，其数值应在常用电容器标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电容的品种。(6)在保证电路性能的前提下，尽可能设法降低成本，减少器件品种，减少元器件的功耗和减小体积，为安装调试创造有利条件。(7)有些参数很难用公式计算确定，需要设计者具备一定的实际经验。如确实无法确定，个别参数可待仿真时再确定。元器件的选择选择元器件可从“需要什么”和“有什么”两个方面来考虑。所谓“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标。所谓“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积多大等。众所周知，电子元器件的种类繁多，而且不断出现新产品，这就需要用户经常关心元器件的新信息和新动向，多查资料。大量了解各种元器件特性、规格、参数、价格。一般优先选用集成电路。建议：在保证电路性能的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。注常用元器件的选择参数电阻器：阻值、功耗、噪声、频率特性电容器；容量、耐压、精度、损耗电位器：功耗、阻值变化方式二极管：极限参数、频率特性三极管：极限参数、频率特性一般优先选用集成电路集成电路的广泛应用（特别是数字电路、稳压电路），不仅减少了电子设备的体积和成本，提高了可靠性，使安装调试和维修变得比较简单，而且大大简化了电子电路的设计。但是，并不是采用集成电路就一定比采用分立元器件好，有时功能相当简单的电路，只要用一只二极管或三极管就能解决问题，若采用集成电路反而会使问题复杂化，而且增加成本。但在一般情况下，应优选集成电路，必要时可画出两种电路，进行比较。一切从实际需求出发，将分离元件与集成电路巧妙地结合起来，而且尽量应用集成电路，以使系统简化，体积小，可靠性提高。怎样选择集成电路“先粗后细”：粗即功能、细既性能指标．查资料、手册在元器件应用中，必须注意以下几个方面：①电源电压的范围是多少？是单电源供电还是需要双电源供电？这点十分重要。若不注意，将+3.3V电源的器件加+5v，将+5V器件加+9V，甚至更高，那器件是必烧无疑。②元器件的主要指标是什么？这不外乎是速度和精度两方面。不要以为只要是运放就能作放大器、滤波器。例如要求做一个2MHz带宽的放大器，如果选用LM741，结果无论如何都达不到要求，因为LM741的单位增益带宽积只有1MHz。③元器件互相之间的电平匹配如何？④元器件的输入阻抗，允许的输入电压、电流范围以及输出驱动负载的能力等等。这一方面会涉及器件的安全，另一方面又可能影响到系统的某些指标能否达到。方案试验对所选定的方案进行组装调试。生产实际的复杂性电子元器件参数的分散性设计者经验不足等电路往往是不成熟，可能存在许多问题电路装配调试发现问题整改再装配再调试……不断完善“预达到规定的技术指标设计”方案工艺设计工艺设计要求完成制做实验样机所必须的文件资料，包括整机结构和印刷线路板的设计等。样机制做及调试在修改完善方案设计、工艺设计基础上，完成样机外壳和机架的加工、元件的组装和焊接、整机调试和指标测试等工作，最终做出符合技术指标的样机。总结鉴定总结鉴定包括考核样机是否全面达到规定的技术指标，能否长期可靠地正常工作，写出设计总结报告及产品说明书。一般只有通过技术鉴定之后才可投入试生产。电子技术课程设计的主要阶段综上所述，一个完整的电子系统的设计与制作是比较复杂的。在课程设计中，由于受时间和设备条件的限制，不可能完成所有设计环节的训练，只能选择重要环节作为课程设计的基本内容，一般选取“方案设计”、“方案试验”和“写设计总结报告”三个环节，方案试验一般只在实验室进行。有条件时，也可以加入印刷线路板的设计、制作及元件组装和焊接。通过这些基本环节的训练，达到理论联系实际的目的，逐步掌握工程设计的步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力。电子技术课程设计的教学过程1、电子技术课程设计的实现手段2、电子技术课程设计的三个阶段3、电子技术课程设计总结报告的编写格式4、电子技术课程设计的成绩评定电子技术课程设计的教学过程电子技术课程设计的实现手段在教师指导下，学生独立完成课题来达到对学生的综合性训练。学生根据自身情况自由选择其一,这些题目都可在Multisim等软件平台上设计、仿真和实现，并应用PROTEL设计印制电路版。2、电子技术课程设计的三个阶段（1）设计与计算学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。（2）安装与调试预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。在Multisim等软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。（3）撰写设计总结报告设计总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结。3、电子技术课程设计总结报告的编写格式（1）课题名称、时间、班级、姓名、指导人；（2）设计任务和要求；（3）方案选择与论证；（4）方案的原理框图，总体电路图、布线图、版图以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等；（5）电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析；（6）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。设计报告要求Word文档，用A4纸打印。四、实验电路的布线电路设计完成后，可以在仿真软件上构建电路，完成仿真验证，同时完成印制电路板的设计。1、原理图检查2、芯片封装的建立3、芯片的放置4、布线规则5、整体布线6、布线检查注意器件极性注意信号之间的相互干扰，连线最短做好输入、输出和其他必要的关键点标示布局合理、美观、整齐整个调试过程