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【導讀】工作總是要找到竅門，設計電子電路更需要竅門！常用電子電路的設計的方法和步驟是：選擇總體方案，設計單元電路，選擇元器件，計算參數，審圖，實驗，畫出整體電路圖。但是由于電子電路種類繁多，千差萬別，設計方法和步驟也因情況不同而異，在設計時，應根據實際情況靈活把握。掌握電子電路設計竅門，提高工作效率！

在設計一個電子電路系統時，首先必須明確系統的設計任務,根據任務進行方案選擇，然后對方案中的各部分進行單元電路設計、參數計算和器件選擇，最后將各部分連接在一起，畫出一個符合要求的完整系統電路圖。設計過程是知識的綜合應用過程，包括對現有產品的分析，對元器件的應用及對電路結構設計的完善等方面內容。

1　明確系統的設計要求

對系統的設計任務進行具體分析，充分了解系統的性能、指標、內容及要求，以便明確系統應完成的任務。

2 總體方案的選擇

設計電路的第一步就是選擇總體方案。所謂總體方案是根據所提出的任務、要求和性能指標，用具有一定功能的若干單元電路組成一個整體，來實現各項功能，滿足設計題目提出的要求和技術指標。

方案選擇的重要任務是根據把握的知識和資料，針對系統提出的任務、要求和條件，完成系統功能的設計。在這個過程中要敢于探索，勇于創新，爭取設計的方案公道、可靠、經濟、功能齊全、技術先進。并且對方案要不斷進行可行性和優缺點的分析，最后設計出一個完整的框圖。框圖應能正確的反映系統所完成的任務和各組成部分的功能，清楚表示系統的基本組成和相互關系。

由于符合要求的方案往往不止一個，應當針對任務、要求和條件，查閱有關資料，以廣開思路，提出不同的方案，然后仔細分析每個方案的可行性和優缺點，加以比較，從中選優。在選擇過程中，常用框圖表示各種方案的基本原理。框圖一般不必畫的太具體，只要說明基本原理就可以了，但有些關鍵部分一定要畫清楚，必要時尚須畫出具體電路來加以分析。

選擇方案要留意下面幾個題目。

（1）應針對關系到電路全局的題目，開動腦筋，多提些不同的方案，深進加以比較。有些部分，還要提出各種具體電路，根據設計要求進行分析比較，從而找出最優方案。

（2）不要盲目熱衷于數字化方案。數字電路確有不少優點，但對輸進輸出都是模擬量的小裝置，假如采用數字化方案，則要先用A/D轉換器將模擬量轉換為數字量，經過數字電路處理后，再經D/A轉換器將數字量轉換為模擬量，這樣必然帶來高本錢、電路復雜等缺點。因此，不仔細分析而一概以為數字化方案比模擬電路方案好的觀點是不適宜的。必須從實際出發，針對具體題目提出多種不同方案，經過充分的分析和比較，最后選出最佳方案。

（3）既要考慮方案的可行性，還要考慮性能、可靠性、本錢、功耗和體積等實際題目。

（4）選出一個滿足的方案并非易事，在分析論證和實際過程中需要精益求精和完善，出現一些反復是難免的，但應盡量避免方案上的大量反復，以免浪費時間和精力。

3　單元電路的設計

在確定總體方案、畫出具體框圖后，便可進行單元電路的設計。

3.1設計單元電路的一般方法和步驟

（1）根據設計要求和以選定的總體方案的原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，必要時應具體擬定主要單元電路的性能指標。應留意各單元電路的互相配合，但要盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，以簡化電路結構、降低本錢。

（2）擬定出各單元電路的要求后，應全面檢查一遍，確實無誤后方可按一定順序分別設計各單元電路。

（3）選擇單元電路的結構形式。一般情況下，應查閱有關資料，以豐富知識、開闊眼界，從而找到適用的電路。假如確實找不到性能指標完全滿足要求的電路時，也可以選用與設計要求比較接近的電路，然后調整電路參數。

每個單元電路設計前都需要明確本單元電路的任務，具體擬定出單元電路的性能指標，與前后級之間的關系，分析電路的組成形式，選擇最佳電路形式。由于同樣的電氣功能，可以由很多種電路形式和結構來完成，在選擇電路方案時要進行充分考慮。

具體設計進行時，還可以參照經典的、成熟的、先進的電路形式，也可以進行創新和改進，但都必須保證性能要求。而且單元電路本身要求設計公道，各單元電路也要互相配合，同時，留意各部分的輸進信號、輸出信號和控制信號的關系。

3.2參數的計算

為了保證單元電路達到功能指標要求，就需要對參數進行計算，例如放大電路的各電阻阻值、放大倍數；振蕩器中電阻、電容、振蕩頻率等參數。只有很好的理解電路的工作原理，正確利用公式，計算出來的參數才能滿足設計要求。

參數計算時，可能計算出來的參數有多組數據，但應選擇能較好完成電路設計功能與指標的那組。同時，還要留意有關的題目。

（1）元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗等參數應能滿足電路的指標要求。

（2）元器件的極限參數必須留有足夠余量，一般應大于額定值的一定倍數（一般取1.5倍）。

（3） 電阻和電容的參數應選擇計算值四周的標稱值。

3.3元器件的選擇

在進行電子制作時，要正確的選用電子元器件，了解元件的特性、規格和質量參數，熟悉它們的管腳排列。考慮到產品在實際工作中可能碰到的環境條件，在選用元器件時，工作參數要留有余地。

從某意義上講，電子電路的設計就是選擇合適的元器件，并把它們最好的組合起來。因此在設計過程中，經常碰到選擇元器件的題目，不僅在設計單元電路和總體電路及計算參數時要考慮哪些元器件合適，而且在提出方案、分析和比較方案的優缺點時，有時也需要考慮哪些元器件以及它們的性能價格比如何等。怎樣選擇元器件？必須搞清兩個題目。第一，根據具體題目和方案，需要哪些元器件，每個元器件應該具有哪些功能和性能指標；第二，有哪些元器件實驗室有，哪些在市場上能買到，性能如何？價格如何？體積多大。電子元器件種類繁多，新產品不斷出現，這就需要經常關心元器件的信息和新動向，多查資料。

3.3.1 一般優先選擇集成電路

集成電路的應用越來越廣，它不但減小了電子設備的體積、本錢，進步了可靠性，安裝調試比較簡單，而且大大簡化了設計，使數字電路的設計非常方便。現在各種模擬電路的設計比以前輕易的多。

由于集成電路可以實現很多單元電路，甚至可以實現整機電路的功能。所以，選用集成電路設計既方便又靈活。它不僅使系統體積小，而且性能可靠，便于調試及運用。在設計電路時很受歡迎。

但是，不要以為采用集成電路一定比分立元件好，有些功能相當簡單的電路，只要用一只三極管或二極管就能解決題目，若采用集成電路反而會使電路復雜，本錢增加。因此在頻率高、電壓高、電流大或要求噪聲極低等特殊場合，仍采用分立元件，必要時可畫出兩種電路進行比較。

3.3.2怎樣選擇集成電路

集成電路的品種很多，選用方法一般是“先粗后細”，即先根據總體方案考慮應該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體性能，最后根據價格等因素選用某種型號的集成電路。
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選用集成電路時，除上述以外，還必須留意以下幾點。

應熟悉集成電路的品種和幾種典型產品的型號、性能、價格等，以便在設計時能提出較好的方案，較快的設計出單元電路和總電路。
選擇集成運放，應盡量選擇“全國集成電路標準化委員會提出的優選集成電路系列”（集成運放）中的產品。

同一種功能的數字電路可能既有CMOS產品，又有TTL產品，而且TTL器件中有中速、高速、甚高速、低功耗和肖特基低功耗等不同產品，CMOS數字器件也有普通型和高速型兩種不同產品。對于某些具體情況，設計者可根據其性能和特點靈活把握。 　CMOS器件可以與TTL器件混合使用在同一電路中，為使二者的高低電平兼容，CMOS器件應盡量使用+5V電源。但與用+15V電的情況相比，某些性能有所下降。因此，必要時CMOS仍需+15V電源供電，此時，CMOS器件與TTL器件之間必須加電平轉換電路。

集成電路的常用封裝方式有三種：即扁平式、豎立式和雙列直插式，為了便于安裝、更換、調試和維修，一般情況下，應盡可能選用雙列直插式集成電路。

集成電路的型號、原理、功能、特性和參數可查閱有關手冊。

選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實現設計方案，而且也要滿足功耗、電壓、價格等方面的要求。

3.3.3阻容元件的選擇

電阻和電容是兩種常用的分立元件，它們的種類很多，性能各異。阻值相同、品種不同的兩種電阻或容量相同、品種不同的兩種電容在同一電路中的同一位置，可能效果不大一樣。此外，價格和體積也可能相差很大。

所以，設計者應當熟悉各種常用電阻和電容的種類、性能和特點，以便根據電路要求，進行選擇。

4　參數的計算

在電子電路的設計過程中，常需要計算一些參數。對于一般情況，計算參數要留意以下點。

（1）各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應在答應范圍內，并留有適當余量，以保證電路在規定的條件下，能正常工作，達到所要求的性能指標。

（2）對于環境溫度、交流電網電壓等工作條件，計算參數時應按最不利的情況考慮。

（3）涉及元器件的極限參數（例如整流橋的耐壓值）時，必須留有足夠的余量，一般按1.5倍左右考慮。

（4）電阻值應盡可能選在1M歐范圍內，最大不應超過10M歐，其數值應在常用電阻標稱值系列之內，并根據具體情況正確選擇電阻品種。

（5）非電解電容盡可能在100pF~0.1μF范圍內選擇，其數值應在常用電容標稱值系列之內，并根據具體情況正確選擇電容的品種。

（6）在保證電路性能的條件下盡可能想法降低本錢，減小器件品種，減小元器件的功耗和體積，為安裝調試創造有利條件。

（7）應把計算確定的各參數值標在電路圖的恰當位置。

5總電路圖的繪制

電路圖通常是在系統框圖、單元電路設計、參數計算和元器件選擇的基礎上繪制的。它是組裝、調試和維修的依據。

在設計好各單元電路以后，應畫出總電路圖。總電路圖是進行實驗和印制電路板設計制作的主要依據，也是進行生產、調試、維修的依據。因此，畫好總電路圖很重要。

在繪制電路圖時要留意下面幾點

（1）布局公道、排列均勻、畫面清楚、便于看圖利于對圖的理解和閱讀。有時一個總電路有幾部分組成，繪制時應盡量把總電路畫在一張圖樣上。假如電路比較復雜，需繪制幾張圖，則應把主電路畫在同一張圖樣上，而把一些比較獨立或次要的部分（例如直流穩壓電源）畫在另外的圖樣上，并在圖的斷口兩端作上標記，標出信號從一張圖到另一張圖的引出點和引進點，或以其它的適當的方式，說明各圖樣在電路連線之間的信號關系。
為了看清各單元電路的功能關系，每一個功能單元電路的元件應集中布置在一起，并盡可能按工作順序排列。

（2）要留意信號流向，通常從輸進端畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號流向則與此相反。但一般不要把電路圖畫成很長的窄條，必要是可按信號流向的主通道依次把各單元電路排成類似字母“U”的外形，它的開口可以朝左，也可以朝其他方向。

（3）圖形符號要標準，圖中應加適當的標注。電路圖中的中、大規模集成電路器件，一般用框表示，在框中標出它的型號，在框的邊線兩側標出每根線功能名稱和管腳好。所有元器件的符號都應標準化。

電路圖中所有的連線都要表示清楚，各元器件之間的盡大多數連線應在圖樣上畫出。連線通常畫成水平線或豎線，一般不畫斜線。互相連通的交叉線，應在交叉處用圓點標出。根據需要，可以在連接線上加上信號名或其他標記，表示其功能或往向。連線要盡量短，電源一般標出電源電壓的數值（例如+5V，+15V，-15V等）。電路圖的安排要緊湊和協調，稀密恰當，避免出現有的地方畫的很密，有的地方卻空出一大塊。總之，要清楚明了，輕易看懂，美觀協調。

（4）電路圖中的中大規模集成電路，通常用框形表示。在框中標出它的型號，框的邊線兩側標出每根連線的功能名稱和管腳號。除中大規模器件外，其余元器件的符號應當標準化。集成電路器件的管腳較多，多余的管腳應當做適當處理。

（5）假如電路比較復雜，設計者經驗不足，有些題目在畫出總體電路之前難以解決，可以先畫出總電路的草圖，調整好布局和連線之后，再畫出正式的總電路圖。

（6）最好在坐標紙上畫電路圖，可以畫的既好又快。

設計的電路是否能滿足設計要求，還必須通過組裝、調試進行驗證。最后，繪出的完整電路圖還要通過裝配成品后，再整理而成。

此外，圖中的個別參數值可能需要在實驗時作適當的調整。

在實際設計過程中，碰到題目時應善于理論聯系實際，深進思考，分析原因，找出解決題目的辦法。經過測試，性能指標全部到達要求后，方可使用。

綜上所述，我們通過一系列的分析和設計、調試等過程，即可設計出我們所需要的電子電路.