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成就電子電路設計高手(12),,電子電路設計基本步驟

2020-07-12
來源:21IC

    電子電路設計十分關鍵,,掌握電子電路設計相關知識尤為必要,。為此,對于每一個電子電路設計知識,,我們應該竭力掌握,。為增進大家對電子電路設計的了解,,本文將對電子電路設計的基本步驟以及要求加以介紹。

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    一,、 電子電路的設計基本步驟

    1,、 明確設計任務要求

    充分了解設計任務的具體要求如性能指標、內(nèi)容及要求,,明確設計任務,。

    2、 方案選擇

    根據(jù)掌握的知識和資料,,針對設計提出的任務,、要求和條件,設計合理,、可靠,、經(jīng)濟、可行的設計框架,,對其優(yōu)缺點進行分析,,做到心中有數(shù)。

    3,、 根據(jù)設計框架進行電路單元設計,、參數(shù)計算和器件選擇

    具體設計時可以模仿成熟的電路進行改進和創(chuàng)新,注意信號之間的關系和限制;接著根據(jù)電路工作原理和分析方法,,進行參數(shù)的估計與計算;器件選擇時,,元器件的工作、電壓,、頻率和功耗等參數(shù)應滿足電路指標要求,元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量,,一般應大于額定值的1.5倍,,電阻和電容的參數(shù)應選擇計算值附近的標稱值。

    4,、 電路原理圖的繪制

    電路原理圖是組裝,、焊接、調(diào)試和檢修的依據(jù),,繪制電路圖時布局必須合理,、排列均勻、清晰,、便于看圖,、有利于讀圖;信號的流向一般從輸入端或信號源畫起,由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出務單元電路,,反饋通路的信號流向則與此相反;圖形符號和標準,,并加適當?shù)臉俗?連線應為直線,,并且交叉和折彎應最少,互相連通的交叉處用圓點表示,,地線用接地符號表示,。

    

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    二、 電子電路的組裝

    電路組裝通常采用通用印刷電路板焊接和實驗箱上插接兩種方式,,不管哪種方式,,都要注意:

    1. 集成電路

    認清方向,找準第一腳,,不要倒插,,所有IC的插入方向一般應保持一致,管腳不能彎曲折斷;

    2. 元器件的裝插

    去除元件管腳上的氧化層,,根據(jù)電路圖確定器件的位置,,并按信號的流向依次將元器件順序連接;

    3. 導線的選用與連接

    導線直徑應與過孔(或插孔)相當,過大過細均不好;為檢查電路方便,,要根據(jù)不同用途,,選擇不同顏色的導線,一般習慣是正電源用紅線,,負電源用藍線,,地線用黑線,信號線用其它顏色的線;連接用的導線要求緊貼板上,,焊接或接觸良好,,連接線不允許跨越IC或其他器件,盡量做到橫平豎直,,便于查線和更換器件,,但高頻電路部分的連線應盡量短;電路之間要有公共地。

    4. 在電路的輸入,、輸出端和其測試端應預留測試空間和接線柱,,以方便測量調(diào)試;

    5. 布局合理和組裝正確的電路,不僅電路整齊美觀,,而且能提高電路工作的可靠性,,便于檢查和排隊故障。

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    三,、 電子電路調(diào)試

    實驗和調(diào)試常用的儀器有:萬用表,、穩(wěn)壓電源、示波器,、信號發(fā)生器等,。調(diào)試的主要步驟。

    1. 調(diào)試前不加電源的檢查

    對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確,,包括錯接,、少接,、多接等;用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好;元器件引腳之間有無短路,連接處有無接觸不良,,二極管,、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確;電源供電包括極性,、信號源連線是否正確;電源端對地是否存在短路(用萬用表測量電阻),。

    若電路經(jīng)過上述檢查,確認無誤后,,可轉入靜態(tài)檢測與調(diào)試,。

    2. 靜態(tài)檢測與調(diào)試

    斷開信號源,把經(jīng)過準確測量的電源接入電路,,用萬用表電壓檔監(jiān)測電源電壓,,觀察有無異常現(xiàn)象:如冒煙,、異常氣味,、手摸元器件發(fā)燙,電源短路等,,如發(fā)現(xiàn)異常情況,,立即切斷電源,排除故障;

    如無異常情況,,分別測量各關鍵點直流電壓,,如靜態(tài)工作點、數(shù)字電路各輸入端和輸出端的高,、低電平值及邏輯關系,、放大電路輸入、輸出端直流電壓等是否在正常工作狀態(tài)下,,如不符,,則調(diào)整電路元器件參數(shù)、更換元器件等,,使電路最終工作在合適的工作狀態(tài);

    對于放大電路還要用示波器觀察是否有自激發(fā)生。

    3. 動態(tài)檢測與調(diào)試

    動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎上進行的,,調(diào)試的方法地在電路的輸入端加上所需的信號源,,并循著信號的注射逐級檢測各有關點的波形、參數(shù)和性能指標是否滿足設計要求,,如必要,,要對電路參數(shù)作進一步調(diào)整。發(fā)現(xiàn)問題,,要設法找出原因,,排除故障,,繼續(xù)進行。(詳見檢查故障的一般方法)

    4. 調(diào)試注意事項

    (1)正確使用測量儀器的接地端,,儀器的接地端與電路的接地端要可靠連接;

    (2)在信號較弱的輸入端,,盡可能使用屏蔽線連線,屏蔽線的外屏蔽層要接到公共地線上,,在頻率較高時要設法隔離連接線分布電容的影響,,例如用示波器測量時應該使用示波器探頭連接,以減少分布電容的影響,。

    (3)測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗,。

    (4)測量儀器的帶寬必須大于被測量電路的帶寬。

    (5)正確選擇測量點和測量

    (6)認真觀察記錄實驗過程,,包括條件,、現(xiàn)象、數(shù)據(jù),、波形,、相位等。

    (7)出現(xiàn)故障時要認真查找原因,。

    

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    四,、 電子電路故障檢查的一般方法

    對于新設計組裝的電路來說,常見的故障原因有:

    (1)實驗電路與設計的原理圖不符;元件使用不當或損壞;

    (2)設計的電路本身就存在某些嚴重缺點,,不能滿足技術要求,,連線發(fā)生短路和開路;

    (3)焊點虛焊,接插件接觸不良,,可變電阻器等接觸不良;

    (4)電源電壓不合要求,,性能差;

    (5)儀器作用不當;

    (6)接地處理不當;

    (7)相互干擾引起的故障等。

    檢查故障的一般方法有:直接觀察法,、靜態(tài)檢查法,、信號尋跡法、對比法,、部件替換法旁路法,、短路法、斷路法,、暴露法等,,下面主要介紹以下幾種:

    1. 直接觀察法和信號檢查法:與前面介紹的調(diào)試前的直觀檢查和靜態(tài)檢查相似,只是更有目標針對性,。

    2. 信號尋跡法:在輸入端直接輸入一定幅值,、頻率的信號,用示波器由前級到后級逐級觀察波形及幅值,,如哪一級異常,,則故障就在該級;對于各種復雜的電路,,也可將各單元電路前后級斷開,分別在各單元輸入端加入適當信號,,檢查輸出端的輸出是否滿足設計要求,。

    3. 對比法:將存在問題的電路參數(shù)與工作狀態(tài)和相同的正常電路中的參數(shù)(或理論分析和仿真分析的電流、電壓,、波形等參數(shù))進行比對,,判斷故障點,找出原因,。

    4. 部件替換法:用同型號的好器件替換可能存在故障的部件,。

    5. 加速暴露法:有時故障不明顯,或時有時無,,或要較長時間才能出現(xiàn),,可采用加速暴露法,如敲擊元件或電路板檢查接觸不良,、虛焊等,,用加熱的方法檢查熱穩(wěn)定性差等。

    

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