電子電路設(shè)計的一些技巧和注意事項

　　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。今天小編給大家分享電子電路設(shè)計的一些技巧和注意事項的相關(guān)介紹，希望大家喜歡。

　　一、電子電路的設(shè)計基本步驟：

　　1、明確設(shè)計任務(wù)要求：

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

　　2、方案選擇：

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

　　3、根據(jù)設(shè)計框架進(jìn)行電路單元設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇：

　　具體設(shè)計時可以模仿成熟的電路進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，注意信號之間的關(guān)系和限制;接著根據(jù)電路工作原理和分析方法，進(jìn)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(yīng)滿足電路指標(biāo)要求，元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般應(yīng)大于額定值的1.5倍，電阻和電容的參數(shù)應(yīng)選擇計算值附近的標(biāo)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(wù)單元電路，反饋通路的信號流向則與此相反;圖形符號和標(biāo)準(zhǔn)，并加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注;連線應(yīng)為直線，并且交叉和折彎應(yīng)最少，互相連通的交叉處用圓點表示，地線用接地符號表示。

　　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(rèn)清方向，找準(zhǔn)第一腳，不要倒插，所有IC的插入方向一般應(yīng)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(dǎo)線的選用與連接：

　　導(dǎo)線直徑應(yīng)與過孔(或插孔)相當(dāng)，過大過細(xì)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(dǎo)線，一般習(xí)慣是正電源用紅線，負(fù)電源用藍(lán)線，地線用黑線，信號線用其它顏色的線;連接用的導(dǎo)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(yīng)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(yīng)預(yù)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。

　　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(rèn)無誤后，可轉(zhuǎn)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(zhǔn)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(guān)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(guān)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(chǔ)上進(jìn)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(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求，如必要，要對電路參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。發(fā)現(xiàn)問題，要設(shè)法找出原因，排除故障，繼續(xù)進(jìn)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(shè)法隔離連接線分布電容的影響，例如用示波器測量時應(yīng)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(yuǎn)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(rèn)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(rèn)真查找原因。

　　四、電子電路故障檢查的一般方法

　　對于新設(shè)計組裝的電路來說，常見的故障原因有：

　　(1)實驗電路與設(shè)計的原理圖不符;元件使用不當(dāng)或損壞;

　　(2)設(shè)計的電路本身就存在某些嚴(yán)重缺點，不能滿足技術(shù)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(dāng);

　　(6)接地處理不當(dāng);

　　(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(biāo)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(fù)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(dāng)信號，檢查輸出端的輸出是否滿足設(shè)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(jìn)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)定性差等等。

　　五、電子電路設(shè)計性實驗報告

　　設(shè)計性實驗報告主要包括以下幾點：

　　1.課題名稱

　　2.內(nèi)容摘要

　　3.設(shè)計內(nèi)容及要求

　　4.比較和選擇的設(shè)計方案

　　5.單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇

　　6.畫出完整的電路圖。并說明電路的工作原理

　　7.組裝調(diào)試的內(nèi)容，如使用的主要儀器和儀表、調(diào)試電路的方法和技巧、測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果進(jìn)行比較分析、調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法

　　8.總結(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點，指出課題的核心及實用價值，提出改進(jìn)意見和展望

　　9.列出元器件清單

　　10.列出參考文獻(xiàn)

　　11.收獲、體會

　　實際撰寫時可根據(jù)具有情況作適當(dāng)調(diào)整。

　　六、電子電路干擾的抑制

　　1.干擾源

　　電子電路工作時，往往在有用信號之外還存在一些令人頭痛的干擾源，有的產(chǎn)生于電子電路內(nèi)部，有的產(chǎn)生于外部。外部的干擾主要有：高頻電器產(chǎn)生的高頻干擾、電源產(chǎn)生的工頻干擾、無線電波的干擾;內(nèi)部的干擾主要有：交流聲、不同信號之間的互相感應(yīng)、調(diào)制，寄生振蕩、熱噪聲、因阻抗不匹配產(chǎn)生的波形畸變或振蕩。

　　2.降低內(nèi)部干擾的措施

　　(1)元器件布局：元件在印刷線路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題，原則之一是各部件之間的引線要盡量短。在布局上，要把模擬信號部分，高速數(shù)字電路部分，噪聲源部分(如繼電器，大電流開關(guān)等)這三部分合理地分開，使相互間的信號耦合為最小。

　　(2)電源線設(shè)計：根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。

　　(3)地線設(shè)計：在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題(詳細(xì)方法見下節(jié)接地)。

　　(4)退藕電容配置線路板設(shè)計的常規(guī)做法之一是在線路板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙�。退藕電容的一般配置原則是：

　　電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能，接100uF以上的更好。

　　原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4~8個芯片布置一個1~10pF的但電容。

　　對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。

　　電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

　　此外，還應(yīng)注意以下兩點：

　　在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時.操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用附圖所示的RC電路來吸收放電電流。一般R取1~2K，C取2.2~47UF。

　　CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時對不用端要接地或接正電源。

　　3.降低外部干擾的措施有：

　　(1)遠(yuǎn)離干擾源或進(jìn)行屏蔽處理;

　　(2)運用濾波器降低外界干擾。

　　七、接地

　　接地分安全接地、工作接地，這里所談的是工作接地，設(shè)計接地點就是要盡可能減少各支路電流之間的相互耦合干擾，主要方法有：單點接地、串聯(lián)接地、平面接地。在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點：

　　1.正確選擇單點接地與多點接地

　　在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點接地。當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。當(dāng)工作頻率在1～10MHz時，如果采用一點接地，其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點接地法。

　　2.將數(shù)字電路與模擬電路分開

　　電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。

　　3.盡量加粗接地線

　　若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗。

　　4.將接地線構(gòu)成閉環(huán)路

　　設(shè)計只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時，因受接地線粗細(xì)的限制，會在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

　　注意事項

　　1.不要忘記在電源輸入和輸出端加電容濾波

　　通常情況，電源的輸入和輸出端的電信號是不穩(wěn)定的，直接給負(fù)載供電，長期會給負(fù)載造成損傷，也會其使工作不穩(wěn)定。而我們知道，電容對電壓有儲能濾波的作用。電容里面儲存電子荷，進(jìn)入到電容里面電子荷不斷堆積，然后再平穩(wěn)輸出去——平穩(wěn)輸出且無波動，從而負(fù)載就能得到一個平穩(wěn)的源源不斷的輸入。一個平穩(wěn)，沒有什么波動的電壓，能讓負(fù)載工作更可靠，也不會損傷器件。通過電容給負(fù)載供電的電壓進(jìn)行濾波，從經(jīng)驗的角度來講都是一般大的電解電容配合一個104電容進(jìn)行濾波。大電容用來濾低頻波，小電容用來濾高頻波，兩個結(jié)合使用，效果最理想。

　　2.不要讓無用功率過大

　　在電路設(shè)計中，我們要盡量把無用功率設(shè)計的越小越好，從而提高功率因素。如果在電路設(shè)計中，板子上的熱量占了很大的一部分，板子向后輸出的功率就會降低。假設(shè)一個板子上功耗增大，當(dāng)板子輸出的功率不變，那么這就要求板子輸入功率大，這就更加耗電。

　　3.不要隨意選擇元器件的功率

　　每個電子元器件都有不同的功率，功率選擇大了，電子元器件價格高，使成本增加；如果功率選擇小了，就會造成電子元器件發(fā)熱，長期工作在高溫中會使使用壽命減短。合理選擇電子元器件的功率，通過計算該元器件在電路中的功耗進(jìn)行選擇。已知某個元器件的額定功率時，設(shè)計電路，最好不要超過它的額定功率，否則就需要給它加散熱片。當(dāng)該元器件上流過的電流比較大的時候，我們要保證這兩邊的壓差不要太大。就是，如果我們選定了流過它的電流值，那么，在它兩邊的壓差也就有個最大的臨界值。

　　4.不要忽略元器件的基本特性

　　作為一個電子工程師，要想能夠設(shè)計出一個更好的電路，要能夠靈活運用電子元器件的基本特性，將我們學(xué)到的、現(xiàn)有的元器件工作原理和特性去搭配和組合，然后形成不同功能的電路來實現(xiàn)項目的需求。比如，二極管的單向?qū)�通性，反向耐壓、鉗位等重要特性；穩(wěn)壓管的反向穩(wěn)壓特性；三極管的流控流型等等。

　　5.不要忘記常用電子元器件封裝

　　電子元器件的封裝實際上就是元器件的外形，包括元器件的尺寸。在電路設(shè)計的過程中，要對元器件的封裝了熟于心，談及一個封裝的時候，在大腦里面都能夠知道這是個什么東西，想出來并且形成一個概念。首先，在生產(chǎn)過成中，封裝的不同涉及到生產(chǎn)焊接技術(shù)。其次，在PCB布板設(shè)計時，封裝決定板子的外觀。熟悉常用封裝，元器件選型過程中事半功倍。

　　6.不要忽略模塊化設(shè)計

　　硬件設(shè)計和軟件寫程序是一樣的，軟件寫程序的時候，每個功能我們都是把它做成一個個的函數(shù)模塊，在不同的項目中，有時候會用到相同的函數(shù)模塊。比如，點燈、通信、我們都把它寫成一個固定的函數(shù)模塊。當(dāng)我們在不同項目中要用到的時候，直接將它復(fù)制過來，直接就可以用了。這大大減少了我們寫程序的時間，提高了效率，我們把它稱為模塊化管理。因此，對于硬件工程師或高級工程師，我們在設(shè)計電路的過程時，也要進(jìn)行模塊化設(shè)計，從而大大降低了設(shè)計模塊的時間，提高了設(shè)計效率，使我們設(shè)計起來簡單。也不需要在一個項目中重復(fù)去做相同的工作。

　　7.不要忽略成本

　　作為一個電子工程師來講，就必須尤為關(guān)注產(chǎn)品的成本，成本是貫穿項目開頭到結(jié)尾的紅線。對于一個公司來講，產(chǎn)品最終都是要在市場上進(jìn)行銷售的，以盈利為目的，如果你設(shè)計的產(chǎn)品太貴，那么你即便做的再好，也沒有人要，也賣不掉，最終這個項目會失敗。對一個優(yōu)秀的工程師，無時無刻都要以成本作為衡量方案好壞之一。

　　8.不要把自己定位的很低

　　提高自我的信心，不能因為一個產(chǎn)品做出來了，就很高興，過度的興奮會使人盲目，要常常問自己，和別的工程師的產(chǎn)品相比，我的競爭優(yōu)勢是什么。

　　9.不要隨便的去抄別人的一個電路

　　原理圖的設(shè)計，其中每一個元器件都是經(jīng)過慎重選擇和計算出來的，它都有科學(xué)依據(jù)的。對于一個電子工程師來說，如果僅僅抄別人的電路，永遠(yuǎn)不可能得到成長。因為我們不知道抄來的電路優(yōu)點、缺點是什么。不要隨便的去抄別人的電路，一定要根據(jù)自己的知識來設(shè)計電路。即使你看到別人電路時，你也要能夠分析和理解別人的電路，把電路中的問題找出來，然后變成你自己的電路，這才是設(shè)計者需要做的。

　　10.不要不注意工程師習(xí)慣培養(yǎng)

　　工程師良好習(xí)慣的主要在于培養(yǎng)思維深度和廣度以及設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)。人的思維，或者我們把它稱之為能力，思維的高低就表現(xiàn)在能力高低上。人與人的差異不在智商，而在思維上。思維的深度廣度決定了一個人將來在某領(lǐng)域能走多遠(yuǎn)。因此，對思維的培養(yǎng)就尤為重要，尤其是在培養(yǎng)自我否定，打碎自我，把四散的思維拉回來上顯得尤為重要。然后，就是設(shè)計電路一定要嚴(yán)謹(jǐn)，每一步，每一個邏輯推演都要無懈可擊，沒有缺漏，能都經(jīng)得起推敲。我們在每完成一個模塊的電路設(shè)計，每一步驟時，每一環(huán)節(jié)時，都要對它進(jìn)行審核，推演功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)發(fā)生意外時會出現(xiàn)什么情況，怎么彌補等等都有思考設(shè)計。養(yǎng)成一個比較好的習(xí)慣，讓設(shè)計的電路更加無懈可擊。

　　11.不要單角度思考設(shè)計，要全局統(tǒng)籌設(shè)計

　　設(shè)計中，不能夠一開始就將元器件拖過來，直接畫，不行再改。這樣的設(shè)計缺乏系統(tǒng)性和統(tǒng)籌性。所以，我們在設(shè)計的時候，需要有全局觀，然后再設(shè)計各個細(xì)節(jié)，在設(shè)計的時候，還需要理論作為一個指導(dǎo)。

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