電子電路設(shè)計的基礎(chǔ)知識

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?，F(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。