模块一 电子电路设计基础

模块一 电子电路设计基础

课题一 电子电路设计步骤

制作电子系统时，首先必须明确系统的制作任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各个部分进行单元制作、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起。基本步骤见图1.1所示。

图1.1 电子电路设计步骤

课题二 电子电路设计方法

任务一 明确制作任务

对制作任务进行具体分析，了解系统的性能、指标、内容及要求。

任务二 方案选择

将要完成的任务分配给若干个任务单元，并画出一个能表示各个单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据知识和资料，针对任务和要求完成系统的功能制作。方案选择要合理、可靠、、经济、功能齐全。要对任务不断进行可行性和优缺点分析，最后设计一个完整的框图。框图要明确反映各个组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。

任务三 单元制作、参数计算和器件选择

1、单元电路制作

单元电路是整机的一部分，只有把各个单元制作好了，才能提高整机性能。要明确本单元的任务，详细拟定单元电路的性能指标以及与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体制作时，可以模拟成熟的先进电路，也可以进行创新，但都必须保证性能要求。

2、参数计算

参数计算时，同一电路的可能有几组数据，要选择一组能完成要求功能、在现实中真正可行的参数。注意事项如下：

（1）元件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求； （2）元件的极限参数必须留有充裕量，一般应大于额定值的1.5倍； （3）电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。

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（4）器件选择 1）阻容元件

制作时要根据电路要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。

2）分立元件

分立元件包括二、三极管、场效应管、晶闸管等。如选择三极管时，就要考虑管型、工作频率、功率、参数是否满足制作指标的要求。

3）集成元件

集成电路可以实现很多单元电路甚至是整机电路的功能，可以使系统体积缩小、性能可靠、便于调试。选择集成电路不仅要在功能上和特性上实现制作要求，而且要满足功耗、电压、速度、价格等方面的要求。

任务四 绘制电路图

在以上任务均已完成的基础上，便可进行电路图的绘制。

（1）布局合理、排列均匀、图面清晰、便于读图，单元电路的元件应集中布置在一起； （2）注意信号的流向，一般从输入端或信号源起，并按照信号的流向依次画出各个单元电路，而反馈通路信号则与此相反；

（3）图像符号要符合国家标准，图中应加适当的标注； （4）连线应为直线，并且交叉和折线应最少。

课题三 电子电路安装和调试

任务五 安装

【工艺流程】准备→熟悉工艺要求→绘制装配草图→核对元器件数量、规格和型号→检测元器件质量→元件预加工→万能电路板装配、焊接→总装加工→自检。

1、准备

将工作台整理有序，工具摆放合理，准备好必要的物品。 2、熟悉工艺要求

认真阅读电原理图和工艺要求 3、绘制装配草图

（1）设计准备。熟悉电路原理和所用元器件的外形尺寸及封装形式。 （2）按万能电路板实样1∶1在图纸上（或用坐标图纸）确定安装孔位置。

（3）装配草图以导线（焊接面）为视图方向；元器件水平或垂直放置，不可斜放；布局时应考虑元器件外形尺寸，避免安装时相互影响，疏密均匀；同时注意电路走向应基本和电路原理

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图一致，一般由输入端开始向输出端逐步确定元件位置，相关电路部分的元器件应就近安放，按一字排列，避免输入输出之间的影响；每个安装孔只能接插一个元器件引脚。

（4）按电原理图的连线关系布线，布线应做到横平竖直，导线不能交叉（确需要交叉的导线可在元件体下穿过）。

（5）检查绘制好的装配草图上的元器件数量、极性和连接关系应与电原理图完全一致。 装配草图绘制示例见图1.2。

4、清点元器件

按配套明细表核对元件的数量和规格，应符合工艺要求，如有短缺、差错应及时补缺和更换。 5、检测元器件质量

用万用表的电阻档对元器件进行逐一检测，对不符合质量要求的元器件剔除并更换。 6、元件预加工

对电阻器、电容器进行剪脚和浸锡加工。晶体管是怕热元件，浸锡温度要低，浸锡时间不宜过长，防止汤坏PN 结，剪脚是要防止晶体管二极管的极性搞错。

7、万能电路板装配工艺要求

（1）小功率电阻器、二极管（发光二极管除外）均采用水平贴板安装方式，色标法电阻的色环标志顺序方向一致。

（2）电容器、三极管采用垂直安装方式，高度要求为其底部离万能电路板8mm 。 （3）发光二极管采用垂直安装方式，管底里万能电路板10mm 。 （4）微调电位器应贴紧万能电路板安装。

（5）所有焊点均采用直脚焊，焊接完成后用剪切工具（如斜口钳）紧贴焊点剪去多余引脚，且不能损伤焊接面。

（6）万能电路板布线应平直、转角处成直角，焊接可靠，无漏焊、短路等现象。

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图1.2 装配草图绘制示例

8、总装加工工艺要求

电源线从万能电路板焊接面打“Q ”节后穿过孔，以防止拉脱焊点。测试点用导线引出并固定，以便于测试。

9、自检

对已完成装配、焊接的工件仔细检查质量，重点是装配的准确性，包括元件位置、电源极性；焊点质量应无虚焊、假焊、漏焊、搭焊及空隙、毛刺等；检查有无影响安全指标的缺陷；并进行元件整形。

任务六 调试

1、通电前的检查

电路安装完毕后，必须在通电前对电路进行认真细致的检查。检查中应特别注意： （1）有无短路现象

（2）电源极性是否正确、接触可靠。

（3）二极管、电解电容极性有没有接反，三极管、集成电路引脚接线有无错误。 2、通电调试

通电调试包括测试和调整两个方面，测试是对安装好的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据，经过反复测量和调整，就可以使电路性能达到要求。

（1）通电观察

接入电源，观察有无异常现象，如有，应立即断电检查，待排除故障后方可重新通电。 （2）静态调试

调整静态工作状态的目的，是为了保证放大电路能工作在线性状态。

接通电源，令放大电路输出端信号为零（必要时将输入端对“地”交流短路），用电压表（一般用万用表直流电压档）测量电路有关点的直流电位，并于理论值相比较。若偏差不大，则调整有关电阻，若偏差太大或不正常，应检查电路故障。进行静态调试时应注意以下几点：

①电路中不应存在寄生振荡及干扰。 ②应考虑直流电压表内阻对测量结果的影响。

③采用间接测量法测量电路中的电流，即不断开电路串入电路表的方法测量，而是先测量电阻上的电压降，然后通过换算得到电流。

（3）动态调试

放大电路的动态调试应在静态调试已完成的基础上进行。动态调试的目的，是为了使放大电路的增益、输出电压动态范围、波形失真、输入和输出电阻等性能达到要求。

在电路的输入端接入适当的频率和幅度的信号，逐级检测有关点的波形、参数（或电位），然后进行适当调整，使指标达到要求。

①放大倍数的测量

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测试连接方框图如图1.3所示。先用示波器观察输出电压UO 的波形，在波形不失真的情况下，用交流毫伏表分别测出输入电压Ui 和输出电压UO ，于是求得放大倍数。

②输入电阻的测量

测量输入电阻的方法很多，下图所示为常用的电流电压法测量输入电阻的电路，图1.3中，R 为外接测试辅助电阻，RL 为放大器输出端所接实际负载电阻。给定一个合适的U′i(频率在频带内中频区域) ，即可测得Ui(此时放大器的输出电压Uo 应为不失真的正弦波) 。由测得的U′i和Ui ，即可求出电路的输入电阻如下：

③输出电阻的测量

测量电路如图1.4所示。设断开RL 时测得输出电压为Uot ，接入RL 后测得输出电压为Uo ，于是可求出输出电阻如下：

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图1.4 输出电阻测量电路 图1.3 输入电阻测量电路

图1.2 放大倍数测量接线图 1---测试电缆芯线 2---测试电缆屏蔽层

测量时应注意：

①两次测量时输入电压Ui 应保持相等；

②Ui 的大小应适当，以保证RL 接入和断开时，输出电压为不失真的正弦波； ③输入信号的频率应在频带内中频区域； ④一般选取RL 与Uo 为同数量级的电阻。

任务七 故障检查方法

（1）直接观察法

通电前，观察电源、电解电容的极性是否正确，晶体管、集成电路的管脚有无错接，元件有无漏装、漏焊、互碰、布线是否合理，印制板有无断裂等。通电后，观察元器件有无发烫、冒烟、焦味、高压打火等。

（2）静态检查法

所谓静态检查，就是在通电的状态下，不加输入信号或将信号源短路时，用三用表检查各个单元电路的直流工作点，将测量的数据与正常值进行对比判断。

（3）信号寻迹法

在输入端接入一定幅值和适当频率的信号，用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值变化情况。若哪一级异常，则故障就在该级。

（4）对比代换法

对比法就是将故障电路的参数和工作状态与相同的正常电路进行比较鉴别；代换法就是将怀疑有故障的元器件用一个正常相同型号的来代替鉴别。

（5）哑级分割法

利用适当容量的电容，选择适当的检查点，将电容临时跨接在检查点与参考接地点之间，如果寄生振荡消失则表明故障产生在附近或前级电路中。

（6）短路断路法

人为地将某一部分电路短路或断路，破坏它的工作条件，看电路前后的工作状态有无明显的

变化，从而来判断该电路有无故障。

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