常用电子电路设计
电子工程师应具备的电路设计常识及几十个经典电路解析
电子工程师应具备的电路设计常识及几十个经典电路解析一、接地技术PCB设计—接地技术1、接地设计的基本原理好的接地系统是抑制电磁干扰的一种技术措施，其电路和设备地线任意两点之间的电压与线路中的任何功能部分相比较，都可以忽略不计；差的接地系统，可以通过地线产生寄生电压和电流偶合进电路，地线或接地平面总有一定的阻抗，该公共阻抗使两两接地点间形成一定的压降，引起接地干扰，使系统的功能受到影响。
从而影响产品的可靠性。
2、接地目的接地的目的主要有三个：◆接地使整个电路系统中所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地工作。
◆防止外界电磁场的干扰。
机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。
另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。
◆保证安全作。
当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。
3、接地分类◆ 防雷接地(LGND)防雷接地是将可能受到雷击的物体与大地相连。
当物体位置较高，距离雷云较近时，一定要将物体进行防雷接地。
由于雷电的放电电流是脉冲性的，放电电流也较大，所以防雷接地时的接地电阻要小。
为了避免由于雷击而造成机房里设备之间的高压差，特别是有电气连接或距离较近的设备之间要采用低电感和电阻搭接。
★接地电阻：接地电阻不是普通的电阻而是一个阻值，是指电流由接地装置流向大地再由大地流向无穷远处或是另一个接地装置所需克服的总电阻。
接地电阻包括接地线、接地装置本身电阻、接地装置与大地之间的接触电阻和两接地装置之间的大地电阻或接地装置与无线远处的大地电阻。
接地电阻越小，当有漏电流或是雷电电流时，可以将其导入大地，不至于伤害人或损坏设备。
如果接地电阻变大，会造成应该导入大地的电流导不下去，因此，接地电阻越小越安全。
电子电路设计中的数字集成电路设计方法
电子电路设计中的数字集成电路设计方法数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）设计方法在电子电路设计领域中扮演着至关重要的角色。
数字集成电路广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、消费电子产品等。
本文将介绍几种常用的数字集成电路设计方法，并讨论其特点与应用。
一、全定制设计方法全定制设计方法是一种基于传统工艺的数字集成电路设计方法，它通过精确地定义电路的每个元件参数，将电路设计为完全定制化的形式。
在全定制设计方法中，设计师需要手动绘制电路原理图，并进行详细的手工布局和连线。
这种方法具有高度的灵活性和设计自由度，可以满足各种特定应用的需求。
然而，全定制设计方法需要投入大量人力与时间，成本较高，因此更适用于小批量、高性能的电路设计。
二、半定制设计方法半定制设计方法是介于全定制设计和可编程门阵列设计之间的一种设计方法。
在半定制设计方法中，设计师通过使用逻辑门库和标准元件库，将电路的逻辑功能和部分布局进行自定义，而其他部分则采用标准单元的形式。
这种方法兼具了全定制设计的灵活性和可编程门阵列设计的高效性，能够在满足设计需求的同时，有效地减少设计时间与成本。
半定制设计方法广泛应用于中小规模、低功耗的数字集成电路设计。
三、可编程门阵列（Programmable Gate Array，简称PGA）设计方法可编程门阵列设计方法是一种基于Field Programmable Gate Array （FPGA）的数字集成电路设计方法。
在可编程门阵列设计方法中，设计师通过在FPGA上进行逻辑配置，将电路设计实现为可编程的形式。
这种方法具有高度的灵活性和可重构性，能够适应快速变化的设计需求。
然而，相比于全定制设计和半定制设计方法，可编程门阵列设计方法在性能和功耗上存在一定的折中。
可编程门阵列设计方法主要应用于中小规模、低功耗的数字集成电路设计，以及快速原型验证与系统开发。
四、可重构计算机设计方法可重构计算机设计方法是一种基于可重构计算机架构的数字集成电路设计方法。
电路设计方案
电路设计方案引言：电路设计是电子领域中关键的一步。
一个好的电路设计方案可以确保电子产品的正常运行和良好的性能。
本文将介绍电路设计的基本原则、流程和一些常见的电路设计方案。
一、电路设计基本原则：1. 系统需求分析：在电路设计之前，需要对系统的需求进行详细的分析，包括功能要求、性能指标、电源需求等。
只有清楚了解系统需求，才能有针对性地进行电路设计。
2. 选择合适的电子元器件：根据系统需求，选择合适的电子元器件非常重要。
例如，对于信号放大电路，需要选择具有高增益和低噪声的运算放大器。
在选择电子元器件时，还需要考虑其可获得性、成本和可靠性等因素。
3. 进行电路模拟和优化：在正式进行电路设计之前，可以通过软件工具进行电路模拟和优化。
这有助于评估电路的性能、调整参数以及解决可能存在的问题。
通过模拟和优化，可以提前发现潜在的设计缺陷，减少后期修改的时间和成本。
4. 合理布局电路板：电路板的布局对于电路的性能和稳定性至关重要。
合理的布局可以减少干扰和串扰，提高电路的抗干扰能力。
此外，在布局电路板时，还需要考虑散热和电磁兼容等因素。
5. 进行可靠性验证和测试：在完成电路设计后，需要进行可靠性验证和测试。
通过严格的可靠性验证和测试，可以确保电路的稳定性、可靠性和性能符合设计要求。
二、电路设计流程：1. 系统需求分析：对系统需求进行详细分析，明确设计目标和性能指标。
2. 电路拓扑设计：根据系统需求，选择合适的电路拓扑结构。
例如，对于信号放大电路，可以选择共射放大器或差动放大器等拓扑结构。
3. 选择元器件：根据电路拓扑设计，选择合适的电子元器件。
在选择元器件时，需要考虑其参数和性能指标。
4. 电路模拟与优化：使用软件工具进行电路模拟和优化，评估电路的性能、调整参数以及解决可能存在的问题。
5. PCB设计：进行电路板的布局和布线设计，保证电路的稳定性和可靠性。
在PCB设计中，需要考虑信号完整性、散热和电磁兼容等因素。
6. 原理图设计：根据电路拓扑、元器件和布局设计，完成电路的原理图设计。
电子电路设计：常见的电路设计软件及其使用方法
电子电路设计：常见的电路设计软件及其使用方法电子电路设计是电子工程中不可或缺的一环，在今天的技术发展前提下，电子电路设计软件的使用已经成为了更高效、更精确的设计方式。
以下是关于常见的电路设计软件及其使用步骤的详细介绍。
一、常见的电路设计软件1. Altium Designer（Protel）Altium Designer是一个集成化的电子设计自动化软件，可用于设计和制造电路板。
它具有强大的功能和用户友好的界面，适用于各种规模的设计项目。
Altium Designer支持从电路设计到布线布局和生产制造的全过程，是电子工程师的首选软件之一。
2. Cadence OrCADCadence OrCAD是一种全面的电路设计软件，它提供了从原理图设计到仿真和物理布局的整个设计流程。
OrCAD具备强大的仿真能力和优化工具，使得设计师能够进行各种电路的设计和分析。
3. Mentor Graphics PADSMentor Graphics PADS是一款专业的电子设计软件，它支持从电路设计到印刷电路板布局的整个设计流程。
PADS提供了丰富的元件库和布局工具，使得设计师能够更好地完成各种电路设计任务。
4. EAGLEEAGLE是一款广为使用的电子设计自动化软件，它提供了易于使用的图形用户界面和强大的功能。
EAGLE支持从原理图设计到PCB布局的整个设计流程，适合初学者和专业设计师使用。
二、电路设计软件的使用方法1. 开始一个新项目在使用电路设计软件前，首先需要创建一个新的项目。
在软件菜单栏中选择“新建项目”，然后选择项目名称和保存路径。
2. 绘制原理图绘制原理图是电路设计的第一步。
在软件中选择“绘制原理图”，选择需要的元件和连接线，然后将它们放置在工作区中。
通过连接线将各个元件连接起来，形成完整的电路。
3. 仿真和优化完成原理图的设计后，可以进行电路的仿真和优化。
在软件中选择“仿真”选项，设置仿真参数，并运行仿真。
电子电路设计方法PPT教学课件
集成电路的选择
• 集成电路的种类繁多，选用方法一般是“先粗后 细”，即先根据主体方案考虑应选用什么功能的 集成电路，再进一步考虑它的具体性能，然后再 根据价格等因素选用什么型号。选择的集成电路 不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满 足功耗、电压、温度、价格等多方面的要求。
阻容元件的选择
• 电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很 重要的，不同的电路对电阻和电容性能要求也不 同，有些电路对电容漏电要求很严格，还有些电 路对电阻和电容的精度要求很严，设计时要根据 电路的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、耐压范围是否满足要 求。
分立元器件的选择
• 分立元器件包括二极管、三极管、场效应管和晶 闸管等，选择器件的种类不同，注意事项也不同。 例如三极管，在选用时应考虑是NPN管还是PNP 管，是大功率管还是小功率管，是高频管还是低 频管，并注意管子的电流放大倍数、击穿电压、 特征频率、静态功耗等是否满足电路设计的要求。
元器件的参数计算
• ⑵ 尽量把总电路图画在同一张图上，如果 电路比较复杂，一张图画不下，应把主电 路画在同一张图上，而把一些比较独立或 次要的部分(例如直流稳压电源)画在另一张 或者几张图上，并用适当的方式说明各图 之间的信号联系。
• ⑶ 电路图中所有的连线都要表示清楚，各元器件 之间的绝大多数连线应在图上直接画出。连线通 常画成水平线或竖线，一般不画斜线。互相连通 的交叉线，应在交叉处用圆点标出。连线要尽量 短。电源一般只标出电源电压的数值(例如+5V， +15V，-15V)。电路图的安排要紧凑、协调，疏 密恰当，避免出现有的地方画得很密，有的地方 却空出一大块。总之，要清晰明了，容易看懂， 美观协调。
电子电路的安装
常用电子电路的设计及调试探讨
试。 在调试过程中， 要发现电路存在的问题， 通过不断改善最终使电路各 项性能都合乎标准， 使电路设计更加完善同时符合实际要求。
关键 词 ： 电子 电路 ； 设计 ； 调 试
在进行 电子 电路设计 时， 要在理论基础 上结合实践 ， 并且 的完善 的电路， 也可 以更具 自己的思路进行 创新。 但无论 选择 要通过 调试使之更加完善。 对于 电子器件来说 ， 电路设计 的好 哪种方式都必须在保证单元性能和要求 的前提 下进行。 在 具体 不一定安装出来会出现让人满意 的效 果， 在实际执行中总会有 操作过程中， 可以多翻看 一些相关资料， 使 自身思路更加开阔， 误 差出现 ， 比如元 器件 的参 数误差、电阻阻值误 差等 。 所 以在 使电路尽量简单， 最好具有经济节约的特 性。 完成 电路设计和安装后必须对其进行调试 ， 在每一次调试 后对
多查阅相干书籍使设计方案更加精准 。
要检查 电路 的连接 是否正确， 比如 电容极性是 否正确 、 元 器件 的安装 位置是 否正确 、 二、 三 级管连接是 否正确 、 电源 正
１ ． １ 明确 电子 电路设 计要求
在进 行 电子 电路 的设计 时， 要 求设计 者必须 对产 品的需 负极连接是否正确 、 是否有接地线和焊接是否符合要求等 。 求、目的、 标准和性能指标做到心中有数。 在确定器件参数 时尽 ２ ． ２ 通电检测 量做 到精准 ， 如果参数无法 确定， 那么在进行方 案设定时必须
在 完成分块调 试后 ， 可 以将各 个模块 联接起 来构成 整体
而 再通 过 实 际的 调 查探 究和 咨询 确 定 一 套 最 终 方案 。 在 进 行 方 进行联机调试 。 进行联机调试 的主要 目的是 观测实际的运行 结
基础电子电路设计范例
基础电子电路设计范例引言在现代社会中，电子电路已经成为了各行各业中不可或缺的一部分。
电子电路是指由电子元器件（如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等）组成的电路系统，通过不同的连接方式和元器件参数来实现特定的功能。
电子电路设计是电子工程领域的核心内容之一，设计一个高性能、高可靠性的电子电路是工程师们日常工作中的重要任务。
本文将介绍一些基础的电子电路设计范例，包括常见的模拟电路和数字电路。
通过这些范例，读者可以了解到电子电路设计的基本原理和方法，并能够应用于实际的项目中。
一、模拟电路设计范例H1：放大器电路设计放大器是模拟电路中最常见的电路之一，用于放大输入信号的幅度。
常见的放大器电路有运放放大器和离散元件放大器。
H2：运放放大器设计运放是一种非常重要的电子元器件，被广泛应用于各种电子设备中。
设计一个运放放大器的基本步骤如下：1.确定放大器的放大倍数要求。
根据实际需求确定所需要的输入输出电压之间的倍数关系。
2.选择适当的运放芯片。
根据放大倍数和所需要支持的频率范围来选择合适的运放芯片。
3.确定反馈电阻。
根据运放芯片的输入输出电阻和放大倍数的关系来确定反馈电阻的值。
4.进行仿真和优化。
使用电路仿真工具对放大器电路进行仿真，并根据仿真结果来优化电路参数。
H2：离散元件放大器设计与运放放大器相比，离散元件放大器是由离散元器件组成的放大器电路。
设计一个离散元件放大器的基本步骤如下：1.确定放大器的放大倍数要求。
根据实际需求确定所需要的输入输出电压之间的倍数关系。
2.根据放大倍数和所需要的频率范围来选择合适的离散元器件，如晶体管、电容等。
3.根据离散元器件的参数和放大倍数的关系来确定电路的元器件值。
4.进行电路仿真和优化。
使用电路仿真软件对离散元件放大器进行仿真，并根据仿真结果来优化电路参数。
H1：滤波器电路设计滤波器是一种用于滤除或变换信号特定频率成分的电路。
常见的滤波器电路有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
电子电路设计入门
电子电路设计入门电子电路设计是电子工程中非常重要的一项技术，它涉及到电路原理、元器件选择、电路设计方法等方面的知识。
对于初学者来说，掌握电子电路设计的基本原理和方法是非常关键的。
本文将介绍电子电路设计的入门知识，并探讨一些实用的设计技巧。
一、电子电路基础知识在学习电子电路设计之前，我们首先需要了解一些基础知识。
电子电路是由电子元器件（如电阻、电容、电感等）组成的，通过这些元器件可以实现信号的处理和控制。
同时，电子电路中也会涉及到各种信号源和信号处理器件，例如放大器、滤波器等。
在电子电路设计中，我们需要了解以下几个基本概念：1. 电压（Voltage）：电路中的电势差，用于表示电路中的电子能量变化情况。
2. 电流（Current）：电子在电路中的流动状态，用于表示电子在电路中的数量变化情况。
3. 电阻（Resistance）：阻碍电流流动的物理特性，用于限制电流的大小。
4. 电容（Capacitance）：存储电荷的能力，用于实现信号的延时和滤波。
5. 电感（Inductance）：通过电磁感应作用产生感应电动势，用于存储磁场能量。
二、电子电路设计流程在进行电子电路设计时，我们通常会按照以下流程进行：1. 确定需求：明确电路设计的功能和性能要求，例如放大、滤波、控制等。
2. 元器件选择：根据需求选择合适的电子元器件，例如放大器、运算放大器、滤波器等。
3. 电路设计：根据所选元器件的特性和需求，设计出符合要求的电路框图。
4. 电路模拟：使用电路模拟软件对设计的电路进行仿真，以验证其性能和功能。
5. 电路实现：根据设计结果，制作实际的电路板并进行焊接和组装。
6. 电路测试：对实际制作的电路进行测试，验证其性能和功能是否符合设计要求。
7. 优化调试：根据测试结果对电路进行优化和调试，以达到更好的性能和稳定性。
8. 文档记录：对电路设计和测试结果进行详细的记录，方便以后的参考和改进。
三、电子电路设计实例为了更好地理解电子电路设计的过程和方法，我们可以通过一个实例来进行说明。
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7/5/2020
➢ MOSFET：开关，内置 ➢ L：储能电感 ➢ Cout：储能电容 ➢ Diode：环路回流，内置
Buck典型应用电路及效率图
7/5/2020
DC-DC元件选型
• DC-DC IC：
– 根据不同应用进行选型 – 标称效率应在90%以上，实测效率>80% – 外围电路简单：MOS，Diode内置 – Soft Start功能：减小启动时Inrush Current
7/5/2020
晶体振荡电路
• 晶振的作用：为系统提供基本时钟信号
• 晶振种类：
– 谐振器: Resonator – 石英晶体振荡器: Crystal – 压控振荡器: VCXO – 温度补偿振荡器: TCXO – 其他: OXCO(恒温), VCTCXO(压控温度补偿) etc.
• 晶振的几个重要参数：
• 电荷泵：Charge Pump • 逆变电源(DC-AC)：EL冷光片
7/5/2020
线性稳压器基本工作原理
• 原理框图
调整管Q： -- 传统三端：PNP -- LDO：PMOS
7/5/2020
线性电源应用—单一电压输出
固定输出模式
可调整输出模式
7/5/2020
线性电源应用—双电源输出
单一稳压源模式
– 频率： – 频率偏移：常以ppm为单位 – 负载电容(CL) – 串联等效阻抗(ESR)
7/5/2020
晶体振荡电路
• 典型晶体振荡电路
– Rf：内部反馈电阻 – CL1/2：负载电容 – Cs：寄生电容 – Rext：外部限流电阻
• 负载电容计算
– 晶振规格书CL标称值
– 推荐NP0或X7R, ±5% MLCC
7/5/2020
PCB设计
• PCB设计： • 布局紧凑，走线粗短(阻抗小，电流大) • 开关电路屏蔽和隔离 • 反馈取样端与开关电路部分隔离 • 尽可能多的铺铜做散热和屏蔽
7/5/2020
实例
7/5/2020
PCB设计
7/5/2020
电荷泵(Charge Pump)
电荷泵基本工作原理
Cycle1: Cx充电，V(Cx) = Vin
63dB(LP2981),45dB(LP2985) 低(最低150mV) 小(250~500mW) ±1% ~ ±2% 5微安
适用场合
① 在 电 ② ③使 变 压 大 对用 压 调 功 调市 器 整 率 整经 电 效电整压率为流调要供电整求电路不电后高源第的一产级品，①②③④使小多调用功路整电率电效池电源率为压分有供 调 离 一电 整 定电 要源 求的产品
• PCB设计
– Cx靠近IC，走线短而粗
7/5/2020
DC-DC稳压电源比较表
功能 输出纹波
效率 成本
LDO 降压 小 较低 低
DC-DC 升/降压
大 高 高
Charge Pump 升压 中等 较高 较高
适用场合
压差小，输出 电流较小(功率 小)，纹波小
压差大，效率 要求高
2~3倍压，小电 流
双稳压源模式
7/5/2020
传统三端稳压器与LDO
• 传统三端稳压器与LDO的比较
输入电压范围 抗噪能力
输入/输出压差 功耗
输出精度 静态耗电
传统三端稳压器LM7805 最高35V
73dB(Fairchild LM7805) 高(Typ. 2V) 大 (>2W) ±2% ~ ±4% 5毫安
LDO CE6201 12V
K1
A
B
K2
K1
7/5/2020
DC-DC Boost实例
TI LMR62014
7/5/2020
Boost DC-DC典型应用电路
• 开关MOS管：IC内置 • L1：储能电感(Power choke) • D1：(即K2)防止反向 • C2：储能电容
7/5/2020
降压型(Step down/Buck)DC-DC
7/5/2020
晶体振荡电路PCB设计
7/5/2020
Cycle2: 输出，Vout=Vin+V(Cx)=2Vin
电荷泵典型应用电路
• 特点：
– Vout通常在Vin 2~3倍 – Iout供Cx: Low ESR (X7R)，容量根据 IC Datasheet选型
– Cin: ≥ 2Cx – Cout: ≥ 10~50 Cx
馬駿 2014.7
一． 常用电源设计 二． 振荡电路设计 三． 通用运放设计 四． 常用开关驱动
常用单片机系统电源分类
• 线性电源
– 传统三端稳压器：7805，7812等 – 低压差线性电源(Low Drop Out voltage regulator)
• 直流开关电源：DC-DC
– 升压型：Step-up，Boost – 降压型：Step-down，Buck – 升降压型：自适应
7/5/2020
线性稳压源器件选择
• 器件选择的注意点
– VIN/VOUT端电压及纹波 – 功耗：最大功率，静态电流
• 器件选择注意事项
– 电容耐压值
• 铝电解：最小1.7倍工作电压(交流取有效值)，可适 当提高到2倍
• 钽电容：2倍峰值电压
– 反馈电流设计：> 5~10 Iq
7/5/2020
PCB布板要求
• 设计散热通道：
– 热源四周有充足的散热空间(勿放置在边角) – 散热PAD(80%热能通过Thermal PAD传导)直接与大面积铺铜相连 – 过孔是良好的散热通道，把热量传导到其他层面 – 借助外力：散热片，导热胶等等
7/5/2020
直流开关电源
• 升压型(Boost)DC-DC基本原理
A
B K2
• ①输入与输出隔离 • ②Cin，Cout，IC三者GND直接相连 • ③电流流向Vin CinICCoutVout
② Good
7/5/2020
① ,③不足
PCB布板要求
• 散热： P = (Vin – Vout) * Iout
– 输入6V，输出4V，最大电流500mA，则三端稳压器上最大散热会 达到1W
• 串联二极管
– 正向压降小：肖特基二极管，锗管 – 正向平均电流 – 反向恢复时间(Trr)：远低于开关振荡周期
7/5/2020
DC-DC元件选型
• 储能电感：
– 指定电感量：等效阻抗小(Q值高) – 最大工作电流 – 工作频率 – 封装：Shielded方式EMC兼容性佳
• 储能电容：
– Low ESR：提升效率