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电子电路设计的一般方法与步骤

电子电路设计的一般方法与步骤

一、总体方案的设计与选择

1.方案原理的构想

在设计一个复杂的系统时，需要进行原理方案的构思。这

就是要确定用什么原理来实现系统要求。为此，需要对课题的
任务、要求和条件进行仔细的分析与研究，找出其关键问题，

并提出实现的原理与方法。同时，应该广泛收集与查阅有关资

料，提出尽可能多的方案以便作出更合理的选择。所提方案必
须对关键部分的可行性进行讨论，并通过试验加以确认。

2.总体方案的确定

原理方案选定以后，便可着手进行总体方案的确定。为了

把总体方案确定下来，必须把每一个框图进一步分解成若干个
小框，每个小框为一个较简单的单元电路。总之,应从单元电
路和单元之间连接的设计与选择出发，恰当地分解框图。

二、单元电路的设计与选择

1.单元电路结构形式的选择与设计

按已确定的总体方案框图，对各功能框分别设计或选择出

满足其要求的单元电路。因此，必须根据系统要求，明确功能

框对单元电路的技术要求，必要时应详细拟定出单元电路的性
能指标，然后进行单元电路结构形式的选择或设计。满足功能

框要求的单元电路可能不止一个，因此必须进行分析比较，择

优选择。

2.元器件的选择

1)元器件选择的一般原则

在选择元器件时，应根据单元电路的要求，选择性能稳定、
质量可靠、价格合理的元器件。同时，还要考虑元器件的电气
参数是否符合要求，以及元器件的封装形式和安装方式是否适
合设计要求。在选择元器件时，还要考虑其供应渠道是否可靠，

以及是否有足够的库存量。

在电子元器件领域，元器件的品种规格繁多，性能、价格
和体积各异，新品种不断涌现。因此，我们需要经常关注元器

件信息和新动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，熟悉常

用的元器件型号、性能和价格，以便为单元电路和总体电路设
计提供有利的信息。在选择合适的元器件时，需要进行分析比

较，首先考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求，然后考

虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。

随着微电子技术的飞速发展，集成电路的应用越来越广泛。

虽然一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路，其性能、
体积、成本、安装调试和维修等方面一般都优于由分立元件构

成的单元电路，但在某些特殊情况下，如高频、宽频带、高电

压、大电流等场合，集成电路往往不能适应，仍需采用分立元

件。另外，对于一些功能十分简单的电路，往往只需一只三极

管或一只二极管就能解决问题，就不必选用集成电路。

在选择集成电路时，需要考虑集成电路的品种和功能，可
分为模拟集成电路、数字集成电路和模数混合集成电路等三大

类。根据集成电路中有源器件的性质，可分为双极型和单极型

两种集成电路。同一功能的集成电路可以是双极型的，也可以
是单极型的。双极型与单极型集成电路在性能上的主要差别是：

双极型器件工作频率高、功耗大、温度特性差、输入电阻小等，

而单极型器件则相反。选择哪一种集成电路，取决于单元电路
所要求的性能指标。

在单元电路确定后，还需要认真仔细地考虑它们之间的级
联问题，如电气特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合，

以及相互干扰等问题。在级联设计时，需要确保电气性能相互

匹配，以保证电路的正常工作。
单元电路之间电气性能相互匹配的问题包括阻抗匹配、线

性范围匹配、负载能力匹配和高低电平匹配。其中，阻抗匹配

和线性范围匹配是模拟单元电路之间的匹配问题，而负载能力

匹配则是两种电路都必须考虑的问题。为了提高放大倍数和负

载能力，希望后一级的输入电阻要大，前一级的输出电阻要小。

但从改善频率响应角度考虑，则要求后一级的输入电阻要小。

线性范围匹配问题涉及到前后级单元电路中信号的动态范
围。为保证信号不失真地放大，则要求后一级单元电路的动态

范围大于前级。

负载能力的匹配实际上是前一级单元电路能否正常驱动后

一级的问题。在后一级单元电路中，由于末级电路往往需要驱

动执行机构，因此这个问题特别突出。如果驱动能力不够，则
应增加一级功率驱动单元。在模拟电路里，如对驱动能力要求

不高，可采用运放构成的电压跟随器，否则需采用功率集成电

路或互补对称输出电路。在数字电路里，则采用达林顿驱动器、
单管射极跟随器或单管反向器。

信号耦合方式是单元电路之间的另一个关键问题。常见的
信号耦合方式有直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。

直接耦合是最简单的方式，但在静态情况下存在两个单元电路

的相互影响。阻容耦合方式可以传递脉冲信号，变压器耦合方

式则是通过变压器传递信号，而光电耦合方式则是通过光电信

号的转换变成信号的传输，以达到前后级隔离的目的。