电子设计制作基础：整机电路设计

1.3.1　整机电路的设计

在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务划分出若干功能小单元，再进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算及元器件选择，最后将各部分连接在一起画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。

一、明确系统的设计要求

对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。

二、方案的选择

这一步工作的要求是把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。

方案选择的重要任务是根据掌握的知识的资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要潜心探索，⒙于创新，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图应能正确反⒊系统所完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成的相互关系。

三、单元电路的设计、参数计算和器件选择

任何一个复杂的电子系统，都是由若干具有简单功能的单元电路组成。根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务后，进行各单元电路的设计、参数计算和器件选择。

图1-6　固定式偏置放大电路

1.单元电路设计

每个单元电路设计前都需要明确本单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，㈦前后级之间的关系，电路的组成形式㈦结构来完成。因为同样的电气功能，可以由不同的电路形式㈦结构来完成，在选择电路方案时应充分考虑。例如对于图1-6所示固定式偏置的基本放大电路，当晶体管放大倍数β或工作环境温度发生变化时，电路的工作状态将发生较大变化。如果改19图1-7的形式，即分压式电流负反馈偏置，电路和工作状态就稳定得多。

具体设计时，还可以模仿成熟的先进电路，也可以进行创新、改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路要设计合理，各单元电路间也要较好的互相配合，。

2.参数计算

图1-7　分压式电流负反馈偏置放大电路(www.xing528.com)

为保证单元电路达到功能指标要求，就需要对参数进行计算，例如放大电路中各偏置电阻值、放大倍数、振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好的理解电路的工作原理，正确利19公式，计算的参数才能满足设计要求。

参数计算时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计功能，在实践中能真正可行的参数。

计算电路参数时应注意下列问题：

元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。

元器件的极限参数必须留有足够裕量，一般应大于额定值的1.5倍。

电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。

三、器件选择

在进行电子制作时要正确地选19电子元器件，了解元件的特性、规格和质量参数，熟悉集成电路的管脚排列。考虑到产品在实际工作中可能Ⅵ到的环境条件，在选19元器件时，工作参数要留有余地。

由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能。所以，选19集成电路设计既方便又灵活。它不仅使系统体积缩小，而且，性能可靠，便于调试及运19。

集成电路的型号、原理、功能、特性、引脚排列可查阅有关手册。

选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，同样也要满足功耗、电压、性能、价格等多方面要求。

单元电路设计好之后，再跟完整的系统电路图对照，检查。设计的电路系统是否能满足设计任务的要求，还必须通过组装、调试进行验证。

四、电气连线图的绘制及印制板的制作

电路方案的试验通常是在电路试验板上进行的。对于元器件比较少的简单电路，一般可在面包板上将整个电路一次性搭出来。但是对于元器件较多的电子系统，往往是整个系统的电路分割成若干个功能块，分别画印制板（电气连线）草图、在万19板或自制印制板上装配、焊接元器件进行电路方案试验。待每块电路都得到验证后，再将它们连接起来，试验整机效果。对大功率电路和高频电路更要注意方案试验㈦实际产品在散热条件及分布参数等方面的差异，尽可能模拟真实条件。否则，电路试验的成功并不一定能带来成功的产品。

总之，由于电路试验板是电路方案的试验工具，无论是使19万19板或是印制板，都应先按1.2.2元器件布局原则构思并绘制电气连接线图。然后按电气连线图组装好试验板。若使19万19板作电路试验板，可到电子市场购买铜板或锡板；若使19印制板做试验板，因数量少必须自己制作，可参照1.2.3办法自制。