• 第1章 电子设计与制作基础


    1、电子系统的分类

    • 模拟电子系统
    • 数字电子系统
    • 模拟、数字混合系统
    • 微处理器(单片机、嵌入式)电子系统

    2、电子系统的定义

    • 通常,将由电子元器件或部件组成的能够产生、传输、采集或处理电信号及信息的客观实体称为电子系统。如电源系统、通信系统、雷达系统、计算机系统、电子测量系统、自动控制系统等。

    3、电子系统的两个过程链

    • 传感检测信息输入——信号调理——信号处理决策——放大变换——控制驱动执行输出——对象——反馈——信号处理决策;
    • 人为控制——信号处理决策——放大变换——控制驱动执行输出——对象——反馈——信号处理决策;

    4、电子系统设计的基本内容

    • 一般包括拟定性能指标、电子系统的预设计、试验和修改设计等环节。
    • 分为方案论证、初步设计、技术设计、试制与实验、设计定型五个阶段。

    5、衡量设计的标准

    • 工作稳定可靠,能达到所要求的的性能目标,并留有适当的余量;电路简单,成本低;所采用的元器件品种少,体积小,且货源充足,便于生产、测试和维修。

    6、电子系统设计的流程

    • 明确电子信息系统设计的技术条件(任务书)
    • 选择电源的种类;
    • 确定负荷容量(功耗);
    • 设计电路原理图、接线图、安装图、装配图;
    • 选择电子、电器元件及执行元件,制定电子、电器元器件明细表;
    • 画出电动机、执行元件、控制部件及检测元件总布局图;
    • 设计机箱、面板、印制电路板、接线板及非标准电器和专用安装零件;
    • 编写设计文档;

    7、电子系统设计的一般方法

    • 自底向上法——由多个部件组成的子系统实现系统的某个功能。
    • 自顶向下法——将系统的输入/输出(I/O)关系全面准确的描述出来,然后进行子系统设计。
    • 自顶向下法为主导,并结合使用自底向上法——利用系统常用的“积木块”,即固定功能的标准集成电路。

    8、电子系统的参数计算

    • 各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在标称值允许范围内,并留有适当裕量,以保证电路在规定的条件下能正常工作,达到所要求的性能指标。
    • 对于环境温度、交流电网电压变化等工作条件,计算参数时应按最不利的情况考虑。
    • 涉及元器件的极限参数(如整流桥的耐压)时,必须留有足够的裕量,一般按照实际值得1.5倍左右考虑。
    • 电阻值尽可能选在1MΩ范围内,最大不超过10MΩ,其数值应在常用电阻标称值之内,并根据具体情况正确选择电阻的品种。
    • 非电解电容尽可能在100pF~0.1uF范围内选择,其数值应在常用电容器标称值系列之内,并根据具体情况正确选择电容器的品种。
    • 在保证电路性能的前提下,尽可能降低成本,减少器件品种,减少元器件的功耗和体积,为安装调试创在有利条件。
    • 应把计算确定的各参数标在电路图的恰当位置。
    • 尽可能选用中、大规模集成电路。
    • 单元电路的输入电阻和输出电阻。应根据信号源的要求确定前置级电路的输入电阻,或用射级跟随器实现信号源与后级电路的阻抗匹配和转换,也可以考虑选用场效管电路,或采用晶体管自举电路。
    • 放大级数。设备的总增益是确定放大级数的基本依据,可以考虑采用运算放大器实现放大级数。在具体选定级数时,应该留有15%~20%的增益裕量,以避免实现时可能造成增益不足的问题。除前置级外,放大级一般选用共发射级组态。
    • 级间耦合方式。级间耦合方式通常根据信号、频率和功率增益要求而定。在对低频特性要求很高的场合,可以考虑直接耦合,一般小信号放大级之间采用阻容耦合,功放级与推动级或功放级与负载级之间一般采用变压器耦合,以获得较高的功率增益和阻抗匹配。
    • 为例降低噪声,ICQ可以选得低些,选β小的管子。后级放大器,因输入信号增幅较大,工作点可适当高一些,同时选β较大的管子。工作点的选定以信号不失真为宜。工作点偏低会产生截止失真,工作点偏高会产生饱和失真。

    9、印制电路板的分类

    • 单面印制板(绝缘基板的一面有印制电路)
    • 双面印制板(绝缘基板的两面有印制电路)
    • 多层印制板(在绝缘基板上制成三层以上印制电路)
    • 软印制板(绝缘基板是软的层状塑料或其他质软的绝缘材料)

    10、电路调试的方法

    • 检查电路及电源电压
    • 调试供电电源
    • 静态调试
    • 动态调试
    • 指标测试
    • 负荷试验

    11、电路调试过程中的常见故障

    • 虚焊,接触不良
    • 受潮、发霉、绝缘性能降低、损坏
    • 元器件失效,如电解电容器的电解液干涸,导致电容器失效或损耗增加而发热
    • 接插件接触不良,弹簧片弹力不足,继电器接触点表面氧化发黑
    • 元器件可动部位接触不良,如电位器、半可变电阻的滑动点
    • 错焊、漏焊;多次弯折或震动导致的接线断裂;或是紧固的零件松动
    • 元器件相碰导致的短路;连接导线焊接时剥线过多,过热收缩引起的相碰短路
    • 允许元器件参数的变动范围过窄,以致元器件参数稍有变化,就不能正常工作。
    • 由于某些原因造成机内原先调谐好的电路严重失谐

    12、电路调试过程中的故障排查法

    • 不通电观察法
    • 通电检查法
    • 信号替代法
    • 信号寻迹法
    • 波形观察法
    • 电容旁路法
    • 元(部)件替代法
    • 整机比较法
    • 分割测试法
    • 测量直流工作点法
    • 测试电路元器件法
    • 调整可调器件法

    数字信号处理芯片——DSP
    计算机辅助设计——CAD

    刻刀:用于清除元器件上的氧化层和污垢。

    当烙铁上加松香冒出柔顺的白烟时为焊接最佳状态。

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