电子系统设计概述VIP免费

第1章电子电路设计概述1.1电子系统的基本概念所谓电子系统是指由一组电子元件或基本电子单元电路相互连接、相互作用而形成的电路整体，能按特定的控制信号，去执行所设想的功能。一般按电子系统所处理加工完成信号的不同，可分为模拟电子系统、数字电子系统和数字一模拟混合电子系统。1.1.1模拟电子系统模拟电子系统的主要功能是对模拟信号进行检测、处理、变换和产生。模拟信号的特点是，在时间上和幅值上均是连续的，一在一定的动态范围内可能任意取值。这些信号可以是电量(如电压、电流等)，也可以是来自传感器的非电量(如温度、压力、流量等)。组成模拟电子系统的主要单元电路有放大电路、滤波电路、信号变换电路、驱动电路等。图1-1为低频功率扩音系统框图，它由话筒、音频放大器、扬声器和电源组成。图1-1低频功率扩音系统框图当人们对着话筒讲话时，话筒将声音高低强弱的变化，转换成相应的电信号。由于该信号非常微弱，必须经过音频放大器的放大，才能驱动扬声器。音频放大器一般由前置放大、电压放大和功率放大电路组成下通过前置放大、电压放大单元电路，提高信号电压；通过功率放大电路，可提高所需的输出功率。随着集成电路技术的发展，对于一个小功率的扩音系统，完全可用一片集成电路来实现。对于更复杂的模拟电子系统，可以用几片集成电路再加上分离元件和电路单元来实现。本书将从工程实践的角度出发，对组成模拟电子系统的典型单元电路、常用模拟集成电路将作详细的分析，同时讲述构成模拟电子系统的设计方法。1.1.2数字电子系统由若干数字电路和逻辑部件组成，处理及传送数字信号的设备称为数字系统。数字信号的特点是不随时间作连续变化。一个复杂的数字电子系统可分解为控制器加若干个子系统。这些子系统完成的逻辑功能比较单一，一般由中、大规模集成电路实现，如存储器、译码器、数据选择器、加法器、比较器、计数器等。数字电子系统中必须要有控制器，控制器的主要功能是来管理各个子系统之间的互相操作，使它们有条不紊地按规定的顺序操作。数字电子系统的简单框图由图1-2表示。图1-2数字电子系统框图一般说来，有没有控制器是区别数字电路是系统还是功能部件的标志。凡是有控制器的数字电路，不管其规模大小一律称为数字电子系统，而不包含控制器的数字电路，不管其规模大小，均不能作为一个独立的数字系统来对待，只能称之为部件。最多只能算一个子系统。1.1.3模拟—数字混合电子系统包含有模拟电子电路和数字电子电路组成的电子系统称之为混合电子系统。在过程控制和各种仪器仪表中，完成对如温度、压力、流量、速度等物理量的控制、测量、显示等功能，需要模拟一数字混合电子系统来实现。随着微电子技术的不断发展，各种混合式集成电路不断出现，如555定时器、集成采样保持器、A/D、D/A转换器等。利用这些集成电路和其他元件，并配合数字控制器（一般是微处理器或计算机），可组成功能强大的电子控制系统。一个水温自动控制系统的框图如图1-3所示。图1-3水温自动控制系统的框图测温电路是把温度的变化转化为微弱的电压信号。该电压信号经放大、滤波，送入模数转换电路，经A/D转换器把电压信号转换为与温度变化相应的数字编码信号。然后，微处理机系统根据水温控制模型进行计算，得到相应的控制输出数字信号。该数字信号可控制电力电子电路的电流大小，从而调整水温高低。1.2模拟电子系统设计的一般方法1.2.1模拟电子系统的设计方法由于模拟电子系统种类繁多，千差万别，故设计一个电子系统的方法和步骤也不尽相同。但对于要设计的实际电子系统，一般首先根据电子系统的设计任务，进行总体方案选择；然后对组成系统的单元电路进行设计、参数计算、元器件确定和实验调试；最后绘出用于指导工程安装和生产的电路原理图。1．总体方案确定在全面分析电子系统任务书所下达的系统功能、技术指标后，根据己掌握的知识和资料，将总体系统功能合理的分解成若干个子系统（电路单元），并画出各个电路单元框图相互连接而形成的系统原理框图。电子系统总体方案的选择，直接决定电子系统设计的质量。在进行总体方案设计时，要多思考、多分析、多比较。要从性能稳定、...