《电子产品创作设计课程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子产品创作设计课程.ppt（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8/29/2019,电子产品创作设计课程,8/29/2019,1、课程学习参考资料,参考资料及相关通知 password: electronic Book： Practical Electronics for Inventors, Second Edition. 谢自美主编.电子线路设计.实验.测试.华中理工大学出版社 汤元信等编.电子工艺及电子工程设计.清华大学出版社. 李哲英等编.实用电子电路设计.电子工业出版社 傅劲松主编.电子制作实例集锦 陈永甫主编.电子电路智能化设计实例与应用,一、关于课程,8/29/2019,2目的： 提高电子产品设计的工程意识及设计制造能力(基本技能:电路设计
2、、元件选择与识别、安装、调试、包装设计),培养和提高解决问题能力、创新能力,培养电子竞赛人员。 A、培养综合设计和实践能力。 B、培养查阅资料文献和仿真技术应用的能力。 C、培养工艺素质。 D、培养团队精神。 E、培养市场素质。,8/29/2019,3.任务： 由4-5人合作成立项目设计组，选择设计题目(或自选)一个，并完成电子产品设计制作作品一件,设计报告一份(约5000字左右),作品参加今年校“星火怀”/“挑战杯”竞赛，记课程学分2分。,8/29/2019,4. 授课方式： 讲课、讨论和指导式相结合; 5. 课程开课时间:9月28日至11月2日； 6作品和报告验收时间:10月29日至11月
3、2日下午2：005：30; 7制作场地: 新校区E楼222实验室,开放时间10月15日后每天下午、晚上； 8. 管理方式:器件各组自行解决,制作作品归个人所有,制作工具、仪器、导线、焊锡、器件手册由实验室提供;,8/29/2019,二时间安排,1.方案设计安排: 时间9月28日至10月12日; 任务:完成方案设计,电路设计,包装方案设计; 2、设计方案讨论课安排; a.时间:10月13日至10月14日(参加22日提交院竞赛作品的同学提前联系，国庆期间安排时间讨论)； b.讨论内容: 设计方案(与应用场合和功能扩展、包装创新内容为讨论重点); 对电路组成及工作原理理解程度; 元器件选择依据和应用
4、方法; 包装设计方案预案; 例出应购置器件清单，由导师审核。,8/29/2019,3、选购元器件、通用板和IC插座、包装机壳; 时间：10月15月至10月17日 4、安装调试时间安排:10月18日至11月2日 开放时间安排：每天下午2：00至21：30点，周六周日全天开放,每天上午8:30至11:30,下午:2：00至21：30。,8/29/2019,5、实验地址：新校区E楼222实验室；实验室使用及管理办法： 每一个组值一天班,负责实验室开放和实验设备、工具管理; 交班时间：每天晚上21:30; 辅导时间:每周一五下午2:00至5:30; 6、作品和设计报告验收时间：作品先完成先验收和设计报
5、告可随后发至导师邮箱，验收时间：10月29日至11月2日有导师的辅导时间中即可。,8/29/2019,三 选题,每45人为一组,选一个组长参于组织管理,选择一个题目; 自拟题目：请携带自拟题目相关资料找老师讨论。 非自拟题目：请从老师所发资料中选择题目。不同组可重复选题。 每班班长用exel统计。格式为：题目，姓名，学号，手机，邮箱。红色字体标出组长。 班长统计后，交给科协做全级统计。统计后发邮箱。,8/29/2019,本课程是一门理论和实践紧密结合的课程。它利用基本电子电路原理，设计、制作出合乎要求的具有实用价值的电子装置的过程。是考察学生电子技术基本应用技能、实践创新能力的重要实践过程。主
6、要侧重以下方面： 设计内容具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势。 学习者综合运用基础知识进行理论设计的能力、创新精神和独立工作能力。,4.1性质和目的,四 电子产品创作设计基础,8/29/2019,4.2 设计的基本原则,满足系统功能和性能的要求。这是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。 电路简单，成本低，体积小。系统集成技术是简化系统电路的最好方法。 电磁兼容性好。电磁兼容特性是现代电子电路的基本要求。 可靠性高、性价比高。 系统的集成度高、节能。 调试简单方便。 生产工艺简单。,8/29/2019,（1）电磁兼容特性是指确保仪器或者系统正常工作时对周围电磁
7、环境和内部电路相互之间电磁作用的限制、要求和特点。（抗干扰能力，干扰源） （2）在电路设计时应注意： 选用电磁兼容特性好的集成电路； 尽量提高系统集成度； 只要条件允许尽量降低系统工作频率； 为系统提供足够功率的电源； 电路布局、布线要合理，做到高低频分开、功率电路与信号电路分开数字电路与模拟电路分开。,4.3电路兼容设计,8/29/2019,4.4 电子产品设计步骤,8/29/2019,4.4.1 电子电路的基本设计方法自顶向下,8/29/2019,1、明确系统设计任务和要求 对设计任务分析，了解性能、指标、内容及要求。这点十分重要，充分理解题目的要求、每项指标的含义，这是完成综合设计和实验
8、的前提。,2、制订方案与构筑总体框图 对于同一个题目，实现的方案可能是多个，实现的途径和技术路线也可能是多方面的。可以将不同的方案与途径加以对比。从中选择一种方案来实现。 选择的原则一般是“相对容易，相对巧妙，性价比高”。,4.4.2 电子电路的基本设计方法自顶向下,8/29/2019,3、单元电路设计 设计单元电路的一般方法和步骤如下： (1) 根据设计要求和已选定的总体方案原理框图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要单元电路的性能指标、与前后级之间的关系、分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。 (2) 拟定好各单元电路的要求后，
9、按信号流程顺序分别设计各单元电路。,8/29/2019,（3）选择单元电路的组成形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识，开阔眼界， （4）从已掌握的知识和了解的各种电路中选择一个合适的电路。如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。 （5）在单元电路的设计中特别要注意保证各功能块协调一致地工作。,8/29/2019,此外还要注意前后级单元之间信号的传递方式和匹配，尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，并考虑到各单元电路的供电电源尽可能统一，以便使整个电子系统简单可靠。另外，尽量选择现有的、成熟的电路来实现单元电路的功能。有时找不到完全满
10、足要求的现成电路，可在与设计要求比较接近的某电路基础上适当改进，或自己进行创造性设计。为了使电子系统的体积小，可靠性高，电路单元尽可能用集成电路组成。,8/29/2019,选择元器件可从“需要什么”和“有什么”两个方面来考虑。 所谓“需要什么”是指根据具体问题的要求所选择的方案需要什么样的元器件，即每个元器件各应具有哪些功能和什么样的性能指标。 所谓“有什么”是指有哪些元器件，哪些在市场上能买得到，它们的性能如何、价格如何、体积多大等。众所周知，电子元器件的种类繁多，而且不断出现新产品，这就需要用户经常关心元器件的新信息和新动向，多查资料。大量了解各种元器件特性、规格、参数、价格。一般优先选用
11、集成电路。 建议：在保证电路性能的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。,4、器件的选择,8/29/2019,应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。（如工作频率、功率、工作电压等其他指标，可以参阅器件技术手册） 一般情况下，在元、器件选择方面，建议在保证电路性能的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。 尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果。 一切从实际需求出发，将分壹元件与集成电路巧妙地结合起来，而且尽量应用集成电路，以使系统简化，体积小，可靠性提高。,8/29/2019,在元器件应用中，必须注意以下几个方面
12、：,电源电压的范围是多少？是单电源供电还是需要双电源供电？这点十分重要。若不注意，将+3.3 V电源的器件加+5 v，将+5 V器件加+9 V，甚至更高，那器件是必烧无疑。 注意元器件的主要技术指标。不要以为只要是运放就能作放大器、滤波器。例如要求做一个2MHz带宽的放大器， 如果选用LM741，结果无论如何都达不到要求，因为LM741的单位增益带宽积只有1MHz。 元器件互相之间的电平匹配如何？ 元器件的输入阻抗，允许的输入电压、电流范围以及输出驱动负载的能力等等。如音频功放LM386是不能推动0.5W以上的负载。这一方面会涉及器件的安全，另一方面又可能影响到系统的某些指标能否达到。,8/2
13、9/2019,可单电源工作的运放 LM324 ;LM358 ;AD822 ;OP295,运算放大器的使用细节和单电源供电,8/29/2019,单电源放大电路设计,8/29/2019,0V输出：多数运放不能输出0V值 LM358 ; LM324 特殊运放可以0V输出。 例如OP295等 满幅输出: 普通运放不能满幅输出 LM324,LM358,AD711 特殊运放能够满幅输出 AD822,POA350,运放的输出幅度和“轨至轨”满幅输出,8/29/2019,为保证单元电路达到功能指标要求，常需计算某些参数。例如放大器电路中各电阻值、放大倍数，振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路
14、的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 一般来说，计算参数应注意以下几点： (1) 各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当的裕量. (2) 对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。,5、参数计算,8/29/2019,（3） 涉及元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般按1.5倍左右考虑。 （4）对于电阻、电容参数的取值，应选计算值附近的标称值。电阻值一般在1M欧姆内选择；非电解电容器一般在100pF0.47uF选择；电解电容一般在1uF2000uF范围内选用。 （5）在保证电路达到功能指标要求的前提下，尽量减少元器件
15、的品种、价格、体积等。,8/29/2019,随着计算机的普及和EDA技术的发展，电子电路设计中的实验演变为仿真和实验相结合。 仿真具有下列优越之处： (1)对电路中只能依据经验来确定的元器件参数，用电路仿真的方法很容易确定，而且电路的参数容易调整。 (2)由于设计的电路中可能存在错误，或者在搭接电路时出错，可能损坏元器件，或者在调试中损坏仪器，从而造成经济损失。而电路仿真中也会损坏元器件或仪器，但不会造成经济损失。 (3)电路仿真不受工作场地、仪器设备、元器件品种、数量的限制。,6、计算机仿真和实验验证,8/29/2019,尽管电路仿真有诸多优点，但其仍然不能完全代替实验。对于电路中关键部分或
16、采用新技术、新电路、新器件的部分，一定要进行实验最终确定可行方案。 仿真和实验验证要完成以下任务： 检查各元器件的性能、参数、质量能否满足设计要求。 检查各单元电路的功能和指标是否达到设计要求。 检查各个接口电路是否起到应有的作用。 把各单元电路组合起来，检查总体电路的功能、性能是否最佳。,8/29/2019,7、电路图和PCB图的绘制,总体电路图是在总框图、单元电路设计、参数计算和元器件选择的基础上绘制的，它是组装、调试、印刷电路板设计和维修的依据。目前绘电路图一般是在计算机上利用绘图软件完成。绘制电路图时主要注意以下几点：,（1）总体电路图通常按照信号的流向，从输入端画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路；,（2）注意总体电路图的紧凑和协调，要求布局合理，排列均匀。图中元器件的符号应标准化，元件符号旁边应标出型号和参数。,8/29/2019,（3）连线一般画成水平线和垂直线，并尽可能减少交叉和拐弯。对于相互交叉的线，应在交叉处用圆点标出。,8/29/2019,PCB设计要
