那些你不早知道的电子电路设计窍门
工作总是要找到窍门，设计电子电路更需要窍门！常用电子电路的设计的方法和步骤是：选择总体方案，设计单元电路，选择元器件，计算参数，审图，实验，画出整体电路图。但是由于电子电路种类繁多，千差万别，设计方法和步骤也因情况不同而异，在设计时，应根据实际情况灵活把握。掌握电子电路设计窍门，提高工作效率！
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,根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合要求的完整系统电路图。设计过程是知识的综合应用过程，包括对现有产品的分析，对元器件的应用及对电路结构设计的完善等方面内容。
1 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。
2 总体方案的选择
设计电路的第一步就是选择总体方案。所谓总体方案是根据所提出的任务、要求和性能指标，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现各项功能，满足设计题目提出的要求和技术指标。
方案选择的重要任务是根据把握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统功能的设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，争取设计的方案公道、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的框图。框图应能正确的反映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和相互关系。
由于符合要求的方案往往不止一个，应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，以广开思路，提出不同的方案，然后仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从中选优。在选择过程中，常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画的太具体，只要说明基本原理就可以了，但有些关键部分一定要画清楚，必要时尚须画出具体电路来加以分析。
选择方案要留意下面几个题目。
（1）应针对关系到电路全局的题目，开动脑筋，多提些不同的方案，深进加以比较。有些部分，还要提出各种具体电路，根据设计要求进行分析比较，从而找出最优方案。
（2）不要盲目热衷于数字化方案。数字电路确有不少优点，但对输进输出都是模拟量的小装置，假如采用数字化方案，则要先用A/D转换器将模拟量转换为数字量，经过数字电路处理后，再经D/A转换器将数字量转换为模拟量，这样必然带来高本钱、电路复杂等缺点。因此，不仔细分析而一概以为数字化方案比模拟电路方案好的观点是不适宜的。必须从实际出发，针对具体题目提出多种不同方案，经过充分的分析和比较，最后选出最佳方案。
（3）既要考虑方案的可行性，还要考虑性能、可靠性、本钱、功耗和体积等实际题目。
（4）选出一个满足的方案并非易事，在分析论证和实际过程中需要精益求精和完善，出现一些反复是难免的，但应尽量避免方案上的大量反复，以免浪费时间和精力。
3 单元电路的设计
在确定总体方案、画出具体框图后，便可进行单元电路的设计。
3.1设计单元电路的一般方法和步骤
（1）根据设计要求和以选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应具体拟定主要单元电路的性能指标。应留意各单元电路的互相配合，但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，以简化电路结构、降低本钱。
（2）拟定出各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确实无误后方可按一定顺序分别设计各单元电路。
（3）选择单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅有关资料，以丰富知识、开阔眼界，从而找到适用的电路。假如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可以选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。
每个单元电路设计前都需要明确本单元电路的任务，具体拟定出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式，选择最佳电路形式。由于同样的电气功能，可以由很多种电路形式和结构来完成，在选择电路方案时要进行充分考虑。
具体设计进行时，还可以参照经典的、成熟的、先进的电路形式，也可以进行创新和改进，但都必须保证性能要求。而且单元电路本身要求设计公道，各单元电路也要互相配合，同时，留意各部分的输进信号、输出信号和控制信号的关系。
3.2参数的计算
为了保证单元电路达到功能指标要求，就需要对参数进行计算，例如放大电路的各电阻阻值、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，正确利用公式，计算出来的参数才能满足设计要求。
参数计算时，可能计算出来的参数有多组数据，但应选择能较好完成电路设计功能与指标的那组。同时，还要留意有关的题目。
（1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路的指标要求。
（2）元器件的极限参数必须留有足够余量，一般应大于额定值的一定倍数（一般取1.5倍）。
（3） 电阻和电容的参数应选择计算值四周的标称值。
3.3元器件的选择
在进行电子制作时，要正确的选用电子元器件，了解元件的特性、规格和质量参数，熟悉它们的管脚排列。考虑到产品在实际工作中可能碰到的环境条件，在选用元器件时，工作参数要留有余地。
从某意义上讲，电子电路的设计就是选择合适的元器件，并把它们最好的组合起来。因此在设计过程中，经常碰到选择元器件的题目，不仅在设计单元电路和总体电路及计算参数时要考虑哪些元器件合适，而且在提出方案、分析和比较方案的优缺点时，有时也需要考虑哪些元器件以及它们的性能价格比如何等。怎样选择元器件？必须搞清两个题目。第一，根据具体题目和方案，需要哪些元器件，每个元器件应该具有哪些功能和性能指标；第二，有哪些元器件实验室有，哪些在市场上能买到，性能如何？价格如何？体积多大。电子元器件种类繁多，新产品不断出现，这就需要经常关心元器件的信息和新动向，多查资料。
3.3.1 一般优先选择集成电路
集成电路的应用越来越广，它不但减小了电子设备的体积、本钱，进步了可靠性，安装调试比较简单，而且大大简化了设计，使数字电路的设计非常方便。现在各种模拟电路的设计比以前轻易的多。
由于集成电路可以实现很多单元电路，甚至可以实现整机电路的功能。所以，选用集成电路设计既方便又灵活。它不仅使系统体积小，而且性能可靠，便于调试及运用。在设计电路时很受欢迎。
但是，不要以为采用集成电路一定比分立元件好，有些功能相当简单的电路，只要用一只三极管或二极管就能解决题目，若采用集成电路反而会使电路复杂，本钱增加。因此在频率高、电压高、电流大或要求噪声极低等特殊场合，仍采用分立元件，必要时可画出两种电路进行比较。
3.3.2怎样选择集成电路
集成电路的品种很多，选用方法一般是“先粗后细”，即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路，然后考虑具体性能，最后根据价格等因素选用某种型号的集成电路。
选用集成电路时，除上述以外，还必须留意以下几点。
应熟悉集成电路的品种和几种典型产品的型号、性能、价格等，以便在设计时能提出较好的方案，较快的设计出单元电路和总电路。
选择集成运放，应尽量选择“全国集成电路标准化委员会提出的优选集成电路系列”（集成运放）中的产品。
同一种功能的数字电路可能既有CMOS产品，又有TTL产品，而且TTL器件中有中速、高速、甚高速、低功耗和肖特基低功耗等不同产品，CMOS数字器件也有普通型和高速型两种不同产品。对于某些具体情况，设计者可根据其性能和特点灵活把握。 CMOS器件可以与TTL器件混合使用在同一电路中，为使二者的高低电平兼容，CMOS器件应尽量使用+5V电源。但与用+15V电的情况相比，某些性能有所下降。因此，必要时CMOS仍需+15V电源供电，此时，CMOS器件与TTL器件之间必须加电平转换电路。
集成电路的常用封装方式有三种：即扁平式、竖立式和双列直插式，为了便于安装、更换、调试和维修，一般情况下，应尽可能选用双列直插式集成电路。
集成电路的型号、原理、功能、特性和参数可查阅有关手册。
选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且也要满足功耗、电压、价格等方面的要求。
3.3.3阻容元件的选择
电阻和电容是两种常用的分立元件，它们的种类很多，性能各异。阻值相同、品种不同的两种电阻或容量相同、品种不同的两种电容在同一电路中的同一位置，可能效果不大一样。此外，价格和体积也可能相差很大。
所以，设计者应当熟悉各种常用电阻和电容的种类、性能和特点，以便根据电路要求，进行选择。
4 参数的计算
在电子电路的设计过程中，常需要计算一些参数。对于一般情况，计算参数要留意以下点。
（1）各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在答应范围内，并留有适当余量，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。
（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。
（3）涉及元器件的极限参数（例如整流桥的耐压值）时，必须留有足够的余量，一般按1.5倍左右考虑。
（4）电阻值应尽可能选在1M欧范围内，最大不应超过10M欧，其数值应在常用电阻标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电阻品种。
（5）非电解电容尽可能在100pF~0.1μF范围内选择，其数值应在常用电容标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电容的品种。
（6）在保证电路性能的条件下尽可能想法降低本钱，减小器件品种，减小元器件的功耗和体积，为安装调试创造有利条件。
（7）应把计算确定的各参数值标在电路图的恰当位置。
5总电路图的绘制
电路图通常是在系统框图、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、调试和维修的依据。
在设计好各单元电路以后，应画出总电路图。总电路图是进行实验和印制电路板设计制作的主要依据，也是进行生产、调试、维修的依据。因此，画好总电路图很重要。
在绘制电路图时要留意下面几点
（1）布局公道、排列均匀、画面清楚、便于看图利于对图的理解和阅读。有时一个总电路有几部分组成，绘制时应尽量把总电路画在一张图样上。假如电路比较复杂，需绘制几张图，则应把主电路画在同一张图样上，而把一些比较独立或次要的部分（例如直流稳压电源）画在另外的图样上，并在图的断口两端作上标记，标出信号从一张图到另一张图的引出点和引进点，或以其它的适当的方式，说明各图样在电路连线之间的信号关系。
为了看清各单元电路的功能关系，每一个功能单元电路的元件应集中布置在一起，并尽可能按工作顺序排列。
（2）要留意信号流向，通常从输进端画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。但一般不要把电路图画成很长的窄条，必要是可按信号流向的主通道依次把各单元电路排成类似字母“U”的外形，它的开口可以朝左，也可以朝其他方向。
（3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。电路图中的中、大规模集成电路器件，一般用框表示，在框中标出它的型号，在框的边线两侧标出每根线功能名称和管脚好。所有元器件的符号都应标准化。
电路图中所有的连线都要表示清楚，各元器件之间的尽大多数连线应在图样上画出。连线通常画成水平线或竖线，一般不画斜线。互相连通的交叉线，应在交叉处用圆点标出。根据需要，可以在连接线上加上信号名或其他标记，表示其功能或往向。连线要尽量短，电源一般标出电源电压的数值（例如+5V，+15V，-15V等）。电路图的安排要紧凑和协调，稀密恰当，避免出现有的地方画的很密，有的地方却空出一大块。总之，要清楚明了，轻易看懂，美观协调。
（4）电路图中的中大规模集成电路，通常用框形表示。在框中标出它的型号，框的边线两侧标出每根连线的功能名称和管脚号。除中大规模器件外，其余元器件的符号应当标准化。集成电路器件的管脚较多，多余的管脚应当做适当处理。
（5）假如电路比较复杂，设计者经验不足，有些题目在画出总体电路之前难以解决，可以先画出总电路的草图，调整好布局和连线之后，再画出正式的总电路图。
（6）最好在坐标纸上画电路图，可以画的既好又快。
设计的电路是否能满足设计要求，还必须通过组装、调试进行验证。最后，绘出的完整电路图还要通过装配成品后，再整理而成。
此外，图中的个别参数值可能需要在实验时作适当的调整。
在实际设计过程中，碰到题目时应善于理论联系实际，深进思考，分析原因，找出解决题目的办法。经过测试，性能指标全部到达要求后，方可使用。
综上所述，我们通过一系列的分析和设计、调试等过程，即可设计出我们所需要的电子电路.
