汽车中控门锁的电路设计 格式修改版

常州机电职业技术学院

毕业设计（论文）

作者：赵华辉学号：31220231系部：车辆工程系

专业：汽车检测与维修

题目：汽车中控门锁电路设计

校内指导教师：潘天堂：副教授

企业指导教师周立波技师

评阅者：

2014年9月

目录

摘要 (2)

1. 概述 (4)

1.1研究课题的目的和意义 (4)

1.2中控门锁技术发展与现状 (4)

2 .中控门锁模块的分析和总体设计 (6)

2.1中控门锁结构与技术参数 (6)

2.2.1门锁控制器 (8)

2.2.1.1晶体管式门锁控制器 (8)

2.2.1.2电容式门锁控制器 (8)

2.2.1.3车速感应式门锁控制器 (9)

2.2.2门锁开关 (10)

2.2.2.1中央控制门锁开关 (10)

2.2.2.2钥匙控制开关 (10)

2.2.2.3行李箱门开启器开关 (11)

2.2.3门锁执行机构 (12)

2.2.3.1电磁线圈式 (12)

2.2.3.2双向空气压力泵式 (12)

2.2.3.3直流电动机式 (13)

3 .汽车门锁的硬件设计 (14)

3.1汽车车身集中控制系统的硬件设计 (14)

3.1.1遥控接收接口电路 (14)

3.1.2信号检测及电平转换电路 (15)

3.1.3驱动放大电路 (16)

3.1.3.1驱动电路 (16)

3.1.3.2放大电路 (17)

3.1.3.3通信接口电路 (18)

3.2汽车门锁的硬件实现方法与加密方法 (18)

4 汽车门锁的软件设计 (20)

4.1汽车门锁的软件解密实现方法 (20)

4.2门锁控制系统CAN网络软件设计 (22)

总结 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

1. 概述

现在，越来越广泛的汽车电子设备的发展使得人们对汽车门锁的舒安全性、便捷性要求也越来越高。而驾驶员无法再一个地方控制不同的车门的打开、锁止，十分的不方便。这就对汽车门锁控制系统等提出了更高的要求

1.1研究课题的目的和意义

车内中控锁是指设在驾驶座门上的开关，是可以同时控制全车车门关闭与开启的一种控制装置。这种“中央门锁”控制装置，早在上世纪70年代已经装配在轿车上，经过二十余年时间，已经应用得比较普遍了。

中央门锁采用一个开关来控制另一些开关，其执行机构分两种形式：一种是电磁线圈形式，另一种是直流电动机形式。二种形式都是通过改变直流电的极性来转换物体运动方向，执行关闭或开启动作的。

目前轿车的中央门锁多是电磁线圈型式。它的工作过程是这样的：

锁门：给电磁线圈正向电流时，衔铁带动连杆向左移动，扣住门锁舌片。

开门：给电磁线圈反向电流时，衔铁带动连杆向右移动，脱离门锁舌片。

直流电动机式的工作原理是，连杆驱动力由可逆转的直流电动机提供，利用电动机的正转和反转来完成锁门和开门的动作。

车内中控锁的普遍应用，使得车辆向智能化、人性化的方向发展迈进了一步。使得驾驶员在不离开座位的情况下，可以轻而易举的控制全车车门的开启与锁止。但车内中控锁的应用同时也带来了一些问题。首先，在驾驶员打开驾驶侧车锁后，其余车门锁也自动打开。如果是独自一人驾车，放在副驾驶位或后座上的贵重物品，会有被抢被盗的危险。另外，中控锁毕竟为了方便驾驶员设计的。在驾驶员锁止车门后。其余车门均不能从车外打开，乘客在上车时必须要驾驶员再次打开车锁。这样会令乘客感到十分不便，产生不必要的尴尬。

1.2中控门锁技术发展与现状

近年来，日、美、欧各大汽车公司在设计轿车内饰的过程中，除重视功能性要求外，更重视内饰的布置外形风格的协调性，以及内饰整体的统一性，但

最重视的仍是乘坐的安全性、舒适性。为了不断提高轿车的乘坐安全性、便捷性，上世纪70年代以来，日、美、欧各大公司比以往更重视应用人体工程学的研究成果，更强调以驾驶人员和乘客的心理、生理等要求为前提条件进行内饰设计，更讲究利用内科技来创造安全、便捷的驾乘环境。在汽车上，车门是人使用最频繁的部件。人们对其最基本的要求就是打开时便利。自人体工程学原理特别是计算机控制技术广泛应用以来。汽车门锁的结构不断得到合理改进，品质和性能也随之不断提高。目前，能满足安全性、便捷性、智能性的中控门锁已在各类轿车上广泛普及。操作方便、使用灵活的中控门锁其应用范围日益扩大。如今的汽车门锁控制界面不仅设计美观，而且使用便捷。轿车门锁的便捷性、安全性已成为直接影响消费者购车的关键因素。

2 .中控门锁模块的分析和总体设计

2.1中控门锁结构与技术参数

汽车上装用的中控锁种类很多，但其基本组成主要有门锁开关、门锁执行机构和门锁控制器。

1、门锁开关：大多数中控负的开关都是由总开关和分开关组成，总开关装在驾驶员身旁车门上，驾驶员操纵总开关可将全车所有车门锁住或打开；分开关装在其他各个车门上，可单独控制一个车门。

2、门锁执行机构：中控锁执行机构是用于执行驾驶员的指令，将门锁锁止或开启。门锁执行机构有电磁式、直流电动机式和永磁电动机式3种驱动方式。其结构都是通过改变极性转换其运动方向而执行锁门或开门动作的（1）电磁式：它内设2个线圈，分别用来开启、锁闭门锁、门锁集中操作按钮平时处于中间位置。当给锁门线圈通正向电流时，衔铁带动杆左移，门被锁住；当给开门线圈通反向电流时，衔铁带动连杆右移，门被除打开。

（2）直流电动机式：它是通过直流电动机转动并经传动装置（传动装置有螺杆传动、齿条传动和直齿轮传动）将动力传给门锁锁扣，使门锁锁扣进行开启或锁止。由于直流电动机能双向转动所以通过电动机的正反转实现门锁的锁止或

开启。这种执行机构与电磁式执行机构相比，耗电量较小。

（3）永磁电动机式：永磁电动机多是指永磁型步电动机。它的作用与前两种基本相同，结构差异较大。转子带有凸齿，凸齿与定子磁极径向间隙小而磁通量大。定子上带有轴向均布的多个电磁极，而每个电磁线圈按径向布置。定子周布铁芯，每个铁芯上绕有线圈，当电流通过某一相位的线圈时，该线圈的铁芯产生吸力吸动转子上的凸齿对准定子线圈的磁极，转子将转动到最小的磁通处，即是一步进位置。要使转子继续转动一个步进角，根据需要的转动方向向下一个相位的定子线圈输入一脉冲电流，转子即可转动。转子转动时，通过连使门锁锁止或开启。

3、门锁控制器门锁控制器是为门锁执行机构提供锁止/开启脉冲电流的控制装置。无论何种门锁执行机构都是通过改变执行机构通电电流方向控制连杆左右移动，实现门锁的锁止和开启。

门锁控制器的种类很多，按其控制原理大致可分为晶体管式、电容式和车带感应式3种门锁控制器。

（1）晶体管式：晶体管工门锁控制器内部有2个继电器，一个管锁门，一个管开门。继电器由晶体管开关电路控制，综利用电容器的充放电过程控制一定的脉冲电流持续时间，使执行机构完成锁门和开门动作。

（2）电容式：该门锁控制器利用电容器充放电特性，平时电容器充足电，工作时把它接入控制电路，使电容器放电，使继电器通电而短时吸合，电容器完全放电后，通过继电器的电流中断而使其触点断开，门锁系统不再。

（3）车速感应式。装有一个车速为10km/h的感应开关，当车速大于10km/h 时，若车门未上锁，驾驶员不需动手，门锁控制器自动将门上锁。

2.2中央门锁系统结构组成及原理

2.2.1门锁控制器

门锁控制器主要是从安全角度出发设计的当驾驶员按下此开关时四个车门会同时落锁保证后面乘坐人员的安全防止由于后面的人员因为误操作而使车门在汽车行驶时被打开造成事故，尤其是儿童。

2.2.1.1晶体管式门锁控制器

晶体管式门锁控制电路见图2-1所示。

该门锁控制器内部有两个继电器，一个控制锁门，另一个控制开门。继电器由晶体管开关控制，它利用电容器的充放电过程控制一定的脉冲电流持续时间，使执行机构完成锁门和开门动作。

图2-1 晶体管式门锁控制电路

2.2.1.2电容式门锁控制器

电容式门锁控制电路如图2-2所示。

该门锁控制器利用电容充放电特性，使开锁或闭锁继电器线圈产生电磁力，接通执行机构电磁线圈，完成开锁或闭锁动作。平时电容器充足电，工作时把它接入控制电路使电路放电，使两电路中之一通电而短时吸合。电容器完全放电后，通过继电器的电容中断而使其触点断开，门锁系统不再工作。

图2-2 电容式门锁控制电路

2.2.1.3车速感应式门锁控制器

车速感应式门锁控制电路如图2-3所示。

在中央集控门锁系统中加载车速为10km／h的感应开关，当车速在10km／h 以上时，若车门未上锁，驾驶员不需动手，则门锁控制器自动将门上锁。如果个

别车门要自行开门或锁门可分别操作。

图2-3 车速感应式门锁控制电路

当点火开关接通时，电流流经报警灯可使3个车门的报警灯开关(此时门未锁)搭铁，报警指示灯亮。若按下锁门开关，定时器使三极管T2导通一下，在三极管T2导通期间，锁定继电器线圈L1通电，常开触点闭合，门锁执行机构通正向电流，执行锁门动作。当按下开锁开关，则开锁继电器线圈L2通电，常开触点闭合，门锁执行机构通反向电流，执行开门动作。汽车行驶时，若车门未锁，且车速低于10km／h时，置于车速表内的10km／h车速感应开关闭合，此时稳态电路不向三极管T1提供基极电流；当行车速度高于10km／h时，车速感应开关断开，此时稳态电路给三极管T1提供基极电流，T1导通，定时器触发端经T1和车门报警开关搭铁，如同按下锁门开关一样，使车门锁定，从而保证行车安全。

2.2.2门锁开关

2.2.2.1中央控制门锁开关

中央控制门锁开关安装在左前门和右前门的内侧扶手上，如图2-4所示，是在车内用来控制全车车门的开启与锁止。

图2-4 中央控制门锁开关

2.2.2.2钥匙控制开关

钥匙控制开关装在左前门和右前门的外侧门锁上，如图2-5所示。当从车外面用车门钥匙开车门或锁车门时，钥匙控制开关便发出开门或锁门的信号给门锁控制ECU，实现车门打开或锁止。车门钥匙的功能是实现在车门外面锁车或打开车门锁，同时车门钥匙也是点火开关、燃料箱、行李箱等全车设置锁的地方共用的钥匙。

图2-5 钥匙控制开关

1-车门钥匙孔；2-钥匙控制开关

2.2.2.3行李箱门开启器开关

（1）行李箱开启器装在行李箱门上，结构如图2-6所示，主要由扼铁、插棒式铁芯、电磁线圈和支架组成。轴连接行李箱门锁，当电磁线圈通电时，插棒式铁心将轴拉入并打开行李箱门。线路断路器用以防止电磁线圈因电流过大而过

热。

图2-6 行李箱门开启器

1-支架；2-电磁线圈；3-扼铁；4-线路断路器；5-插棒式铁芯；6-轴（2）行李箱门开启器开关位于仪表板下面，拉动此开关便能打开行李箱门，如图4-8所示。不同车的行李箱门开启器并关有所不同，图2-7中所示的行李箱门开启器开关操作时，先用钥匙顺时针旋转打开行李箱门开启器主开关，然后再

使用行李箱门开启器开关打开行李箱。

图2-7 行李箱门开启器开关安装位置

1-行李箱门开启器开关；2-钥匙门；3-燃油箱盖开启器开关；4-行李箱门开启器主开关

2.2.3门锁执行机构

门锁执行机构的任务是在外电路的控制下，使其通电极性发生改变，从而改变运动方向，带动门锁连杆机构完成开锁和闭锁的功能。

2.2.

3.1电磁线圈式

图2-8 双线圈门锁执行机构

1-锁门线圈；2-开门线圈；3-柱塞；4-操纵杆

2.2.

3.2双向空气压力泵式

双向空气压力泵式中央门锁的执行机构是利用双向空气压力泵产生压力或真空，通过膜盒来完成门锁的启、闭动作。以奥迪100轿车为例，其前门锁执行机构如图2-9所示，控制电路原理如图2-10所示。

图2-9 奥迪100轿车前门锁执行机构

1-连接杆；2-膜盒；3-门锁开关；4-门锁

（1）开锁原理。当用钥匙或拉出两前门的任一门锁操纵杆时，连接杆被向上拉起，车门锁执行元件中的门锁开关的开锁触点I闭合。控制单元收到此信号后，立即控制双向压力泵转动，系统管路中的气体呈正压，气体进入4个车门及行李舱的执行元件(膜盒)内，膜片推动连接杆向上运动将门锁打开。

图2-10 奥迪100轿车前门锁控制电路原理

l-蓄电池；2-双向压力泵；3-点火开关；4-熔断器；5-中央门锁控制单元；

6-左前门锁开关；7-右前门锁开

（2）锁车原理。当用钥匙或按下两前门的任一门锁操纵杆时，连接杆被压下，车门锁执行元件中的门锁开关的门锁触点Ⅱ闭合，控制单元收到此信号后，立即控制双向压力泵向另一个方向运转，用以抽吸空气，系统管路中呈负压，各门锁的执行元件进入真空状态，膜片带动连接杆向下运动而将车门锁住。

2.2.

3.3直流电动机式

直流电动机式中央门锁的结构如图2-11所示，主要由双向电动机、导线、继电器、门锁开关及连杆操纵机构等组成。

在门锁总成中（装在车门侧）由锁杆控制转动，决定门锁开／关状态。位置开关用于检测锁杆是否进行门锁开／关；门锁开关用于检测锁止机构是否进行门锁的开／关；车门开关用于直接检测车门的开／关。此外，锁杆随着门锁电动机的通电，作正向或逆向旋转；或把钥匙插入钥匙孔中以手动方法进行操作，也可按动车厢内的按钮进行多种操作。

图2-11 直流电动机式中央门锁的执行机构

3 .汽车门锁的硬件设计

3.1汽车车身集中控制系统的硬件设计

3.1.1遥控接收接口电路

系统很多功能的执行取决于主机是否处于警戒状态，也就是说取决于遥控钥匙上的LOCK键或UNLOCK键是否按下，此模块就为遥控钥匙发射出信号的接收电路.信号从发射器中发出，经此电路接收后再进入单片机.遥控接收接口电路如图2所示.

遥控接收电路的供电取自电源电路，电路中CP2起滤波作用，引脚RF接单片机的14脚，此模块将从遥控钥匙上接收的信号送入单片机进行处理.电路中的芯片为了使钥匙不易被破译，保密性好，而且容易重新学习加密，还为电路提供遥控钥匙的滚动解码加密技术.

3.1.2信号检测及电平转换电路

该电路是将外部采集到的脉冲信号转换送入单片机，由于外部电器是12V的工作电压，而单片机是5V的工作电压，所以需要进行处理转换.系统中单片机对输入信号采用高电平有效的读取方式，但外部电器及传感器有的高电平有效，有的低电平有效，故设计中主要有高电平有效电路和低电平有效两种，电路如图3所示. 图中三极管、R53、R54、R52构成反向器，完成低电平向高电平的转换，C51起滤波作用.R51、D51起信号输入控制作用，当输入为低电平时，D51导通，三极

管饱和，输出为5V的高电平信号.当输入为悬空或低电平时，三极管截止，输出为0电位.电阻R42与电容C41起滤波作用，由于芯片的工做电压是5V，所以5V 的稳压管使电压稳定在5V.电路中R41和R42起降压作用，若稳压管失效，它可使芯片不会被烧坏，起保护芯片作用.

3.1.3驱动放大电路

3.1.3.1驱动电路

汽车车身控制驱动电路主要包括顶灯驱动电路、蜂鸣驱动电路、转向灯驱动电路和门锁开关驱动电路等，这些驱动电路都需要PIC单片机进行实时控制.

1、顶灯驱动电路

汽车的车灯是有一定功率的电器，单片机无法直接对它进行控制，所以要通过驱动放大电路将电压和功率放大转换成与其相匹配的工作电压和功率，从而驱动车灯，驱动电路如图4所示.图中三极管起放大作用，电阻的作用是限流，起保护电路的作用.此电路当顶灯开关打开便有脉冲信号输入高电平有效，经过处理后进入单片机进行运算控制.与此类似的电路还有：报警喇叭驱动电路.

2、转向灯驱动电路

信号从单片机出来经驱动放大电路就转换成了与其相匹配的电压，从而驱动转向灯的开关，方向灯驱动电路如图5所示.电路中二极管的作用是防止反向电流的冲击，继电器起开关作用，4个并联的电阻RF2、RF3、RF4、RF5相当于一套保险丝，大电流会熔断，起保护电路的作用.电路右边是一块检测芯片，检测方向

灯是否打开.图中所示的是右方向的驱动电路，左方向灯驱动电路与此电路完全相同，而保险出来接芯片的5、6脚（图中已标明）

3.1.3.2放大电路

信号从单片机出来后经过此芯片得到放大，然后进入各个驱动.此芯片集成了多个放大器，使整个电路的体积大大减小，也降低了电路的复杂性，使电路的连接趋于简单化，更加体现了整个模块集成控制的特点.此模块放大电路仅由一块芯片构成，其电路如图6所示.

芯片TDA62003是整个系统模块的集中放大电

路，芯片内部集中了7个NPN型的三极管组成的放大器.芯片引脚的连接图中已标明，图中每两个相对应的引脚就组成一个放大器，引脚上标明的就是该引脚所放大的电路.此芯片最高可工作于35V的电压，输出电流为500mA，芯片的功耗为1.47W.

3.1.3.3通信接口电路

通信接口电路采用CAN接口方式[6]，其中CAN通信控制器采用Philips公司生产的SJA1000,它是独立的CAN总线控制器.SJA1000在原来BasicCAN的工作模式上又增加了一种新的工作模式PeliCAN，这种模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议，可通过分频器中的CAN方式来选择工作模式.SJA1000与单片机直接连接，电路简单；CAN总线驱动器采用CTM1050，其模块是集成电源隔离、电气隔离、CAN收发器、CAN总线保护于一体的隔离CAN收发器模块，该模块TXD、RXD引脚兼容＋3.3V、＋5V的CAN控制器，无需外接其他元器件，直接将＋3.3V 或＋5V的CAN控制器发送、接收引脚与CTM模块的发送、接收引脚相连接.采用这种方案可很好地实现CAN-bus总线上各节点电气、电源之间完全隔离和独立，提高节点的稳定性和安全性，降低电路的复杂性，节约成本.

3.2汽车门锁的硬件实现方法与加密方法

如图3-2所示为汽车门锁的结构图，编码部分即遥控器,用户只要操作遥控器上的几个按键就可以实现开锁、闭锁和允许汽车点火等操作。解码部分安装在汽车内，它同样是通过射频接收遥控器的数据，然后将接收的数据利用单片机进行KEELOQ 解码技术将其解密，最终获得按键信息而执行相应的操作。

图3-2

Microchip 公司以KEELOQ 技术为基础开发了滚动码系统专用芯片，HCS301

是其中较典型的一款，8引脚封装的编码IC 芯片，里面集成了KEELOQ 算法和其他一些功能，带有4个按键接口，实现15位的功能/ 命令码。内置192 b (12 ×16 b words) EEPROM ，用来存放EN_ KEY(加密密钥)、SN (序列号)、SYNC (同步码)、SEED (种子码) 等。序列号用来标识不同的对象，加密密钥用来对发送的数据进行加密,增加破译的难度，它不直接发送出去。同步计数器用来抗截获，每次发送数据时，同步计数器的值都被更新，所以每次发送的数据都不一样，种子码用于安全学习时参与加密密钥的生成。接收方必须先通过学习来获得并存储发送方的序列号、加解密密钥和当前同步计数器的值，学习相当于身份确认，只有经过学习的用户才能与主机通信。主机在接收到信号后，首先比对序列号，然后利用学习过程中得到并存储的加密密钥对接收的数据进行解密。接着检查同步计数器是否匹配,在确认其匹配后，再去处理接收到的按键信令，并根据接收到的按键信令做出相应的动作反应。HCS301的系统使每次发送的密文都不相同，有效防止了空中截获法和数据重传带来的安全隐患。图3-3 所示为HCS301的硬件KEELOQ 加密原理图。

要启动编码器( HCS301) 只需将按键按下即可，每次按键均会产生一组新的编码，内部IC 的基本动作如下：

（1）同步计数值会自动加1 后再存入其EEPROM；

（2）同步计数值、识别码和功能键会重新编码加密后

以产生一组新的跳码(hopping code) ，新产生的66 bits资料码会被传送到接收器进行解码的动作。

产生编码密码(encryption key) 有2 种方法:

（1）简易编码法( simple encode)

编码密码(encryption key) 等于制造商代码,或者,编码密码(encryption key) 不会随着序号改变。

（2）标准编码法(normal encode)

编码密码(encryption key) 不等于制造商代码，或者编码密码(encryption key) 是由制造商代码及序号共同产生，任何一项改变编码密码( encryption key) 也会跟着改变。

4 汽车门锁的软件设计

4.1门锁控制系统CAN网络软件设计

硬件是基础，系统想要正常工作必须有匹配的软件程序应用才能实现整个系统的功能。可以说硬件和软件都是非常重要和关键的。合理的软件能提高系统的工作效率，完善系统的功能，主要问题是增加了研发的成本。CAN总线节点的软件设计主要包括三大部分：CAN节点初始化、报文发送和报文接收，以此为基础就能对CAN总线进行更好的应用。

CAN总线控制器根据规范的协议来判断是否发送文信息。如多按照流程图中的内容来执行，当遇到命令寄存器中的请求标志要求发送时CPU可根据情况通过中断请求和查询状态进行操控。

电气原理图设计方法及实例分析

电气原理图设计方法及实例分析 【摘要】本文主要对电气原理图绘制的要求、原则以及设计方法进行了说明，并通过实例对设计方法进行了分析。 【关键词】电气原理图；设计方法；实例 继电-接触器控制系统是由按钮、继电器等低压控制电器组成的控制系统，可以实现对 电力拖动系统的起动、调速等动作的控制和保护，以满足生产工艺对拖动控制的要求。继电-接触器控制系统具有电路简单、维修方便等许多优点，多年来在各种生产机械的电气控制 中获得广泛的应用。由于生产机械的种类繁多，所要求的控制系统也是千变万化、多种多样的。但无论是比较简单的，还是很复杂的控制系统，都是由一些基本环节组合而成。因此本节着重阐明组成这些控制系统的基本规律和典型电路环节。这样，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握控制系统的分析和设计方法。 一、绘制电气原理图的基本要求 电气控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成，从而实现对某种设备的电气自动控制。为了便于对控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件及其相互连接关系用国家规定的统一图形符号、文字符号以图的形式表示出来。这种图就是电气控制系统图，其形式主要有电气原理图和电气安装图两种。 安装图是按照电器实际位置和实际接线电路，用给定的符号画出来的，这种电路图便于安装。电气原理图是根据电气设备的工作原理绘制而成，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。绘制电气原理图应按GB4728-85、GBTl59-87等规定的标 准绘制。如果采用上述标准中未规定的图形符号时，必须加以说明。当标准中给出几种形式时，选择符号应遵循以下原则： ①应尽可能采用优选形式； ②在满足需要的前提下，应尽量采用最简单形式； ③在同一图号的图中使用同一种形式。 根据简单清晰的原则，原理图采用电气元件展开的形式绘制。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。由于电气原理图具有结构简单、层次分明、适于研究等优点，所以无论在设计部门还是生产现场都得到广泛应用。 控制电路绘制的原则： ①原理图一般分主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。 ②图中所有电器触头，都按没有通电和外力作用时的开闭状态（常态）画出。 ③无论主电路还是辅助电路，各元件应按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。 ④为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。 ⑤原理图中各电气元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一电气元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用同一文字符号标明。 ⑥原理图中有直接电联系的交叉导线连接点，用实心圆点表示；可拆卸或测试点用空心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点。 ⑦对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式。 ⑧对于电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。 二、分析设计法及实例设计分析 根据生产工艺要求，利用各种典型的电路环节，直接设计控制电路。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制电路，掌握多种典型电路的设计资料，同时具有丰富的设计经验，在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使电路符合设计

电子电路设计软件

电子电路设计软件 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747到F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim 公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal-SPICE）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。 ②multiSIM（EWB的最新版本）软件：是Interactive Image Technologies Ltd在20世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM7，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent 示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行VHDL仿真和Verilog HDL仿真。 ③MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生成和

电子技术课程设计的基本方法和步骤模板

电子技术课程设计的基本方法和步骤

电子技术课程设计的基本方法和步骤 一、明确电子系统的设计任务 对系统的设计任务进行具体分析, 充分了解系统的性能、指标及要求, 明确系统应完成的任务。 二、总体方案的设计与选择 1、查阅文献, 根据掌握的资料和已有条件, 完成方案原理的构想; 2、提出多种原理方案 3、原理方案的比较、选择与确定 4、将系统任务的分解成若干个单元电路, 并画出整机原理框图, 完成系统的功能设计。 三、单元电路的设计、参数计算与器件选择 1、单元电路设计 每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务, 详细拟订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。具体设计时, 能够模拟成熟的先进电路, 也能够进行创新和改进, 但都必须保证性能要求。而且, 不但单元电路本身要求设计合理, 各单元电路间也要相互配合, 注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2、参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求, 就需要用电子技术知识对参数进行计算, 例如放大电路中各电阻值、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。 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: （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指标的要求。 （2）元器件的极限必须留有足够的裕量, 一般应大于额定值的 1.5倍。 （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3、器件选择 ( 1) 阻容元件的选择 电阻和电容种类很多, 正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同, 有些电路对电容的漏电要求很严, 还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高, 例如滤波电路中常见大容量( 100~3000uF) 铝电解电容, 为滤掉高频一般还需并联小容量( 0.01~0.1uF) 瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件, 并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。 ( 2) 分立元件的选择 分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。选择的器件类型不同, 注意事项也不同。 ( 3) 集成电路的选择 由于集成电路能够实现很多单元电路甚至整机电路的功能, 因此选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活, 它不但使系统体积缩小, 而且性能可靠, 便于调试及运用, 在设计电路时颇受欢迎。选用的集成电路不但要在功能和特性上实现设计方案, 而且要满足功耗、电压、速度、价格等方面要求。 4、注意单元电路之间的级联设计, 单元电路之间电气性能的 相互匹配问题, 信号的耦合方式

微电子电路课程设计

课程设计报告 微电子电路 带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode 放大器 集成电路设计 目录 1.课程设计目的···································页码3 2.课程设计题目描述和要求·························页码3 3.设计思路·······································页码4 4.带有源负载的共源极放大器设计过程及结果·········页码5 5.带有源负载的cascode放大器设计过程及结果·······页码7 6.心得体会·······································页码9 7.参考书目·······································页码9

２ 1.课程设计目的 深刻理解课本上学到的知识，建立各个章节的知识体系之间的联系。 加强动手能力和运用课本知识理论解决问题的能力。 对于放大器的性能和参数有更深刻的理解和掌握。 2.课程设计题目描述和要求 分析如图这样的带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode 放大器的开环增益，3dB 频宽，单位增益频率。其中负载电容为3PF ，电源电压为5V ，要求CS 放大器的开环增益大于30dB ，cascode 放大器的开环增益大于60 dB 。对仿真结果进行分析，功耗小于2mW 。 Vdd C

３ Vdd C 3.设计思路：根据题目要求来计算以cs 放大器为例 ⑴功率不超过2mW ，电源为 5v ，得到总电流不能超过400uA 。 ⑵开始分配给ID 的电流为50u 运用了镜像电流源，电流大小之比为2，在长度一定时候的宽度之比也是2，故在右边电路的id 为100u ⑶根据公式 对于n 管来说，预估一个过驱动电压0.4v （大约0.2-0.5v ）均可。计算出来n 管宽长比为11.26，取11。因为实验中给定了n 管的阈值电压为0.723v ，所以，可以确定栅源电压为1.1v 左右。 对于p 管来说，预估一个过驱动电压为0.5v （大约0.2-0.5v ）均可。经过计算，p 管的宽长比为11.59，取12 。

电子系统设计的基本原则和方法

电子系统设计的基本原则和设计方法 一、电子系统设计的基本原则： 电子电路设计最基本的原则应该使用最经济的资源实现最好的电路功能。具体如下： 1、整体性原则 在设计电子系统时，应当从整体出发，从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电路整体与外部环境之间的关系入手，去揭示与掌握电子系统整体性质，判断电子系统类型，明确所要设计的电子系统应具有哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在那个功能模块实现等，从而确定总体设计方案。 整体原则强调以综合为基础，在综合的控制与指导下，进行分析，并且对分析的结果进行恰当的综合。基本的要点是：（1）电子系统分析必须以综合为目的，以综合为前提。离开了综合的分析是盲目的，不全面的。（2）在以分析为主的过程中往往包含着小的综合。即在对电子系统各部分进行分别考察的过程中，往往也需要又电子局部的综合。（3）综合不许以分析为基础。只有对电子系统的分析了解打到一定程度以后，才能进行综合。没有详尽以分析电子系统作基础，综合就是匆忙的、不坚定的，往往带有某种主管臆测的成分。 2、最优化原则 最优化原则是一个基本达到设计性能指标的电子系统而言的，由于元件自身或相互配合、功能模块的相互配合或耦合还存在一些缺陷，使电子系统对信号的传送、处理等方面不尽完美，需要在约束条件的限制下，从电路中每个待调整的原器件或功能模块入手，进行参数分析，分别计算每个优化指标，并根据有忽而

指标的要求，调整元器件或功能模块的参数，知道目标参数满足最优化目标值的要求，完成这个系统的最优化设计。 3、功能性原则 任何一个复杂的电子系统都可以逐步划分成不同层次的较小的电子子系统。仙子系统设计一般先将大电子系统分为若干个具有相对独立的功能部分，并将其作为独立电子系统更能模块；再全面分析各模块功能类型及功能要求，考虑如何实现这些技术功能，即采用那些电路来完成它；然后选用具体的实际电路，选择出合适的元器件，计算元器件参数并设计个单元电路。 4、可靠性与稳定性原则 电子电路是各种电气设备的心脏，它决定着电气设备的功能和用途，尤其是电气设备性能的可靠性更是由其电子电路的可靠性来决定的。电路形式及元器件选型等设计工作，设计方案在很大程度上也就决定可靠性，在电子电路设计时应遵循如下原则：只要能满足系统的性能和功能指标就尽可能的简化电子电路结构；避免片面追求高性能指标和过多的功能；合理划分软硬件功能，贯彻以软代硬的原则，使软件和硬件相辅相成；尽可能用数字电路代替模拟电路。影响电子电路可靠性的因素很多，在发生的时间和程度上的随机性也很大，在设计时，对易遭受不可靠因素干扰的薄弱环节应主动地采取可靠性保障措施，使电子电路遭受不可靠因素干扰时能保持稳定。抗干扰技术和容错设计是变被动为主动的两个重要手段。 5、性能与价格比原则 在当今竞争激烈的市场中，产品必须具有较短的开发设计周期，以及出色的性能和可靠性。为了占领市场，提高竞争力，所设计的产品应当成本低、性能好、

电子设计大赛常用电路图

错误 ！未定义书签。 图2 L293D 的电机驱动电路 图3 电源稳压电路 图4 降压电路

图3 降压斩波电路原理图 图4 电流检测模块

OS CI ICE_SDA ICE_SCK ICE_EN AV SS1OP I AGC M ICOUT DA C2DA C IOB12IOB11IOB15IOB13SLE EP IOB14VS S IOA12IOA14IOA11IOA10IOA15IOA13I O B 9I O B 10IOA9 I O B 5I O B 8I O B 7V C P I O A 8 V D D H I O A 6I O A 7V S S VS S V D D H VS S V R T A V S S 1 V D D _P I O B 2V C M I O A 3I O B 6I O B 1I O A 1V M I C I O B 0I O A 2M I C P R E S _B I O B 4 I O A 4 I O B 3I O A 0I O A 5VREF2V S S V D D H SPCE061A DA C1M ICN AV SS1VDD VS S VS S VS S OS CO +C29100u C31104 U1 OS C32O 12OS C32I 13XT EST 14VDD 15XICE 16XICECLK 17XICES DA 18VS S 19PV IN 20DA C121DA C222VREF223VS S 24AGC 25OP I 26M ICOUT 27M ICN 28PFUSE 29M I C P 33V C M 34V R T P A D 35V D D 36V M I C 37V S S 38I O A 041I O A 142I O A 243I O A 344I O A 445I O A 546I O A 647I O A 748V S S 49V S S 50V D D H 51V D D H 52I O A 8 53 N C 39N C 40NC 30NC 31NC 32 IOA9 54 IOA1055IOA1156IOA1257IOA1358IOA1459IOA1560XROM T 61VS S 62XS LEEP 63IOB1564IOB1465IOB1366IOB1267IOB1168PV PP 69V D D H 75 I O B 1076I O B 977NC 70NC 71NC 72NC 73NC 74I O B 878I O B 779I O B 680I O B 581I O B 41I O B 32I O B 23N C 82N C 83N C 84I O B 14I O B 05X R E S B 6V D D 7V C P 8V S S 9N C 10N C 11C8104C7104C18104 +C5 100u C28104 + C27100u +C17100u + C4100u V D D _A SPCE061A 芯片引脚电路图 电机驱动电路 图5 电源变换电路图

电子电路设计的一般方法和步骤

电子电路设计的一般方法与步骤 一、总体方案的设计与选择 1.方案原理的构想 (1)提出原理方案 一个复杂的系统需要进行原理方案的构思，也就是用什么原理来实现系统要求。因此，应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究，找出其关键问题是什么，然后根据此关键问题提出实现的原理与方法，并画出其原理框图（即提出原理方案）。提出原理方案关系到设计全局，应广泛收集与查阅有关资料，广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识，提出尽可能多的方案，以便作出更合理的选择。所提方案必须对关键部分的可行性进行讨论，一般应通过试验加以确认。 (2)原理方案的比较选择 原理方案提出后，必须对所提出的几种方案进行分析比较。在详细的总体方案尚未完成之前,只能就原理方案的简单与复杂，方案实现的难易程度进行分析比较，并作出初步的选择。如果有两种方案难以敲定，那么可对两种方案都进行后续阶段设计，直到得出两种方案的总体电路图,然后就性能、成本、体积等方面进行分析比较，才能最后确定下来。 2.总体方案的确定 原理方案选定以后，便可着手进行总体方案的确定，原理方案只着眼于方案的原理，不涉及方案的许多细节，因此，原理方案框图中的每个框图也只是原理性的、粗略的，它可能由一个单元电路构成，亦可能由许多单元电路构成。为了把总体方案确定下来，必须把每一个框图进一步分解成若干个小框，每个小框为一个较简单的单元电路。当然，每个框图不宜分得太细，亦不能分得太粗，太细对选择不同的单元电路或器件带来不利，并使单元电路之间的相互连接复杂化；但太粗将使单元电路本身功能过于复杂，不好进行设计或选择。总之,

应从单元电路和单元之间连接的设计与选择出发，恰当地分解框图。 二、单元电路的设计与选择 1.单元电路结构形式的选择与设计 按已确定的总体方案框图，对各功能框分别设计或选择出满足其要求的单元电路。因此，必须根据系统要求，明确功能框对单元电路的技术要求，必要时应详细拟定出单元电路的性能指标，然后进行单元电路结构形式的选择或设计。 满足功能框要求的单元电路可能不止一个，因此必须进行分析比较，择优选择。 2.元器件的选择 (1)元器件选择的一般原则 元器件的品种规格十分繁多，性能、价格和体积各异，而且新品种不断涌现，这就需要我们经常关心元器件信息和新动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，尤其要熟悉一些常用的元器件型号、性能和价格，这对单元电路和总体电路设计极为有利。选择什么样的元器件最合适，需要进行分析比较。首先应考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求，其次是考虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。 (2)集成电路与分立元件电路的选择问题 随着微电子技术的飞速发展，各种集成电路大量涌现，集成电路的应用越来越广泛。今天，一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路，它的性能、体积、成本、安装调试和维修等方面一般都优于由分立元件构成的单元电路。 优先选用集成电路不等于什么场合都一定要用集成电路。在某些特殊情况，如：在高频、宽频带、高电压、大电流等场合，集成电路往往还不能适应，有时仍需采用分立元件。另外，对一些功能十分简单的电路，往往只需一只三极管或一只二极管就能解决问题，就不必选用集成电路。

电子电路设计的基础知识

电子电路设计的基础知识 一、电子电路的设计基本步骤： 1、明确设计任务要求： 充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求，明确设计任务。 2、方案选择： 根据掌握的知识和资料，针对设计提出的任务、要求和条件，设计合理、可靠、经济、可行的设计框架，对其优缺点进行分析，做到心中有数。 3、根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择： 具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新，注意信号之间的关系和限制；接着根据电路工作原理和分析方法，进行参数的估计与计算；器件选择时，元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。 4、电路原理图的绘制： 电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据，绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图；信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反馈通路的信号流向则与此相反；图形符号和标准，并加适当的标注；连线应为直线，并且交叉和折弯应最少，互相连通的交叉处用圆点表示，地线用接地符号表示。 二、电子电路的组装 电路组装通常采用通用印刷电路板焊接和实验箱上插接两种方式，不管哪种方式，都要注意： 1．集成电路：

认清方向，找准第一脚，不要倒插，所有IC的插入方向一般应保持一致，管脚不能弯曲折断； 2．元器件的装插： 去除元件管脚上的氧化层，根据电路图确定器件的位置，并按信号的流向依次将元器件顺序连接； 3．导线的选用与连接： 导线直径应与过孔（或插孔）相当，过大过细均不好；为检查电路方便，要根据不同用途，选择不同颜色的导线，一般习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其它颜色的线；连接用的导线要求紧贴板上，焊接或接触良好，连接线不允许跨越IC或其他器件，尽量做到横平竖直，便于查线和更换器件，但高频电路部分的连线应尽量短；电路之间要有公共地。 4．在电路的输入、输出端和其测试端应预留测试空间和接线柱，以方便测量调试； 5．布局合理和组装正确的电路，不仅电路整齐美观，而且能提高电路工作的可靠性，便于检查和排队故障。 三、电子电路调试 实验和调试常用的仪器有：万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。调试的主要步骤。 1．调试前不加电源的检查 对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接、少接、多接等；用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用表测量电阻）。 若电路经过上述检查，确认无误后，可转入静态检测与调试。 2．静态检测与调试 断开信号源，把经过准确测量的电源接入电路，用万用表电压档监测电源电压，观察有无异常现象：如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫，电源短路等，如发现异常情况，立即切断电源，排除故障； 如无异常情况，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、数字电路各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系、放大电路输入、输出端直流电压等是否在

电子电路识图的基本方法和技巧

电子电路识图的基本方法和技巧 对初学者来说，复杂的电子电路图上布满了密密麻麻的电路符号，根本不知从何下手识图，也不能从电子电路原理图中找出电子产品的故障所在，更不能得心应手地去设计各种各样的电子电路。其实，只要对电子电路图进行仔仔细细观察，就会发现电子电路的构成具有很强的规律性，即相同类型的电子电路不仅功能相似，而且在电路结构上也是大同小异的。任何一张错综复杂、表现形式不同的电子电路图都是由一些最基本的电子电路组合而成的，构成复杂电子电路图的最基本电路称为单元电路。只要掌握了基本单元电路，任何复杂的电路都可以看成是基本单元电路的集合。1.从基本元器件入手，为识图打下良好的基础。电子元器件是构成电子产品的基础。因此，了解电子元器件的基础知识，掌握不同元器件在电路中的电路表示符号及各元器件的基本功 能特点是进行电子识图的第一步。 2.掌握基本单元电路，为识读复杂电路打下基础。在学习基本单元电路时，要掌握好基本单元电路的工作原理、电路的功能及特性、电路典型参数、组成电路的元器件、每一个元器件在电路中所起的作用及电路调试方法等。 3.分解复杂电路。复杂电路被分解为基本单元电路后，就可以根据一个个基本单元电路的功能、特点进而分析到整个复

杂的电子电路，设计出各种各样的电路。 4.掌握基本单元电路之间的连接方法。基本单元电路之间可以直接连接起来，叫做直接耦合；通过变压器的初、次级间的磁感应来实现信号的连接，叫做变压器耦合；用电容来连接，叫做电容耦合。 5.明确各分体元器件在电子电路中所起的作用。为了方便初学者识图，现将各分体元器件在电子电路中不同的接法及与不同元器件连接所起的作用归纳如下。电阻器：在电路中主要起限流、分压的作用。 1）电阻器与电阻器在电路中并联一般是为了增大电阻器的功率。 2）电阻器与电阻器串联并从中间引出抽头，在一般情况下是为了得到电阻器上的分压。 3）电阻与稳压管串联，电阻器为稳压二极管的限流电阻器。4）电阻器与电容器串联组成微分电路，在这里电阻器为电容器的充电限流电阻器，充电常数由RC的乘积觉定。在这里如果微分电路与二极管或单向晶闸管等半导体器件并联，且电路中有电感性负载，则微分电路在电路中起阻容吸收的作用，即吸收电感器由于在开机、关机一瞬间产生的较高感应电动势，保护半导体器件不因太高的感应电动势而击穿损坏。 5）电阻器与电容器并联，在一般情况下电阻器为电容器的

从EMC角度考虑常用电路设计及PCB设计

从EMC角度考虑常用电路设计及PCB设计 A.电源电路 电源电路设计中，功能性设计主要考虑温升和纹波大小。温升大小由结构 很关键：大电容一般采用低ESR电容，小电容采用0.1UF和1000pF共用。电源电路设计中，电磁兼容设计是关键设计。主要涉及的电磁兼容设计有：传导发射和浪涌。 传导发射设计一般采用输入滤波器方式。外部采购的滤波器内部电路一般采用下列电路： Cx1和Cx2为X电容，防止差模干扰。差模干扰大时，可增加其值进行抑制；Cy1和Cy2为Y电容，防止共模干扰。共模干扰大时，可增加其值进行抑制。需要注意的是，如自行设计滤波电路，Y电容不可设计在输入端，也不可双端都加Y电容。 浪涌设计一般采用压敏电阻。差模可根据电源输入耐压选取；共模需要电源输入耐压和产品耐压测试综合考虑。 当浪涌能量大时，也可考虑压敏电阻（或TVS）与放电管组合设计。

1 电源输入部分的EMC设计 应遵循①先防护后滤波；②CLASS B规格要求的电源输入端推荐两级滤波电路，且尽量靠近输入端；③在电源输入端滤波电路前和滤波电路中无采样电路和其它分叉电路；如果一定有采样电路，采样电路应额外增加了足够的滤波电路。 原因说明： ①先防护后滤波： 第一级防护器件应在滤波器件之前，防止滤波器件在浪涌、防雷测试中损坏，或导致滤波参数偏离，第二级保护器件可以放在滤波器件的后面；选择防护器件时，还应考虑个头不要太大，防止滤波器件在PCB布局时距离接口太远，起不到滤波效果。 ②CLASS B规格要求的电源输入端推荐两级滤波电路，且尽量靠近输入端：CLASSB要求比CLASS A要求小10dB，即小3倍，所以应有两级滤波电路； CLASSA规格要求至少一级滤波电路；所谓一级滤波电路指包含一级共模电感的滤波电路。

电路设计的基本原理和方法

电路设计的基本原理和方法 本人经过整理得出如下的电路设计方法，希望对广大电子爱好者及热衷于硬件研发的朋友有所帮助。 电子电路的设计方法 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，然后对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各个部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 一．明确系统的设计任务要求 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，以明确系统应完成的任务。 二．方案选择 这一步的工作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和资料，针对系统提出的任务，要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，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有缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映应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。 三．单元电路的设计，参数计算和期间选择 根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计，参数计算和器件选择。 1．单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。 每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务，详细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。具体设计时，可以模仿传输的先进的电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入信号，输出信号和控制信号的关系。 2．参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各电阻值，放大倍数的计算；振荡器中电阻，电容，振荡频率等参数的计算。只有很好的理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 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要求的功能，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： （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指标的要求； （2）元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的1．5倍； （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3．器件选择 （1）元件的选择 阻容电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有解电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻，电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量（100ｕF～3000uF）铝电解电容，为滤掉高频通常

电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要10年。而美国是1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747到 F16都是采用的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，

电气原理图及电子电路

电气原理图及接线图识读方法VS画图技巧2016-11-11 07:30 识图方法 电气图纸一般可分为两大类，一类为电力电气图，它主要是表 述电能的传输、分配和转换，如电网电气图、电厂电气控制图等。 另一类为电子电气图，它主要表述电子信息的传递、处理；如 电视机电气原理图。本文主要谈电力电气图的识读。 电力电气图分一次回路图、二次回路图。一次回路图表示一次电气 设备(主设备)连接顺序。一次电气设备主要包括发电机、变压器、 断路器、电动机、电抗器、电力电缆、电力母线、输电线等。 为对一次设备及其电路进行控制、测量、保护而设计安装的各类 电气设备，如测量仪表、控制开关、继电器、信号装置、自动装置 等称二次设备。表示二次设备之间连接顺序的电气图称二次回路 图。 一、电气图的种类 电气图主要有系统原理图、电路原理图、安装接线图。 1．系统原理图(方框图) 用较简单的符号或带有文字的方框，简单明了地表示电路系统的最 基本结构和组成，直观表述电路中最基本的构成单元和主要特征 及相互间关系。 2．电路原理图 电路原理图又分为集中式、展开式两种。集中式电路图中各元器件 等均以整体形式集中画出，说明元件的结构原理和工作原理。识读 时需清楚了解图中继电器相关线圈、触点属于什么回路，在什么情 况下动作，动作后各相关部分触点发生什么样变化。 展开式电路图在表明各元件、继电器动作原理、动作顺序方面， 较集中式电路图有其独特的优点。展开式电路图按元件的线圈、触 点划分为各自独立的交流电流、交流电压、直流信号等回路．凡属 于同一元件或继电器的电流、电压线圈及触点采用相同的文字。展

开式电路图中对每个独立回路，交流按U、V、W相序；直流按继电器动作顺序依次排列。识读展开式电路图时，对照每一回路右侧的文字说明，先交流后直流，由上而下，由左至右逐行识读。集中式、展开式电路图互相补充、互相对照来识读更易理解。 3．安装接线图 安装接线图是以电路原理为依据绘制而成，是现场维修中不可缺少的重要资料。安装图中各元件图形、位置及相互间连接关系与元件的实际形状、实际安装位置及实际连接关系相一致。图中连接关系采用相对标号法来表示。 二、识读电气图须知 1．学习掌握一定的电子、电工技术基本知识，了解各类电气设备的性能、工作原理，并清楚有关触点动作前后状态的变化关系。 2．对常用常见的典型电路，如过流、欠压、过负荷、控制、信号电路的工作原理和动作顺序有一定的了解。 3．熟悉国家统一规定的电力设备的图形符号、文字符号、数字符号、回路编号规定通则及相关的国标。了解常见常用的外围电气图形符号、文字符号、数字符号、回路编号及国际电工委员会(IEC)规定的通用符号和物理量符号(相关资料附后)。 4．了解绘制二次回路图的基本方法。电气图中一次回路用粗实线，二次回路用细实线画出。一次回路画在图纸左侧，二次回路画在图纸右侧。由上而下先画交流回路，再画直流回路。同一电器中不同部分(如线圈、触点)不画在一起时用同一文字符号标注。对接在不同回路中的相同电器，在相同文字符号后面标注数字来区别。 5．电路中开关、触点位置均在"平常状态"绘制。所谓"平常状态"是指开关、继电器线圈在没有电流通过及无任何外力作用时触点的状态。通常说的动合、动断触点都指开关电器在线圈无电、无外力作用时它们是断开或闭合的，一旦通电或有外力作用时触点状态随之改变。 三、识读电气图方法 1．仔细阅读设备说明书、操作手册，了解设备动作方式、顺序，有关设备元件在电路中的作用。

电子电路设计的原则、方法和步骤

电子电路设计的原则、方法和步骤 发表时间：2018-11-13T19:26:10.880Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：朱佩栋 [导读] 摘要：在电子电路中，包含多种基本电路，因此，其所具备的复杂程度比较高，在进行设计时，必须要遵循一定的原则，选择恰当的方法，并严格的按照设计步骤来进行，这样才能保证电子电路设计的科学性及合理性。 （浙江先锋机械股份有限公司浙江省桐乡市 314500） 摘要：在电子电路中，包含多种基本电路，因此，其所具备的复杂程度比较高，在进行设计时，必须要遵循一定的原则，选择恰当的方法，并严格的按照设计步骤来进行，这样才能保证电子电路设计的科学性及合理性。本文通过对电子电路设计的原则以及电子电路设计的具体方法进行了分析和探讨，总结归纳出了电子电路设计的具体步骤，以供相关人员参考或采纳。 关键词：电子电路设计；原则；方法；步骤 0引言 电子电路最早始于十九世纪末期，开始时电子电路技术的发展速度是十分缓慢的，随着社会的不断进步和发展，在二十世纪中期时，才算是真正意义上的发展起来。现在的世界电子技术无处不在，实际的电子电路往往是很复杂的,是由多种基本电路组合而成,设计时要根据具体情况,遵循一些规律去合理地设计电路的形式。文章对电子电路设计过程中应遵循的一些基本原则、方法和步骤进行了阐述。 1电子电路设计的原则 1.1整体性原则 在设计电子电路时,应当从整体出发,从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电子电路整体与外部环境之间的关系入手，整体原则强调以综合为基础,在综合的控制与指导下,进行分析,并且对分析的结果进行恰当的综合。基本的要点是:①电子电路分析必须以综合为目的,以综合为前提，离开了综合的分析是盲目的,不全面的。②在以分析为主的过程中往往包含着小的综合，即在对电子电路各部分进行分别考察的过程中,往往也需要有电子电路局部的综合。③综合必须以分析为基础，只有对电子电路的分析了解达到一定程度以后,才能进行综合。没有详尽的分析电子电路作基础,综合就是匆忙的、不坚实的,往往带有某种主观臆测的成分。 1.2功能性原则 虽然电子电路的设计是十分复杂的，但是无论是多么复杂的大型电子电路，都可以通过划分部件的方式将电子电路分成不同层次的小电路。全面分析各模块功能类型及功能要求,考虑如何实现这些技术功能,即采用哪些电路来完成它;然后选用具体的实际电路,选择出合适的元器件,计算元器件参数并设计各单元电路。 1.3最优化原则 基本的电子电路设计完成之后，就可以保证电子产品具备一定的功能，由于元件自身或相互配合问题、功能模块的相互配合或藕合还存在一些缺陷,使电子电路对信号的传送、处理等方面不尽完美，所以在进行电子电路设计时，一定要保证每一个部件都能够达标。 1.4稳定性原则 其实影响电子电路稳定性的因素有很多，并且有一些问题并不是人为可以控制的，也就是说，在进行设计电子电路时，一定有很多不确定因素，并且发生的时间也是完全不受控制的，在设计时,对易遭受不可靠因素干扰的薄弱环节应主动地采取可靠性保障措施,使电子电路遭受不可靠因素干扰时能保持稳定。 1.5性价比原则 在现如今电子产业竞争如此激烈的当下，无论是任何产品，都必须要将生产周期和成本进行有效的控制，为了占领市场,提高竞争力,所设计的产品应当成本低、性能好、易操作、具有先进性(核心竞争力),在设计时要充分考虑电子电路的性能与价格比。 2电子电路设计的基本方法 2.1层次化设计方法 层次化设计的方法就是在设计时，要将设计思路分层次化处理，将各个部分的电路进行分别分析和描述，只有这样才能最大程度上保证电子电路的整体使用性能和稳定性。具体说来，可以分为三层，第一层为顶层，设计时面向系统，对系统的总功能进行描述，第二层为中层，设计时面向电路级，第三层为底层，设计时面向物理实现级，此层次的设计是对较小单元的设计。 2.2渐近式的组合设计方法 此种设计方法适用于应用型电子电路，在进行设计时，首先根据其功能需求，将组合图设计出来，随后，在组合图的基础上分析出其工作原理，这是对基本单元的设计。此方法能够有效的避免在设计过程中，出现失误的几率，从而最大程度上提升电子电路的稳定性。 2.3硬件描述语言设计方法 从当前来看，这是一种比较先进的电子电路设计方法。所谓硬件描述语言设计方法，就是指电子设计自动化。利用硬件语言描述的方法进行设计，能够最大程度上保证电子电路设计的准确性，因为硬件语言描述设计方法是利用计算机进行数字化设计和整理的，所以这种方法比人工设计准确性要更高。 2.4最优化设计方法 对于一些电子电路一经制出便很难调整，所以必须采用计算机辅助设计。计算机辅助设计程序一般包括三部分:一是实测数据的数据处理程序；二是网络分析程序；三是网络最佳化分析程序。没有一种万能的方法能解决所有的问题,对于某一指定问题也并非只有一种可行方法。 2.5电路方程设计 在电路设计中时常会遇到给出一个较为复杂的电路方程(数学模型),诸如机电模拟、信号处理、元器件参数补偿等等,可以利用电路方程的设计方法进行设计，这种方法都是由一个数学模型进行模拟设计，最大程度上简化了设计过程，提升了精准度。 3电子电路设计的具体步骤 3.1明确功能要求 电子产品的类型是比较多，不同的类型具备不同的功能要求，因此，电路设计的形式也不相同。通过设计要求和目标进行分析和整理，判断出设计要求中需要哪些功能，控制关系是怎样的，最后画出功能框架设计图，再根据用户的设计要求，进行相应的整改。