第1章電子系統(tǒng)設(shè)計課程概述ppt課件

1、第一章第一章 電子系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論電子系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論1.1 電子系統(tǒng)概述1.2 電子系統(tǒng)的設(shè)計1.3 電子系統(tǒng)設(shè)計步驟1.4 線性電源設(shè)計1.1 1.1 電子系統(tǒng)概述電子系統(tǒng)概述當(dāng)今電子產(chǎn)品的兩大特點：當(dāng)今電子產(chǎn)品的兩大特點： 1. 1.產(chǎn)品的復(fù)雜性加深，根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜性加深，根據(jù)MooreMoore定律定律ICIC的的復(fù)雜性大約復(fù)雜性大約 每每6 6年添加年添加1010倍倍; ; 2. 2.產(chǎn)品的上市時間與市場壽命減小產(chǎn)品的上市時間與市場壽命減小, ,競爭加競爭加??；?。挥布こ處熡布こ處熛到y(tǒng)定義系統(tǒng)定義v什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)是由兩個以上各不一樣且相互聯(lián)絡(luò)，相互制約系統(tǒng)是由兩個以上各不一樣且相互聯(lián)絡(luò)

2、，相互制約的單元組成的，在給定環(huán)境下可以完成一定功能的的單元組成的，在給定環(huán)境下可以完成一定功能的綜合體。綜合體。這里所說的單元，可以是元件，部件或子系統(tǒng)。這里所說的單元，可以是元件，部件或子系統(tǒng)。一個系統(tǒng)又可以是另一系統(tǒng)的子系統(tǒng)。一個系統(tǒng)又可以是另一系統(tǒng)的子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)定義電子系統(tǒng)定義 將由電子元器件或部件組成的，可以產(chǎn)生、傳輸或處置電信號及信息的客觀實體稱為電子系統(tǒng)。 通?？梢酝瓿梢粋€特定功能的完好的電子安裝都可稱為電子系統(tǒng)；電子系統(tǒng)有大有小，大到航天飛機(jī)的測控系統(tǒng)、小到出租車計價器，它們都是電子系統(tǒng)。復(fù)雜構(gòu)造的電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、電路的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)電子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、電路的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)電路

3、也稱為電網(wǎng)絡(luò)。研討籠統(tǒng)規(guī)律采用網(wǎng)絡(luò)，討論詳細(xì)問題那么為電路。普通系統(tǒng)是比網(wǎng)絡(luò)或電路更復(fù)雜、規(guī)模更大的組合體。有時簡單的網(wǎng)絡(luò)或電路可以稱之為系統(tǒng)，由于我們可以采用研討系統(tǒng)的方法和觀念來研討它們。例：RC電路網(wǎng)絡(luò)分析：研討各支路、回路電流/電壓系統(tǒng)分析：研討如何構(gòu)成微積分運算器系統(tǒng)積分電路積分電路微分電路微分電路v電子系統(tǒng)的根本組成電子系統(tǒng)的組成框圖電子系統(tǒng)的組成框圖 模擬系統(tǒng)； 數(shù)字系統(tǒng)；純硬件系統(tǒng)軟硬結(jié)合系統(tǒng)數(shù)字溫度計數(shù)字溫度計電子系統(tǒng)類型電子系統(tǒng)類型(了解了解) v實現(xiàn)電子系統(tǒng)的器件 中大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路(VLSI)； 公用集成電路； 可編程器件； 少量分立元件和機(jī)電元件。v電子系統(tǒng)的

4、類型 非智能型功能簡單或功能固定的電子系統(tǒng) 智能型參照人類活動規(guī)律，例：機(jī)器人電子系統(tǒng)的功能分類電子系統(tǒng)的功能分類( (了解了解) ) 測控系統(tǒng)：如工業(yè)消費控制等；丈量系統(tǒng)：如電量及非電量的精細(xì)丈量等；數(shù)據(jù)處置系統(tǒng)：如語音、圖像、雷達(dá)信息處置等；通訊系統(tǒng)：如數(shù)字通訊、微波通訊等；計算機(jī)系統(tǒng)：計算機(jī)本身就是一個電子系統(tǒng)；家電系統(tǒng)：如多媒體彩電、數(shù)字式視頻光盤機(jī)等。實例實例- -通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)實例實例-DVD-DVD系統(tǒng)系統(tǒng)實例實例- -計算機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)子系統(tǒng)根本類型子系統(tǒng)根本類型 復(fù)雜電子系統(tǒng)構(gòu)造層次: 5種子系統(tǒng)根本類型: 1.模擬子系統(tǒng) 2.數(shù)字子系統(tǒng) 3.模擬,數(shù)混合子系統(tǒng) 4.微處

5、置器子系統(tǒng) 5.DSP子系統(tǒng)1.2 1.2 電子系統(tǒng)設(shè)計方法電子系統(tǒng)設(shè)計方法自頂向下或從上到下自頂向下或從上到下詳細(xì)描畫詳細(xì)描畫o設(shè)計人員首先根據(jù)對設(shè)計要求的了解及系統(tǒng)能夠的任務(wù)方式、構(gòu)造等知識，構(gòu)成系統(tǒng)總體框圖；o根據(jù)設(shè)計要求及目的，規(guī)定每個子系統(tǒng)的性能目的，并對總體框圖中的每一個方框(子系統(tǒng)) 進(jìn)展分析及設(shè)計；o對于復(fù)雜的子系統(tǒng)還可以繼續(xù)分解、細(xì)化，直到每個方框功能模塊都可以用一種或一種以上的方法加以實現(xiàn)；o每一個功能模塊都落實到通用中大規(guī)模集成電路層次，同時規(guī)定一些關(guān)鍵器件的目的以保證該子系統(tǒng)的性能目的的實現(xiàn)。優(yōu)點優(yōu)點盡量運用概念籠統(tǒng)描畫，分析設(shè)計對象，不過早思索詳細(xì)電路、元器件和工藝。

6、抓主要矛盾，逐漸細(xì)化、分解適用于大型的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計遵照原那么遵照原那么1正確性和完備性原那么2模塊化，構(gòu)造化原那么3問題不下放原那么4高層主導(dǎo)原那么5直觀性、明晰性原那么 自底向上或從下到上自底向上或從下到上特點特點自底向上的缺陷：部件設(shè)計在先，設(shè)計系統(tǒng)時將受這些部件的限制，影響：系統(tǒng)性易讀性可靠性可維護(hù)性自底向上的優(yōu)點：在系統(tǒng)組裝和調(diào)試過程中有效可利用前人的設(shè)計成果自頂向下與自底向上相結(jié)合自頂向下與自底向上相結(jié)合設(shè)計過程設(shè)計過程自頂向下設(shè)計過程：實際設(shè)計采用自上而下的設(shè)計方法；實踐制造采購器件、設(shè)計印刷電路板，裝配、調(diào)試；各種文檔資料整理設(shè)計報告、測試報告、運用闡明書等。系統(tǒng)設(shè)計的普通原

7、那么任何一個系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵照一定的原那么、規(guī)范和規(guī)范，電子系統(tǒng)設(shè)計的原那么如下：1兼顧技術(shù)的先進(jìn)性和成熟性 電子系統(tǒng)的設(shè)計要順應(yīng)技術(shù)開展的潮流，是系統(tǒng)堅持長時間的先進(jìn)性和適用性，同時兼顧技術(shù)的成熟性，縮短開發(fā)周期。2平安、可靠和容錯性采用成熟的技術(shù)、器件和部件，保證系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定和平安，同時系統(tǒng)具備一定的容錯性，能順應(yīng)各種不同的運用和操作環(huán)境。系統(tǒng)設(shè)計的普通原那么續(xù)3適用性和經(jīng)濟(jì)性 滿足系統(tǒng)根本功能和性能目的的前提下，具有良好的性價比。4可擴(kuò)展性和易維護(hù)性設(shè)計的單元電路模塊化、系列化，使系統(tǒng)進(jìn)展晉級時，能維護(hù)原有資源，降低系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜性，提高效率。1.3 1.3 電子系統(tǒng)設(shè)計步驟電子系統(tǒng)設(shè)計

8、步驟1.1.行為描畫與設(shè)計行為描畫與設(shè)計2.2.構(gòu)造描畫與設(shè)計構(gòu)造描畫與設(shè)計3.3.物理描畫與設(shè)計物理描畫與設(shè)計 電子系統(tǒng)設(shè)計的普通步驟電子系統(tǒng)設(shè)計的普通步驟設(shè)計步驟續(xù)設(shè)計步驟續(xù)1.1.行為描畫與設(shè)計行為描畫與設(shè)計 描畫系統(tǒng)的各項功能、各個單元的輸入輸出關(guān)系、各種描畫系統(tǒng)的各項功能、各個單元的輸入輸出關(guān)系、各種技術(shù)目的技術(shù)目的舉例：舉例： 挪動的功能挪動的功能: :通話功能通話功能, ,來電顯示來電顯示, ,存儲存儲, ,時鐘時鐘, ,網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò),聲控聲控錄音錄音, ,游戲游戲,MP3,MP3等等 性能目的性能目的: :接納接納/ /發(fā)射頻率發(fā)射頻率, ,調(diào)制方式調(diào)制方式, ,待機(jī)時間待機(jī)時間,

9、 ,延續(xù)通話延續(xù)通話時間時間, ,電池電壓電池電壓 , ,尺寸分量等等尺寸分量等等設(shè)計步驟續(xù)設(shè)計步驟續(xù)2.2.構(gòu)造描畫與設(shè)計構(gòu)造描畫與設(shè)計 描畫各單元之間的互連關(guān)系或協(xié)議描畫各單元之間的互連關(guān)系或協(xié)議1)1)系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計 確定系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互連方式與協(xié)議確定系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的互連方式與協(xié)議. .2)2)子系統(tǒng)子系統(tǒng), ,模塊級的構(gòu)造設(shè)計模塊級的構(gòu)造設(shè)計 功能框圖功能框圖 電路圖電路圖 文字闡明文字闡明3)3)模擬仿真驗證模擬仿真驗證 3.3.物理描畫與設(shè)計物理描畫與設(shè)計 實現(xiàn)構(gòu)造的詳細(xì)方式實現(xiàn)構(gòu)造的詳細(xì)方式, ,技術(shù)技術(shù), ,工藝工藝1)1)傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的PCBPCB電路板電路板

10、 2)PLD2)PLD邏輯器件邏輯器件 3)VLSI 3)VLSI 幅員幅員, ,外形尺寸外形尺寸, ,資料資料, ,散熱散熱設(shè)計步驟續(xù)設(shè)計步驟續(xù)傳統(tǒng)設(shè)計步驟傳統(tǒng)設(shè)計步驟1.審題2.方案選擇與可行性論證3.單元設(shè)計,計算和元件選擇4.組裝、調(diào)試5.編寫設(shè)計文檔,總結(jié)報告電子系統(tǒng)設(shè)計電子系統(tǒng)設(shè)計EDAEDA技術(shù)技術(shù)1.EDA技術(shù)的開展 EDA技術(shù)是從二十世紀(jì)集成電路問世起60年代，閱歷了CAD70年代，CAE輔助工程，80年代開展階段，到90年代進(jìn)入EDA階段。 EDA技術(shù)聚集了計算機(jī)運用科學(xué)，微電子構(gòu)造與工藝學(xué)和電子系統(tǒng)科學(xué)最新成果的先進(jìn)CAD技術(shù)，它是計算機(jī)任務(wù)平臺上開發(fā)的一套電子設(shè)計系統(tǒng)軟

11、件。 比較著名的EDA公司有：Matlab(信息處置，MaxplusII(邏輯綜合),Protel(PCB)等等。2.2.系統(tǒng)的系統(tǒng)的EDAEDA工具設(shè)計流程工具設(shè)計流程模擬系統(tǒng)設(shè)計的詳細(xì)步驟1、總體方案確定 根據(jù)義務(wù)書功能和目的拆分系統(tǒng)，畫出總體設(shè)計框圖，經(jīng)過論證，選擇最優(yōu)方案。2、單元電路設(shè)計 盡能夠選擇現(xiàn)有的、成熟的器件、部件及電路，留意各個器件之間的接口電平匹配、速度匹配等；選擇一致的供電電源；盡量選擇集成電路，減小體積，提高可靠性。3、參數(shù)計算根據(jù)目的計算電路的各項參數(shù)，例如：電流、增益、振蕩頻率、截止頻率等等，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。模擬系統(tǒng)設(shè)計的詳細(xì)步驟續(xù)4、元器件選擇根據(jù)器件的各項參

12、數(shù)如頻率、環(huán)境溫度、本錢等要素思索，優(yōu)先思索集成芯片。5、計算機(jī)模擬仿真和實驗繪制電路前，對關(guān)鍵電路進(jìn)展用EDA模擬仿真和實驗，驗證各項技術(shù)目的，如：質(zhì)量要素、失真度等等。6、繪制電路圖用EDA軟件繪制電路圖，并制造實物幅員。7、組裝、調(diào)試及撰寫設(shè)計報告數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計步驟數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計步驟1明確設(shè)計要求完成系統(tǒng)功能表示框圖2確定系統(tǒng)方案完成系統(tǒng)總體框圖3控制器設(shè)計4工程實現(xiàn)與調(diào)試1.4 1.4 線形電源設(shè)計線形電源設(shè)計整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電。濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，添加直流成分。穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負(fù)反響技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。三

13、端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和維護(hù)電路集成在一同就是集成穩(wěn)壓器，集成穩(wěn)壓器只需三個：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器，如下： 集成穩(wěn)壓器符號集成穩(wěn)壓器符號不同型號、不不同型號、不同封裝的穩(wěn)壓同封裝的穩(wěn)壓器三個電極的器三個電極的位置不一樣位置不一樣外形圖外形圖線性三端集成穩(wěn)壓器的分類線性三端集成穩(wěn)壓器的分類按輸出方式：按輸出方式： 1. 1. 三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW78CW78 2. 2. 三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW79CW79 3. 3. 三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國

14、標(biāo)型號為三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW117 CW117 4. 4. 三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CWCW 5. 5. 三端低壓差集成穩(wěn)壓器三端低壓差集成穩(wěn)壓器按級別：按級別： 1- 1-為軍品級；為軍品級；2-2-為工業(yè)品級；為工業(yè)品級；3-3-為民品級。為民品級。 軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)溫軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)溫度范圍度范圍-55-55150150； 工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務(wù)溫度范圍溫度范圍-25-25150150； 民品級多為塑料封裝，任務(wù)溫度范圍民品級多為塑料封裝，任務(wù)溫度范圍00125125。三端穩(wěn)壓器的運用三端穩(wěn)壓器的運用W7900W7900系列穩(wěn)壓器外形及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及接線圖1231 1端端: : 公共端公共端2 2端端: : 輸入端輸入端3 3端端: : 輸出端輸出端+W7905W7905UI+Uo231CI0.11FCo1F-10V-10V-5V-5V留意：留意：1 1、散熱、散熱 2 2、壓降、壓降三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型運用電路如圖：三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型運用電路如圖： 可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)