第1章电子系统设计课程概述ppt课件

1、第一章第一章 电子系统设计导论电子系统设计导论1.1 电子系统概述1.2 电子系统的设计1.3 电子系统设计步骤1.4 线性电源设计1.1 1.1 电子系统概述电子系统概述当今电子产品的两大特点：当今电子产品的两大特点： 1. 1.产品的复杂性加深，根据产品的复杂性加深，根据MooreMoore定律定律ICIC的的复杂性大约复杂性大约 每每6 6年添加年添加1010倍倍; ; 2. 2.产品的上市时间与市场寿命减小产品的上市时间与市场寿命减小, ,竞争加竞争加剧；剧；硬件工程师硬件工程师系统定义系统定义v什么是系统？系统是由两个以上各不一样且相互联络，相互制约系统是由两个以上各不一样且相互联络

2、，相互制约的单元组成的，在给定环境下可以完成一定功能的的单元组成的，在给定环境下可以完成一定功能的综合体。综合体。这里所说的单元，可以是元件，部件或子系统。这里所说的单元，可以是元件，部件或子系统。一个系统又可以是另一系统的子系统。一个系统又可以是另一系统的子系统。电子系统定义电子系统定义 将由电子元器件或部件组成的，可以产生、传输或处置电信号及信息的客观实体称为电子系统。 通常可以完成一个特定功能的完好的电子安装都可称为电子系统；电子系统有大有小，大到航天飞机的测控系统、小到出租车计价器，它们都是电子系统。复杂构造的电子系统电子系统、网络、电路的区别和联络电子系统、网络、电路的区别和联络电路

3、也称为电网络。研讨笼统规律采用网络，讨论详细问题那么为电路。普通系统是比网络或电路更复杂、规模更大的组合体。有时简单的网络或电路可以称之为系统，由于我们可以采用研讨系统的方法和观念来研讨它们。例：RC电路网络分析：研讨各支路、回路电流/电压系统分析：研讨如何构成微积分运算器系统积分电路积分电路微分电路微分电路v电子系统的根本组成电子系统的组成框图电子系统的组成框图 模拟系统； 数字系统；纯硬件系统软硬结合系统数字温度计数字温度计电子系统类型电子系统类型(了解了解) v实现电子系统的器件 中大规模或超大规模集成电路(VLSI)； 公用集成电路； 可编程器件； 少量分立元件和机电元件。v电子系统的

4、类型 非智能型功能简单或功能固定的电子系统 智能型参照人类活动规律，例：机器人电子系统的功能分类电子系统的功能分类( (了解了解) ) 测控系统：如工业消费控制等；丈量系统：如电量及非电量的精细丈量等；数据处置系统：如语音、图像、雷达信息处置等；通讯系统：如数字通讯、微波通讯等；计算机系统：计算机本身就是一个电子系统；家电系统：如多媒体彩电、数字式视频光盘机等。实例实例- -通讯系统通讯系统实例实例-DVD-DVD系统系统实例实例- -计算机系统计算机系统子系统根本类型子系统根本类型 复杂电子系统构造层次: 5种子系统根本类型: 1.模拟子系统 2.数字子系统 3.模拟,数混合子系统 4.微处

5、置器子系统 5.DSP子系统1.2 1.2 电子系统设计方法电子系统设计方法自顶向下或从上到下自顶向下或从上到下详细描画详细描画o设计人员首先根据对设计要求的了解及系统能够的任务方式、构造等知识，构成系统总体框图；o根据设计要求及目的，规定每个子系统的性能目的，并对总体框图中的每一个方框(子系统) 进展分析及设计；o对于复杂的子系统还可以继续分解、细化，直到每个方框功能模块都可以用一种或一种以上的方法加以实现；o每一个功能模块都落实到通用中大规模集成电路层次，同时规定一些关键器件的目的以保证该子系统的性能目的的实现。优点优点尽量运用概念笼统描画，分析设计对象，不过早思索详细电路、元器件和工艺。

6、抓主要矛盾，逐渐细化、分解适用于大型的、复杂的系统设计遵照原那么遵照原那么1正确性和完备性原那么2模块化，构造化原那么3问题不下放原那么4高层主导原那么5直观性、明晰性原那么 自底向上或从下到上自底向上或从下到上特点特点自底向上的缺陷：部件设计在先，设计系统时将受这些部件的限制，影响：系统性易读性可靠性可维护性自底向上的优点：在系统组装和调试过程中有效可利用前人的设计成果自顶向下与自底向上相结合自顶向下与自底向上相结合设计过程设计过程自顶向下设计过程：实际设计采用自上而下的设计方法；实践制造采购器件、设计印刷电路板，装配、调试；各种文档资料整理设计报告、测试报告、运用阐明书等。系统设计的普通原

7、那么任何一个系统设计应遵照一定的原那么、规范和规范，电子系统设计的原那么如下：1兼顾技术的先进性和成熟性 电子系统的设计要顺应技术开展的潮流，是系统坚持长时间的先进性和适用性，同时兼顾技术的成熟性，缩短开发周期。2平安、可靠和容错性采用成熟的技术、器件和部件，保证系统的可靠、稳定和平安，同时系统具备一定的容错性，能顺应各种不同的运用和操作环境。系统设计的普通原那么续3适用性和经济性 满足系统根本功能和性能目的的前提下，具有良好的性价比。4可扩展性和易维护性设计的单元电路模块化、系列化，使系统进展晋级时，能维护原有资源，降低系统维护的复杂性，提高效率。1.3 1.3 电子系统设计步骤电子系统设计

8、步骤1.1.行为描画与设计行为描画与设计2.2.构造描画与设计构造描画与设计3.3.物理描画与设计物理描画与设计 电子系统设计的普通步骤电子系统设计的普通步骤设计步骤续设计步骤续1.1.行为描画与设计行为描画与设计 描画系统的各项功能、各个单元的输入输出关系、各种描画系统的各项功能、各个单元的输入输出关系、各种技术目的技术目的举例：举例： 挪动的功能挪动的功能: :通话功能通话功能, ,来电显示来电显示, ,存储存储, ,时钟时钟, ,网络网络,声控声控录音录音, ,游戏游戏,MP3,MP3等等 性能目的性能目的: :接纳接纳/ /发射频率发射频率, ,调制方式调制方式, ,待机时间待机时间,

9、 ,延续通话延续通话时间时间, ,电池电压电池电压 , ,尺寸分量等等尺寸分量等等设计步骤续设计步骤续2.2.构造描画与设计构造描画与设计 描画各单元之间的互连关系或协议描画各单元之间的互连关系或协议1)1)系统的构造设计系统的构造设计 确定系统与外部系统的互连方式与协议确定系统与外部系统的互连方式与协议. .2)2)子系统子系统, ,模块级的构造设计模块级的构造设计 功能框图功能框图 电路图电路图 文字阐明文字阐明3)3)模拟仿真验证模拟仿真验证 3.3.物理描画与设计物理描画与设计 实现构造的详细方式实现构造的详细方式, ,技术技术, ,工艺工艺1)1)传统的传统的PCBPCB电路板电路板

10、 2)PLD2)PLD逻辑器件逻辑器件 3)VLSI 3)VLSI 幅员幅员, ,外形尺寸外形尺寸, ,资料资料, ,散热散热设计步骤续设计步骤续传统设计步骤传统设计步骤1.审题2.方案选择与可行性论证3.单元设计,计算和元件选择4.组装、调试5.编写设计文档,总结报告电子系统设计电子系统设计EDAEDA技术技术1.EDA技术的开展 EDA技术是从二十世纪集成电路问世起60年代，阅历了CAD70年代，CAE辅助工程，80年代开展阶段，到90年代进入EDA阶段。 EDA技术聚集了计算机运用科学，微电子构造与工艺学和电子系统科学最新成果的先进CAD技术，它是计算机任务平台上开发的一套电子设计系统软

11、件。 比较著名的EDA公司有：Matlab(信息处置，MaxplusII(逻辑综合),Protel(PCB)等等。2.2.系统的系统的EDAEDA工具设计流程工具设计流程模拟系统设计的详细步骤1、总体方案确定 根据义务书功能和目的拆分系统，画出总体设计框图，经过论证，选择最优方案。2、单元电路设计 尽能够选择现有的、成熟的器件、部件及电路，留意各个器件之间的接口电平匹配、速度匹配等；选择一致的供电电源；尽量选择集成电路，减小体积，提高可靠性。3、参数计算根据目的计算电路的各项参数，例如：电流、增益、振荡频率、截止频率等等，并留有适当的余量。模拟系统设计的详细步骤续4、元器件选择根据器件的各项参

12、数如频率、环境温度、本钱等要素思索，优先思索集成芯片。5、计算机模拟仿真和实验绘制电路前，对关键电路进展用EDA模拟仿真和实验，验证各项技术目的，如：质量要素、失真度等等。6、绘制电路图用EDA软件绘制电路图，并制造实物幅员。7、组装、调试及撰写设计报告数字系统设计步骤数字系统设计步骤1明确设计要求完成系统功能表示框图2确定系统方案完成系统总体框图3控制器设计4工程实现与调试1.4 1.4 线形电源设计线形电源设计整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，添加直流成分。稳压电路对整流后的直流电压采用负反响技术进一步稳定直流电压。三

13、端集成稳压器三端集成稳压器 将串联稳压电源和维护电路集成在一同就是集成稳压器，集成稳压器只需三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器，如下： 集成稳压器符号集成稳压器符号不同型号、不不同型号、不同封装的稳压同封装的稳压器三个电极的器三个电极的位置不一样位置不一样外形图外形图线性三端集成稳压器的分类线性三端集成稳压器的分类按输出方式：按输出方式： 1. 1. 三端固定正输出集成稳压器，国标型号为三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78CW78 2. 2. 三端固定负输出集成稳压器，国标型号为三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79CW79 3. 3. 三端可调正输出集成稳压器，国

14、标型号为三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117 CW117 4. 4. 三端可调负输出集成稳压器，国标型号为三端可调负输出集成稳压器，国标型号为CWCW 5. 5. 三端低压差集成稳压器三端低压差集成稳压器按级别：按级别： 1- 1-为军品级；为军品级；2-2-为工业品级；为工业品级；3-3-为民品级。为民品级。 军品级为金属外壳或陶瓷封装，任务温军品级为金属外壳或陶瓷封装，任务温度范围度范围-55-55150150； 工业品级为金属外壳或陶瓷封装，任务工业品级为金属外壳或陶瓷封装，任务温度范围温度范围-25-25150150； 民品级多为塑料封装，任务温度范围民品级多为塑料封装，任务温度范围00125125。三端稳压器的运用三端稳压器的运用W7900W7900系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图1231 1端端: : 公共端公共端2 2端端: : 输入端输入端3 3端端: : 输出端输出端+W7905W7905UI+Uo231CI0.11FCo1F-10V-10V-5V-5V留意：留意：1 1、散热、散热 2 2、压降、压降三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器的典型运用电路如图：三端可调输出集成稳压器的典型运用电路如图： 可调输出三端集成稳可调输出三端集成稳压器的内