第一章电子系统设计导论教材

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《电子系统设计》课件

视频压缩处理系统设计
详细介绍视频压缩算法和系统设计。探讨如何实现高质量和实时的视频压缩处理。
数字滤波器设计
数字信号处理器设计
设计评估与测试
本节将介绍电子系统设计的评估和测试方法。重点讨论电子系统设计评估、系统测试和问题排查与解决。
电子系统设计评估方法
详细介绍电子系统设计评估的方法和指标。提供评估工具和技术。
电子系统设计流程
阐述电子系统设计的一般流程和关键步骤。提供实用的设计方法和技巧。
系统建模方法
讨论电子系统的建模技术和建模工具。指导学生如何有效地进行系统模拟和验证。
FPGA开发与设计
介绍FPGA的基本原理和在电子系统设计中的应用。讨论FPGA开发流程和设计技巧。
工程实践案例分析
《电子系统设计》PPT课件
欢迎学习《电子系统设计》课程。本课程将涵盖电子系统设计的基础知识、设计方法、案例分析和评估测试等内容。
课程介绍
在本节中，我们将介绍《电子系统设计》课程的概述、授课方式和目标。提供全面的课程信息，让您对该课程有一个清晰的了解。
课程简介
详细描述《电子系统设计》课程的内容和重要性。介绍电子系统设计的基本概念。
通过实际案例分析，展示电子系统设计的成功实践和关键问题将深入研究一些典型的电子系统设计案例。探讨摄像头系统设计、视频压缩处理系统设计、数字滤波器设计和数字信号处理器设计。
摄像头系统设计
讨论如何设计高性能和低功耗的摄像头系统。重点关注图像采集和图像处理技术。
电子系统测试方法
讨论测试技术和方法，包括功能测试、性能测试和可靠性测试。
电子系统问题排查与解决
探讨常见的电子系统问题和故障排查方法。提供解决问题的实用技巧。

电子系统设计__第1章第1课

➢ 为后续的毕业实习和毕业设计做好理论知识的储备
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
8
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电子系统概述
1、电子系统的定义
由电子元件和模块组成的,能够产生、传输、处理电信号和信息的客观实体。
特点： 1. 包含多种电子电路 2. 具有复杂性和综合性
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
电子系统概述
●DSP系统以DSP器件为核心的电子系统，主要用
于数字信号处理，内部集成硬件乘法器。系统优点：
信号处理速度快，实时处理能力强系统缺点:
器件价格比较高
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
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电子系统概述
3、电子系统的分类
嵌入式系统
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
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电子系统概述
●嵌入式系统嵌入到对象系统中的、软硬件可裁剪的
专用计算机系统。系统特点： 1. 嵌入性 2. 专用性 3. 计算机系统
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
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电子系统设计方法
1、一般方法
自顶向下设计法
➢ 自顶向下的设计方法
➢ 自底向上的设计方法
➢ 以自顶向下方法为主导，并结合使用自底向上的方法
工作稳定、可靠性高系统缺点：
1. 处理复杂运算时，所需硬件规模大，成本高，功耗大 2. 实时性差
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
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电子系统概述
3、电子系统的分类
单片机系统
《电子系统设计》成都理工大学TM 工程技术学院
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电子系统设计导论

冗余设计
通过增加备份组件和系统，提高系统的稳定性和可靠性。
容错技术
采用容错算法和检测技术，及时发现和纠正系统中的错误。
热设计
合理设计散热系统，确保系统在正常温度范围内工作。
系统功耗问题
低功耗设计
选用低功耗元件和芯片，优化电路设计，降低系统功耗。
电源管理
采用适当的电源管理策略，如动态电压调整和休眠模式，减少不必要的功耗。
案例一：数字音频处理器的设计
设计目标
设计一款高效、低失真的数字音频处理器，用于音频信号的压缩、均衡和动态处理。
关键技术
数字信号处理算法、音频编解码技术、可编程逻辑门阵列（FPGA）实现。
系统架构
采用FPGA作为核心处理单元，通过数字信号处理器（DSP）算法实现音频信号的处理，并采用高速串行接口与外部存储器和通信接口进行数据传输。
PCB布局与布线
根据原理图，合理安排元器件在PCB板上的位置，并进行电路布线。
元器件选择与采购
元器件选型
根据电路设计和性能要求，选择合适的元器件型号和规格。
采购与库存管理
根据元器件清单进行采购，确保元器件的质量和交货期；建立库存管理制度，确保元器件的及时供应和有效利用。
电路板设计与制作
1
嵌入式系统设计技术是电子系统设计中不可或缺的一部分，它涉及嵌入式系统的设计和实现。
2
嵌入式系统设计技术主要通过微控制器、可编程逻辑器件等硬件实现，能够实现控制、监测、数据处理等功能。
3
嵌入式系统设计技术的应用范围广泛，包括智能家居、工业控制、医疗电子等领域。
集成电路设计技术
集成电路设计技术是电子系统设计中不可或缺的一部分，它涉及集成电路的设计和实现。

第1讲电子系统设计导论课件

部件设计规范与功能单元电路之间的组合
部件级的物理描述与设计
抽象的单元电路选用具体的单元电路
3.电子系统设计的步骤
调查研究方案论证单元设计组装调测总结报告
单元电路设计
尽量选用高性能、控制简单、集成度高的、应用广泛的新产品（竞赛例外）
学会查手册和网上查询，懂得什么是关键指标，如何选择代用品
例如，通讯系统、雷达系统、计算机系统、电子测量系统、自动控制系统等等。这些应用系统在功能与结构上具有高度的综合性、层次性和复杂性。这类系统的设计与分析方法是本课程讨论的中心。
思考：电子系统、网络、电路之间的区别与联系。
1. 电子系统概述
电子系统的构成
顶
系统子系统部件(功能模块) 单元电路元、器件版图
论证正确性
6
优良程度 4
理论计算完成程度 8
正确性
6
电路图及PLD 完整性
4
设计文件规范程度 2
测试方法方法正确性 4
与数据数据完整性 4
测试仪器（型号） 1
结果分析
4
设计报告
3
工整性
总分
50
4. 电子系统设计流程
电子系统的种类较多，从总体上可分为:
模拟系统数字系统
以标准数字集成电路（如TTL、CMOS器件）为核心的电子系统
方案论证
系统级的结构描述与设计
系统设计规范与功能
子系统之间的组合
系统的内部特性
基本原理
基本流程图
基本框图
子系统
各子系统之间的接口要求
基本控制流程
方案论证
用数字技术，
系统实现技术
模拟技术
还是模拟技术

《电子系统设计导论》课件

1 课程总结
总结本课程的主要内容和学习收获，回顾所学的知识和技能。
2 电子系统设计的未来发展
展望电子系统设计在未来的发展方向和趋势，探讨可能的创新和应用。
3 学生提问答疑
回答学生对课程和电子系统设计相关问题，帮助学生解决疑惑和深入理解。
信号传输和滤波
讨论了信号在电子系统中的传输和滤波过程，以及常用的传输和滤波技术。
信号调制和解调
详细介绍了信号调制和解调的原理和方法，以及应用领域和实例。
微处理器与嵌入式系统
微处理器概述
深入探讨微处理器的原理、结构和工作方式，以及常用的微处理器芯片。
嵌入式系统基础知识
嵌入式系统设计实例
介绍嵌入式系统的基本概念和特点，以及常见的嵌入式系统组件。
通过实例展示嵌入式系统的设计过程和方法，帮助你掌握嵌入式系统设计技能。
电子系统的应用
1
汽车电子系统设计
介绍了汽车电子系统的设计原理和应用，
飞行控制系统设计
2
以及在汽车行业中的重要性。
探讨了飞行控制系统的设计和技术，以
及在航空航天领域的应用。
3
智能家居设计
详细介绍了智能家居系统的设计和功能，展示了智能家居技术的发展趋势。
电子系统设计案例分析
智能手环设计案例
通过案例分享智能手环的设计原理和技术，以及在健康监测领域的应用。
蓝牙音频设计案例
展示了蓝牙音频系统的设计和实现，以及在音频传输和无线通信方面的应用。
智能马桶设计案例
介绍了智能马桶的设计原理和功能，并展示了智能马桶在卫生洁具领域的创新应用。
总结与展望
《电子系统设计导论》 PPT课件
欢迎来到《电子系统设计导论》PPT课件。这个课程将介绍电子系统的设计原理和基本流程，并探讨电子系统在各个领域的应用。

电子系统设计——第1章电子系统设计方法(讲稿)-0共79页文档

典型的电子系统结构
《电子系统设计》渤海大学工学院
TM
9
9
电子系统的设计
1、一般方法
自顶向下的设计方法
自底向上的设计方法
以自顶向下方法为主导，并结合使用自底向上的方法
何谓顶？顶——系统的功能
何谓底？底——最基本的元、器件，甚至是版图
《电子系统设计》渤海大学工学院
TM
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元、器件
版图
《电子系统设计》渤海大学工学院
TM
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电子系统的设计
自上而下法的要领
从顶层到底层从概括到展开从粗略到精细
《电子系统设计》渤海大学工学院
TM
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电子系统的设计
自上而下法遵循的原则
（1）正确性和完
备性原则
（2）模块化，结
构化原则
（3）问题不下放
原则
（4）高层主导原
《电子系统设计》渤海大学工学院
TM
47
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各种电子系统设计步骤综述
车速及路程计算模块：采用断续式光电开关，在车轮上均匀分布遮光条，车轮转动产生脉冲。躲避障碍物模块：采用超声波测距，由于障碍物随机放置，测试后躲避障碍物的模糊控制较为复杂。由于障碍物在两个方形障碍区内，可依靠光源指示行走。电源模块：单一电源供电，由于电机启动瞬间电流大，将造成电源系统的不稳定，可能会影响系统正常工作。双电源供电，将电机驱动电源与单片机、传感器等电路的供电系统隔离，提高系统的可靠性。
《电子系统设计》第1章电子系统设计导论
渤海大学工学院TM 学院
1
电子系统概述
1、定义 1）、系统的定义
系统是由两个以上

第1章电子系统设计课程概述

3、参数计算
根据指标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
根据器件的各项参数如频率、环境温度、成本等因素考虑，优先考虑集成芯片。 5、计算机模拟仿真和实验绘制电路前，对关键电路进行用EDA模拟仿真和实验，验证各项技术指标，如：品质因素、失真度等等。 6、绘制电路图
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。
复杂结构的电子系统
电子系统、网络、电路的区别和联系
电路也称为电网络。研究抽象规律采用网络，讨论具体问题则为电路。一般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，因为我们可以采用研究系统的方法和观点来研究它们。例：RC电路
按级别：
1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55℃～150℃；工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25℃～150℃；民品级多为塑料封装，工作温度范围0℃～125℃。
三端稳压器的应用
W7900系列稳压器外形及接线图
-10V
–
三端集成稳压器
将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器，集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器，
如下：
不同型号、不同封装的稳压器三个电极的位置不一样
集成稳压器符号
外形图
线性三端集成稳压器的分类
按输出方式：
1. 2. 3. 4. 5. 三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78 三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79 三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117 三端可调负输出集成稳压器，国标型号为CW137 三端低压差集成稳压器

第1章电子系统设计导论PPT课件

电子系统设计与实践
电子邮箱: Jingling_z@
本课程任务
❖ 掌握电子系统设计方面的基本理论、基本知识和基本技能。
❖ 熟练掌握几种常用的单元元件电路的分析和设计方法。
❖ 利用所学过的知识，通过设计计算﹑元件选取﹑ 电路板制作调试等环节，初步掌握电子系统设计的技能。
❖ 学会电路的实验调试和整机指标测试方法，使学生巩固和加深对电子系统设计的理论知识，锻炼学生的动手能力。
五邑大学
14
实践设计作品设计进度
本课程设计的进度调整如下： ❖ 1．第3周星期四之前，指导教师布置设计任务，讲解设
计要求等相关内容，学生根据实验内容，确定整体方案，并进行参数设计计算，完成开题报告（20%），以班为单位提交元件清单，由指导教师签字后，到实验中心老师领取元件。 ❖ 2．第5~9周，学生利用课余时间进行电路板的制作、电路安装调试。第九周星期五学生到实验室，将自己设计制作的作品第一部分进行演示，验收（30%）。 ❖ 3.第9~16周，学生利用课余时间进行电路板的制作、电路安装调试。第16周星期五学生到实验室，将自己设计制作的作品全部进行演示，验收（30%）。 ❖ 4、第17周周一前学生上交课程设计报告(纸质报告每人一份，报告电子版一份，由班长或学习委员统一收齐后，交给指导教师)。并统一由班长收齐元件上交给实验中心老师。
❖ 对预处理后的心率信号进行A/D取样
❖ 在pc上位机上显示脉搏信号图。
五邑大学
11
实践设计作品
题目：便携式心率测试仪
按要求分析便携式心率测试仪设计任务
❖ 便携式心率测试仪的基本设计任务分解成信号提取模块、预处理模块、测定显示模块这样三个部分组成，如图所示。
信号提取模块

第一章电气电子系统设计导论

一、现代测试仪器使用方I法ntegrate Circuit Techniques
1.静态测试仪器１）万用表
测量测试点的直流电压或工频50Hz交流电压，判断开关的开合，电路的静态工作状态。
解决问题：如何在实际电路中通过万用表测试具体电路。
现代测试仪器使用方法 Integrate Circuit Techniques
•
安全在于心细，事故出在麻痹。 20.10.2220.10.2204:45:2804:45:28October 22, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年 10月 22日上午4时 45分20.10.2220.10.22
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2020年 10月 22日星期四上午4时 45分28秒 04:45:2820.10.22
问题：现代电子系统往往功能强大、电路复杂，如何完成系统的设计和测试？
本周课程设计的内容
Integrate Circuit Techniques
2. 设计和测试方法
方法：
必须借助于计算机辅助设计，利用超大规模集成电路和相应的电路元件实现功能的设计，靠先进的测试仪器进行调试。
3. 参考书籍
1）测试仪器使用方面； 2） EDA方面（MaxplusII使用）； 3) 单片机原理及应用电路。
２）逻辑脉冲发生器
利用逻辑笔指示状态的发光二极管可以测试数字电路的状态。
解决问题：如何在实际电路中通过逻辑笔测试具体电路。
现代测试仪器使用方法 Integrate Circuit Techniques
3）逻辑脉冲发生器
逻辑脉冲发生器能够产生不同宽度、幅度及频率的脉冲信号，并可以很方便地注入数字电路的输入端。

《电子系统综合设计》课件——绪论

电子系统设计——绪论
电子系统设计
电子系统设计——绪论
背景：全国大学生电子设计竞赛。将学生能力培养课程化、常态化，增加受益面。国内大部分高校已经开设该课程。
开设高校
开设专业
学分
课程性质
清华大学
信息科学技术学院
2
实验课
北京大学
电子信息与科学技术专业
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ限选课程
中国科学院大学
电子信息工程
2（40学时）专业必修课
4
讲
5
STM32F407单片机的基本原理
6
6
单片机系统扩展技术
6
课
7
数字化语音存储与回放系统
2
8
DDS信号发生器
2
9
高速数据采集系统
2
10
讨论课
4
电子系统设计
电子系统设计——绪论
实验安排
序号
项目名称
学时类型每组人数
单片机应用系统设计（简易电压表、
1 数字频率计、数控电压源、数控电流 6 设计
1
电子系统设计
电子系统设计——绪论
课程教学目标
毕业要求指标点
目标1：掌握综合运用单片机、FPGA 指标点3-4：具备创新意识，能够在本专
和模拟电路设计电子系统的方法；在设业相关领域系统或单元/部件/流程设计中发
计过程中，培养学生的创新意识。
现创新点，并掌握基本的创新方法。
指标点5-2：能够开发或选择使用恰当的目标2：掌握常用EDA工具的使用方法。工具和技术用于解决自动化相关领域复杂工
浙江大学
电气工程学院个专业
2.5
选修课
注：表中资料来自相关高校网站公开的培养计划

电子系统设计03_电子系统设计导论

第一章电子系统设计导论 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 电子系统设计选题
第一章电子系统设计导论
2004-9-19
模拟电子技术
1
1.1 电子系统概述
1.1 电子系统概述
当今电子产品的两大特点:
1. 产品的复杂性加深.跟据Moore定律IC的复杂性大约每6年增加10倍; 2. 产品的上市时间与市场寿命减小,竞争加剧.
系统设计的系统设计的eda设计设计13电子系统的设计步骤电子系统的设计步骤2004919模拟电子技术24设计流程图设计流程图基于pld的电子系统设计流程基于pld的电子系统设计流程系统描述与分析系统描述与分析选择总体方案与算法选择总体方案与算法系统模块划分系统模块划分系统逻辑描述系统逻辑描述用用eda软件进行设计输入软件进行设计输入选择元器件选择元器件系统描述与分析系统描述与分析设计编译设计编译时序功能仿真时序功能仿真系统总体调试系统总体调试编写设计文档编写设计文档投入使用投入使用13电子系统的设计步骤电子系统的设计步骤2004919模拟电子技术25soc基于基于socsopcsocsopc的系统设计的系统设计socsystemonchip片上系统以ip复用技术为基础集软硬件于一体并追求产品系统最大包容的集成芯片包容的集成芯片片上系统是指以嵌入式系统为核心是指以嵌入式系统为核心以复用技术为基础集软硬件于一体并追求产品系统最大13电子系统的设计步骤电子系统的设计步骤ip复用技术ipintellectualproperty知识产权ip模块是一种预先设计好已经过验证具有某种确定功能可以被重复使用的以被重复使用的ic模块模块知识产权模块是一种预先设计好已经过验证具有某种确定功能可3种形式
2004-9-19

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2019年6月
15
3 机箱里面的设计考虑
3.8 重要元件的散热功能子单元模块，如果含有发热比较大的元件，要进行局部散热设计，如：设计与安装散热片、涂抹散热脂；开关元件，采用光耦方式，可以减少发热；
3.9 光耦的电气隔离光耦元件，可以实现控制模块与受控模块之间的电气隔离； 3.10 机箱的I/O口的定义与说明机箱的I/O口要进行定义和说明，设计文件中要有I/O口的列表和电气说明；
1、学习电子系统设计的基本理论； 2、学会使用电子电路的（至少一种）仿真软件； 3、学会使用面包板调试电路； 4、完成课内的设计任务（设计、调试，写报告）；
2019年6月
3
第一章电子系统设计技术
1.1电子系统概述 1.2电子系统设计流程 1.3设计人员素质
2019年6月
4
1.1 电子系统概述
2019年6月
13
3 机箱里面的设计考虑
3.4 功能子单元模块
功能子单元模块，通过支架进行固定；功能子单元模块，通过接口插槽，实现电源的接入，实现信号的输入、输出；功能子单元模块，需要对各自的接口插槽的接口信号进行说明（以表格的形式）；对于电流比较大的功能子单元模块，插槽的供电管脚要用几个脚的合并；功能子单元模块，功能相对独立，最好可以单独调试；
③对于不熟悉的参考电路，要进行仿真分析，观察元件参数的改变对于单元电路的影响。
④2019年尽6月量使各个单元电路采用统一的电源供电；
21
5、计算和调整参数
•只有深刻地理解电路工作原理，正确运用计算公式和计算图表，才能获得满意的计算结果。
•计算电路参数需要考虑： ①各元件的工作电流、电压和功耗，应符合要求，留有适当余量； ②极限参数必须留有足够余量，一般应为额定值的1.5倍； ③ 对于环境温度、电网电压，也要考虑最不利的情况； ④电阻电容的参数，选择靠近计算值的标称值； ⑤在满足系统性能指标的前提下，尽量减少元器件的品种、价格、体积、数量等；
1. 机柜与机箱
立式机柜
立式机柜的抽屉式机箱
• 抽屉式机箱，一般带有按键面板、指示灯，少数还带有屏幕； •立式机柜，一般需要摆放在低温的恒温机房；
2019年6月
7
2. 机箱里面的合理布局
交流散热风扇
直流电源模块
数字电路
功能子单元的模块板（有铝合金支架固定）
插槽接口
接口细线
底板（用于：走电源的PCB粗线；走接口细线；原则上不安排元件；）
2019年6月
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6、选择元器件；
电子系统设计技术
2019年6月
1
教材：《电子系统设计与实践》第2版杨刚、龙海燕编著，电子工业出版社；
其他参考书：
1、综合电子设计与实践田良 (作者, 编者)出版社: 东南大学出版社;
2、综合电子系统设计与实践
臧春华邵杰魏小龙 (作者) 出版社: 北京航空航天大学出版社
2019年6月
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课程要求：
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1.1.4 电子系统的设计方法
自顶向下的设计方法；自底向上的设计方法；两种方法的结合；
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2019年6月
18
1.2 电子系统设计流程
可分为：模拟系统、数字系统、数模混合系统等三大类；
数字系统，又分为：标准数字集成电路，以MPU、MCU、PLD、ASIC等可编程器件为核心的电子系统；
1.1.1 系统的层次化构成
分层次的电路系统结构
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1.1.2 电子系统设计的基本原则
满足系统功能和性能指标；电路简单；电磁兼容特性好；可靠性高；系统集成度高；调试简单方便；生产工艺简单；操作简单方便；性价比高；
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6
1.1.3 系统的布局
2019年6月
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如：某直流电源模块
设计容量（订购参数）
实际功率
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3 机箱里面的设计考虑
3.2 交流散热风扇散热风扇，采用交流电，是避免争用机箱的直流电源功率资源；散热风扇，要设计合理的散热风路；
3.3 机箱底板机箱底板，一般用于布置：电源走线、接口线的走线；机箱底板，不另外布置元件；元件，一律安排进入：子模块电路板；机箱的保险丝，安排在底板上；
20
4、设计单元电路；
设计单元电路时，需要注意：
①先要明确：单元电路的功能及电气指标。电气指标如：电源电压、工作频率、灵敏度、输入输出阻抗、输出功率、失真度、波形显示方式、测试点等；
②有参考资料提供的参考电路，设计者应仔细分析比较
每个参考电路的可行性和优缺点，反复比较：合理性、技术先进性、可靠性、经济性等因素。
电源粗线
•模块板的布局结构，应便于维修更换； •模拟电路、数字电路混合的机箱系统，如果模拟电路对于干扰敏感，数20字19年电6月路，需要集中单独做在一个模块板里面，还要加金属盒屏蔽、磁珠隔离； 8
图1-1 机房机柜的图片
2019年6月
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图1-2 电脑机箱的图片
2019年6月
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3. 机箱里面的设计考虑
3.1 直流电源的功率容量的选定与订购考虑到电源老化失效、系统开机的瞬间功率较大等因素，电源设计中一般要留有足够的功率余量，以提高系统的可靠性；要进行系统总电流的估算，计算出系统的实际功率；一般设计容量应取为实际容量的1.5~2倍；为确保整个系统的可靠性，直流电源模块一般需要向专业厂家订购；
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3 机箱里面的设计考虑
3.5 开关按钮机箱的面板按键，要保证可靠性，尽量采用进口件；
3.6 热塑管机箱内，所有的接线头，都不能电气裸露，要用热塑管封闭； 3.7 机箱的接地机箱的外壳，要有可靠的接地；子模块单元，要共地连接，禁止“浮地”；（查接地）地线，要粗；PCB地线，要有一定宽度；
20计流程
1、系统描述与分析；
2、选择总体方案（框图级）；
设计者应仔细分析比较每个方案的可行性和优缺点；反复比较：合理性、技术先进性、可靠性、经济性等因素。
3、系统模块划分；
各部分的大小规模划分比较合适；要注意确定各部分的接口参数；
2019年6月