第一章 电子系统设计(1)

电子系统设计知识点电子系统设计是指在电子技术领域中，通过理论与实践相结合，采用适当的设计方法和技术，设计出满足特定功能需求的电子系统的过程。

电子系统设计涉及到多个知识领域，包括电路设计、信号处理、通信原理等。

下面将介绍一些电子系统设计中的重要知识点。

一、模拟电路设计在电子系统设计中，模拟电路设计是基础且重要的一部分。

模拟电路是以连续时间和连续幅度的信号为基础，使用电子元器件构建的电路。

模拟电路设计的主要内容包括放大器设计、滤波器设计、稳压电源设计等。

设计时需要考虑电路的性能指标，如增益、带宽、失真等，以及电路的稳定性和可靠性。

二、数字电路设计数字电路设计是指采用逻辑门、触发器、计数器等数字元件和数字电路模块，通过逻辑运算和时序控制等方式实现逻辑功能的电路设计。

数字电路设计的主要内容包括逻辑门电路设计、时序电路设计和组合电路设计等。

设计时需要考虑电路的逻辑功能是否满足需求，电路的功耗和噪声等因素。

三、嵌入式系统设计嵌入式系统设计是指将计算机技术与电子技术相结合，将计算能力和控制能力嵌入到各种电子设备中，实现特定功能的系统设计。

嵌入式系统设计的主要内容包括微控制器选择与应用、实时操作系统设计、接口设计等。

设计时需要综合考虑系统的计算能力、存储空间、接口要求以及功耗等因素。

四、通信系统设计通信系统设计是指用来传输信息的电子系统的设计。

通信系统设计的主要内容包括调制解调器设计、编码译码器设计、信道编码与纠错设计等。

设计时需要考虑信号传输的可靠性、抗干扰能力以及系统的带宽和速率等。

五、电源系统设计电源系统设计是指为电子设备提供稳定、可靠的电源的设计。

电源系统设计的主要内容包括直流电源设计、交流电源设计、电池管理系统设计等。

设计时需要考虑电源的输出稳定性、效率和噪声等指标。

六、硬件描述语言（HDL）硬件描述语言（HDL）是一种用于电子系统设计的计算机语言。

HDL可以描述电路的结构和行为，用于模拟和验证电子系统设计。

电子系统设计方法在传统与现代电子系统设计中有如下几中常用的设计方法：自底向上设计方法：传统的系统设计采用自底向上的设计方法。

这种设计方法采用“分而治之”的思想，在系统功能划分完成后，利用所选择的元器件开展逻辑电路设计，完成系统各独立功能模块设计，然后将各功能模块按搭积木的方式连接起来构成更大的功能模块，直到构成整个系统，完成系统的硬件设计。

这个过程从系统的最底层开始设计，直至完成顶层设计，因此将这种设计方法称为自底向上的设计方法。

用自底向上设计方法开展系统设计时，整个系统的功能验证要在所有底层模块设计完成之后才能开展，一旦不满足设计要求，所有底层模块可能需要重新设计，延长了设计时间。

自顶向下设计方法：目前VLSI系统设计中主要采用的方法是自顶向下设计方法，这种设计方法的主要特征是采用综合技术和硬件描述语言，让设计人员用正向的思维方式重点考虑求解的目标问题。

这种采用概念和规则驱动的设计思想从高层次的系统级入手，从最抽象的行为描述开始把设计的主要精力放在系统的构成、功能、验证直至底层的设计上，从而实现设计、测试、工艺的一体化。

当前EDA工具及算法把逻辑综合和物理设计过程结合起来的方式，有高层工具的前向预测(lookahead)能力，较好地支持了自顶向下设计方法在电子系统设计中的应用。

层次式设计方法：它的基本策略是将一个复杂系统按功能分解成可以独立设计的子系统，子系统设计完成后，将各子系统拼接在一起完成整个系统的设计。

一个复杂的系统分解成子系统开展设计可大大降低设计复杂度。

由于各子系统可以单独设计，因此具有局部性，即各子系统的设计与修改只影响子系统本身，而不会影响其它子系统。

利用层次性，将一个系统划分成若干子系统，然后子系统可以再分解成更小的子系统，重复这一过程，直至子系统的复杂性到达了在细节上可以理解的适当的程度。

模块化是实现层次式设计方法的重要技术途径，模块化是将一个系统划分成一系列的子模块，对这些子模块的功能和物理界面明确地加以定义，模块化可以帮助设计人员说明或明确解决问题的方法，还可以在模块建立时检查其属性的正确性，因而使系统设计更加简单明了。

电子系统设计课程设计通信一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解通信电子系统的基本原理，掌握系统设计的基本流程和方法。

2. 学生能够掌握常用电子元器件的原理及在通信系统中的应用。

3. 学生能够运用所学的理论知识，分析并解决实际通信电子系统设计中的问题。

技能目标：1. 学生能够运用相关软件工具进行通信电子系统的原理图绘制和电路仿真。

2. 学生能够独立完成一个小型的通信电子系统设计与搭建，具备实际操作能力。

3. 学生能够通过团队协作，进行项目报告撰写和成果展示，提高沟通与表达能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子工程领域的兴趣，激发他们探索未知、创新实践的热情。

2. 培养学生具备良好的团队合作精神，尊重他人意见，学会倾听和沟通。

3. 培养学生关注社会发展，认识到通信技术在国家和民生中的重要作用，增强社会责任感。

本课程结合电子系统设计与通信技术，注重理论联系实际，培养学生具备实际操作和创新能力。

针对高中年级学生的特点，课程内容以实用性为主，注重培养学生的动手实践能力和团队协作精神。

在教学过程中，要求教师关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。

通过本课程的学习，使学生能够掌握通信电子系统设计的基本方法，提高他们在实际工程应用中的竞争力。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 通信电子系统基本原理：介绍通信系统的基本概念、分类及性能指标，分析模拟通信与数字通信的区别及联系。

2. 常用电子元器件：讲解常用电子元器件的原理、特性及其在通信系统中的应用，如放大器、滤波器、调制器等。

3. 通信电子系统设计方法：学习通信电子系统设计的基本流程、方法及注意事项，包括系统需求分析、方案设计、电路仿真等。

4. 电路设计与仿真：教授如何使用相关软件工具（如Multisim、Protel等）进行原理图绘制、电路仿真及PCB设计。

5. 实践项目：分组进行通信电子系统设计与搭建，培养学生动手实践能力，包括小型无线电发射与接收系统、信号发生器等。

电子系统设计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电子系统的基本组成、工作原理和设计方法；2. 使学生了解常见电子元器件的功能、特性和应用；3. 引导学生理解电子系统设计中涉及的数学和物理知识。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行电子系统方案设计的能力；2. 提高学生动手实践能力，能独立完成简单电子系统的搭建和调试；3. 培养学生运用相关软件（如Multisim、Protel等）进行电路仿真和PCB设计的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发创新精神；2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神，养成良好的学术道德；3. 引导学生关注电子技术在日常生活和社会发展中的应用，提高社会责任感。

本课程针对高年级学生，具有较强的理论性和实践性。

结合学生特点，课程目标注重培养学生的动手实践能力和创新能力，使学生在掌握基本理论知识的基础上，能够独立设计和实现简单的电子系统。

通过本课程的学习，为学生进一步深造和从事电子技术领域工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 电子系统的基本概念与组成：包括电子系统的定义、分类、基本组成部分及其功能；- 教材章节：第一章 电子系统概述2. 常见电子元器件：电阻、电容、电感、晶体管、集成电路等，讲解其工作原理、特性参数和应用实例；- 教材章节：第二章 常用电子元器件3. 电子系统设计方法：讲解电子系统设计的基本流程、步骤和方法，包括需求分析、方案设计、电路仿真、PCB设计等；- 教材章节：第三章 电子系统设计方法4. 电子系统实践：结合实际案例，指导学生进行电子系统设计、搭建和调试；- 教材章节：第四章 电子系统实践5. 相关软件应用：介绍Multisim、Protel等软件在电子系统设计中的应用，进行电路仿真和PCB设计；- 教材章节：第五章 电子设计自动化6. 课程总结与拓展：对所学知识进行总结，探讨电子系统设计的发展趋势和新技术。

教学内容安排和进度：本课程共计16学时，分配如下：- 第1-2学时：电子系统概述- 第3-4学时：常用电子元器件- 第5-6学时：电子系统设计方法- 第7-10学时：电子系统实践- 第11-14学时：相关软件应用- 第15-16学时：课程总结与拓展教学内容注重理论与实践相结合，使学生能够系统地掌握电子系统设计的相关知识，提高实际操作能力。

第1章电子电路设计概述1. 1 电子系统的基本概念所谓电子系统是指由一组电子元件或基本电子单元电路相互连接、相互作用而形成的电路整体，能按特定的控制信号，去执行所设想的功能。

一般按电子系统所处理加工完成信号的不同，可分为模拟电子系统、数字电子系统和数字一模拟混合电子系统。

1. 1. 1 模拟电子系统模拟电子系统的主要功能是对模拟信号进行检测、处理、变换和产生。

模拟信号的特点是，在时间上和幅值上均是连续的，一在一定的动态范围内可能任意取值。

这些信号可以是电量(如电压、电流等)，也可以是来自传感器的非电量(如温度、压力、流量等)。

组成模拟电子系统的主要单元电路有放大电路、滤波电路、信号变换电路、驱动电路等。

图1-1 为低频功率扩音系统框图，它由话筒、音频放大器、扬声器和电源组成。

图1-1 低频功率扩音系统框图当人们对着话筒讲话时，话筒将声音高低强弱的变化，转换成相应的电信号。

由于该信号非常微弱，必须经过音频放大器的放大，才能驱动扬声器。

音频放大器一般由前置放大、电压放大和功率放大电路组成下通过前置放大、电压放大单元电路，提高信号电压；通过功率放大电路，可提高所需的输出功率。

随着集成电路技术的发展，对于一个小功率的扩音系统，完全可用一片集成电路来实现。

对于更复杂的模拟电子系统，可以用几片集成电路再加上分离元件和电路单元来实现。

本书将从工程实践的角度出发，对组成模拟电子系统的典型单元电路、常用模拟集成电路将作详细的分析，同时讲述构成模拟电子系统的设计方法。

1. 1. 2 数字电子系统由若干数字电路和逻辑部件组成，处理及传送数字信号的设备称为数字系统。

数字信号的特点是不随时间作连续变化。

一个复杂的数字电子系统可分解为控制器加若干个子系统。

这些子系统完成的逻辑功能比较单一，一般由中、大规模集成电路实现，如存储器、译码器、数据选择器、加法器、比较器、计数器等。

数字电子系统中必须要有控制器，控制器的主要功能是来管理各个子系统之间的互相操作，使它们有条不紊地按规定的顺序操作。

现代电子系统设计EDA教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解现代电子系统设计的基本概念。

使学生掌握EDA（电子设计自动化）的基本原理和流程。

培养学生对现代电子系统设计EDA实验的兴趣和积极性。

1.2 教学内容现代电子系统设计的定义和意义。

EDA的概念、发展和分类。

EDA工具的基本构成和功能。

EDA流程的基本步骤。

1.3 教学方法采用讲授、讨论和实验相结合的方式进行教学。

通过案例分析和实际操作，使学生更好地理解和掌握EDA的基本原理和流程。

1.4 教学评估通过课堂讨论和实验报告，评估学生对现代电子系统设计EDA的基本概念和流程的理解程度。

第二章：EDA工具介绍2.1 教学目标使学生熟悉主流的EDA工具，如Cadence、Altera、Xilinx等。

让学生了解这些工具的基本功能和操作界面。

培养学生使用EDA工具进行现代电子系统设计的初步能力。

主流EDA工具的介绍和比较。

Cadence、Altera和Xilinx等工具的基本功能和操作界面。

常用EDA工具的基本操作方法和技巧。

2.3 教学方法通过演示和实验，使学生熟悉各种EDA工具的基本功能和操作界面。

引导学生进行实际操作，掌握常用EDA工具的基本操作方法和技巧。

2.4 教学评估通过实验报告和实践操作，评估学生对主流EDA工具的基本功能和操作方法的掌握程度。

第三章：数字电路设计3.1 教学目标使学生掌握数字电路设计的基本原理和方法。

让学生熟悉常用的数字电路设计工具和流程。

培养学生使用EDA工具进行数字电路设计的初步能力。

3.2 教学内容数字电路设计的基本原理和方法。

常用的数字电路设计工具和流程。

使用Cadence、Altera和Xilinx等工具进行数字电路设计的方法和技巧。

3.3 教学方法通过讲授和实验，使学生掌握数字电路设计的基本原理和方法。

引导学生使用EDA工具进行数字电路设计，掌握相关的操作方法和技巧。

通过实验报告和实践操作，评估学生对数字电路设计的基本原理和方法的掌握程度。

现代电子系统设计EDA教案第一章：概述1.1 教学目标让学生了解现代电子系统设计的基本概念。

让学生了解电子设计自动化（EDA）的基本概念和流程。

让学生了解常见的EDA工具和软件。

1.2 教学内容现代电子系统设计的基本概念。

电子设计自动化的基本概念和流程。

常见的EDA工具和软件介绍。

1.3 教学方法讲授法：讲解基本概念和流程。

演示法：展示常见的EDA工具和软件。

1.4 教学资源PPT课件。

网络资源：介绍常见的EDA工具和软件。

1.5 教学评估课堂问答：检查学生对基本概念的理解。

课后作业：要求学生了解并使用一种EDA工具或软件。

第二章：数字电路设计基础2.1 教学目标让学生了解数字电路的基本概念和原理。

让学生掌握常见的数字电路设计方法。

让学生掌握基本的逻辑门电路设计。

2.2 教学内容数字电路的基本概念和原理。

常见的数字电路设计方法。

基本的逻辑门电路设计。

2.3 教学方法讲授法：讲解基本概念和原理。

实验法：进行逻辑门电路设计实验。

2.4 教学资源PPT课件。

实验设备：进行逻辑门电路设计实验。

2.5 教学评估课堂问答：检查学生对基本概念和原理的理解。

实验报告：评估学生的实验设计和实现。

第三章：数字电路设计高级技巧3.1 教学目标让学生掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

让学生掌握数字电路设计的优化方法。

让学生掌握数字电路设计的测试和验证方法。

3.2 教学内容组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

数字电路设计的优化方法。

数字电路设计的测试和验证方法。

3.3 教学方法讲授法：讲解设计方法和优化技巧。

实验法：进行组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计实验。

3.4 教学资源PPT课件。

实验设备：进行组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计实验。

3.5 教学评估课堂问答：检查学生对设计方法和优化技巧的理解。

实验报告：评估学生的实验设计和实现。

第四章：模拟电路设计基础4.1 教学目标让学生了解模拟电路的基本概念和原理。

让学生掌握常见的模拟电路设计方法。