电子系统设计

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1 / 3 电子系统主要是由多个电子元器件或功能模块组成，能实现较复杂的应用功能的客观实体。一般来说，一个复杂的电子系统可以分解成若干个子系统，其中每个子系统又由若干个功能模块组成，而功能模块由若干单元电路或电子元器件组成。

电子测量系统主要由：模拟子系统（传感器、信号处理、系统电源及监控、驱动）、数字子系统（存储器、译码控制、人机接口、通信接口）、数模合子系统（ADC、DAC）和MCU/ARM/DAP子系统。

电子系统设计三种方法：自顶向下发、自底向上发和组合法

电子系统设计原则：1、兼顾技术的先进性和成熟性2、安全性、可靠性和容错性3、实用性和经济性4开放性和可扩张性5易维护性个人收集整理 勿做商业用途

电子系统设计步骤：1调查研究2方案选择与可行性论证3单元电路设计、参数选择和元器件选择4组装与调试5编写设计文件与总结报告个人收集整理 勿做商业用途

电子元器件遵循三条原则：1元器件的技术参数必须完全满足系统的要求，并留有合理的余地2最高性能/价格比3满足系统的结构要求个人收集整理 勿做商业用途

标称阻值1/4W以上的金属膜电阻采用直接标注法。1/4W及1/4W以下的金属膜电阻采用四色或五色环标注个人收集整理 勿做商业用途

允许误差:允许误差=标减实/标X100% 市场上金属膜电阻中最常见的为±5%，在±1%内属精密电阻范畴个人收集整理 勿做商业用途

额定功率：额定功率与电阻的体积直接相关，即体积越大，额定功率越高

最高工作电压：电压与气压有关，气压越低，最高工作电压也越低 ( 温度系数 、噪声 @皆技术参数)

电阻分类：1碳膜电阻，其高频特性与阻值稳定性较好2金属膜电阻，其阻值范围宽，最高工作温度可达155℃，常用语要求较高的电子系统中3线绕电阻和电位器，耐高温，噪声较小，精度高，常用于制作精密电阻或功率要求较高的低频或电源电路中，不宜用于较高频率的电路个人收集整理 勿做商业用途

压敏电阻的响应速度较高，可广泛用于过压保护；

力敏电阻是一种阻值随压力变化而变化的电阻

电感器能将电能转换为磁能并加以存储的性能

硅整流二极管除主要用于电源电路作整流元件外，还可以做限幅、钳位、保护、隔离等多种灵活应用

高速开关管常用作检波和高速开关

常用硅整流桥分为单相半桥、单相全桥和三组全桥几种。单相全桥在小功率整流电流中应用广范，而三相全桥则在电力整流器、逆变器等大功率设备中使用个人收集整理 勿做商业用途

肖特基二极管主要用于开关稳压电流作整流和逆变器中做续流二极管

电子系统的“地”三类：工作地、安全地、屏蔽地

继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制高电压、大电流的自动开关个人收集整理 勿做商业用途

功率驱动设计：总的设计原则是数字器件的输出特性必须与所驱动的负载相匹配

LED数码管：按颜色可分为红、橙、黄、绿、蓝、白及变色（双色）等

按封装形式可分为单、双、叁、肆及伍等

按驱动方式可分为静态与动态驱动两种

输入串联拓扑将使电路的输入电阻提高；输入并联拓扑将导致电路的输入电阻降低；输出并联拓扑或称为电压反馈使输出电压稳定，使输出电阻降低；输出串联拓扑或称为电流负反馈可使输出电流稳定、输出电阻增大个人收集整理 勿做商业用途

滤波器是一种频域变换电路。它能让指定频段的信号顺利通过。按照其频域特性可分为低通、高通、带通、带阻和全通五种个人收集整理 勿做商业用途

HPF用于有效信号频率较高，而又必须消除低频，甚至直流信号的影响的场合

LPF低通滤波器主要用于是低频或直流信号通过

BPF主要用于遴选出有用频段的信号 个人收集整理 仅供参考学习

2 / 3 BEF主要用于摒除某指定频段的信号。BEF也称为焰波滤波器

电源电路设计：当前的电源可分为线性电源和开关电源两大类

电子系统的直流供电压在两种情况下必须保持稳定，一是供电电压变化，二是负载变化

实际运算放大器对应用电路的影响表现在：Ao影响运算精度；VIO影响输出的零点漂移；IIB影响输入电阻；带宽BW影响高频特性；CMRR影响信噪比个人收集整理 勿做商业用途

数字电路系统主要由信息处理电路和控制电路两部分组成。信息处理电路主要完成对输入信息的采集、调理、传输和处理等工作，从而输出其他电路所需的输出信息；控制电路主要完成协调和管理各信息处理单元电路的工作，根据不同的状态信号和外部控制信号发出相应的控制信号，使各部分电路协调一致地完成系统规定的任务。个人收集整理 勿做商业用途

数字电路系统的设计步骤:1分析设计要求，明确系统功能和性能指标。2确定系统总体方案。3设计各子系统或单元电路。4组成系统，系统联调和优化5系统功能和性能测试6撰写设计文件个人收集整理 勿做商业用途

数字电路系统的设计方法：有试凑法和自上而下法。

试凑法：基本思想是：把系统的总体方案分成若干个相对独立的功能部件，然后用组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法分别设计并构成这些功能部件，或者直接选择合适的SSI、MSI、LSI器件实现上述功能，最后把这些已经确定的部件按要求拼接组合起来，便构成完整的数字系统个人收集整理 勿做商业用途

锁相环：能够实现两个电信号相位同步的自动控制闭环系统统称为锁相环，建成PPL。锁相环是一种以消除频率误差为目的的闭环反馈控制电路，其基本原理是利用相位误差去消除频率误差，它广泛应用与广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。个人收集整理 勿做商业用途

锁相环电路由鉴相器、（PD,也称相位比较器）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成

ADC和DAC是连接数字系统和模拟系统的十分重要的接口电路

DAC主要技术指标1分辨率2转换误差3转换精度4转换速度（DAC转换速度主要由建立时间和转换速率来描述）个人收集整理 勿做商业用途

A/D转换器是将时间连续和幅值连续的模拟输入信号转换为时间离散、幅值也离散的N位二进制数字输出信号的电路。A/D转换器（ADC）一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。个人收集整理 勿做商业用途

ADC分类：按工作原理不同，ADC可以分为直接型ADC和间接型ADC。直接型ADC主要有并行比较型、串行比较型ADC反馈比较型ADC和逐次逼近型ADC;而间接型主要有积分型ADC、∑—△型ADC和压频变换型ADC.个人收集整理 勿做商业用途

ADC主要技术指标：1转换精度（主要由分辨率和转换误差来描述，其中以分辨率为决定因素）2转换速率3量化误差4孔径延迟时间5抗干扰能力个人收集整理 勿做商业用途

单片机应用系统设计一般过程：1确定设计任务书，分析系统功能指标，拟定系统总体设计方案。2硬件设计、软件设计及调试。（硬件设计原则:1采用典型电路，力求标准化。这样可以少走弯路，缩短开发周期。2选择新型器件，避免因器件厂商停产和转产带来的不便3系统扩展和配置要留有余地，以备将来更新换代4尽可能以阮带硬，提高可靠性和方便修改）3系统联调，性能测试4编制设计文件个人收集整理 勿做商业用途

I2C总线接口设计：I2C是一种用于IC器件之间连接的二线制总线，即通过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。个人收集整理 勿做商业用途

在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少、控制方式简化、器件封装形式小、通信速率较高等优点。个人收集整理 勿做商业用途

SPI总线接口设计：SPI是一个同步串行外设接口，用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通信。SPI可以同时发出和接收串行数据。它只需4条线就可以完成MCU与各种外围器件的通信。SPI是全双工的，即数据的发送和接受可同时进行。数据传送以字节为单位，并采用高位在前的格式。个人收集整理 勿做商业用途 个人收集整理 仅供参考学习

3 / 3 SCK为同步时钟脉冲

SS为片选线

MOSI为主器件的数据输出和从器件的数据输入线

MISO为主器件的数据输入和从器件的数据输出线