如何充分利用电子IC设计电路

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电路是物质被传输的循环。在电子电路中,携带的物质是电子元件的电荷,而这些电子的源是电压源的正端。当该电荷从正端流经环路并到达负极时,电路被认为是闭合的。然而,该电路由几个组件组成,这些组件以不同的方式影响电荷流。有些会阻碍电荷流动,而另一些则储存或耗散电荷。有些需要外部电源,而另一些则需要供电。

 

我们需要构建电路的原因可能有很多。有时我们可能需要点灯,驱动电机等。所有这些设备,一盏灯,一台电机,一个LED,都被称为负载。每个负载都需要一定的电流或电压才能开始工作。该电压可以是恒定直流电压或交流电压。然而,不可能构建一个只有一个源和一个负

载的电路。我们需要一些其他组件来确保正确的负载流并处理源提供的负载,以便适当数量的负载流向负载。

 


标题栏和方框图的使用

在电子设计中,框图被认为是反映架构和原理图概述的最佳指南。它有助于用户轻松了解电路的功能并总结设计系统。

 

另一个重要方面是为原理图命名,并将设计人员的姓名附加到电路的标题栏上,因为这会使原理图具有更专业的外观。原理图包含在印刷电路板或试验板上构建电路设计的基本细节和注释。

 


I/O 信号位置

电子设计中的电路布局应显示从左到右的电信号流。为了提高可读性,通常遵循将地线放在电路布局底部,将电源线放在顶部的常规做法。

布局设计被认为是一个艺术过程,因为每个设计师在放置组件时都必须适当小心,将相似的组件放置在相同且唯一的方向上,特别是在单列或行中放置极化组件。大多数更好的 ECAD 程序都提供了更简单的引脚和元件放置选项,以允许在布局编辑器中进行网格编辑。

 

 

建立清晰的联系

在电路设计中,有必要表示和区分网络,以确定这些网络是否相交或连接。为了解决这个问题,设计人员必须使用点约定方法来清楚地了解电路连接。建议在更改引脚符号连接的方向之前至少移动一个网格点。此操作可确保在创建 PCB 布局时,布局中的每个网络在列表中都可见。

 

要创建更清晰的原理图以提高用户的可读性,请使用总线对信号进行分组。大多数好的 ECAD 工具都支持这种对信号进行分组的功能。为了在不同的电缆之间建立不同的连接,设计人员可以添加一个全局符号或连接器来指示公共信号和不可见的电源连接,例如电源和接地。

 

使用网络标签和简短的参考指示符。
所有网络都必须在电路图上标记所需的信号。此步骤主要有助于排除故障或执行某些模拟。虽然没有必要标记网络,但它为设计人员节省了更多的时间,特别是在设计PCB布局时。此外,网络标记通过连接甚至没有通过电缆物理连接的远距离端点来提高用户的可读性。

 

另一个需要考虑的重要方面是使用参考指示符,这些指示符用于在电路设计中正确表示和标记元件。这些参考可帮助设计人员轻松定位元件。参考应列在原理图中元件附近,具体取决于设计人员为整个布局选择的模式类型。

 

 

使用耦合/去耦电容器

在电子设备中,电源不稳定,并提供可能影响电路的波动输出电压。为此,设计人员使用不同类型的电容器来滤除输入和输出信号。在电路设计过程中,一个去耦电容并联在电源附近,以确保纯直流电源。这些去耦电容用于将输入的交流信号与直流信号去耦。该电容器从电源开始充电过程,当达到Vcc的电压电平时,电流停止流过电容器,因为该去耦电容器保持该电荷流动,直到发生Vcc的电压降。从源头。

 

耦合电容器主要用于与各种放大器电路配合使用时。这些电容器允许直流元件和低频噪声在放大器电路产生的输出信号中限制和平滑流动。因此,耦合电容主要用于输出信号。旁路电容的使用通过将噪声转移到地来帮助消除系统内部和系统之间的噪声,特别是在扬声器和放大器电路中,以获得清晰的声音。因此,这些旁路电容器用于消除直流信号中的交流噪声并获得纯直流信号。

 

 

利用下拉/上拉电阻

每个设计人员在使用数字IC和微控制器时,都应该考虑使用上拉和下拉电阻。此基本原则有助于忽略和管理浮点态的发生。所有数字IC都使用与输入电压直接相关的逻辑电平。

 

让我们举个例子来说明这个问题:假设数字IC的输入电压在+2.8伏到5伏之间,它被认为是逻辑1或高电平状态,+0 V到+0.8 V的电压范围被认为是逻辑0或低电平状态。另一方面,+0.9V至+2.7V的输入电压被认为是浮动或不确定状态,逻辑状态被认为是高(1)或低(0)。为了规避这种情况,设计人员使用上拉和下拉电阻将适当的电压强制到IC芯片的输入引脚上,以使电路行为正确。

 

 

基于微控制器的电路设计

微控制器的使用有助于设计人员节省大量时间,并通过消除模数转换中涉及的各种组件来最小化设计尺寸。微控制器芯片包含各种功能,可以根据电路设计的要求进行编程。

 

如今,来自不同品牌的现代微控制器以合理的价格提供一些高级功能,以执行各种任务,如A / D转换,串行/ SPI / I2C通信,定时器和许多其他功能,所有这些都集成在这些小型性能提升封装中。和效率。电路设计,占用空间更小。

 

 

使用 PWM 信号降低功耗

为无法更换电池或为电池充电的最终产品设计一个功耗更低的电路非常重要。因此,设计人员应始终使用脉冲宽度调制(PWM)方案,使用可靠的微控制器或NE555 IC,这可以提高应用的功率容量。这种方法可用于消耗较少的电机或LED电路的功率。

 

 

为元件符号的设计选择合适的标准

要开始电路设计原理图,重要的是要考虑设计图纸中使用的元件符号。虽然这些符号在国际上使用,但它们在世界其他地区可能有不同的表现形式。为了解决这个问题,电气和电子工程师协会(IEEE)创建了几个标准,设计人员可以使用这些标准来制造最常用的组件。

 

其中包括用于逻辑原理图的IEEE 991标准;IEEE标准315,其中包含各种电气和电子图表的图形标签和符号;和IEEE 91标准,其中包含用于各种逻辑功能的各种图形符号。

 

 

选择合适的CAD工具

对于简单的电路图,即使设计人员不是专业人士,也可以轻松手工绘制电路设计。但是,在创建复杂的电路设计时,有必要使用适当的ECAD(计算机辅助电子设计)软件。该ECAD软件通常由客户在其职位描述中提及或由公司本身选择。否则,通常建议使用信誉良好的开发人员的专业CAD工具,该工具可用于创建原理图以及在最终生产时在3D视图,插图,BOM和Gerber文件中布局PCB。的产品。.

 

各种EDA公司和开发商提供免费的ECAD工具,如KiCAD,而有些公司提供付费的ECAD工具,如Altium Designer,OrCAD等。这取决于设计人员哪种软件适合电路设计。最终,最好掌握适合设计人员的ECAD工具。虽然知道如何使用EDA软件是件好事,但最好学习绘制和构建电路的技术。

 

最后一句话:如何充分利用电子设计

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创建时间:2022-03-30 16:02