如何充分利用電子IC設計電路

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電路是物質(zhì)被傳輸的循環(huán)。在電子電路中，攜帶的物質(zhì)是電子元件的電荷，而這些電子的源是電壓源的正端。當該電荷從正端流經(jīng)環(huán)路并到達負極時(shí)，電路被認為是閉合的。然而，該電路由幾個(gè)組件組成，這些組件以不同的方式影響電荷流。有些會(huì )阻礙電荷流動(dòng)，而另一些則儲存或耗散電荷。有些需要外部電源，而另一些則需要供電。

 

我們需要構建電路的原因可能有很多。有時(shí)我們可能需要點(diǎn)燈，驅動(dòng)電機等。所有這些設備，一盞燈，一臺電機，一個(gè)LED，都被稱(chēng)為負載。每個(gè)負載都需要一定的電流或電壓才能開(kāi)始工作。該電壓可以是恒定直流電壓或交流電壓。然而，不可能構建一個(gè)只有一個(gè)源和一個(gè)負

載的電路。我們需要一些其他組件來(lái)確保正確的負載流并處理源提供的負載，以便適當數量的負載流向負載。

 

標題欄和方框圖的使用

在電子設計中，框圖被認為是反映架構和原理圖概述的最佳指南。它有助于用戶(hù)輕松了解電路的功能并總結設計系統。

 

另一個(gè)重要方面是為原理圖命名，并將設計人員的姓名附加到電路的標題欄上，因為這會(huì )使原理圖具有更專(zhuān)業(yè)的外觀(guān)。原理圖包含在印刷電路板或試驗板上構建電路設計的基本細節和注釋。

 

I/O 信號位置

電子設計中的電路布局應顯示從左到右的電信號流。為了提高可讀性，通常遵循將地線(xiàn)放在電路布局底部，將電源線(xiàn)放在頂部的常規做法。

布局設計被認為是一個(gè)藝術(shù)過(guò)程，因為每個(gè)設計師在放置組件時(shí)都必須適當小心，將相似的組件放置在相同且唯一的方向上，特別是在單列或行中放置極化組件。大多數更好的 ECAD 程序都提供了更簡(jiǎn)單的引腳和元件放置選項，以允許在布局編輯器中進(jìn)行網(wǎng)格編輯。

 

 

建立清晰的聯(lián)系

在電路設計中，有必要表示和區分網(wǎng)絡(luò )，以確定這些網(wǎng)絡(luò )是否相交或連接。為了解決這個(gè)問(wèn)題，設計人員必須使用點(diǎn)約定方法來(lái)清楚地了解電路連接。建議在更改引腳符號連接的方向之前至少移動(dòng)一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。此操作可確保在創(chuàng )建 PCB 布局時(shí)，布局中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò )在列表中都可見(jiàn)。

 

要創(chuàng )建更清晰的原理圖以提高用戶(hù)的可讀性，請使用總線(xiàn)對信號進(jìn)行分組。大多數好的 ECAD 工具都支持這種對信號進(jìn)行分組的功能。為了在不同的電纜之間建立不同的連接，設計人員可以添加一個(gè)全局符號或連接器來(lái)指示公共信號和不可見(jiàn)的電源連接，例如電源和接地。

 

使用網(wǎng)絡(luò )標簽和簡(jiǎn)短的參考指示符。
所有網(wǎng)絡(luò )都必須在電路圖上標記所需的信號。此步驟主要有助于排除故障或執行某些模擬。雖然沒(méi)有必要標記網(wǎng)絡(luò )，但它為設計人員節省了更多的時(shí)間，特別是在設計PCB布局時(shí)。此外，網(wǎng)絡(luò )標記通過(guò)連接甚至沒(méi)有通過(guò)電纜物理連接的遠距離端點(diǎn)來(lái)提高用戶(hù)的可讀性。

 

另一個(gè)需要考慮的重要方面是使用參考指示符，這些指示符用于在電路設計中正確表示和標記元件。這些參考可幫助設計人員輕松定位元件。參考應列在原理圖中元件附近，具體取決于設計人員為整個(gè)布局選擇的模式類(lèi)型。

 

 

使用耦合/去耦電容器

在電子設備中，電源不穩定，并提供可能影響電路的波動(dòng)輸出電壓。為此，設計人員使用不同類(lèi)型的電容器來(lái)濾除輸入和輸出信號。在電路設計過(guò)程中，一個(gè)去耦電容并聯(lián)在電源附近，以確保純直流電源。這些去耦電容用于將輸入的交流信號與直流信號去耦。該電容器從電源開(kāi)始充電過(guò)程，當達到Vcc的電壓電平時(shí)，電流停止流過(guò)電容器，因為該去耦電容器保持該電荷流動(dòng)，直到發(fā)生Vcc的電壓降。從源頭。

 

耦合電容器主要用于與各種放大器電路配合使用時(shí)。這些電容器允許直流元件和低頻噪聲在放大器電路產(chǎn)生的輸出信號中限制和平滑流動(dòng)。因此，耦合電容主要用于輸出信號。旁路電容的使用通過(guò)將噪聲轉移到地來(lái)幫助消除系統內部和系統之間的噪聲，特別是在揚聲器和放大器電路中，以獲得清晰的聲音。因此，這些旁路電容器用于消除直流信號中的交流噪聲并獲得純直流信號。

 

 

利用下拉/上拉電阻

每個(gè)設計人員在使用數字IC和微控制器時(shí)，都應該考慮使用上拉和下拉電阻。此基本原則有助于忽略和管理浮點(diǎn)態(tài)的發(fā)生。所有數字IC都使用與輸入電壓直接相關(guān)的邏輯電平。

 

讓我們舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：假設數字IC的輸入電壓在+2.8伏到5伏之間，它被認為是邏輯1或高電平狀態(tài)，+0 V到+0.8 V的電壓范圍被認為是邏輯0或低電平狀態(tài)。另一方面，+0.9V至+2.7V的輸入電壓被認為是浮動(dòng)或不確定狀態(tài)，邏輯狀態(tài)被認為是高（1）或低（0）。為了規避這種情況，設計人員使用上拉和下拉電阻將適當的電壓強制到IC芯片的輸入引腳上，以使電路行為正確。

 

 

基于微控制器的電路設計

微控制器的使用有助于設計人員節省大量時(shí)間，并通過(guò)消除模數轉換中涉及的各種組件來(lái)最小化設計尺寸。微控制器芯片包含各種功能，可以根據電路設計的要求進(jìn)行編程。

 

如今，來(lái)自不同品牌的現代微控制器以合理的價(jià)格提供一些高級功能，以執行各種任務(wù)，如A / D轉換，串行/ SPI / I2C通信，定時(shí)器和許多其他功能，所有這些都集成在這些小型性能提升封裝中。和效率。電路設計，占用空間更小。

 

 

使用 PWM 信號降低功耗

為無(wú)法更換電池或為電池充電的最終產(chǎn)品設計一個(gè)功耗更低的電路非常重要。因此，設計人員應始終使用脈沖寬度調制（PWM）方案，使用可靠的微控制器或NE555 IC，這可以提高應用的功率容量。這種方法可用于消耗較少的電機或LED電路的功率。

 

 

為元件符號的設計選擇合適的標準

要開(kāi)始電路設計原理圖，重要的是要考慮設計圖紙中使用的元件符號。雖然這些符號在國際上使用，但它們在世界其他地區可能有不同的表現形式。為了解決這個(gè)問(wèn)題，電氣和電子工程師協(xié)會(huì )（IEEE）創(chuàng )建了幾個(gè)標準，設計人員可以使用這些標準來(lái)制造最常用的組件。

 

其中包括用于邏輯原理圖的IEEE 991標準;IEEE標準315，其中包含各種電氣和電子圖表的圖形標簽和符號;和IEEE 91標準，其中包含用于各種邏輯功能的各種圖形符號。

 

 

選擇合適的CAD工具

對于簡(jiǎn)單的電路圖，即使設計人員不是專(zhuān)業(yè)人士，也可以輕松手工繪制電路設計。但是，在創(chuàng )建復雜的電路設計時(shí)，有必要使用適當的ECAD（計算機輔助電子設計）軟件。該ECAD軟件通常由客戶(hù)在其職位描述中提及或由公司本身選擇。否則，通常建議使用信譽(yù)良好的開(kāi)發(fā)人員的專(zhuān)業(yè)CAD工具，該工具可用于創(chuàng )建原理圖以及在最終生產(chǎn)時(shí)在3D視圖，插圖，BOM和Gerber文件中布局PCB。的產(chǎn)品。.

 

各種EDA公司和開(kāi)發(fā)商提供免費的ECAD工具，如KiCAD，而有些公司提供付費的ECAD工具，如Altium Designer，OrCAD等。這取決于設計人員哪種軟件適合電路設計。最終，最好掌握適合設計人員的ECAD工具。雖然知道如何使用EDA軟件是件好事，但最好學(xué)習繪制和構建電路的技術(shù)。

 

最后一句話(huà)：如何充分利用電子設計

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