基于實(shí)用性設(shè)計(jì)技巧在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

曾世杰

廣西梧州制藥（集團(tuán)）股份有限公司 廣西梧州 543000

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們的生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)已經(jīng)離不開電子設(shè)備，電子設(shè)備離不開電子電路設(shè)計(jì)。鑒于電子電路對理論和實(shí)踐要求較高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)掌握實(shí)用性技巧，才能達(dá)到良好的設(shè)計(jì)效果。電子電路設(shè)計(jì)要求近乎苛刻，不同的電子電路通常有獨(dú)特的設(shè)計(jì)規(guī)則。未來社會，隨著經(jīng)濟(jì)跟文化的發(fā)展，電子電路這一必不可缺的技術(shù)硬件會變得更復(fù)雜、更精密，特別是復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)時(shí)，對于設(shè)計(jì)人員綜合能力要求更高，掌握嫻熟的操作技巧才能確保電子電路質(zhì)量，為電子設(shè)備的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 電子電路設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

1.1 整體性

電子電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要考慮電路的整體性，從全局設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，充分重視不同電路之間的聯(lián)系，協(xié)調(diào)好局部與整體之間的關(guān)系，確保電子電路設(shè)計(jì)的全面性。由于整體電路容易受外部環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)人員要對此有明確認(rèn)識，加大電子電路整體性研究，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性，滿足電子設(shè)備的正常使用。

1.2 功能性

隨著電子設(shè)備應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，對于電子電路的功能要求更高，設(shè)計(jì)人員要明確電子電路的基本用途，以滿足電子設(shè)備的正常使用。通常情況下，要對電子電路組成進(jìn)行劃分，明確各個(gè)部分的功能，部分電路可能承擔(dān)一項(xiàng)或者多項(xiàng)功能。完成部分電子電路設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合圖紙要求進(jìn)行電路的組合，保障設(shè)計(jì)效果功能齊全。

1.3 最優(yōu)化

滿足完整性和功能性后，要不斷優(yōu)化電子電路內(nèi)容，加強(qiáng)模塊之間、元器件之間、耦合作用等配合，確保電子電路能夠很好地處理信號、傳輸數(shù)據(jù)。加強(qiáng)電子電路單元模塊設(shè)計(jì)，做好設(shè)計(jì)參數(shù)分析，不斷優(yōu)化綜合性能指標(biāo)，形成最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，通過目標(biāo)參數(shù)最優(yōu)化控制選取合理的設(shè)計(jì)方案。

1.4 可靠性及穩(wěn)定性

電子電路作為電氣設(shè)備的核心部件，其性能、質(zhì)量和成本直接影響設(shè)備的使用，因此，要加強(qiáng)電子電路可靠性及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。電子電路與設(shè)備的性能、使用壽命息息相關(guān)，電路形式、元器件選取都會影響設(shè)備的綜合使用。在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，滿足電器功能需求前提下盡量簡化電路結(jié)構(gòu)；不能一味追求冗余功能，著重關(guān)心起核心性能；要貫徹以軟件替代硬件的基本原則，減少硬件的浪費(fèi)，提升電器設(shè)備的使用效果；注重?cái)?shù)字電路的發(fā)展，依托模擬電路設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，排除不利干擾影響可能造成的影響。

2 電子電路布局及布線技巧分析

2.1 布局技巧

電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，布局質(zhì)量對于布線效果產(chǎn)生直接影響，合理的布局為電子電路設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：一方面，滿足功能質(zhì)量要求，這是電子電路布局的前提；另一方面，做好電子電路外觀整體美感控制，需要考慮多種因素的影響。一是確保布線的布通率，這是電子電路布局的核心，要把握好器件移動時(shí)飛線的連接，確保連線布局的合理、緊湊，避免因線路過長帶來的負(fù)面影響；二是模擬器件和數(shù)字器件應(yīng)分開布局，這樣才能有效減少相互之間的干擾；三是去耦電容盡量靠近電子元件的VCC；四是放置器件時(shí)要綜合考慮應(yīng)用，比如散熱性，確保布局疏松，要注重軟件的靈活運(yùn)用，不斷提升電子電路布局效果。

2.2 布線技巧

電子電路設(shè)計(jì)對于布線工作要求相對嚴(yán)格，要設(shè)置在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，以便在進(jìn)行布線過程中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)地檢查有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則，對不符合有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)則的導(dǎo)線將無法布置到印制電路板上。布線方式主要分為自動和交互式兩種，交互式布線方式主要用于要求較高部位，其目的是輸入、輸出兩個(gè)端口的邊線避免平行布置，降低輻射作用干擾。電源、地線處理，電源地線的設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)干擾問題考慮，避免產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能受到負(fù)面影響。設(shè)計(jì)人員要明確抑制干擾可能造成的影響，考慮電源、地線等，盡可能減少電源、地線的負(fù)面影響，確保電子電路布線質(zhì)量。此外，還要加強(qiáng)數(shù)字電路和模擬電路分析，當(dāng)前電子電路功能多樣化，由模擬電路和數(shù)字電路共同構(gòu)成，布線時(shí)要處理好模擬電路和數(shù)字電路之間的關(guān)系，防范控制地線的干擾，降低對于電器產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

2.3 合理運(yùn)用電容

在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，要注重電容的合理運(yùn)用，同時(shí)充分考量印制板中的關(guān)鍵部位。電容接線應(yīng)滿足狀態(tài)要求，高頻電路的電容中不能放置引線。同時(shí)需要注意的是，當(dāng)印制板中具有接觸器、繼電器等部件的時(shí)候，進(jìn)行電路操作時(shí)可能引發(fā)放電，運(yùn)用電容可以吸收相應(yīng)的電流，減少對電器產(chǎn)品的危害。

3 電子電路設(shè)計(jì)中實(shí)用性設(shè)計(jì)技巧

3.1 電源處理

一些電器設(shè)備可能需要用到多個(gè)電源，不同的電路在功能上存在一定差異。在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)要做好電源處理，考慮降壓和穩(wěn)壓電路的影響，結(jié)合電路承受能力選擇恰當(dāng)?shù)姆绞?。通常而言，橋式整合電路必須要將源濾波電路增多，目的是降低雜波，減少對電路波形可能形成的不利影響。做好電源處理，有助于優(yōu)化電器設(shè)備的性能和質(zhì)量。

3.2 地線處理

即便能夠良好的完成印制電路板中的布線工作，如果地線的達(dá)不到基本要求，也會對電器設(shè)備產(chǎn)生干擾，降低產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會降低產(chǎn)品的成功率。鑒于這種情況，需要合理安排各電路模塊信號地線回路的結(jié)合點(diǎn)與地線的布局走向。不僅如此，要適當(dāng)加寬地線和電源，確保信號線、電源線和地線的寬度逐層遞增，這樣就能有效減低噪聲干擾，確保電器設(shè)備質(zhì)量。在使用大面積同層作為地線時(shí)，需要在印制板上將未使用的部分與地相連接，將其作為地線進(jìn)行公分利用，也可以將其作為多層板，讓地線單獨(dú)占用一層，從而避免干擾。

3.3 層次化設(shè)計(jì)

在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以將結(jié)合實(shí)際情況劃分為不同的層次，通常分為三個(gè)層次。第一層為頂層設(shè)計(jì)，這種情況主要面向整個(gè)電路系統(tǒng)，主要作用是描述系統(tǒng)的總功能；第二層次為中間層，主要內(nèi)容是電路級層面；第三層次為底層，這種情況下主要面向物理實(shí)現(xiàn)級。具體設(shè)計(jì)階段，對于層次化設(shè)計(jì)的順序要求不高，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自身習(xí)慣自由安排，設(shè)計(jì)質(zhì)量和功能達(dá)到要求即可。

3.4 漸進(jìn)式組合設(shè)計(jì)

在電子電路的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，漸進(jìn)式組合設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)電子電路的主要方法。從應(yīng)用范圍來看，這種設(shè)計(jì)方式在應(yīng)用型電子電路中較為常見，設(shè)計(jì)時(shí)要明確電子電路功能需求，確保組合圖滿足基本要求。完成組合設(shè)計(jì)后，通過分析組合圖的工作原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的單元。在開展對電子電路的整體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員只需要將單元電路設(shè)計(jì)帶入其中，便能夠有效地實(shí)現(xiàn)對整體電路的調(diào)試與優(yōu)化，從而達(dá)到良好的設(shè)計(jì)效果。

3.5 硬件描述語言設(shè)計(jì)

目前看來，硬件描述語言設(shè)計(jì)在電子電路的設(shè)計(jì)方法中是較為先進(jìn)的。硬件描述語言設(shè)計(jì)其實(shí)就是指電子電路設(shè)計(jì)的程序化。利用這種方法來開展電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對電路設(shè)計(jì)的實(shí)際需求進(jìn)行分析，根據(jù)電子電路的實(shí)際需求來制定出一個(gè)總體性的方案。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員結(jié)合單元模塊電路總體方案，利用仿真實(shí)驗(yàn)，對于設(shè)計(jì)的單元電路進(jìn)行驗(yàn)證，確保滿足科學(xué)性和實(shí)用性。完成單元電路的設(shè)計(jì)后，要注重單元電路之間的組合，對整體電路進(jìn)行優(yōu)化，形成系統(tǒng)、完整的設(shè)計(jì)方案。

3.6 最優(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)前階段，市面上電子產(chǎn)品琳瑯滿目，型號也多種多樣，對于電子電路設(shè)計(jì)的形式要求更加復(fù)雜。有些類型的電子電路在制作出來以后很難再進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，如集成電路。設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)這類電子電路的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)電路的精準(zhǔn)性設(shè)計(jì)，工作開展時(shí)注重計(jì)算機(jī)輔助程序的應(yīng)用，通過構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，充分考慮設(shè)計(jì)階段其它因素可能帶來的影響，將電路分布的參數(shù)與有源器件的實(shí)測數(shù)據(jù)考慮進(jìn)去，同時(shí)在計(jì)算前有必要對大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行壓縮處理，并通過計(jì)算機(jī)自動修改元件值來達(dá)到相應(yīng)的性能指標(biāo)，這樣才能更好地設(shè)計(jì)電子電路，滿足多樣化的使用功能。

4 結(jié)語

綜上所述，電子電路實(shí)用性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜性的工作，對于設(shè)計(jì)人員的理論和實(shí)踐能力要求較高。在設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循整體性、功能性、最優(yōu)化、可靠性及穩(wěn)定性的原則，選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方式，確保電子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。設(shè)計(jì)人員掌握實(shí)用性技巧后，要能夠快速把握設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，逐步攻破各個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)出合格的電子產(chǎn)品，滿足當(dāng)前復(fù)雜化、多功能化的需求，推動電子電路行業(yè)健康、平穩(wěn)發(fā)展。