電路設計精選(九篇)

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第1篇：電路設計范文

為了使RS422接口能在上述復雜環境中正常工作不被損壞，本文設計的一種接口保護電路如圖1所示。通過在數據線路上串接電阻限制沖擊電流，通過對地雙向TVS二極管箝位沖擊電壓，并將接口的參考地通過一個0.1μF電容與機殼地相連來釋放沖擊能量。限流電阻的選擇原則是在限制沖擊電流的同時不能影響接口的正常驅動能力。經過測試，限流電阻阻值為25Ω時具有良好的保護效果。RS422接口收發器的工作電壓為5V，差模電壓范圍是-6～+6V，可承受共模電壓范圍為-7～+7V。因此，RS422接口的TVS保護二極管的最大箝位電壓應在7V左右，最大反向待機電壓不低于6V。ONSemiconductor公司的陣列TVS二極管CM1248-08DE，其最大箝位電壓為6.8V，最大反向待機電壓為6.1V，符合RS422接口電氣特性要求。CM1248-04DE由4路背靠背的TVS二極管構成，可以單向保護8路數據線或雙向保護4路數據線。本文設計采用一片CM1248-04DE實現4路數據線的雙向保護。考慮到收發器的參考地與信號地、機殼地是隔離的，所以用一個0.1μF的電容連接收發器的參考地與機殼地。當TVS二極管導通時，沖擊電流經電容疏導到機殼地上，從而保護收發器及電路；當TVS二極管截止時，參考地與機殼地分開，避免隔離地受到機殼地波動的干擾。

2電路板設計

錯誤的布局布線不僅不會發揮保護電路的保護作用，還有可能引入其他干擾。TVS二極管應該盡量靠近I/O端口，接近干擾源，在干擾進入電路之前就濾除掉，避免干擾耦合到鄰近的電路上。另外，PCB布線時應盡量采用短而粗的線，減小干擾對地通路上的阻抗。圖2為不好的布局布線情況，圖3為良好的布局布線情況。

3接口保護效果

保護電路增加前后，全自動引線鍵合機上的RS422接口在持續電子打火環境下的通信情況如圖4所示。由圖可以看出，沒有保護電路時，在電子打火瞬間，正常通信線路上會產生接近10V的沖擊電壓，完全超出了接口可接受的-7~+7V共模電壓范圍，影響正常通信，嚴重時足以燒壞接口。在相同條件下，增加保護電路后，通信情況如圖5所示。由圖5可以看出，電子打火瞬間電路上的電壓完全在-7~+7V范圍內，正常通信不受影響，達到了保護電路的設計目的。

4結論

第2篇：電路設計范文

電路設計尤其是超聲波信號的收發處理采用諸如TX734激勵電路、MAX2038回波放大處理電路等專用IC效果固然理想，但考慮到研發專用設備僅需小批量試制的因素，故在電路方案選型設計時遵循簡單實用、器件易于采購的原則，盡量選用通用元器件實現，系統電路主要由超聲波發射激勵和電源變換單元、超聲波回波信號處理單元、時間差測量單元、單片機控制和數據處理單元組成。排版布線亦盡量參照IC生產廠商的DEMO方案，采用貼片元件的雙面PCB設計制作，以提高樣機研發的一次性成功率。

1.1超聲波收發電路由于檢測裝置工作于井下，井口只為其提供了一路＋24V直流電源，各單元電路的工作電源需要依靠DC／DC變換電路獲得。控制系統和信號處理系統使用的＋5V和±12V電源由LM2596－5．0承擔，其主路輸出＋5V／2A電源供單片機等數字系統使用，將其儲能電感改用5026－47μH環形功率電感，并在其上增加兩個輔助繞組，經整流、濾波和LM78（79）L12三端穩壓IC后產生±12V／0．1A直流電源供信號處理系統使用；超聲波發射采用了高壓脈沖激勵方式，＋200～300V激勵電壓由＋24V供電電壓經簡單的Boost升壓電路獲得，利用單片機送來的1ms周期、5μs脈寬脈沖信號控制MOSFET開關管實現對超聲波發射探頭的激勵，儲能電感選用TDK－NL565050T－822J－PF（8．2mH）貼片電感，NMOS開關管選用2N60即可。超聲波激勵及電源變換電路如圖2所示。經實測，激勵脈沖會在接收探頭中產生一個較大的諧振頻率為5MHz、大約5個周期的串擾信號，為此，接收電路設計了一個對發射激勵脈沖延遲6μs、持續30μs的使能控制信號，控制接收放大處理電路僅在使能信號有效期間實現回波信號的放大和輸出，使之能夠在鋼管內壁和外壁反射的一次、二次回波信號到來之前有效地消除激勵脈沖串擾的影響，使能控制信號時序關系見圖3。檢測裝置中用于時間差測量的TDC－GP2的典型應用是作為超聲波流量計、激光測距儀的時間間隔測量、頻率和相位信號分析等高精度測試領域。在這些應用中輸入信號一般都較強，經簡單處理后即可作為TDC－GP2的START、STOP控制信號使用，而該檢測裝置的超聲波回波信號尤其是多次反射回波信號非常微弱且雜波較大（實測回波信號大約在mV數量級），必須經高增益寬帶放大器放大和濾波、檢波、整形處理后才能勝任。寬帶放大器由AD604承擔，可獲得6～54dB的增益并可由VGN端電壓連續控制，可較好地滿足超聲波回波信號高速高增益放大的要求［2］。考慮到僅需將回波信號放大處理后形成STOP控制脈沖即可，故電路僅利用可調電阻對2．5V基準電壓（由TL431產生）分壓獲得的VGN電壓進行增益設定，但設計電路亦有預留接口可用于接受經單片機和DAC輸出的AGC控制電壓，實現增益的閉環控制。AD604前級放大電路如圖4所示。帶通濾波器選用由MAX4104構成，設計中心頻率為5MHz，帶寬約為1MHz；鉗位和檢波由AD8036完成，具有卓越的鉗位性能和精度高、恢復時間短、非線性范圍小、頻帶寬的特點；檢波輸出信號的整形處理由MAX9141負責，這是一款具有鎖存使能和器件關斷功能的高速比較器，具有高速、低功耗、高抗共模能力和滿擺幅輸入特性等，回波信號經其整形處理后可獲得理想的脈沖前沿，并便于與TTL邏輯電平接口，還可以方便地實現回波信號輸出的使能控制。信號調理電路如圖5所示。

1.2時間差測量電路回波信號時差測量選用了德國ACAM公司的高精度時間間隔測量芯片TDC－GP2。TDC－GP2采用44腳TQFP封裝，內含TDC測量單元、16位算術邏輯單元、RLC測量單元及與8位處理器的接口單元和溫度補償單元等主要功能模塊，利用內部ALU單元計算出時間間隔，并送入結果寄存器保存。TDC－GP2基于內部的硬件電路測量“傳輸延時”，以信號通過內部門電路的傳輸延遲來實現高精度時間間隔測量，測量分辨率可達pS數量級，可以很好滿足項目測量的要求。單片機在給超聲波傳感器提供發射激勵脈沖的同時給TDC－GP2提供START信號指令使之開始計時工作，超聲波接收頭接收到的反射回波信號經放大、處理后作為STOP指令信號，由TDC－GP2完成兩次反射波時間間隔的測量。由前述可知，STOP與START信號的時間差大約在6～40μS之間，時差測量分辨率約為0．07μs，為此，設定TDC－GP2工作于“測量模式2”，在該模式下芯片僅使用通道1，可允許4個脈沖輸入，實現STOP1與START信號之間的時間差測量，測量范圍在60ns～200ms，然后，由TDC－GP2計算出各回波信號間的時間差Δt＝tB－tS＝tn－tn－1。測量原理如下：在輸入START信號指令后，芯片內部測量出該信號前沿與下一時鐘上升沿的時差，標記為Fc1；之后，計數器開始工作，得到predivider的工作周期數，并標記為Cc；這時，重新激活芯片內部測量單元，測量出輸入的STOP1信號的第一個脈沖（一次反射回波）前沿與下一時鐘上升沿的時差，標記為Fc2，將STOP1信號的第二個脈沖（二次反射回波）前沿與下一時鐘上升沿的時差標記為Fc3，……；Cal1和Cal2分別表示一個和兩個時鐘周期。

1.3單片機接口電路實現系統控制和數據處理的單片機選擇余地較大，項目結合TI公司中國大學計劃選用了美國德州儀器公司生產的MSP43016位單片機，具有16位總線、帶FLASH的微處理器和功耗低、可靠性高、抗強電干擾性能好、適應工業級運行環境的特點，很適合于作現場測試設備的控制和數據處理使用［4］。TDC－GP2其與單片機的通信方式為四線串行通信（SPI），利用MSP430的4個P2．x和P4．2I／O口實現GP2的選通、中斷和開始、結束使能以及復位等控制功能。MSP430除用來對GP2控制和數據處理外，還可以留出一些資源實現設備其他電路和動作機構的控制使用。單片機接口電路原理和程序流程分別如圖8和圖9所示。

2結束語

第3篇：電路設計范文

1 RTC結構特點

實時時鐘的基本功能是保持跟蹤時間和日期等信息，但許多RTC還提供有多種附加功能，如：看門狗定時器、系統復位、非易失存儲器（NV RAM）、序列號、方波輸出、涓流充電等。因此，在進行電路設計時，選擇RTC芯片出了需要考慮其時間和日期跟蹤功能外，通常還需要針對具體應用來對RTC的功能、成本、尺寸等要求進行綜合考慮。

1.1 接口方式

從接口要求入手選擇RTC可以大大縮小芯片的選擇范圍。RTC芯片提供有多種接口方式，其中并行接口可實現存儲器的快速訪問或有較大的存儲容量，適合于那些對價格、尺寸要求不是很荷刻的系統，許多采用并行接口的實時時鐘芯片還與晶振和電池封裝在一起構成一個完整的時鐘模塊，從而簡化了硬件設計。并行接口包括復用總線（數據與地址總線復用）和獨立的地址、數據總線。一般用于時間保持的NV RAM都采用與SRAM相同的控制信號，并可以方便地與常用的微處理器容量。另外，有些Phantom實時時鐘還將時鐘數據隱含在備用電池支持的RAM內，以便利用64位軟件協議來訪問時鐘數據。

一般情況下，串行接口時鐘芯片都具有外形尺寸較小、成本低廉等優勢，但這類芯片的通信速率一般較低，因而比較適合便攜式產品。這類芯片通常包括1-Wire接口、2線、3線、4線或SPI接口，而許多處理器也包括2線或SPI接口，當然，也有些處理器（如8051及其派生產品）則支持復用的地址和數據總線。

1.2 備用電池

在有些應用中（如VCR），時鐘和日期信息在系統掉電時將會丟失，而在大多數應用中要求系統主電池斷電時仍保持時鐘和日期有效。為保持時鐘振蕩器持續運轉，可采用主/輔電池結構或大電容配合主電源為時鐘電路供電，這樣，RTC芯片內部還必須提供兩組電源的切換電路。如果用電池（如Li+電池）作為備份電源，RTC設計還應該注重低功耗指標，以使其在電池供電時具有盡可能低的功耗。電源切換控制電路通常由主電源供電，需要時可切換到電池供電，并將RTC置為低功耗模式，電池供電時，可禁止微處理器與RTC之間的通信（通常被稱為寫保護），以使電池電流降至最小，同時避免數據被破壞。

在采用電池為電池系統供電時，時鐘電路耗電最大的部件是振蕩器，對于那些嵌入了晶振和電池的時鐘模塊（如DS12C887），由于振蕩器在出廠時處于禁止狀態，因此電池的損耗電流主要是電池的自放電，室溫下，電池自放電每年的消耗能量大約占電池容量的0.5%。有些時間保持NV RAM模塊利用時鐘來控制IC和SRAM，出廠時，振蕩器處于禁止狀態、SRAM與電池斷開，只有模塊在主電源供電并第一次與時鐘電路斷開時，電池才與SRAM接通。這一功能常被稱作電池保鮮。Dallas Semiconductor的絕大多數RTC都提供有一個電池輸入引腳和一個內部反向充電保護電路。由于Li+電池的額定溫度是-40℃～+85℃，因此，使用時應確保環境溫度不要超出+85℃。

1.3 時鐘格式

在電路設計中使用的時鐘格式主要有三種：BCD碼、二進制碼、未格式化的二進制計數值。其中BCD碼比較通用，因為它的時間和日期可以直接顯示，且不需要進行數據轉換，每8位寄存器表示一個二位數，對于某些特殊的時間和日期，由于不占用全部8位數據，因此，不用位可以充當一些特殊功能（如用作讀/寫位），也可以在硬件讀取時時終保持固定狀態（1或0）。二進制碼格式與BCD碼一樣具有獨立的秒、分鐘、小時、星期、日、月、年寄存器，在一些提供BCD碼格式的RTC中，常常也提供可選擇的二進制碼格式。時間和日期寄存器每秒鐘更新一次，日期循環與月、年有關。星期寄存器與其它寄存器的變化關系不大，在子夜更新數據，數據從7至1循環變化，程序中可以用1表示任何一個特定的星期數，只要在整個程序中指定數值保持一致即可。在12小時制與24小時制或BCD碼與二進制碼之間進行轉換時，時間、日期、鬧鐘寄存器需要重新進行初始化。二進制計數碼用一個多字節（一般為32位）寄存器來存儲時間信息，時間信息用一個秒計數值表示，并可通過軟件將秒計數值轉換為合理的時間和日期。

另外，在選擇RTC時，還需要考慮千年（Y2K）兼容性問題，Y2K兼容的RTC包含有世紀信息（提供世紀數值或世紀位），并可正確地計算潤年，Dallas Semiconductor提供的RTC均兼容于Y2K，而且不存在日期敏感的邏輯。

2 設計考慮

2.1 晶振與精度

晶體振蕩器在固定頻率振蕩器中能夠提供較高的精度，絕大多數RTC采用32.768kHz的晶體，晶體振蕩器輸出經過分頻后會產生1Hz的基準來刷新時間和日期。RTC的精度主要取決于晶振的精度，溫度變化時，音叉晶振所具有的拋物線型的頻率響應特性曲線如圖1所示，23ppm的溫漂大約每月產生1分鐘的時鐘誤差。晶振一般在特定的電容負載下，其調諧振蕩在正確的頻點，而當晶振調諧于12.5pF負載的RTC電路中時，使用6pF負載的晶振將會使時鐘變快。Dallas Semiconductor提供的所有RTC均采用內部偏置網絡，因而晶振可直接連接到RTC的X1、X2引腳，而不需要額外的元件。由于RTC的晶振輸入電路具有很高的輸入阻抗（大約109Ω），因此，它與晶振的連線猶如一個天線，很容易耦合系統其余電路的高頻干擾。而干擾信號被耦合到晶振引腳將導致時鐘數的增加或減少。考慮到線路板上大多數信號的頻率高于32.768kHz，所以，通常會產生額外的時鐘脈沖計數。因此，晶振應盡可能靠近X1、X2引腳安裝，同時晶振、X1/X2引腳的下方最好布成地平面。圖2是一個推薦的晶振布線圖，其數字信號引腳需遠離晶振和振蕩器引腳，對于那些會產生明顯的射頻輻射的元件，設計時應加以屏蔽，并使其遠離晶振，特點是低功耗晶振，它對鄰近的射頻干擾非常敏感，往往會導致時鐘加快。

另外，由于振蕩器啟動時間、晶振的性能以及線路板的布局有關。實際上，較大的等效串聯電阻（ESR）和過大的電容負載都會延長振蕩器的啟動時間，而且，ESR較大時，還會造成較大的功率損耗。因此，設計時應按照對晶振特片參數的要求來選擇晶振，同時應提供合理的線路板布局以便使啟動時間能夠控制在1秒鐘以內。

2.2 功耗問題

許多實時時鐘都采用電池供電，典型應用是利用一塊小的鋰電池在主電源掉電時直接驅動振蕩器和時鐘電路。為有效延長電池的使用壽命，振蕩器必需消耗盡可能少的能量。為了保證這一點，應謹慎考慮振蕩器的設計。典型的高頻振蕩電路ESR較低，但設計中一般會留出5倍、甚至10倍的ESR裕量，而低頻晶振則具有較高的ESR。對于一個RTC振蕩器，或許留出2倍的負阻裕量即可，振蕩器的負阻裕量越小、耗電越低，但是，這種電路對寄生參數、噪聲非常敏感。此外，振蕩電路的負載電容對功耗也有一定影響，雖然12.5pF內部負載的RTC的耗電要比6pF負載的RTC大，但是，它通常具有更高的抗干擾能力。

第4篇：電路設計范文

[關鍵詞]電路設計 技術 技巧

中圖分類號：TD327.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0214-01

前言：大量的事實表明，在電子產品進行生產的時候，如果在最初的電路設計方面出現了問題，那么所耗費的成本是十分巨大的，對公司所造成的損失也是相當巨大的。因此，在進行電路設計時，必須使用一定的技巧，應用比較先進的技術，這樣才能使得電子產品的性能更加良好，更受用戶的歡迎。本文將從電子電路設計的技術和技巧兩個方面進行分析，對于電路設計的技術方面，從線路設計、線路布局、STM技術應用等三個方面進行分析，而對電路設計的技巧方面，則從電源優化、地線設計、配件安全認證等三個方面進行分析，以求能對電子產品的電路設計的優化起到作用。

1 電路設計的技術分析

1.1 電路設計中的線路分析

一般情況下，電子產品都采用的是手工布線，而手工布線包含有兩種方法，一種是自動推擠，另一種是布線，這兩種方法通常都是相互配合的。在電子電路設計中，布線工作十分重要，而且最講究技巧性，因此必須備受重視。布線有單面布線和雙面布線兩種，其設計形式也有兩種，一種是自動式設計，另一種是交互式設計。兩者在應用中也有先后順序，一般情況下先用交互式設計進行部分布線。然而在線路可能會產生反射，從而造成干擾，為了防止這一干擾，不能讓輸出與輸入端的之間的線路平行，而且僅僅這樣做還是不夠的，還要增加地線，將這兩路線進行隔離。寄生耦合有利于線路的運行，而要產生這樣的效果，必須讓布線產生垂直效果。除了以上這些工作以外，要想使得電路設計中的線路更加完美，必須消除電源帶來的一些干擾，怎么做呢？要在電源和電線之間增加耦電容，還要盡可能將電源與地線之間的距離增大，同時將電線加寬，這樣就可以明顯地降低電源與地線之間的相互影響，使得線路運轉中沒有過多的額外損耗，從而使得電路能夠使用更長時間，也使得產品質量大大提高。

1.2 電路設計中的布局分析

電子線路的布局設計也是十分重要的，如果布局設計產生了問題，那么，電路的運行效果就會大打折扣，甚至會嚴重縮短電子產品的使用時限，因此，在進行布局設計時必須十分認真，注重布局設計的合理性及效果。從整體上來說，產品的質量和外觀是產品能否被大眾所認可的關鍵因素，對于一個成功地產品來說，這兩者缺一不可。要想使得線路設計更完美，就不得不注重一些細節，比如，一般走線不宜過長，而為了避免這一問題，在進行飛線連接時，要將相連的電子元件放在一起，而且放置的位置要盡量寬松一點，對器件進行散熱處理，因為這些器件都是要進行焊接的，擠在一起可能會將錯誤的線路焊接起來；為了防止出現干擾的情況，應該將數字以及模擬器件盡可能地隔離；要更多地利用Array功能。

1.3 電路設計中的STM技術應用

SMT技術在電子電路中應用十分廣泛，所以要想使得電子產品的質量得到保證，就必須要重視STM技術的研究與應用，那么接下來我們就通過對多功能燈的設計理念來具體講解一下SMT技術。通常來說，多功能燈有以下三個重要部件：LED燈頭、螺旋鋼管、三防外亮燈。在應用STM技術時，可以將其分為兩個過程，其一是掛膠，其二是錫膏，這兩個過程在進行貼片工作之前所采用的工藝是不同的，一般情況下，掛膠過程使用的是貼片膠，而錫膏過程所使用的焊錫膏。而且貼片所起到的作用也不相同，掛膠過程只是用來固定的，錫膏過程是用來焊接的。除此之外，在進行電路設計的時候，還要注意以下幾點問題：拼版的選擇問題以及拼版的數量問題。通過分析，我們可以知道多功能燈主控板的關鍵在于雙面錫膏回流焊接，那么在選擇主控板時就有以下兩個方案：TOP層設計方案和BOT層設計方案。至于具體要使用哪一種，則要根據具體情況進行分析，根據電子元件的特點：元件數量多、元件分布不甚合理、散熱不利等特點綜合考慮，應該選擇BOT設計方案，因為它有很多好處：提高打件效率、節約網板、將主控板做成單面板時可以手工焊接元件。主控板采用陰陽板也有很多優點：降低成本、節省優化時間、節約輔助材料、提高生產效率、生產期間用不著換產，可以生產更多的產品、節省很多的搬運時間。因此，設計中陰陽板的使用非常廣泛。

2 電路設計的技巧說明

2.1 優化電源設置

一般來說，比較大型的電子產品，諸如音響等，對電源的依賴程度較高，需要各種不同型號的電源來供應線路的運轉，因此，在進行線路設計時一定要將這些電源區分開來。在選擇電源時，一定要根據線路的承載力以及元件的電功承受力來選擇電源，一定不能選擇過大的電源，以免使得元件或者線路過度發熱而造成損害，減少電子產品的使用壽命。然而還需要考慮的是，對于橋式整合電路，必須要較低雜波，以免橋式整合電路的波形被雜波干擾，這就必須要增加源濾波電路，從而過濾掉咋波，這樣還可以同時起到提高產品性能的效果。

2.2 地線的設置技巧

對于一些音頻電子設備來說，地線處理比較復雜，其原因是由于這些電子設備的電流較大。一般來說，電路的位置是由電源來決定的。通常情況下，FM音頻、DA解碼芯片等地線都會連接到功放的底線上，但不排除，有的電子產品將功放電路單點接地，并將其與濾波電源相連接，這樣做比較安全。但是這樣做是有局限性的，可以看以下這樣一個分析：假定某電源的電壓為0V，功放到電源的地線之間具有0.25R的電阻，那這段電路的電流是2A，那么功放電壓就提高到0.5V。有實驗證明，若AUX輸入的電壓為1V，接入電源后，電源與功放的電壓就只有0.5V。因此，我們可以知道，功放的擴大倍數將會受到限制，除此之外，因為AUX此時屬于音頻信號，會產生電幅的波動，進而導致功放不穩定，很顯然這會使得一些音頻設備的聲音十分難聽。

2.3 對電路配件進行安全認證

有些電子設備屬于高電壓產品，所以，在出廠時必須要進行安全認證。在進行安全認證時，要使用沒有受到侵漆的變壓器，而測試的重點則是耐壓性。假如可以在電路中安裝幾段保險絲，那么，就會極大地避免電路因電流過大而使得元件損壞。另外，還有一些其他的比較常用的安全認證方式，例如，在連接線上添加磁環就是一個非常簡便且實用的方法。對于廣大用戶來說，在購買這些產品時，一定要細心查看安全認證標識，確保合格后方可購買。

結語：通過以上的分析，我們已經對電子電路的設計技術及設計技巧有所了解，能夠明白其復雜性和難易程度，所以，對于從事電子電路設計的工程師而言，這是一項巨大的挑戰，需要設計者盡心盡力地去完成這一設計，而且不僅僅只是完成這么簡單，更要完成的更好才行，要全力以赴設計出更完美的、性能更好的電路。這就要求設計者要多多聯系實際，積極探索，努力從實踐中積累經驗，這樣才能夠設計出更加有效的電路，從而能夠提高公司產品的質量。

參考文獻：

[1]衛永琴，劉春暉.淺談時序邏輯電路設計中的小技巧[J].科技視界，2014，30：16+62.

第5篇：電路設計范文

由于紅外成像設備在日益復雜的環境中廣泛應用，不可避免會帶來噪聲和干擾。前端模擬電路處理紅外探測器輸出的原始模擬信號，是紅外成像設備重要組成部分。本文通過前端模擬電路的硬件設計，重點討論降噪抗干擾的方法，提高設備的可靠性。

【關鍵詞】

紅外；降噪；抗干擾

1引言

隨著紅外探測器成像技術的發展，人們對紅外圖像質量的要求也越來越高。同時由于系統集成化的趨勢，系統可能會同時裝備紅外、激光、電視等設備，這些設備運行產生的電磁場可能會使紅外設備產生不應有的響應，表現為圖像噪聲大、干擾等現象，嚴重時甚至影響設備的功能。在紅外成像設備中，前端模擬電路連接紅外探測器的輸出和圖像處理單元的輸入，直接處理探測器輸出的最原始模擬信號。加強和優化前端模擬電路的降噪和抗干擾設計，對提高設備整體的穩定性和抗干擾能力具有十分重要的意義。

2前端模擬電路設計

紅外熱像儀前端模擬電路部分主要實現的功能有：探測器工作偏壓的產生；對探測器輸出的模擬信號前置放大；高速模數轉換和數據的合成排序等。

2.1探測器偏壓供給電路設計由于探測器是敏感器件，尤其是長波探測器，電壓波動影響其性能，探測器偏壓供給電路給探測器提供嚴格的低噪聲工作電壓。探測器正常工作所需的偏壓包括讀出電路所需的模擬電壓VDDA、數字電壓VDDL和光電二極管偏壓Gpol。模擬電壓和數字電壓均為固定值5V，而不同探測器的Gpol值并不完全一樣，因此Gpol偏壓可采用電阻分壓方式，通過調節不同的電阻值實現不同的Gpol電壓輸出。我們采用REF195ES芯片生成模擬電壓和數字電壓。REF195ES最大輸出電流30mA，電壓輸入范圍從5.1V到15V，固定輸出5V，輸出精度±2mV，很好滿足了探測器對模擬電壓和數字電壓的要求。輸出電壓可經過低通噪聲濾波器電路，進一步降低噪聲。低通噪聲濾波器電路通常采用串聯RL電路或串聯RC電路，基本電路結構形式如圖1、圖2所示[1]。從式(1)、(2)可以看出，只要適當選擇R和L的參數，截止頻率可以設置成任何值，因此可以設計出具有任意截止頻率的低通濾波器。為了提高電路的抗干擾性，本文設計一個RC濾波器，其電容值要求遠大于A/D轉換器的輸入電容。這個電容為采樣電容提供電荷，從而消除瞬變。RC濾波器同時也減小放大器地驅動容性負載時產生穩定性問題概率。與電容串聯小電阻有助于防止自激和震蕩。負載電容較大時，交流性能由負載電容和隔離電阻控制。

2.2信號放大電路設計紅外探測器輸出的模擬信號在送入A/D轉換器處理前，經過兩級放大：第一級是噪聲濾波電路，它的作用是濾除探測器CMOS讀出電路的噪聲，同時提供與探測器匹配的輸出阻抗。第二級放大電路是反相放大電路，它將輸入的模擬信號反相放大，同時對信號進行偏置調節。（1）第一級濾波電路。濾波器按照電氣指標一般分為無源濾波器和有源濾波器。由于無源濾波器存在濾波易受系統參數的影響、對某些次諧波有放大的可能、體積大等缺點，此設計中著重考慮應用有源濾波器。與無源濾波器相比，有源濾波器有如下優點：1）信號在無源器件上的損失可以在有源器件上得到補充。2）由于運算放大器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、高增益、高穩定性和閉環增益等參數調整靈活的優點，因此使用有源濾波器的設計較為方便[2]。壓控電壓源二階濾波電路是一種常用的有源二階濾波電路。壓控電壓源二階濾波電路的特點是：運算放大器為同相接法，濾波器的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，濾波器相當于一個電壓源。其優點是：電路性能穩定，增益容易調節。（2）第二級反向放大電路。放大器的負極輸入端接上級信號，正極輸入端接可調正電平。增加反向偏置的原因是，紅外探測器的輸出是探測器響應電壓疊加上直流分量，減少直流電平的大小以便于下一步信號放大。正相輸入的參考電平的好壞對輸出有影響，設計中采用可調電阻分壓來提供正相輸入的參考電平。

2.3A/D轉換電路設計A/D轉換器作為前端模擬電路最重要的組成部分，直接影響到后端信號的處理，因此選擇合適的A/D轉換器十分重要。選擇A/D器件主要考慮以下三種因素：l采樣位數，即精度要求；l采樣頻率，取決于模擬信號的變化快慢；l信噪比。以某型探測器為例，其模擬視頻輸出信號動態范圍大于74dB，最大輸出速率5MHz。根據輸出模擬信號的動態范圍可以計算出，A/D轉換器的轉換位需大于12位。由于探測器數據輸出最大速率是5MHz，因此A/D轉換器的轉換速率也必須得大于5MHz。為了滿足某型號探測器性能指標的要求，我們選用AD9240。AD9240是美國AD公司生產的一種14位、10MSPS高性能模數轉換器，它具有片內高性能采樣保持放大器和電壓參考。在單一+5V電源下，它的功耗僅有285mW，信噪比與失真度為77.5dB，信噪比（f=5MHz）為78.5dB。AD9240的模擬輸入范圍非常靈活，可以是DC或AC耦合的單端或差分輸入[3]。AD9240內部結構框圖如圖4所示。其中VINA與VINB是信號輸入端，CLK提供采樣時鐘，VREF提供參考電平，SENSE控制AD9240的采樣電壓幅度和參考電平來源。紅外探測器的輸出電壓范圍為1.6V~4.6V，為了使A/D轉換器發揮最佳分辨率，需將A/D轉換器的動態范圍覆蓋紅外探測器的輸出范圍。同時為了減少溫度飄移與內部噪聲，提高參考電壓精度，此設計中采用了單端輸入的外部參考源。當使用外部參考方式時,還應當在CAPT與CAPB之間加一個電容網，如圖6所示。該電容網有三個作用：一是與內部參考放大器一起在大頻率范圍下提供一個低阻抗源以驅動A/D內部電路。二是提供內部參考放大器需要的補償。三是限制由參考電源產生的噪聲干擾。

3結論

第6篇：電路設計范文

【關鍵字】 QPSK 電路

一、前言

最近由于低成本微控制器的出現以及民用移動電話和衛星通信的引入，數字調制技術日益普及。而數字式調制方式之一QPSK調制，具有采用微處理器的模擬調制方式所有優點，通訊鏈路中任何不足均可以借助軟件根除，它不僅可實現信息加密，而且通過誤差校準技術，使接收到的數據更加可靠，另外借助DSP，還可減小分配給每個用戶設備的有限寬帶，頻率利用率得以提高。所以在通訊技術中，它應用越來越廣泛了。

二、QPSK波形調制原理

首先將輸入的串行二進制信息序列經串-并變換，變成m=log2M個并行數據流，每一路的數據率是R/m，R是串行輸入碼的數據率。I/Q信號發生器將每一個m比特的字節轉換成一對（pn，qn）數字，分成兩路速率減半的序列，電平發生器分別產生雙極性二電平信號I（t）和 Q（t），然后對cosωct和sinωct進行調制，相加后即得到QPSK信號。

三、硬件設計

3.1 QPSK波形生成電路原理圖

根據QPSK調制原理設計出電路結構圖，如圖1所示：

3.2 二進制信息序列

1、載波和時鐘脈沖產生。在設計中，用晶振電路產生10MHz載波。將載波分頻，用74LS160集成電路實現，再2分頻，用D觸發器實現，得到1MHz的時鐘脈沖。

2、M序列設計。由于實驗需要產生二進制序列，因此，要設計偶數位循環的M序列，將序列長度定為M=10，選用摸10的同步計數器74LS160，令其在狀態轉移過程中的，每一狀態穩定時，輸出符合給定序列要求的信號。在74LS160摸10同步計數器基礎上加上F函數的輸出組合電路，就構成產生“1111000110”序列信息的計數型序列信號發生電路，得到實驗所需的二進制信息序列。

3、串/并變換電路設計。串/并轉換電路主要由D觸發器[4]構成。M序列產生的數碼序列串行輸入，在移存脈沖作用下，通過第1個時鐘脈沖的作用，將輸入的第1位數碼存入第1級的觸發器Q1，在第2個時鐘脈沖作用下，第2位數碼存入Q1，而第1位數碼移存至第2級觸發器Q2，由第5級D觸發器和兩個非門組成并行輸出指令，作用于Q3和Q4，因而在輸出端Q3，Q4并行輸出第2位數碼。

3.3 電平轉換

經過串/并變換電路并行輸出的雙比特碼元是兩個二進制碼元，需要通過電平轉換器轉換成與之對應的正負電平、負電代表0，正電代表1。

當二進制碼“1”輸入電平轉換器，根據COMS傳輸門工作原理，TG1不導通，TG2導通，輸出端輸出高平電壓。

當二進制碼“0”輸入電平轉換器，根據COMS傳輸門工作原理，TG1導通，TG2不導通，輸出端輸出低平電壓。

3.4 乘法器和加法器

1、乘法器。模擬乘法器是對兩個模擬信號（電壓或電流）實現相乘功能的的有源非線性器件。主要功能是實現兩個互不相關信號相乘，即輸出信號與兩輸入信號相乘積成正比。在本次設計中，根據需要，選用集成塊AD633乘法器實現。根據VC和VS 為乘法器的兩個輸入端，輸入兩個相乘信號。W和Z是一個輸出端，可以將其中一個接地，從另一端輸出。

2、加法電路。用集成運放加反饋網絡構成的運算電路[5]來實現兩路疊加.R1=R2=R4=Rf1=Rf2=3kΩ，平衡電阻R3=R1//R2//Rf1=1kΩ，R5=R4//Rf2=1.5kΩ。這個電器接成兩個反相放大器，由于電路存在虛短，在P端接地時，N點為虛地。顯然，此電路屬于多端輸入的并聯負反饋電路，對反向輸出節點c可以寫出以下等式：

R4，R5，Rf2和\放構成一個放大倍數為1的方向放大器，從而使輸出信號反向，消去上式的負號，實現兩路信號的疊加。由此便得到QPSK調制信號。

參 考 文 獻

[1]樊昌信.通信原理[M].國防工業出版社.2006.7

第7篇：電路設計范文

近年來，隨著我國社會主義市場經濟，工業科技水平不斷得到發展，低壓電動機電路設計也得到了空前的發展，低壓電動機電路設計已經廣泛應用于各種行業。本文對低壓電動機電路設計原理進行了闡釋，針對現階段我國低壓電動機電路設計的現狀以及存在的問題，提出了幾點有效的措施，并對低壓電動機電路設計未來發展的方向進行了分析。

關鍵詞：

低壓電動機；電路設計；注意問題；有效策略

0引言

在科學技術全球化趨勢的影響下，我國低壓電動機電路設計也逐漸受到社會各界的廣泛關注，因此只有提高低壓電動機電路設計水平，將其應用于多種領域，才能優化我國低壓電動機的整體設計效果。

1低壓電動機發展的現狀

1.1低壓電動機原理

低壓電動機控制速度受到聲波波振動的角頻率、兩路輸入信號的震動幅度、兩路輸入的信號方位差、行波的波動數等影響。通過改變刺激的超聲電動機的定子兩邊的電壓值，就可以互相調節兩端的位差以及波動頻率，從而達到控制速度的目的。這種改變通電時間的方法更具有可控性。

1.2低壓電動機控制技術類型

首先，低壓電動機頻率跟蹤控制技術。低壓電動機本質上是利用摩擦進行驅動，但是定子之間的摩擦情況以及滑動率是不能確定的，而且定子頻率會隨著溫度的升高而升高、溫度的降低而降低。低壓電動機頻率跟蹤控制技術不僅能夠穩定低壓電動機的工作頻率，同時還能提高低壓電動機的整體性能，具有較好的抗干擾性能，而且還能連續持續的工作，最主要的缺陷就是需要額外的傳感系統。其次，不采用模型跟蹤控制技術。低壓電動機自身的內部結構復雜繁瑣，尤其是其驅動結構中的非線性因素眾多。低壓電動機并沒有采用任何跟蹤控制模型，也沒用建立數學模型就能夠控制。隨著科學技術的不斷發展，日本科學研究出采用PI控制技術就能夠有效解決抖動速度的方法，但其缺點就是動態性能不合理。經過多年的發展，終于研究出新型的控制方法，這些技術能夠適用于沒有明確數學模型的超聲電動機，或者是非線性速度的低壓電動機。最后，采用PI、模糊控制。采用數學模型控制的超聲電動機普遍存在一個問題，就是動態性較低，超調量很大，調整耗費時間，因此經過多年的研究，研究人員在采用數學模型控制的基礎上增加了PI和模糊控制技術，設計出了能夠進行混合控制的遙控技術。這樣不僅能夠實現低壓電動機精準定位的目標，同時還能確保低壓電動機系統的完整性和穩定性，提高低壓電動機控制技術水平不僅能夠提高低壓電動機自身的性能，同時還能使低壓電動機的設計更加趨于便捷化和人性化，值得廣泛應用。

2低壓電動機電路設計應注意的問題

2.1低壓電動機在控制回路電壓選擇上應注意的問題

對于24V、220V、380V三種常用的回路電壓而言，其中220V使用的頻率最多，特別是要控制線路較長的時候，就需要考慮電流以及電壓可能出現的損失，然后對低電電動機電路設計進行一個整體的設計，具體需要注意以下幾點：第一，要將做好控制回路導線的設計，公式為：L=500P/0.3×U2，L為導線的臨界長度，P為接觸功率，U為控制電壓。因此如果實際控制線路超過了低壓電動機的回路導線的長度，就必須發出停機命令，這樣才能夠繼續保持接觸器的吸合，這樣才能夠減少停機故障發生，見圖2。第二，要做好線路降壓設計，公式為U=U1×R1/R2+R，其中R1指的是導線的電阻，R指的是控制線圈的電阻，因此當控制線路的降壓過大，就必須阻止回路的發生，如果一旦回路發出了啟動命令，接觸器就會無法閉合，從而造成設備無法正常啟動。第三，從低壓電動機電路設計本身出發，根據低壓電動機的自身特點，速度特性，構建合理、科學的數學模型，建立健全系統識別體系，根本以上電路設計才能夠提高整個低壓電動機的整體質量和水平。與此同時，低壓電動機電路設計人員應該真正做到與時俱進、開拓創新，在實踐的基礎上創新，在創新的基礎上實踐，從而優化低壓電動機電路設計方案和效果。

2.2低壓電動機直接啟動控制回路設計應注意的問題

第一，做好電氣隔離措施。對于整個低壓電動機而言，要想安全運行就需要在低壓電動機的主回路上安裝必要的隔離裝置，從而防止其出現安全隱患。與此同時，在低壓電動機生產運行的過程中，為了防止低壓和高壓引起故障，就需要檢查低壓回路，這樣才能夠確保低壓電動機電路設計安全。第二，做好對接地保護工作。接地保護作為整個低壓電動機電路設計的重要組成部分，在其中發生了十分重要的作用，因此如果一旦出現任何故障，都必須采用這種方法進行治療，而且通常情況下，接地故障的電流要遠遠小于一般的短路故障電流，因此很多工作人員盲目認為接地保護工作的工作不大，往往會忽視，這往往會導致電路連接出現問題。因此在整個TN配電系統的過程中，需要將短路保護作為接地保護的重要環節，將接地故障電流與電流脫扣的比值設定為1:3。與此同時，還應該利用低壓熔斷器作為接地保護的方法，在安裝的過程中，切斷故障的回路，使其時間小于等于0.5s，這樣才能夠提高低壓電動機電路設計的整體質量和水平。

3結束語

綜上所述，低壓電動機的應用十分廣泛，隨著我國科學技術水平的不斷向前發展，低壓電動機的應用范圍還在逐漸擴大，電路設計作為低壓電動機的關鍵環節，在低壓電動機應用的過程中發揮了重要的作用。隨著新型低壓電動機的出現和發展，傳統的電路設計已經不能滿足現代低壓電動機自身的需要，提高低壓電動機電路設計水平，不僅能夠提高低壓電動機電路設計的工作效率和水平，十分便捷、高效，與此同時它還影響了其他領域。總之，要把握好低壓電動機電路設計應注意的問題，這樣才能確保電動機設備安全、高效運行。

參考文獻：

[1]唐鷹.低壓電動機電路設計應注意的幾個問題[J].建筑電氣,2010,04(25):26-27.

[2]翁雙安.低壓交流電動機主回路與控制回路設計應注意的幾個問題[J].電工技術,2013,(01):51-52.

第8篇：電路設計范文

在學生愿意主動來到課堂學習的前提下，吸引學生的學習興趣更為重要。為了可以讓學生興趣盎然地參與到教學過程中來，教師在能講述知識的前提下，還要能激發學生的學習動機，喚起學生的求知欲望。在這方面，教師可以結合實際應用，講述一些射頻集成電路在日常生活中的應用。比如，美國半導體產業協會（SIA）總裁兼執行長BrianToohey曾指出：“從物聯網、智能汽車、智能家居等市場都可以看出，半導體普遍出現在每一種產品類型中，而且正變得無處不在。”僅僅在我們每天使用的智能手機中就包含RF收發器、功率放大器、天線開關模塊、前端模塊、雙工器、濾波器及合成器等關鍵射頻元件。而且有報告指出，2011年這些射頻器件的市場規模為36億美元，預計2011~2015年的年復合增長率為5.6%，到2016年主要的射頻器件市場將達47億美元。此外，目前應用比較廣泛的WiFi及物聯網都與射頻集成電路有著密切的關系。這些切實應用由于與學生的生活以及將來的就業息息相關，因此，相關內容的講述能夠有效地激發學生的學習熱情。

二、如何讓學生成為課堂的主人

“以教師為中心”“以灌輸為主要形式”的傳統教學方式已經無法適應新時代的需求。如果教師僅根據教材對內容進行枯燥的講解，無法抓住學生的注意力，學生很容易溜號，影響課堂教學質量。因此可以通過引進研究型教學模式、師生互動來活躍課堂氣氛。所謂“研究型教學模式”即將教師由知識的傳授者轉變為學習的指導者，將學生由被動的學習轉變為主動的學習。如何使學生成為課堂的主人，在教學實踐中發現培養學生的問題意識是課堂教學的有效手段，教師可以通過創設開放的問題情景，引導學生進入主動探求知識的過程，使學生圍繞某類主體調查搜索、加工、處理應用相關信息，回答或解決現實問題。比如，以射頻技術在物聯網中的應用為開放課題，學生通過查資料，分析整理，更深刻體會了射頻技術在智能家居、交通物流、兒童防盜等方面的應用，使學生在學習過程中主動把“自我”融入到課程中，敢于承擔責任，善于解決問題。

三、讓學生走上講臺

學生是課堂的主人，因此，可以改變以往教師在講臺上講、學生坐在下面聽的傳統教學模式。讓學生走上講臺可以將傳統的講授方式轉換為專題研討的教學模式。教師可以提前布置專題內容，如射頻器件模型、射頻電路設計、射頻技術發展、射頻技術的應用及未來發展趨勢等。有個專題內容作為核心，學生可以在老師的指導下通過檢索資料，組織分析資料，最終走上講臺向老師和其他學生講述相關的內容。通過幾年的實踐，發現這樣可以增加學生學習的主動性和自覺性、同時也能使學生對相關的問題發表各自的觀點，形成對問題各抒己見、取長補短的研討學習方式，大大拓寬學生的知識面以及綜合表述能力。

四、通過實踐教學加深理解理論教學內容

理論教學是掌握一門技術的基礎，但實踐教學也是必不可少的。學生在掌握一定的基礎理論的同時，須要通過設計實踐來強化鞏固。實踐教學的引入，不僅能夠加深學生對理論知識的深入理解，洞悉細節，提高學生的動手能力，還可以培養學生創新思維及科研能力。因此，教師可以通過設置幾個開放的課程設計內容來讓學生主動研究探索。在本課程的教學中，本人已經有計劃地進行了實踐教學活動，例如，在實踐教學中，曾經給學生布置了“用于GPS的低噪放電路設計”的實踐設計。在該設計過程中，學生須要深入理解多方面知識，比如明確GPS的頻段、確定低噪放的電路結構，并有效評估電路性能等。為了課程設計的順利進行，學生須要進行查閱分析資料、軟件安裝、軟件學習、電路設計、課程論文撰寫等幾個環節的分析設計工作，并最終在實踐中系統深刻地理解掌握課程的理論內容，為以后的工作及深造打下堅實的基礎。

五、鼓勵學生參與科研項目

第9篇：電路設計范文

擴展漏極漂移區是由輕摻雜的N阱形成，可以承受高電壓。在漂移區等壓線上均勻分布著電場減緩結構，可以提高其耐壓值。為了提高柵漏之間的耐壓漂移區上的厚場氧將場板提高。但導電溝道在薄柵氧的下面且器件的跨導與導電溝道有關，所以電場減輕結構不會影響器件的跨導，襯底和N阱之間的雪崩擊穿電壓和電場減緩結構的效果決定擴展漏極晶體管的額定電壓。對此類器件設計需考慮以下參數：濃度和長坂長度、漂移區結深、長度等，器件耐壓會隨著漂移區長度的增加而逐漸上升，直到達到一定的值。外延層濃度、漂移區濃度和漂移區結深三者共同決定此值。值越大，外延層濃度應在保證源漏不穿通情況下盡量低。

2基于IP核低功耗單電源電平轉換器設計

目前已經提出的電平轉換器共有兩類，分別是單電源轉換器和雙電源電平轉換器，后者需要輸入信號的電壓供電和輸出信號的電壓供電兩種電源電壓供電。在多電壓技術中電平轉換器主要是為了實現低電壓信號轉換高電壓信號。關于不同結構的電平轉換器近年來也有許多研究學者對其研究，有的是以提高速度，有的是降低功耗。大多數設計采用的雙電源電壓，本文主要是基于IP核作為設計的主要性能指標，從而提出一種具有低耗的單電源電壓的電平轉換器。

傳統的電平轉換器設計運用的是單向電平轉換器電路，顯然，相對雙電源轉換器，在布線資源上單電源電平轉換器有明顯的優勢，例如在一個多電壓SoC上，實現模塊之間信號的傳輸需要大量的電平轉換器，一旦模塊之間的接口信號所使用的雙電源電壓的電平轉換器，一些較為珍貴的布線資源便會被占用，導致布線資源短缺，如果采用單電源電壓電平轉換器可有效緩解上述問題。一般影響電平轉換延時性能的主要因素有副端電路中各器件的寄生電阻、中間級電路電流等，在設計時如果要獲得較好的低功耗性能，對精確計算各器件尺寸及電流，一定情況下還需充分考慮器件的耐壓情況。

3結語