电子设计的认识

有关电子系统设计的认识

及理解

姓名：严鹏

学号：201213010118

学院：信科院

班级：信工一班

一、电子系统设计的总体简要认识

概括地讲，凡是可以完成一个特定功能的完整的电子装置都可以称为电子系统。大到航天飞机的测控系统，小到电子计时器，它们都是电子系统。

虽然电子系统的大小不一，功能各异，结构也千差万别，但从完成该系统功能的角度看，其组成大致可以分为四个部分：广义对象部分、传感部分、信息处理部分和执行部分

二、赛题分析

1）电源类：简易数控直流电源、直流稳压电源；

对于一个实际的电子系统，要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压，输出电压和电流，还要仔细考虑总的功耗，电源实现的效率，电源部分对负载变化的瞬态响应能力，关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波，还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的，效率高了，在负载功耗相同的情况下总功耗就少，对于整个系统的功率预算就非常有利了，对比LDO

和开关电源，开关电源的效率要高一些。同时，评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率，还要关注轻负载的时候效率水平。

至于负载瞬态响应能力，对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求，因为当CPU突然开始运行繁重的任务时，需要的启动电流是很大的，如果电源电路响应速度不够，造成瞬间电压下降过多过低，造成CPU运行出错。

一般来说，要求的电源实际值多为标称值的＋－5%，所以可以据此计算出允许的电源纹波，当然要预留余量的。

散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要，通过计算也是可以评估是否合适的。

2）信号源类：实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LC 振荡器等；

信号源可以按波形分为正弦信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器等。

按基波频率分类可以分为超低频超低频信号源 0.0001~1000Hz、低频信号源

1Hz~200KHz、视频信号源 10Hz~10MHz、高频信号源 200KHz~30MHz、甚高频信号源 30~300MHz、超高信号源 300MHz以上。

3）高频无线电类：简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收机、调频收音机等；

4）放大器类：实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器等；

5）仪器仪表类：简易电阻、电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性测试仪、数字式工频有效值多用表、简易数字存储示波器、低频数字式相位测量仪、简易逻辑分析仪；

6）数据采集与处理类：多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统；

7）控制类：水温控制系统、自动往返电动小汽车、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置。

三、电子系统设计的电路基础知识

1）常用模拟电路

1 桥式整流电路

2 电源滤波器

3 信号滤波器

4 微分和积分电路

5 共射极放大电路

6 分压偏置式共射极放大电路

7 共集电极放大电路（射极跟随器）

8 电路反馈框图

9 二极管稳压电路

10 串联稳压电源

11 差分放大电路

12 场效应管放大电路

13 选频（带通）放大电路

14 运算放大电路

15 差分输入运算放大电路

16 电压比较电路

17 RC振荡电路

18 LC振荡电路

19 石英晶体振荡电路

20 功率放大电路

2）常用数字电路

1门电路

2触发器

3时基延时分频电路

4计数器

5译码器

6模拟开关数据选择器

7寄存器

8运算电路

9编码电路编译码配对电路

10遥控电路

11频率合成电路

3）电路的设计技巧和方法

什么时候选择模拟电路什么时候选择数字电路。

模拟电路函数的取值为无限多个；当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上）。初级模拟电路主要解决两个大的方面：放大和信号源。模拟信号具有连续性。

数字电路同时具有算术运算和逻辑运算功能

数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。

实现简单，系统可靠

以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小的波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。

集成度高，功能实现容易

集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。

四、软件的设计技巧方法

算法的探讨正确性即对任何合法的输入，算法都会得出正确的结果。

一个程序完成后，运行该程序的用户对程序的理解因人而异，并不能保证每一个

人都能按照要求进行输入，健壮性就是指当输入的数据非法时，算法也会做出相应的判断，而不会因为输入的错误造成程序瘫痪。

机器执行一条目标指令所需要的时间。这个因素是与计算机系统的硬件息息相关的，随着硬件技术的提高，硬件性能越来越好，执行一条目标指令所花费的时间也会相应地越来越少。

程序中语句的执行次数。这个因素与算法本身有直接关系，一个好的算法应该使程序中语句执行次数尽量少。由于同一个算法使用不同的计算机语言实现的效率都不会相同，使用不同的编译器编译效率也不相同，运行于不同的计算机系统中效率也不相同，因此使用前3个因素来衡量一个算法的时间复杂度通常是不恰当的。通常，我们使用第4个因素，即程序中语句的执行次数来作为一个算法的时间复杂度的度量。不同的算法具有不同的时间复杂度，当一个程序较小时，就感觉不到时间复杂度的重要性，当一个程序特别大时，便会察觉到时间复杂度实际上是十分重要的，所以如何写出更高速的算法一直是算法不断改进的目标。

五、可行性探讨

1）需求是啥？先收集需求，要做一个什么东西。比如做一个无线麦克风？还是

语音识别系统？

1. 明确每个需求收集活动参与者的岗位职责

根据项目组可能的需求来源（需求来源可能包括：市场调研，竞争对手信息分析，标准和协议等等，视项目组的实际情况而定），指定每个需求来源的收集负责人。同时，对通过各个渠道收集的需求信息，指定专门的接口人进行汇总和审核。

2. 建立需求预处理流程

对收集到的需求，除了指定专门的接口人进行汇总和审核以外，还要建立相应的预处理流程，在对需求进行预处理时，相关的讨论，决策可以通过“需求CCB会议”完成（需求CCB是指：专门用于需求讨论和决策的Change Control Board）。

2）有多少钱来做？

开展成本控制活动的目的就是防止资源的浪费，使成本降到尽可能低的水平，并保持已降低的成本水平。

3）哪些技术是已掌握的。比如算法没有，就只能选用带开源算法的平台。4）设计是一项需要进行综合考量的事情，产品需求的性能和产品的价值区间以及进行生产的成本控制都是需要综合考虑的问题。