模拟电路设计与制作知识

2016-11-5 19:07| 编辑:电工学习网| 查看: 5564| 评论: 0

模拟电路的设计是工程师们最头疼、但也是最致命的设计部分，尽管目前数字电路、大规模集成电路的发展非常迅猛，但是模拟电路的设计仍是不可避免的，有时也是数字电路无法取代的，例如 RF 射频电路的设计!这里将模拟电路设计中应该注意的问题总结如下，有些纯属经验之谈，还望大家多多补充、多多批评指正!...
(1)为了获得具有良好稳定性的反馈电路，通常要求在反馈环外面使用一个小电阻或扼流圈给容性负载提供一个缓冲。
(2)积分反馈电路通常需要一个小电阻(约 560 欧)与每个大于 10pF 的积分电容串联。
(3)在反馈环外不要使用主动电路进行滤波或控制 EMC 的 RF 带宽，而只能使用被动元件(最好为 RC 电路)。仅仅在运放的开环增益比闭环增益大的频率下，积分反馈方法才有效。在更高的频率下，积分电路不能控制频率响应。
(4)为了获得一个稳定的线性电路，所有连接必须使用被动滤波器或其他抑制方法(如光电隔离)进行保护。
(5)使用 EMC 滤波器，并且与 IC 相关的滤波器都应该和本地的 0V 参考平面连接。
(6)在外部电缆的连接处应该放置输入输出滤波器，任何在没有屏蔽系统内部的导线连接处都需要滤波，因为存在天线效应。另外，在具有数字信号处理或开关模式的变换器的屏蔽系统内部的导线连接处也需要滤波。
(7)在模拟 IC 的电源和地参考引脚需要高质量的 RF 去耦，这一点与数字 IC 一样。但是模拟 IC 通常需要低频的电源去耦，因为模拟元件的电源噪声抑制比(PSRR)在高于 1KHz 后增加很少。在每个运放、比较器和数据转换器的模拟电源走线上都应该使用 RC 或 LC 滤波。电源滤波器的拐角频率应该对器件的 PSRR 拐角频率和斜率进行补偿，从而在整个工作频率范围内获得所期望的 PSRR 。
(8)对于高速模拟信号，根据其连接长度和通信的最高频率，传输线技术是必需的。即使是低频信号，使用传输线技术也可以改善其抗干扰性，但是没有正确匹配的传输线将会产生天线效应。
(9)避免使用高阻抗的输入或输出，它们对于电场是非常敏感的。
(10)由于大部分的辐射是由共模电压和电流产生的，并且因为大部分环境的电磁干扰都是共模问题产生的，因此在模拟电路中使用平衡的发送和接收(差分模式)技术将具有很好的 EMC 效果，而且可以减少串扰。平衡电路(差分电路)驱动不会使用 0V 参考系统作为返回电流回路，因此可以避免大的电流环路，从而减少 RF 辐射。
(11)比较器必须具有滞后(正反馈)，以防止因为噪声和干扰而产生的错误的输出变换，也可以防止在断路点产生振荡。不要使用比需要速度更快的比较器(将 dV/dt 保持在满足要求的范围内，尽可能低)。
(12)有些模拟 IC 本身对射频场特别敏感，因此常常需要使用一个安装在 PCB 上，并且与 PCB 的地平面相连接的小金属屏蔽盒，对这样的模拟元件进行屏蔽。注意，要保证其散热条件。
　　1.一定要先把分立元器件学好，学透。比如：电阻、电容、二极管、稳压管、三极管、比较器、运放、MOSFET等。分立元器件在模拟电路中是最基本也是最小的组成部分。这好比人的组织细胞，要想研究人就要先研究组织细胞。
　　2.需要懂得利用这些分立器件的工作特性和条件来组成一个小的单元电路，学会让这个单元电路正常工作。这就好比各个组织细胞组成了人体的各个器官，模拟电路的各个单元电路正常高效工作就好比人体器官的正常健康。
　　3.学会将各个单元电路有机地协调运转，联调可靠运行，这就好比各个器官的协调运动组成了一个健康充满活力的有生命的人。
　　4.学会设计和调试电路，借助示波器等测量仪器让电路的参数调整合理并最优化。这就好比利用仪器对人体进行体检，并根据体检报告进行调理，使人精神饱满，健康充满活力。
　　所以说我一直拿设计电路比喻有生命体的人。一个好的设计电路好比一个充满活力的人，一个设计不好的电路就好比亚健康的人。所以说我们设计电路需要赋予它的生命，需要让它强壮，这是我们设计电路的终极目标。
　　如何培养设计电路的思路呢？从大的方面讲一般我们分三步走：
　　第一步，先学会看别人的电路；
　　第二步，学会根据自己的需要修改别人的电路；
　　第三步，自己独立设计电路。
　　具体方法如下：其实任何一个复杂的电路都是由一个个小的电路模块组成的
　　首先，我们先把一个小的单元电路搞懂，而这个单元电路又是由一个个元器件组成的，所以我们先把这个单元电路中元器件弄通，而掌握这些元器件无非是电流、电压、功率、工作条件等这几个参数;然后把这些器件放在一个单元单元电路中根据前面说的那几个参数分析他们在电路中的作用。一定要多动手，建议大家把每个元器件都要换个参数测试一下，而且每次只能更换一个元器件，观看电路有什么变化，思考为什么会有这样的变化，然后逐渐更换所有元器件，重复以上，这样你会对电路中的这些元器件有了很深刻的感悟，而且动手做过的东西你不会忘记的。这样对你积累经验十分有帮助。其次，把两个单元电路进行联调，观察调试过程出现的问题，直至调通。最后把多个单元电路进行联调，直至调通。这样由简单到复杂循序渐进地学习和掌握电路设计经验，而这些经验作为数据库会存进你的大脑，以后你在设计电路时需要什么电路你大脑就会立即跳出来你曾经做过的这些电路，让你电路设计起来特别轻松，游刃有余。
　　第一，需要一颗安静的心，不能烦躁。
　　第二，需要多动手，多测量和分析波形，多总计经验，不管是别人的还是自己的。
　　第三，不要满足自己目前设计的电路敢于指出自己电路设计的不足，然后至少修改两次，这样才能设计出优秀的电路。

上一篇：PCB电路板散热设计技巧下一篇：数字电路识图方法收藏