第1章 电子产品设计概述为了确保产品质量，降低成本，电子元器件的选用是产品生 产、制作的关键。如果选用不当影响各项技术指标的实现， 将会出废品、次品。 1．元器件的选择原则 ①选择经实践证明质量稳定、可靠性高、有良好信誉的生产 厂家的标准器件 ②元器件的技术性能、质量等级、使用条件等应满足电路设 计的要求。
（2）RC桥式正弦波振荡器 RC振荡电路用来产生几十kHz以下的低频正弦信号。通常采 用RC桥式振荡电路。
RC电路串、并联为正反馈与选频网络 Rf 、R1组成稳幅电路。 在ω0=1/RC时，经RC选频网络组成正反馈，产生振荡，振 荡频率为f0 =1/ 2πRC。起振时，要求放大倍数Au=1Rf /R1略大于3，达到稳定平衡状态时Rf减小至使Au=3。即Rf /R1略大于2。 （3）电路设计 采用图1-3的电路为基本结构，然后确定选频网络RC的参数 和稳幅电路元件的阻值，以及集成运放的型号。设计的电路 如图1-4所示。
①根据设计要求和总体方案的原理框图，确定对各单元电路 的设计要求，必要时应拟定主要单元电路的性能指标。 ②拟定出各单元电路的要求，检查无误后方可按一定顺序分 别设计每一个单元电路。 ③设计单元电路的结构形式。一般情况下，应查阅有关资料， 从而找到适用的参考电路，也可从几个电路综合得出需要 的电路。 ④选择单元电路的元器件，根据设计要求，调整元件，估算 参数。
振荡器在刚刚起振时，为了克服电路中的损耗，需要正反馈 强一些，即要求 Fu Au 1 。既然 Fu Au 1，起振后就要产生 增幅振荡，需要靠三极管大信号运用时的非线性特性去限制 幅度的增加，这样电路必然产生失真。这就要靠选频网络的 作用，选出失真波形的基波分量作为输出信号，以获得正弦 波输出。 此外，可以在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放 大电路的增益，从而达到稳幅的目的。 因此，正弦波产生电路包括放大电路、正反馈网络、选频网 络和稳幅电路组成。
电路设计的基本内容主要包括以下几个方面： ① 拟定电路设计的技术条件（任务书）。 ② 选择电源的种类。 ③ 确定负荷容量（功耗）。 ④ 设计电路原理图、接线图、安装图、装配图。 ⑤ 选择电子、电器元件，制定电子元器件明细表。 ⑥ 画出执行元件、控制部件及检测元件总布局图。 ⑦ 设计机壳、面板、印制电路板、接线板以及非标准电器 和专用安装零件。 ⑧ 编写设计计算说明书和使用说明书。
（1）能够根据电子产品设计的流程，完成函数信号发生器 方框图的设计、各个功能单元的设计以及整个电路原理图 的设计，并能进行基本的分析和计算以达到设计指标的要 求。 （2）能够综合考虑选取电子元器件。
1．参数计算的重要性 2．参数计算方法 （1）参数计算的基本原则 电路的分析计算采取“定性分析、定量估算、实验调整”的 原 则。 （2）理式计算法 （3）工程经验公式计算法 工程经验公式是考虑了各种主、客观因素的影响，并在长期 的生产实践中总结出来的符合实际的行之有效的计算公式， 计算简单、方便、准确。
③在满足性能参数的情况下，应选用低功耗、低热阻、低损 耗角、高功率增益、高效益的元器件。 ④国产元件的优选。首先选择经过认证鉴定的符合国标的元 器件，经过使用考验的符合要求的元器件。 ⑤进口元器件。国外权威机构的PPL（优选清单）、QPL （质量鉴定合格的元器件清单）中的元器件。 2．元器件的选用 3．优先选用集成电路
电子产品的设计就是根据课题的要求，以科学理论为依 据，知识技能为基础，创新构思，将研究方案予以实现的过 程。 进行电子产品设计，要掌握电子专业知识、要了解市场变 化，懂得产品造型艺术，对视觉、触觉、安全、使用标准等 各方面有详细的了解。
1．选择总体方案的一般过程 针对设计任务、要求和条件，查阅有关资料，广开思路，提 出若干不同方案，然后仔细分析每个方案的可行性和优缺 点，加以比较，从中选优，进行优化设计及可靠性设计。
2．选择方案的注意事项 ①应当针对关系到电路全局的问题，多提些不同的方案，有 些关键部分，还要提出各种具体电路，根据设计要求进行 分析比较，从而找出最优方案。 ②既要考虑方案的可行性，还要考虑性能、可靠性、成本、 功耗和体积等问题。 ③在分析论证和设计过程中需要不断改进和完善，但应尽量 避免方案上的重大反复。
总电路图是进行实验和印制电路板设计的主要依据，也是进 行生产、调试、维修的依据，因此，画好一张总电路图非常 重要。
①先从全局出发，检查总体方案是否合适，有无问题，再检 查各单元电路的原理是否正确，电路形式是否合适。 ②检查各单元电路之间的电平、时序等配合有无问题。 ③检查电路中有无繁琐之处，是否可以化简。 ④根据图中所标出的各种元器件的型号、参数等，验算能否 达到指标要求，有无一定的裕量。
如果反馈电压Uf与原输入信号Ui 完全相等，则即使无外输入 信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号。这种现象叫自 激振荡。 自激振荡的条件是：
设计函数信号发生器，其技术指标如下： （1）正弦波信号源 输出频率范围：200Hz~50kHz，分两波段连续可调 输出电压范围：0~10Vp-p （2）方波信号源 输出频率范围：200Hz~50kHz，分两波段连续可调 输出电压范围： 0~10Vp-p （3）三角波信号源 输出频率范围：250Hz~33kHz，分两波段连续可调 输出电压范围： 0~10Vp-p
3．计算机辅助设计法（CAD） CAD指以计算机软、硬件为依托，以数字化、信息化为特 征，计算机参与产品设计的一种现代化的设计方式和手段。 4．模块化设计法 模块化设计是在产品设计时将产品按功能作用的不同分解为 几个不同的模块，模块之间保存相对的独立性，然后将模块 互相连接起来构成完整的系统。
提出几种设计方案； 方案比较，对选取的方案进行可行性分析； 列出系统框图，介绍设计思路、工作原理
介绍各单元电路的工作原理，技术指标； 参数计算，元件选择，提出元件采购计划； 如用EDA软件设计，应列出程序清单和仿真波形等 列出测试仪器仪表名称、型号，记录测量数据及波 形； 分析安装调试过程中的技术问题，找出原因，提出 改进方案 总结设计制作的结论性意见，收获体会，对存在问 题，提出改进方案；致谢辞 总电路图、元件表、参考文件
①选频网络 正弦波振荡器的设计要求是输出频率范围： 200Hz~50kHz，分两波段连续可调。由于要求输出频率连 续可调，所以RC选频网络中应包括可调元件，一般情况 下，采用波段开关切换电容的方式实现频段的粗调，在每一 频段内用双联电位器完成本波段内频率的细调PG电子最新网站入口。 双联电位器W1、W2（50kΩ）和R1、R2（1.5kΩ）的串 联完成频率的细调。串联R1、R2是防止双联电位器调到0Ω 时使电路工作异常。
1．借鉴设计法 设计者在接到设计任务或确定设计目标后，应结合产品，进 行调查研究，选取可以借用或借鉴的实用电路。 2．近似设计法 在电路设计过程中，由于元件受多方因素的影响，往往采取 “定性分析、定量估算、实验调整”的方法，所以在设计初 期，只需进行粗略计算，帮助近似确定电路参数的取值范 围，参数的具体确定借助于实验调整和计算机仿线%的电阻；双联电位器的中的两 个电位器调节时的阻值偏差不能太大；电容C1、C3、C2、 C4 的误差不能超过5%。若不能满足上述要求，会产生失真 的正弦波。 ②稳幅电路 由VD1、VD2和W3组成。当输出幅度增加时，二极管的 动态内阻减小，使VD1或VD2的和W3串联的电阻减小，相 当于图1-3中Rf的减小，输出幅度下降，达到稳幅的目的。
系统论设计法是以整体分析及系统观点来解决各种领域中具 体问题的科学方法。在设计时，综合考虑设计对象及与之相 关的各个方面的功能分配与协调。 特点 ：整体性、目的性、有序性、反馈性和动态性 步骤 ：系统分析、系统设计、系统实施 2．优化设计法 优化设计是指在各种设计限制条件下，优选设计参数，实现 产品设计优化。 步骤：首先要建立优化设计的数学模型，选择适当的优化方 法；其次要编写优化程序；然后输入必要的数据和设计参数 初始值，通过计算机求解并输出优化结果。
根据任务要求，我们要设计的函数信号发生器应该由正弦 波、方波、三角波信号发生器、放大输出及直流稳压电源组 成，如图1-1所示。
（1）工作原理 正弦波产生电路是在放大电路的基础上加上正反馈网络而产 生一定频率和幅度的正弦波，其框图如图1-2所示。
2．初步设计 其主要目的是确定设计对象的主要参数，并保证有足够的精 确度，以便做出完善的设计。
3．技术设计 依据总体方案确定的参数、尺寸，精确地对每一部件、零件 进行设计，确定它们的结构、形状、尺寸、材料、强度、 质量等参数。 4．试制与实验 5．设计定型
⑤要特别指出元件应工作在额定范围内，以免实验时损坏。 ⑥解决发现的所有问题，并请人复查一遍。
产品开发设计制作完成之后，通常要求提供产品设计报告和 样机。下表列出了设计报告的内容，供读者参考。
3．功能分解、组合设计法 在电路设计中，经常将电子线路按功能划分为多个子模块， 各模块参照各种具体电路进行设计，然后组合成系统进行统 调。
根据技术指标的要求，弄清楚系统要求的功能，确定采用电 路的基本形式，据此对课题的可行性作出估计和判断，确定 课题的技术关键和拟解决的问题。
为了保证电路起振，应使即R4 /R3略大于2，电路中R4选 2.2 kΩ，R3选1kΩ。 用作振荡器的运放，其振荡频率最好在运放频率参数的 1/10较为可靠。这里选用采用频带宽度为3MHz的四运放 TL074。
电子产品在时，应按照安全、可靠、耐用、经济、美观、好 造、易修的要求进行。 1．可靠性 2．安全性 3．实用性 实用性好是指性能良好，操作、使用与维护方便。在设计时 应“形式服从功能”，遵循实用、合理、为消费者着想的原 则。
4．工艺性 5．标准化 在产品设计中，要贯彻执行标准化、通用化、系统化的设计 原则，积极采用国际先进技术标准。 6．延续性 在产品设计中，要尽可能采用原有产品中先进合理的部分及 已掌握的生产技术和生产经验。