（一）教学视频

（二）教学课件

（三）教学内容

电路或系统设计应用性很强，在设计中要应用到各种分立和集成电子电路元器件，要考虑电路的整体设计，并要将初步设计出来的电路进行仿真调试，必要的时候还需要试装与调试等。

（1）电路设计的特点

1）涉及的知识面广

电路或系统设计课程所涉及的知识面较广，如基本的工程计算、元器件使用常识、各种电子装置、电子设备的工作原理、电子产品的结构设计等。

2）没有绝对固定的答案

完成一种设计，其方案一般都是多种多样的，应从中选择较合理的方案。所谓“合理”本身，也有不同内容。有的从性能上评价，有的从成本上评价，有的从元器件来源上评价、有的从今后使用维修方便上评价。所以，“合理”是有倾向性的，就针对具体情况具体对待、具体分析、综合考虑。

3）要考虑到工程意义

电路或系统设计，由于受到设计时间和知识面等诸多因素的影响，设计出来的电路与真正可投产和商品化的产品相比还有一定距离。所以对所设计的电路不可作过于严格的工程要求。有的还可以是现有产品的“倒设计”，即从设计的角度出发去剖析现有产品。即电路或系统设计侧重点在于设计，但要完成一个完整的系统，必然会涉及到许多工艺性质的工作，虽然本课程不做印制电路板，但在考虑设计方案时，必须从实际出发，从现有条件出发，精打细算，在设计时，每个元件的文字符号、图纸都必须符合国家标准，在仿真调试时每一步都必须按规定去做。

（2）电路设计的一般方法

设计一个电路，首先必须明确电路的设计任务，根据任务选择方案，完成框图，再根据系统的指标和功能框图，对各个单元进行设计，其中包括参数计算和器件选择，最后将各个部分连接起来，得到一个符合设计要求的完整的系统电路图，这是传统的电路设计方法。

1）明确电路的设计任务

具体分析电路系统的设计任务，充分了解其性能，指标，内容及要求，以明确电路系统应该完成的任务。

2）方案选择

把电路系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，可靠，经济，功能齐全，技术先进。并且对方案要不断进行可行性和有缺点的分析，最后设计出一个完整框图，以便清楚地表示系统的基本组成和相互关系，正确反映各组成部分的功能。

3）单元电路的设计

单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务，详细拟定单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路之间还要互相配合，注意各部分的输入、输出信号和控制信号的关系。

4）参数计算

为了保证单元电路达到功能指标要求，需要对参数进行计算，例如，放大电路中各电阻值、放大倍数、振荡器中电阻、电容、振荡频率等。只有很好的理解电路的工作原理，正确利用计算公式，得到的参数才能满足设计要求。计算电路参数时应注意以下几点：

² 元器件的工作电流，电压，频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求；

² 元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的1.5倍；

² 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。

5）器件选择

器件包括分立元件和集成电路两大类，分立元件如电阻、电容、二极管，晶体三极管，场效应管，光电二（三）极管，晶闸管等，集成电路包括模拟集成电路、数字集成电路等。

² 电路无源元件的选择

电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是非常重要。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗，容量，频率和耐压范围是否满足要求。

² 电子分立器件的选择

二极管，晶体三极管，场效应管，光电二（三）极管，晶闸管等必须根据其用途分别进行选择。选择的器件种类不同，注意事项也不同。例如选择晶体三极管时，首先注意是选择NPN型还是PNP型管，是高频管还是低频管，是大功率管还是小功率管，并注意管子的参数 PCM，ICM，U(BR)CEO，ICBO，fT和β等是否满足电路设计指标的要求。

² 集成电路的选择

集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能，而且体积缩小、性能更可靠，便于调试及运用，所以在设计电路时颇受欢迎。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗，电压，速度，价格等多方面的要求，其特征能数可查阅相关手册。

6）绘制电路图

为了详细表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图，单元电路设计，参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装，调试和维修的依据。绘制电路图时要注意一下几点：

² 布局合理，排列均匀，图片清晰，便于对图的理解和阅读。

² 注意信号的流向，一般从输入端和信号源开始，由左至右或从上到下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。

² 图形符号要标准，图中应加适当的标注。

（3）现代电路设计中的仿真

为了确保电路设计的成功，消除有可能潜藏危险的设计缺陷，就必须在设计流程的每个阶段进行周密的计划与评价。尽管没有能够替代提供测量并评估最终行为的实际原型的方法，但随着电子技术和计算机技术的发展，各种电子仿真软件相继出现，为电子电路设计提供了一个低成本、高效率的解决方案，因此，在进入更加昂贵费时的原型开发阶段之前加入仿真步骤，能够预测并且更好地理解电路行为、对假设的情形进行实验、优化关键电路、对难以测量的属性进行特性研究，从而减少设计错误，加快设计进展。

1）预测电路行为

仿真的主要目的是预测并理解电子电路的行为和特性，以便在原型开发之前找出并修正存在设计中的基本错误。但仿真永远也不会替代原型开发，这是因为现实世界中的某些效应，包括串扰、电子噪声、散射线路噪声等，要在仿真中对它们进行建模十分困难、费时，或是代价过于昂贵。

2）对假设情形进行实验

现代的电路仿真软件可以对元件与电路拓扑结构进行快速修改、更换、定制，对一系列相关电路进行实验，从而可以大大减少修改或搭建电路原型的时间。通过研究这些虚拟的情形，就能够使用更少的元件、使用具有更大公差的元件（元件将更加便宜）或是使用价格更为低廉的集成电路完成设计，从而降低整体成本。

3）优化关键子电路

由于FPGA与FPAA等可编程设备的兴起，对复杂设计进行完整的系统级仿真已经变得不现实而且过于昂贵，在某些情况下甚至是不可能的。但是，有必要对设计中的关键部分以及子系统进行评价，在建立原型系统之前了解其精度、功能和效率。仿真器能够帮助设计者优化设计中的子系统、关键子电路以及组件。

4）简化高难度的测量

通过仿真，还能深入了解难以测量或无法测量的电路特性。比如蒙特卡罗分析通过用随机改变的元件参数运行数十次、数百次迭代分析，就能深入了解元件公差对电路或设计整体工作方式的影响，而在生产级别或原型开发级别进行蒙特卡罗分析在经济上是不可行的。

仿真成为现代电子电路设计原型开发前一个非常重要的环节。原型开发是在实际情况下对设计进行检查和验证，而仿真则在原型开发之前，找出设计中的问题。两个阶段完美结合使得几乎所有电路设计都能够取得最终成功。

（4）故障排除

工程师必须掌握诊断和排除电路或系统故障的方法。故障排除是采用合乎逻辑的思维方式以便能正确排除故障。

1）分析故障

在进行电路故障排除之前，要做的第一步就是分析存在问题的线索（症状）。可以从确定几个问题的答案开始分析：电路曾经工作过吗？如果是，在什么情况下出现了问题？问题的症状是什么？引起这一问题的可能性有哪些？回答这些问题的过程就是分析问题。

2）形成排除故障的计划

在分析了线索后，故障排除的第二步是形成一个合理的故障排除计划，合理的计划可以节约大量的时间。为了完成计划，必须对进行故障排除的电路的工作原理非常熟悉。如果对电路的操作不太熟悉，必须花时间复习一下主要内容等相关信息，因为问题很可能不是出在电路上，而是出在操作不当上。将不同测试点的正确的电压或波形加以标注可能有助于故障排除。

3）测量

合乎逻辑的思维方式是计划和故障排除的重要组成部分，但只靠这一点不足以解决问题。第三步是通过仔细慎重的测量减少出现问题的可能性。这些测量往往可以解决问题确立方向或指明新的方向。有时可能会找到一个完成出乎意料的结果。反复测量会得到更多分析信息。经过对新的信息的分析，最终可以确定引起问题的症结。对于模拟电路的各种故障处理，示波器和万用表是必不可少且非常重要的测量仪器，工程技术人员必须掌握其使用方法。