电子电路设计

　　电子电路设计看似简单，但是其实电子电路的设计是十分复杂的，因为电子电路大多数情况下都是由多种基本电路组成的，所以在进行电子电路设计时，一定要根据实际情况进行设计，还要遵循一定的设计原则和方法。也只有这样才能够保证电子电力Z终的使用性能和质量，所以必须要根据电子电路的设计原则和步骤进行设计和定型。

电子电路设计原则

　　1、整体性原则

　　在进行电子电路设计时，Z需要重视的原则就是整体性原则，因为在设计电子电路时，必须要从整体的角度出发，从整体到局部的进行电子电路的设计，也就是说在进行设计时，要考虑电子电路各个部件之间的关系，通过对部件的分析，从而判断其整体性质。

　　2、功能性原则

　　虽然电子电路的设计是十分复杂的，但是无论是多么复杂的大型电子电路，都可以通过划分部件的方式将电子电路分成不同层次的小电路。所以在进行电子电路设计时，要按照各个部件的功能进行明确的划分，再通过实际电路情况，将各个部分部件进行融合。

　　3、Z优化原则

　　Z优化原则其实指的就是对一个设计标准达标的电子电路而言，都会是由多个不同的小组件组成的，也就是说，在一个电子电路中，无论是哪一个小部件的质量没有达标，都会导致整体电子电路质量不达标，所以在进行电子电路设计时，一定要保证每一个部件都能够达标。

　　4、稳定性原则

　　其实影响电子电路稳定性的因素有很多，并且有一些问题并不是人为可以控制的，也就是说，在进行设计电子电路时，一定不定因素很多，并且发生的时间也是完全不受控制的，所以在设计电子电路时，Z重要的一点原则就是要保证其稳定性。

　　5、性价比原则

　　在现如今电子产业竞争如此激烈的当下，无论是任何产品，都必须要将生产周期和成本进行有效的控制，因为只有通过出色的使用性能和性价比，才能够提升产品的竞争力，所以在进行电子电路设计时，还要注重性价比的原则。

电子电路设计方法

　　1、层次化设计

　　层次化设计的方法其实就是在设计时，要将设计思路进行分层次化处理，将各个部分的电路进行分别分析和描述，只有这样才能够Z大程度上保证电子电路的整体使用性能和稳定性。也就是会所，在设计过程中，要将整体的电子电路分成一个个不同的部分和组件，通过分别分析，Z后进行整理。

　　2、渐进式组合设计

　　在进行电子电路设计时，要利用渐进式组合设计的方法进行设计，这样能够有效的避免在设计过程中，出现失误的几率，从而Z大程度上提升电子电路的稳定性。

　　3、硬件语言描述设计

　　利用硬件语言描述的方法进行设计，能够Z大程度上保证电子电路设计的准确性，因为硬件语言描述设计方法是利用计算机进行数字化设计和整理的，所以这种方法比人工设计准确性要更高。

　　4、Z佳化设计

　　电子电路不仅仅是在设计过程中很繁琐，电子电路设计完成之后在进行调整也是非常麻烦的一件事情，所以在设计过程中， 一定要保证电子电路的jing准度，也就是需要Z佳化设计方法。

　　5、电路方程设计

　　在进行一个比较复杂的电子电路设计时，可以利用电路方程的设计方法进行设计，这种方法都是由一个数字模型进行模拟设计，Z大程度上简化了设计过程，提升了jing准度。

电子电路设计步骤

　　1、明确功能要求

　　在设计电子电路时，diyi个步骤就是要明确功能的具体要求，通过设计要求和目标进行分析和整理，判断出设计要求中需要哪些功能，控制关系是怎样的，Z后画出功能框架设计图，在根据用户的设计要求，进行相应的整改。

　　2、确定整体设计方案

　　用户要求和功能框架设计图全部完成之后，就要根据设计要求和目的进行整理和分析，通过对成本的计算和器件的采购难易度进行分析，再根据各个功能画出系统功能框架Z终设计图纸，必要时也可以设计多个方案，在从中挑选。

　　3、优选设计方案

　　在确定了设计目标和要求之后，通过已经完成的功能框架设计Z终图进行Z后的分析和整理，根据用户的需求和实际情况，进行优选整理，比如有多个操作方案，必须要选择Z佳操作方案，以成本、操作难易度、使用性能为首要考虑条件。

　　4、初步形成设计方案

　　在各个部分组件都完成的之后，然后就需要将各个部分的组件进行连接和整理，这个过程必须要准确的设计图才能够完成，所以设计者必须要画出整体电子电路设计图，再根据设计图进行连接，这样能够Z大程度上减少失误，提升电子电路的整体质量。

　　5、电路调试

　　在制出成品之后，设计人员要对其进行相应的电路调试，包括系统故障的问题的排查，还有一点就是系统使用性能的测试以及功能测试，在调试过程中，必须要将以上三种情况进行分别测试，以保证整体电子电路的使用性能和整体质量。

　　6、电路定型

　　电子电路设计Z终也是Z重要的一部就是电子电路的定型，做出Z终的样品之后就要对所有的电路和分电路进行测试，Z终将调试合格的样品进行定性，再由专业的专家进行鉴定，电子电路在能够算是真正的定型。

模拟电路设计

　　模拟电路是一种针对模拟信号(幅值随时间连续变化的信号)行传输或处理的电子电路。它主要是利用电流或电压对真实信号进行模拟，使其等比例的再现。如调幅 / 调频的收音机，接收处理无线电广播信号，然后经过一系列的混频、放大、解调等过程，Z终完成音乐的播放和新闻等的报道。

　　模拟电路在生活中的应用非常广泛，如晶体管小信号放大器，低频功率放大器，负反馈放大器，MOS 集成运放，谐振放大器，直流稳压电源等，都是用模拟电路制作的。

　　模拟电路的设计过程比较复杂，其设计的ZD在于电路参数的实现。其设计的基本流程主要包括以下几个方面：

　　1、系统定义

　　系统定义是模拟电路设计的基本前提。根据设计要求，模拟电路设计工程师需要对电路系统及子系统做出相应的功能定义，并确定面积、功耗等相关性能的参数范围。

　　2、电路设计

　　电路结构的选择是电路设计的重要环节。模拟电路设计工程师需要根据模拟电路需要实现的功能要求、设计规范及相应的参数指标选择合适的电路结构，并在此基础上确定元器件的组合方式等。

　　针对模拟电子电路的设计，目前暂时没有可以利用的比较成熟的设计软件，因此，只能是有工程师根据自己的经验手工完成。这在一定程度上增加了模拟电路设计的难度，限制了模拟电路的发展速度。

　　3、电路仿真

　　电路仿真是模拟电路的设计过程中必不可少的一个环节，是模拟工程师判断模拟电路是否可以达到设计要求的一个重要依据。

　　工程师根据仿真结果，不断对电路进行修改和调整，直到模拟电路的仿真结果可以达到设定的指标及相应的功能要求。常用方法主要有参数扫描法，直流和交流分析法、蒙特卡罗分析等。

　　4、版图实现

　　版图将电路设计转化生产的重要桥梁。在由前面的设计及仿真结果确定了模拟电路的结构及相关参数后，设计工程师对设计的模拟电路进行物理几何性的描述，将其转换成图形格式，以便于模拟电路后续的加工与制作。

　　5、物理验证

　　在物理验证阶段，需要对设计的模拟电路进行设计规则检查(DRC)。设计规则检查是在给定的设计规则的基础上对其Z小线宽、孔尺寸、Z小图形间距等限制工艺进行检查，衡量版图工艺实现上的可行性。此外，还要对版图与电路图的一致性进行检查(LVS)。可以利用 LVS 工具提取版图的参数，将得到的电路图与原电路设计图进行比较，保证版图与原电路设计的一致性。

　　6、寄生参数提取后仿真

　　在版图之前进行的电路设计的仿真称之为“前仿真”，“前仿真”都是比较理想的仿真，没有考虑到连线的电阻、电容等寄生参数。将寄生参数加入版图后进行的电路仿真称之为“后仿真”，只有当后仿真的仿真结果达到设计指标及系统功能要求，电路的设计工作才算完成。

　　寄生参数对模拟电路的影响较大，前仿真的仿真结果满足的情况下，后仿真结果却无法满足要求。因此，设计工程师需要根据后仿真结果不断进行晶体管参数的修改，有时甚至要进行电路结构的调整，直至后仿真结果达到系统设计要求。

　　目前，模拟电路设计难度高且比较复杂，使用的 EDA 工具的功能和系统配套性又相对落后，且在设计过程中需要进行频繁的人工干预，对寄生参数等比较敏感等，这些都在一定程度上限制了模拟电路的发展，导致模拟电路发展速度相对缓慢。

数字电路设计

　　数字电路又称数字逻辑电路，顾名思义，即是通过利用数字信号完成对数字量的运算的电路。数字电路只处理1 和 0 两种数字信号，1 表示有，0 表示无。数字电路具有一定的“逻辑思维”能力，能够进行算数运算和逻辑运算。它能够按照预先设计好的规则，进行相应的逻辑推理及判断。工程师可以利用数字电路的逻辑功能，设计出各式各样的数字控制装置，用来实现对生产过程的自动控制。如智能仪表，数控装置和电子数字计算机等。

　　从 60 年代开始，由于加工工艺的进步，双极型工艺的出现使得数字集成器件可以制成小规模逻辑器件，而后逐渐发展到中规模逻辑器件;直到 70 年代末，微处理器的诞生，使数字集成电路的性能产生质的飞跃，极大的促进了数字集成电路的发展进程。逻辑门是数字电子电路中重要的逻辑单元电路，TTL 逻辑门电路出现Z早，至今仍是主要的基本逻辑门器件。

　　随着 CMOS 工艺的发展，CMOS 逻辑器件也逐渐被人们所接受。近年来，可编程逻辑器件PLD，尤其是现场可编程门阵列 FGPA 的飞速发展，使数字电子技术的发展又进入了一个新纪元。不仅增大了其规模，还使其器件的功能更加完善，使用更加方便灵活。

　　相比较于模拟电路，数字电路的设计则相对简单。EDA 工具对数字电路的设计提供了强大的支持。数字电路的设计基本都是半定制的，设计工程师可以依靠相应的软件进行其数字电路的设计。其设计的基本流程主要包括为以下几个方面：

　　1、系统设计和系统仿真

　　系统设计的内容包括：体系结构的设计、系统模块的划分，端口信号的定义以及整体时序的设计。其中规模较大的系统设计还需要进行系统行为的建模。在进行系统设计后，需要通过仿真验证系统验证系统设计的正确性。通常情况下可使用 EDA 工具进行相应的系统仿真验证。

　　2、RTL级设计和仿真

　　对各个模块进行 RTL 描述以及设计的仿真，保证设计功能逻辑和时序上的准确性。

　　3、综合和门级仿真

　　以设计要求和实际工作条件等约束文件为依据，将 RTL 级的描述代码映射到门级网表上，其中门级网表有标准单元组成。并对综合出来的电路结构中的延时信息再次进行仿真。

　　4、布局布线

　　将经过综合和优化后的电路设计进行自动布局布线。

　　5、版图验证

　　同模拟电路一样，在布局布线完成以后需要对其进行版图验证，对其进行设计规则检查、电化学规则检查及版图与电路图的一致性检查等。

　　6、寄生参数提取后仿真

　　将自动布局布线后增加的寄生参数考虑进去以后，对电路进行仿真验证，观察其期是否可以正常工作并满足设计要求。

　　数字电路的数学基础是二进制逻辑代数，容易实现，且具有较高的可靠性。电源电压的波动、制作温度和工艺的偏差对其影响较小。此外，数字电子电路还具有较高的集成度，体积较小以及较低的能耗。对于数字电路的设计、维修及维护等都比较灵活方便。

　　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，随着集成电路块规模的增大，其相应的功能也从元件级逐步上升到系统级，大大缩小的电路设计的难度。

　　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。数字电路与数字电子技术被广泛应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域。