如何进行组合逻辑电路设计与分析

1、模拟、数字电子技术

2、电路分析

3、电子元器件知识与选型

4、常用的集成电路

5、电路设计软件，比如autocad或protel

你需要掌握和熟悉各种典型的电路结构和工作原理

比如说RC一阶响应、RLC串、并联谐振、有源二端网络的等效

三种基本放大电路的结构及特点、集成运放的开环运用和闭环运用时特点

有集成运放构成的典型运算放大电路、RC正弦波振荡电路、RC微积分电路、

有源滤波电路、串联稳压电源，开关电源的工作原理。。。。

还有数字电路中的组合逻辑、时序电路设计流程，分析方法。。。。。。。

掌握了这些基础的知识还远远不够，还要多上网充电，了解三大分立元件在电路中不同运用下的不同作用。。。。。

额~~~~只有不断的积累和补充自己的知识才能逐步地掌握电路的分析技巧和方法。。。。

1、分析设计法

分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节（单元电路）或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整线路。当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。

分析设计法的优点是设计方法简单，无固定的设计程序，它是在熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制电路能力的基础进行的，容易为初学者所掌握，对于具备一定工作经验的电气技术人员来说，能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用；其缺点是设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性。为此，应反复审核电路工作情况，有条件时还应进行模拟试验，发现问题及时修改，直到电路动作准确无误，满足生产工艺要求为止。

2、逻辑设计法

逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的电路图。

【嵌牛导读】移相电路怎么分析？

【嵌牛鼻子】电路、原理、公式

【嵌牛提问】移相电路的原理是什么，怎么分析它？

【嵌牛正文】分析、仿真和设计一个移相电路

移相电路就是对输入信号(一般是正弦波)进行相位控制，而不改变其幅度，本推文以移相电路为例，展示模拟电路的反馈设计技巧与方法：

一、全通滤波器实现移相

以上是两种移相电路 的原理，其输出幅度保持不变，移动的相位随R3和C而改变，在C和R3确定时其移相是arctan函数，非线性的，当WR3C较小时，近似线性arctan(x)=x,|x|<=0.5，仿真伯德特的相位如下：

上图可见，在WR3C较小时，是线性相移，即确定最最高频率Wmax后可以反向计算R3C<=0.5/Wmax,确定线性相移应用的时间常数R3C。

二、反馈控制设计举例

现在需要设计一个电路，实现输入频率在一定范围内变化、输入信号的初始相位变化时，输出信号始终超前输入信号90°，而输出信号幅度保持与输入信号幅度相同。这该如何实现？

应用前述的全通滤波器，好像有希望实现，关键是要能调整C与R3,而且要刚好调整到对输入信号移相90°，这是问题的关键。我们把问题细分一下：

1）如何改变C或R3？

2)  如何检测相位差？这其实就是要根据相位差来反馈控制C或R3的变化，可以采用模拟控制也可用数字控制方式。

先说1），改变C当然不能人去手动调节，要用电信号自动调节，首先想到的就是反向偏置的变容二极管,本推文我们不选择改变C，如果是改变R3那么如何做？当然不能用普通电位器了

，我们还是需要能电控改变阻值的东东：

a）不少人可能首先想到的是数字电位器，这个有些问题：首先太复杂，意味着你要使用单片机，而且数字电位器都是离散电阻值，假设一步对应100欧姆，1.5khz时需要900欧姆，刚好合适，而1.525khz输入频率，如果需要923.56欧，就完了，因为一步对应100欧姆的数字电位器只有900欧姆、1000欧姆，没有923.56欧姆，会影响控制精度，所以数字电位器不是最佳方案。那么你非要使用数字电位器又该怎么办？那也不是没有办法，只是精度差一些：比如，你可以参考PWM控制的思路，在20次控制中，1000*(20-x)/20+900*x/20=923.56,计算出x次选择900欧，剩下(20-x)选择1000欧。

b）还有就是选择JFET管，工作在可变电阻区，这是非常好的方案，只是要控制JFET的工作电压和扩展JFET的线性，下面详述

再说2），这里关键是需要一个鉴相器，来检测相位差，二极管鉴相器、二极管平衡环状鉴相器、乘法器....都可以做鉴相器，这里为了简单选择乘法器做鉴相器

先给出整体仿真电路和仿真实验结果：

下面看看反馈跟踪控制电路，其由鉴相器和JFET可变电阻构成：

1）鉴相器这里采用的是乘法器，把输出信号Asin(wt+Po)与输入信号Asin(wt+P1)相乘，sina*sinb=-0.5[cos(a+b)-cos(a-b)],当两者差90°时结果只有cos2wt 二倍频分量，无直流分量,而非90°相位差时，会有一个直流分量0.5*cos(Po-P1), 推文中使用一个一阶RC取出直流分量，然后对直流分量进行积分，这个积分器是必须的，其作用就是如果误差没有消除就不断增强调节作用，此处如果换成放大器就没有持续调节作用了，其实这就是PID控制中的积分环节，目的就是消除最终的稳态误差！此电路只是临时起意设计的，参数还没有优化计算。

2）JFET可变电阻

jFET的输出电流ID与VGS(栅源电压)、VDS(漏源电压)关系如下，可以推导出其输出导纳gDS

现在如下图所示，通过R3/R2引入对Vds信号的反馈，目的是减小JFET输出电阻的非线性，造成非线性的原因从上图的gDS公式可见其还是Vds的函数，因此我们的做法还是负反馈！引入对Vds信号的负反馈来抑制Vds对ID的影响！

失真补偿以后，失真度降为0.022%，这改善非常明显， 记住善于应用负反馈者，如果模拟电路世界的天下一分为四，你已得其一！是不是有点当年诸葛大神的隆中对三分天下的意思？

这种JFET低失真可变电阻很有用，例如下图的低失真系数的正弦波振荡器：

红色区域左下角的1:1运放就是为了隔离R8/R9/VR对R4的负载效应TL071也是反馈控制中的积分环节，目的一样是消除稳态误差；D2/D3构成主要的信号幅度信息提取网络，采用半波整流电路取出正半周信号，通过积分器其实就是半波整流输出信号的平均直流分量，该分量与正弦波的幅度成比例：

二极管半波整流虽然简单而且不精确，但是和积分器搭配却是很常见的信号幅度提取与反馈控制的手段！

先能照着“单元模块电路图”在面包板上搭建电路，使之能正常工作（看懂元器件PDF资料，了解元器件引脚排布和各个电气参数）。

紧接着能在万能电路板（洞洞板）上焊接一块电路，可以由几部分单元电路组成的那种（这里“布线”一定要多学学。对往下学很有用）。

硬件电路是电路系统的重要组成部分，硬件电路设计是否合理直接影响电路系统的性能。硬件电路设计的一般分为设计需求分析、原理图设计、PCB设计、工艺文件处理等几个阶段，设计过程中的每一个细节都可能成为导致设计成功与失败的关键。

随着集成电路设计与制造技术的不断发展，电路系统的功能越来越强大，组成却越来越简单，软件设计的重要性逐渐提高，但硬件电路设计的重要性不容忽视。

软件设计得再完美，若硬件电路设计不合理，系统的性能将大打折扣，严重时甚至不能正常工作。硬件电路的设计一般分为设计需求分析、原理图设计、PCB设计、工艺文件处理等几个阶段。

硬件电路的设计需求是基于项目或控制平台的系统需求，设计需求的合理分析是选用电路核心元器件及其典型电路的关键。

硬件电路的通用设计需求有应用环境、面积/体积限制、电源、功耗等，此外功能不同电路需求也不同。以某控制平台典型电路为例，设计前必须关注的需求如表所示。