電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)工程技術(shù)的應(yīng)用

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1系統(tǒng)工程技術(shù)理論與方法

將管理、運(yùn)籌以及控制等方面技術(shù)融合在一起，形成系統(tǒng)工程技術(shù)。由于該技術(shù)涉及領(lǐng)域眾多，因此在應(yīng)用環(huán)節(jié)中需要根據(jù)使用需求做出調(diào)整，將不必要的程序省去，有效縮短系統(tǒng)構(gòu)成所用時(shí)間。對(duì)電子電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量不確定因素，需要計(jì)算分析，系統(tǒng)工程技術(shù)了幫助設(shè)計(jì)師快速判斷需要重點(diǎn)研究的項(xiàng)目，制定出合理的優(yōu)化方案。電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要有確定的目標(biāo)，再對(duì)各組成部分優(yōu)化處理。系統(tǒng)工程技術(shù)會(huì)將設(shè)計(jì)中的影響量整理下來，依次做出比較。通過這種方法來確定設(shè)計(jì)過程中需要加入的抗干擾功能。系統(tǒng)工程還可在電子電路中形成功能網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念只是對(duì)局部電路進(jìn)行加強(qiáng)處理，缺少模塊之間的配合，從設(shè)計(jì)方案分析以及足夠成熟，但使用時(shí)很容易產(chǎn)生阻礙影響。應(yīng)用這一技術(shù)后可有效解決配合不當(dāng)?shù)膯栴}，使電路設(shè)計(jì)方案更具有可行性，電子系統(tǒng)運(yùn)行控制成本也會(huì)有明顯減少。

2電子電路設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的系統(tǒng)工程理念相關(guān)性

2.1元器件的集合性。

元器件是電路組成的基礎(chǔ)部分，在選擇準(zhǔn)備階段引入系統(tǒng)工程理念可幫助元件形成一個(gè)集合。只有在相互配合的狀態(tài)下元器件功能才得以實(shí)現(xiàn)，這也正是系統(tǒng)性的體現(xiàn)。隨著設(shè)計(jì)工作的深入，一些不必要的元器件會(huì)被替代或者省略掉，以此來追求運(yùn)行環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)便，系統(tǒng)工程在形成初期會(huì)幫助設(shè)計(jì)人員確定不必要的部件，并對(duì)實(shí)現(xiàn)功能的模塊組成進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。以電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面對(duì)這種形成進(jìn)行分析，可以稱之為元器件的集合性。

2.2組成要素相關(guān)性。

系統(tǒng)是由不用功能設(shè)備組成的，根據(jù)使用需求這些電氣設(shè)備在供電環(huán)節(jié)中會(huì)獨(dú)立存在。明確電路的導(dǎo)通原理后可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，既可以為控制環(huán)節(jié)提供便捷，又能在使用功能上做出進(jìn)步，電子元件的導(dǎo)通原理相似，由此可以將系統(tǒng)工程技術(shù)中的相關(guān)性引入其中?？梢源_定重要組成模塊之間的關(guān)聯(lián)性，以此來降低導(dǎo)通線路的復(fù)雜程度。

2.3電路系統(tǒng)層次性。

電子電路運(yùn)行指令由控制模塊發(fā)出，信號(hào)通過傳輸與接收裝置后被功能模塊感知到，并做出相應(yīng)指令。這一環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出了電路的層次性質(zhì)，系統(tǒng)工程技術(shù)同樣具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶哟蝿澐?，這一特異性為技術(shù)應(yīng)用提供了空間。系統(tǒng)工程理念引入到設(shè)計(jì)工作中，可以將設(shè)備運(yùn)行不同階段產(chǎn)生的參數(shù)變化記錄下來，明確影響因素后方便技術(shù)人員制定出調(diào)節(jié)方案，電子電路在使用過程中也更安全穩(wěn)定。

3系統(tǒng)工程技術(shù)在電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的確定。

開展設(shè)計(jì)工作前首先要有一個(gè)明確的設(shè)計(jì)方案，作為設(shè)計(jì)工作進(jìn)行的理論依據(jù)。還要對(duì)總電路系統(tǒng)進(jìn)行劃分，根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的不同來完成，劃分后的電路模塊稱之為單元，是需要單獨(dú)設(shè)計(jì)的。為避免工作開展出現(xiàn)混亂，可以借助計(jì)算機(jī)設(shè)備擬定程序框圖，將電子元件導(dǎo)通順序標(biāo)記在其中。例如電流的放大環(huán)節(jié)，首先是電流的產(chǎn)生，沿著導(dǎo)通方向流動(dòng)，進(jìn)入到放大模塊中，設(shè)備捕捉到有用功后會(huì)選擇性放大，在這一環(huán)節(jié)前會(huì)有濾波設(shè)備對(duì)干擾進(jìn)行過濾。其次是模擬電路的輸出環(huán)節(jié)，模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以接受的相似電信號(hào)，向接受環(huán)節(jié)傳輸。從理論層面分析這一流程較為復(fù)雜，但制定程序框圖后可清晰的呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中。

3.2設(shè)計(jì)任務(wù)及目標(biāo)系統(tǒng)分析。

設(shè)計(jì)任務(wù)的設(shè)定要以使用功能為前提，同時(shí)還要體現(xiàn)出電力系統(tǒng)的先進(jìn)性，具有抗干擾和保護(hù)能力。系統(tǒng)工程技術(shù)可以用來分析目標(biāo)的可行性，并根據(jù)各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的操作能力合理分配設(shè)計(jì)任務(wù)。在對(duì)電路導(dǎo)通原理進(jìn)行分析時(shí)要考慮設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，以方案與現(xiàn)實(shí)不符，對(duì)安裝階段造成影響。確定上述內(nèi)容后可得出準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)工作也可以正常開展。

3.3整體方案論證與優(yōu)化選擇。

方案的選擇在整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中起到很重要的作用，要求根據(jù)自身所掌握的知識(shí)和資料，針對(duì)系統(tǒng)提出的要求、條件和任務(wù)來完成功能設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)完整的框架?？蚣軋D需全面不僅反映系統(tǒng)各組成部分功能和完成的任務(wù)，還需要清楚的表示出系統(tǒng)各部分之間的相互關(guān)系。具體內(nèi)容如下：

3.3.1根據(jù)系統(tǒng)的要求，可以把電路劃分成若干功能塊，這樣可以粗略得到系統(tǒng)框圖。每個(gè)框圖又可以包含多個(gè)單元電路，將總指標(biāo)分配給每個(gè)單元電路，最后根據(jù)單元電路的任務(wù)來完成電路的總結(jié)構(gòu)。

3.3.2系統(tǒng)的框架圖和單元電路的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，要仔細(xì)的比較和研究設(shè)計(jì)方案，力爭(zhēng)使方案的設(shè)計(jì)做到可靠、合理、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)先進(jìn)等。依據(jù)較高的可靠性和技術(shù)可行性來選定最后的方案。

3.4元器件模塊的選擇

電子電路中出現(xiàn)的各種故障往往表現(xiàn)為元器件的故障和損壞。究其原因往往不是元器件本身所存在的缺陷，而是由于對(duì)元器件的選擇不當(dāng)導(dǎo)致的。因此在進(jìn)行總方案的設(shè)計(jì)和參數(shù)的計(jì)算時(shí)，要考慮選擇合適的元器件。選擇元器件主要從以下兩方面來考慮：

3.4.1在元器件的選擇上需要從電路的總體方案和具體問題上出發(fā)，考慮好每個(gè)元器件要具備什么功能。單元電路的參數(shù)要根據(jù)電路的工作環(huán)境和指標(biāo)要求等來計(jì)算，以確保元器件參數(shù)額定值的準(zhǔn)確性，并且要留出足夠的富裕量，保證在低于額定值的條件下來工作。

3.4.2在電路設(shè)計(jì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的條件下，要盡量減少元器件的種類和規(guī)格，提高元器件的重復(fù)利用率。最后利用模型分析對(duì)構(gòu)成電子系統(tǒng)各個(gè)元器件模塊進(jìn)行性能微調(diào)，使其更好的接近理想狀態(tài)。

3.5整體電路仿真。

Multisim等仿真軟件的使用，極大的滿足了電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的仿真要求。其通過使用軟件模塊庫(kù)提供的內(nèi)容，設(shè)計(jì)電路、修改參數(shù)，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。通過系統(tǒng)工程動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析計(jì)算。評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性、可靠性。從而為最終的電子系統(tǒng)性能提供評(píng)價(jià)，從整體上增加了設(shè)計(jì)驗(yàn)證的準(zhǔn)確性。

3.6電子系統(tǒng)總體價(jià)值分析。

經(jīng)過上述步驟，一個(gè)較完備的電子電路系統(tǒng)基本建立。使用系統(tǒng)工程中的決策分析技術(shù)，能夠通過效用分析、沖突分析等手段分析該系統(tǒng)的成本、風(fēng)險(xiǎn)以及可能存在的隱患。在電子系統(tǒng)形成產(chǎn)品前盡可能完善其功能，得到技術(shù)上穩(wěn)定、安全、可靠的電子電路系統(tǒng)。

4結(jié)論

系統(tǒng)工程技術(shù)在電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用是依據(jù)系統(tǒng)工程理念建立起來各種方案和策略的概念，并運(yùn)用系統(tǒng)工程方法論對(duì)這些策略和方案進(jìn)行辯證，從而完成了設(shè)計(jì)問題的環(huán)境設(shè)定，然后再運(yùn)用優(yōu)化技術(shù)求出方案或策略的更確切結(jié)果。但是這種優(yōu)化一般不可能給電子電路設(shè)計(jì)過程帶來創(chuàng)新解法，只是在預(yù)設(shè)限制條件下優(yōu)化方案。并且，在優(yōu)化過程中要不斷匯集、評(píng)價(jià)可能增加的各種信息，以期待得到更適合的設(shè)計(jì)方案和策略。

作者：樸美玲 單位：康泰（沈陽(yáng)）電子系統(tǒng)集成有限公司