系统工程技术在电子电路系统设计中的应用

姜成 景克强

（陕西省西安市西安爱生技术集团公司 陕西省西安市 710065）

系统（systems）属于一种可以进一步实现特定的功能、相互之间有着紧密关联的重要要素（Element）所构成的一个有机整体。而系统工程则是组织管理系统之中的规划、设计、研究以及实验和制造等一种科学的方法。现代观念则是认为在科学技术的整个体系之中，系统工程是一种工程的技术，并不只是单纯的理论。系统工程技术主要是为了解决系统之中一般性的问题而产生的，针对电子电路系统的设计应用具有十分重要的意义。基于此，本文针对系统工程技术在电子电路系统设计中的应用进行以下相关的分析和研究。

1 电子电路设计中体现的系统工程科学理念的相关性

1.1 元器件的集合性

基本是那个所有的具有完整性的电子电路都能够通过很多种的电子元件所组成，能够使得自身具备电路系统之中所具备的一些特殊功能。一些单调的元件不可以实现一些不确定的功能。所以，元器件的集合主要的作用就是为了进一步体现出电路设计整体的系统性。

1.2 构成要素相关性

电子电路系统当中的一些元件之间都存在一定的联系，还会通过物理定律展开相互作用的关系，最终就能够形成一个非常特殊的功能系统。在整个设计的过程之中，还要更深刻的考虑到系统之间的关系。

1.3 电路系统层次性

如图1所示，电子电路系统之中各个器件之间都是通过电磁学相关的物理定律进行相互的联系和相互作用的一个整体，而且一定是通过一些相关的系统，通过更为科学的层次以及结构组成。在所有不同种类和层次之间都会出现一些动态化的信息和数据的相关的要求，然后这些相关的数据就会组成电子电路的运动型系统，这也是有关的工作者在进行具体的系统设计时，以及优化各个系统之间的关系、相互制约以及调节功能的一个必要的条件。

2 系统工程技术在电子电路系统设计的应用

2.1 电子电路系统设计整体方案的确定

电子电路整体的设计工程有很多的设计要求，一定要将其中重要的任务尽数完成，并且科学的分配给所有的单元电路，另外，要求还应该画出能够反映出其他的相关电路之间所能够产生出来的架构图。例如：在模拟器电路中，一般都会出现多级的放大型电路，多级放大的电路一般都是由输入级、中间级和输出级这三个基本的级别而构成的，在制定系统电路的时候，一定要充分的考虑到放大器输入和输出的电阻、放大器的增益情况、放大器的噪声系数和放大器的通频带效果等一些相关的指标和数据，这些指标以及数据能够更加直接的关乎到整个电路的基本构成。一定要将输入级的电阻以及信号源的内阻之间的使用程度进行充分的掌握，还要考虑到放大器的噪音系数，和全部的噪音对于整体的电路系统所带来的不良影响。所以，如果工作人员要想将整体的噪音进一步降低。中间级最为重要的功能就是要可以在很大程度上干扰到电压增益的现象，当增益的效果出现很高的时候，那么一级放大器达到工作的基本要求就会很难，这样一来就会干扰到电路系统之中其他的分支。输出级的主要功能是为整个系统供给充足的功率一级负载，所以，输出级必须具备很大的负载功能才能够保护整个电子电路系统的正常运行，这样才会科学的控制电子电路系统整体的运行。在工作人员制定设计方案的时候，需要对电子电路系统中采取的科学设计方案进行科学的考察，并且对相关的元件展开分析，有效改善放大器的主要功能。

图1：电子电路设计中系统工程科学理念的相关性体现图

图2：系统工程技术在电子电路系统设计的应用图

2.2 设计任务和目标系统的分析

电子电路整体的设计一定要根据科学的设计规范展开，并且对于相关的指标进行科学的分析和确认。首先应该确认电子电路系统之间的一些相关的内容和指标和一些性能的需求等，这样做能够进一步明确工作人员的工作方向。结合一些相关的理论实践，还要查找一些文献以及资料，研究同一种类型的点录入。

2.3 整体的方案论证和优化的选择

设计方案的进一步选择在整体的电子电路系统的设计之中会具有十分重要的作用，一定要根据工作人员的一些专业性工作知识，针对电子电路系统之中的一些基本要求和条件来完成工作的任务，最终可以设计出更加完整化的系统方案。对于系统设计框架的要求不能够只看系统之中各个构成部分的功能和完成的任务，另外，还要清晰的表达出电子电路系统之中一些电路元件之间的深刻关联。

具体的内容如下：一定要根据电子电路系统之间的提示和具体的要求，能够将一些电子电路系统的设计方案分解成一些功能的模块，这样可以进一步得出系统设计的基本框架。每一个系统的框架之中都可以分解成其他的一些单元电路，能够将总体的指标分配给其他的一些单元之中，最后，能够根据一些单元之中的电路的基本任务来完善整体的电子电路结构。

2.4 元器件模块的基本选择

电子电路之中出现过一些故障，一般都表示元器件出现故障或者损坏。归根结底，一般都不是元器件自身出现了问题，而主要是因为一些元器件的选择并不是符合科学的要求。因此，在设计整体的电子电路系统方案的时候，一定要进行详细的数据计算，要将一些元器件的指数考虑在内，并且选择合适的元器件，例如：需要根据实际的工作环境和相关的工作指标确认，进一步保障所使用的元器件能够符合基本的要求，使得系统在额定值的情况下可以保持良好的使用效果。在进行电子电路系统指标的进一步确认时，一定要根据使用的基本情况减少规格，提高元器件的复制概率。最终可以使得元器件进行科学的调整，使得元器件可以接近理想的工作状态。如图2所示。

3 系统工程设计在实际生产之中的应用

在通常情况下，系统工程在电子电路系统之中的实际应用主要的步骤包括以下几点：

3.1 在系统设计的初期应用

在电子系统进行设计的初期阶段，首先就要根据电路自身想要实现怎样的功能以及实现什么样的问题来进行具体的设计。这一阶段也被称作阐明问题的阶段。在这一阶段之中，利用系统工程的主要方式主要是要分成两个步骤进行，第一点，是要将分体进行具体的分析，最重要的是要将设计者将现实世界中待解决的问题通过专业的知识进行归纳和总结，并计划出解决的方案；第二点，是要不断地解决问题，设计者们主要是要将不同的设计方案进行资源对接，将方案对号入座，解决对应的电路问题，比如线性规划、动态规划等一些运筹学的方式进行最优方案的设计。

3.2 电路模块设计的阶段

电子系统在进行设计方案的确定之后，就能够使用Protel 等EDA 的软件进行实际的电路显示的设计。因为每一个电子系统都是通过各个子系统来构成的模块化结构，在这一阶段之内能够通过应用系统工程之中的结构变化模型技术针对构成的整个电子系统的每一个电路的模块都可以展开详细的分析。通常情况下的步骤是：第一步，选择每一个电路模块之中的构成要素；第二步，根据构成的基本要素创建电路模块的邻接矩阵以及可达矩阵；第三步，使用代数的基本方式创建整个电子系统的解释结构模型（ISM）；第四步，通过图解的基本方式进行定量的分析整个模型的平衡点以及稳固性。利用模型分析出的结果对于构成电子系统的各个模型展开性能方面的微调，使得最终的电路可以接近最终理想的工作状态。

3.3 整体电路仿真分析

构成电路的每一个模块EDA 设计完成之后，都可以对于整个电路展开软件仿真的分析。因为电子电路系统在宏观的分析上来看属于一个连续性的系统，而连续性系统的数学模型就是由微分方程所构成。假如系统之中出现了非线性要素，那么微分方程就不能够求出其具体的数值。在这样的情况之下，只可以通过使用系统工程之中的离散相似技术就会对连续系统进行离散化的处理。在使用电子仿真软件Multisim 将整体的电路图输入到计算机之中，对于记录系统输入以及相应的数值，创建系统的动力学模型。再通过对于系统动力学模型的基本数值进行计算，并分析出这一系统的可靠性以及稳定性，为最终的电子系统的性能评价提供依托。

3.4 电子系统整体价值的分析

通过上文的相关描述，一个比较完整的电子电路系统已经基本的被建立。为了可以使得电子电路系统进一步实现产品化，在系统的设计达到最初的目标之后也要对整体的系统进行科学的分析。使用系统工程中的决策性分析相关技术，可以通过对于效用进行分析、冲突分析等一些手段进行系统之中的成本、风险和可能出现的一些隐患、漏洞展开具体的评估。在电子系统之中形成的产品，一定要在最大程度上完善其自身的功能，进一步提升其性价比，进而可以得到一个技术稳定、可靠、实用的电子电路系统，并且在竞争市场中还有一席之地。

系统工程技术属于一种交叉性的学科，在自然的规律之中以及社会科学之间能够起到沟通的重要作用，能够良好的解决在现实生活中遇到的工程实践问题。在近些年来，计算机智能的决策性分析、模糊决策理论、神经网络方法等在系统工程中的出现已经向系统工程技术展现了更加广阔的应用前景。相信随着社会的发展、科学技术水平的不断进步，系统工程一定会在各个自然科学的领域之中获得更为广泛的应用，在未来的发展道路之上，系统工程技术也将拥有更加广阔的发展使用前景。尤其是在电子电路系统设计之中的应用，将会成为系统工程技术应用的主场。

4 结束语

综上所述，系统工程技术在电子电路系统设计之中的应用主要是根据系统工程的理念创建起来的各种设计方案以及策略的基本概念。并且，通过系统工程的基本方法对这些相应的策略以及方案进行辩证，进而可以有效的完成设计问题的基本环境设置，然后再依照相应的优化技术完成最终的设计方案，使得电子电路系统可以拥有一个更加明确的结果。但是这种优化的基本方式属于一种创新的解法，在优化的过程中需要不断的收集和评价可能会增多的一些信息，这样才会使得最终的设计方案和策略更加适合。