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印刷電路板的基本設(shè)計(jì)方法和原則要求

2016-12-01
關(guān)鍵詞: 印刷電路 PCB設(shè)計(jì)

  一臺(tái)性能優(yōu)良的儀器,,除選擇高質(zhì)量的元器件,,合理的電路外,,印刷線路板的組件布局和電氣聯(lián)機(jī)方向的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定儀器能否可靠工作的一個(gè)關(guān)鍵問題,,對(duì)同一種組件和參數(shù)的電路,,由于組件布局設(shè)計(jì)和電氣聯(lián)機(jī)方向的不同會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果,,其結(jié)果可能存在很大的差異,。因而,,必須把如何正確設(shè)計(jì)印刷線路板組件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來考慮,合理的工藝結(jié)構(gòu),,既可消除因布線不當(dāng)而產(chǎn)生的噪聲干擾,,同時(shí)便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等,。

  下面我們針對(duì)上述問題進(jìn)行討論,,由于優(yōu)良“結(jié)構(gòu)”沒有一個(gè)嚴(yán)格的“定義”和“模式”,因而下面討論,,只起拋磚引玉的作用,,僅供參考。每一種儀器的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求(電氣性能,、整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求),,采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并對(duì)幾種可行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和反復(fù)修改,。

  印刷板電源,、地總線的布線結(jié)構(gòu)選擇----系統(tǒng)結(jié)構(gòu):模擬電路和數(shù)字電路在組件布局圖的設(shè)計(jì)和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中,,由于放大器的存在,,由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓,都會(huì)引起輸出信號(hào)的嚴(yán)重失真,,在數(shù)字電路中,,TTL噪聲容限為0.4V~0.6V,CMOS噪聲容限為Vcc的0.3~0.45倍,故數(shù)字電路具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。

  良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,,相當(dāng)多的干擾源是通過電源和地總線產(chǎn)生的,,其中地線引起的噪聲干擾最大,。

  一  印刷電路板圖設(shè)計(jì)的基本原則要求

  1.印刷電路板的設(shè)計(jì),,從確定板的尺寸大小開始,,印刷電路板的尺寸因受機(jī)箱外殼大小限制,以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜,,其次,,應(yīng)考慮印刷電路板與外接元器件(主要是電位器、插口或另外印刷電路板)的連接方式,。印刷電路板與外接組件一般是通過塑料導(dǎo)線或金屬隔離線進(jìn)行連接,。但有時(shí)也設(shè)計(jì)成插座形式。即:在設(shè)備內(nèi)安裝一個(gè)插入式印刷電路板要留出充當(dāng)插口的接觸位置,。

  對(duì)于安裝在印刷電路板上的較大的組件,,要加金屬附件固定,以提高耐振,、耐沖擊性能,。

  2.布線圖設(shè)計(jì)的基本方法

  首先需要對(duì)所選用組件器及各種插座的規(guī)格,、尺寸,、面積等有完全的了解;對(duì)各部件的位置安排作合理的,、仔細(xì)的考慮,,主要是從電磁場(chǎng)兼容性、抗干擾的角度,,走線短,,交叉少,,電源,,地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后,,就是各部件的聯(lián)機(jī),,按照電路圖連接有關(guān)引腳,完成的方法有多種,,印刷線路圖的設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)方法兩種,。

  最原始的是手工排列布圖。這比較費(fèi)事,,往往要反復(fù)幾次,,才能最后完成,這在沒有其它繪圖設(shè)備時(shí)也可以,,這種手工排列布圖方法對(duì)剛學(xué)習(xí)印刷板圖設(shè)計(jì)者來說也是很有幫助的,。計(jì)算機(jī)輔助制圖,,現(xiàn)在有多種繪圖軟件,功能各異,,但總的說來,,繪制、修改較方便,,并且可以存盤貯存和打印,。

  接著,確定印刷電路板所需的尺寸,,并按原理圖,,將各個(gè)元器件位置初步確定下來,然后經(jīng)過不斷調(diào)整使布局更加合理,,印刷電路板中各組件之間的接線安排方式如下:

 ?。ǎ保┯∷㈦娐分胁辉试S有交叉電路,對(duì)于可能交叉的線條,,可以用“鉆”,、“繞”兩種辦法解決。即,,讓某引線從別的電阻,、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去,,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去,,在特殊情況下如何電路很復(fù)雜,為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接,,解決交叉電路問題,。

  (2)電阻,、二極管,、管狀電容器等組件有“立式”,“臥式”兩種安裝方式,。立式指的是組件體垂直于電路板安裝,、焊接,其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間,,臥式指的是組件體平行并緊貼于電路板安裝,,焊接,其優(yōu)點(diǎn)是組件安裝的機(jī)械強(qiáng)度較好,。這兩種不同的安裝組件,,印刷電路板上的組件孔距是不一樣的。

 ?。ǎ常┩患?jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近,,并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上,。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn),,否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激,,采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,,不易自激,。

  (4)總地線必須嚴(yán)格按高頻-中頻-低頻一級(jí)級(jí)地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則,,切不可隨便翻來復(fù)去亂接,,級(jí)與級(jí)間寧肯可接線長(zhǎng)點(diǎn),也要遵守這一規(guī)定,。特別是變頻頭,、再生頭、調(diào)頻頭的接地線安排要求更為嚴(yán)格,,如有不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生自激以致無法工作,。

  調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線,以保證有良好的屏蔽效果,。

 ?。ǎ担?qiáng)電流引線(公共地線,功放電源引線等)應(yīng)盡可能寬些,,以降低布線電阻及其電壓降,,可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。

 ?。ǎ叮┳杩垢叩淖呔€盡量短,,阻抗低的走線可長(zhǎng)一些,因?yàn)樽杩垢叩淖呔€容易發(fā)笛和吸收信號(hào),,引起電路不穩(wěn)定,。電源線、地線,、無反饋組件的基極走線,、發(fā)射極引線等均屬低阻抗走線,,射極跟隨器的基極走線,、收錄機(jī)兩個(gè)聲道的地線必須分開,各自成一路,,一直到功效末端再合起來,,如兩路地線連來連去,極易產(chǎn)生串音,,使分離度下降,。

  二  印刷板圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列幾點(diǎn)

 ?。保季€方向:從焊接面看,組件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,,因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè),故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查,,調(diào)試及檢修(注:指在滿足電路性能及整機(jī)安裝與面板布局要求的前提下),。

  2.各組件排列,,分布要合理和均勻,,力求整齊,美觀,,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?/p>

 ?。常娮瑁O管的放置方式:分為平放與豎放兩種:

 ?。ǎ保┢椒牛寒?dāng)電路組件數(shù)量不多,,而且電路板尺寸較大的情況下,一般是采用平放較好,;對(duì)于1/4W以下的電阻平放時(shí),兩個(gè)焊盤間的距離一般取4/10英寸,,1/2W的電阻平放時(shí),兩焊盤的間距一般取5/10英寸;二極管平放時(shí),,1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4~5/10英寸,。

  (2)豎放:當(dāng)電路組件數(shù)較多,,而且電路板尺寸不大的情況下,,一般是采用豎放,豎放時(shí)兩個(gè)焊盤的間距一般取1~2/10英寸,。

 ?。矗娢黄鳎篒C座的放置原則

  (1)電位器:在穩(wěn)壓器中用來調(diào)節(jié)輸出電壓,,故設(shè)計(jì)電位器應(yīng)滿中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)輸出電壓升高,,反時(shí)針調(diào)節(jié)器節(jié)時(shí)輸出電壓降低;在可調(diào)恒流充電器中電位器用來調(diào)節(jié)充電電流折大小,,設(shè)計(jì)電位器時(shí)應(yīng)滿中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí),,電流增大。

  電位器安放位軒應(yīng)當(dāng)滿中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求,,因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣,,旋轉(zhuǎn)柄朝外。
  
  (2)IC座:設(shè)計(jì)印刷板圖時(shí),,在使用IC座的場(chǎng)合下,,一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確,并注意各個(gè)IC腳位是否正確,,例如第1腳只能位于IC座的右下角線或者左上角,,而且緊靠定位槽(從焊接面看)。

 ?。担M(jìn)出接線端布置

 ?。ǎ保┫嚓P(guān)聯(lián)的兩引線端不要距離太大,一般為2~3/10英寸左右較合適,。

 ?。ǎ玻┻M(jìn)出線端盡可能集中在1至2個(gè)側(cè)面,不要太過離散,。

 ?。叮O(shè)計(jì)布線圖時(shí)要注意管腳排列順序,組件腳間距要合理,。

 ?。罚诒WC電路性能要求的前提下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線合理,,少用外接跨線,,并按一定順充要求走線,力求直觀,,便于安裝,,高度和檢修。

 ?。福O(shè)計(jì)布線圖時(shí)走線盡量少拐彎,,力求線條簡(jiǎn)單明了。

 ?。梗季€條寬窄和線條間距要適中,,電容器兩焊盤間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符;

 ?。保埃O(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行,,例如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行。


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