PCB電(diàn)路闆的基本設計方法和原則要求

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2017-09-27

    

一、印刷線(xiàn)路組件布局結構設計讨論   
  一台性能(néng)優良的儀器,除選擇高質(zhì)量的元器件,合理(lǐ)的電(diàn)路外,印刷線(xiàn)路闆的組件布局和電(diàn)氣聯機方向的正确結構設計是決定儀器能(néng)否可(kě)靠工(gōng)作(zuò)的一個關鍵問題,對同一種組件和參數的電(diàn)路,由于組件布局設計和電(diàn)氣聯機方向的不同會産(chǎn)生不同的結果,其結果可(kě)能(néng)存在很(hěn)大的差異。因而,必須把如何正确設計印刷線(xiàn)路闆組件布局的結構和正确選擇布線(xiàn)方向及整體(tǐ)儀器的工(gōng)藝結構三方面聯合起來考慮,合理(lǐ)的工(gōng)藝結構,既可(kě)消除因布線(xiàn)不當而産(chǎn)生的噪聲幹擾,同時便于生産(chǎn)中(zhōng)的安(ān)裝(zhuāng)、調試與檢修等。   
  下面我們針對上述問題進行讨論,由于優良“結構”沒有(yǒu)一個嚴格的“定義”和“模式”,因而下面讨論,隻起抛磚引玉的作(zuò)用(yòng),僅供參考。每一種儀器的結構必須根據具(jù)體(tǐ)要求(電(diàn)氣性能(néng)、整機結構安(ān)裝(zhuāng)及面闆布局等要求),采取相應的結構設計方案,并對幾種可(kě)行設計方案進行比較和反複修改。   
  印刷闆電(diàn)源、地總線(xiàn)的布線(xiàn)結構選擇----系統結構:模拟電(diàn)路和數字電(diàn)路在組件布局圖的設計和布線(xiàn)方法上有(yǒu)許多(duō)相同和不同之處。模拟電(diàn)路中(zhōng),由于放大器的存在,由布線(xiàn)産(chǎn)生的極小(xiǎo)噪聲電(diàn)壓,都會引起輸出信号的嚴重失真,在數字電(diàn)路中(zhōng),TTL噪聲容限為(wèi)0.4V~0.6V,CMOS噪聲容限為(wèi)Vcc的0.3~0.45倍,故數字電(diàn)路具(jù)有(yǒu)較強的抗幹擾的能(néng)力。   
  良好的電(diàn)源和地總線(xiàn)方式的合理(lǐ)選擇是儀器可(kě)靠工(gōng)作(zuò)的重要保證,相當多(duō)的幹擾源是通過電(diàn)源和地總線(xiàn)産(chǎn)生的,其中(zhōng)地線(xiàn)引起的噪聲幹擾最大。   
二、印刷電(diàn)路闆圖設計的基本原則要求   
  1.印刷電(diàn)路闆的設計,從确定闆的尺寸大小(xiǎo)開始,印刷電(diàn)路闆的尺寸因受機箱外殼大小(xiǎo)限制,以能(néng)恰好安(ān)放入外殼内為(wèi)宜,其次,應考慮印刷電(diàn)路闆與外接元器件(主要是電(diàn)位器、插口或另外印刷電(diàn)路闆)的連接方式。印刷電(diàn)路闆與外接組件一般是通過塑料導線(xiàn)或金屬隔離線(xiàn)進行連接。但有(yǒu)時也設計成插座形式。即:在設備内安(ān)裝(zhuāng)一個插入式印刷電(diàn)路闆要留出充當插口的接觸位置。   
  對于安(ān)裝(zhuāng)在印刷電(diàn)路闆上的較大的組件,要加金屬附件固定,以提高耐振、耐沖擊性能(néng)。   
  2.布線(xiàn)圖設計的基本方法   
  首先需要對所選用(yòng)組件器及各種插座的規格、尺寸、面積等有(yǒu)完全的了解;對各部件的位置安(ān)排作(zuò)合理(lǐ)的、仔細的考慮,主要是從電(diàn)磁場兼容性、抗幹擾的角度,走線(xiàn)短,交叉少,電(diàn)源,地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出後,就是各部件的聯機,按照電(diàn)路圖連接有(yǒu)關引腳,完成的方法有(yǒu)多(duō)種,印刷線(xiàn)路圖的設計有(yǒu)計算機輔助設計與手工(gōng)設計方法兩種。   
  最原始的是手工(gōng)排列布圖。這比較費事,往往要反複幾次,才能(néng)最後完成,這在沒有(yǒu)其它繪圖設備時也可(kě)以,這種手工(gōng)排列布圖方法對剛學(xué)習印刷闆圖設計者來說也是很(hěn)有(yǒu)幫助的。計算機輔助制圖,現在有(yǒu)多(duō)種繪圖軟件,功能(néng)各異,但總的說來,繪制、修改較方便,并且可(kě)以存盤貯存和打印。   
  接着,确定印刷電(diàn)路闆所需的尺寸,并按原理(lǐ)圖,将各個元器件位置初步确定下來,然後經過不斷調整使布局更加合理(lǐ),印刷電(diàn)路闆中(zhōng)各組件之間的接線(xiàn)安(ān)排方式如下:   
  (1)印刷電(diàn)路中(zhōng)不允許有(yǒu)交叉電(diàn)路,對于可(kě)能(néng)交叉的線(xiàn)條,可(kě)以用(yòng)“鑽”、“繞”兩種辦(bàn)法解決。即,讓某引線(xiàn)從别的電(diàn)阻、電(diàn)容、三極管腳下的空隙處“鑽”過去,或從可(kě)能(néng)交叉的某條引線(xiàn)的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電(diàn)路很(hěn)複雜,為(wèi)簡化設計也允許用(yòng)導線(xiàn)跨接,解決交叉電(diàn)路問題。   
  (2)電(diàn)阻、二極管、管狀電(diàn)容器等組件有(yǒu)“立式”,“卧式”兩種安(ān)裝(zhuāng)方式。立式指的是組件體(tǐ)垂直于電(diàn)路闆安(ān)裝(zhuāng)、焊接,其優點是節省空間,卧式指的是組件體(tǐ)平行并緊貼于電(diàn)路闆安(ān)裝(zhuāng),焊接,其優點是組件安(ān)裝(zhuāng)的機械強度較好。這兩種不同的安(ān)裝(zhuāng)組件,印刷電(diàn)路闆上的組件孔距是不一樣的。   
  (3)同一級電(diàn)路的接地點應盡量靠近,并且本級電(diàn)路的電(diàn)源濾波電(diàn)容也應接在該級接地點上。特别是本級晶體(tǐ)管基極、發射極的接地點不能(néng)離得太遠(yuǎn),否則因兩個接地點間的銅箔太長(cháng)會引起幹擾與自激,采用(yòng)這樣“一點接地法”的電(diàn)路,工(gōng)作(zuò)較穩定,不易自激。   
  (4)總地線(xiàn)必須嚴格按高頻-中(zhōng)頻-低頻一級級地按弱電(diàn)到強電(diàn)的順序排列原則,切不可(kě)随便翻來複去亂接,級與級間甯肯可(kě)接線(xiàn)長(cháng)點,也要遵守這一規定。特别是變頻頭、再生頭、調頻頭的接地線(xiàn)安(ān)排要求更為(wèi)嚴格,如有(yǒu)不當就會産(chǎn)生自激以緻無法工(gōng)作(zuò)。   
調頻頭等高頻電(diàn)路常采用(yòng)大面積包圍式地線(xiàn),以保證有(yǒu)良好的屏蔽效果。   
  (5)強電(diàn)流引線(xiàn)(公(gōng)共地線(xiàn),功放電(diàn)源引線(xiàn)等)應盡可(kě)能(néng)寬些,以降低布線(xiàn)電(diàn)阻及其電(diàn)壓降,可(kě)減小(xiǎo)寄生耦合而産(chǎn)生的自激。   
  (6)阻抗高的走線(xiàn)盡量短,阻抗低的走線(xiàn)可(kě)長(cháng)一些,因為(wèi)阻抗高的走線(xiàn)容易發笛和吸收信号,引起電(diàn)路不穩定。電(diàn)源線(xiàn)、地線(xiàn)、無反饋組件的基極走線(xiàn)、發射極引線(xiàn)等均屬低阻抗走線(xiàn),射極跟随器的基極走線(xiàn)、收錄機兩個聲道的地線(xiàn)必須分(fēn)開,各自成一路,一直到功效末端再合起來,如兩路地線(xiàn)連來連去,極易産(chǎn)生串音,使分(fēn)離度下降。   
三、印刷闆圖設計中(zhōng)應注意下列幾點   
  1.布線(xiàn)方向:從焊接面看,組件的排列方位盡可(kě)能(néng)保持與原理(lǐ)圖相一緻,布線(xiàn)方向最好與電(diàn)路圖走線(xiàn)方向相一緻,因生産(chǎn)過程中(zhōng)通常需要在焊接面進行各種參數的檢測,故這樣做便于生産(chǎn)中(zhōng)的檢查,調試及檢修(注:指在滿足電(diàn)路性能(néng)及整機安(ān)裝(zhuāng)與面闆布局要求的前提下)。   
  2.各組件排列,分(fēn)布要合理(lǐ)和均勻,力求整齊,美觀,結構嚴謹的工(gōng)藝要求。   
  3.電(diàn)阻,二極管的放置方式:分(fēn)為(wèi)平放與豎放兩種:   
  (1)平放:當電(diàn)路組件數量不多(duō),而且電(diàn)路闆尺寸較大的情況下,一般是采用(yòng)平放較好;對于1/4W以下的電(diàn)阻平放時,兩個焊盤間的距離一般取4/10英寸,1/2W的電(diàn)阻平放時,兩焊盤的間距一般取5/10英寸;二極管平放時,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:當電(diàn)路組件數較多(duō),而且電(diàn)路闆尺寸不大的情況下,一般是采用(yòng)豎放,豎放時兩個焊盤的間距一般取1~2/10英寸。   

4.電(diàn)位器:IC座的放置原則   
  (1)電(diàn)位器:在穩壓器中(zhōng)用(yòng)來調節輸出電(diàn)壓,故設計電(diàn)位器應滿中(zhōng)順時針調節時輸出電(diàn)壓升高,反時針調節器節時輸出電(diàn)壓降低;在可(kě)調恒流充電(diàn)器中(zhōng)電(diàn)位器用(yòng)來調節充電(diàn)電(diàn)流折大小(xiǎo),設計電(diàn)位器時應滿中(zhōng)順時針調節時,電(diàn)流增大。   
  電(diàn)位器安(ān)放位軒應當滿中(zhōng)整機結構安(ān)裝(zhuāng)及面闆布局的要求,因此應盡可(kě)能(néng)放軒在闆的邊緣,旋轉柄朝外。   
  (2)IC座:設計印刷闆圖時,在使用(yòng)IC座的場合下,一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确,并注意各個IC腳位是否正确,例如第1腳隻能(néng)位于IC座的右下角線(xiàn)或者左上角,而且緊靠定位槽(從焊接面看)。   

5.進出接線(xiàn)端布置   
  (1)相關聯的兩引線(xiàn)端不要距離太大,一般為(wèi)2~3/10英寸左右較合适。   
  (2)進出線(xiàn)端盡可(kě)能(néng)集中(zhōng)在1至2個側面,不要太過離散。   

6.設計布線(xiàn)圖時要注意管腳排列順序,組件腳間距要合理(lǐ)。   
7.在保證電(diàn)路性能(néng)要求的前提下,設計時應力求走線(xiàn)合理(lǐ),少用(yòng)外接跨線(xiàn),并按一定順充要求走線(xiàn),力求直觀,便于安(ān)裝(zhuāng),高度和檢修。   
8.設計布線(xiàn)圖時走線(xiàn)盡量少拐彎,力求線(xiàn)條簡單明了。   
9.布線(xiàn)條寬窄和線(xiàn)條間距要适中(zhōng),電(diàn)容器兩焊盤間距應盡可(kě)能(néng)與電(diàn)容引線(xiàn)腳的間距相符;   

10.設計應按一定順序方向進行,例如可(kě)以由左往右和由上而下的順序進行。

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