印刷線路元件布局結構

admin @ 2014-03-26 , reply:0

概述
一、印刷電路元件布局結構設計討論  一台性能優良的儀器,除選擇高質量的元器件,合理的電路外,印刷電路板的元件布局和電氣連線方向的正確結構設計是決定儀器能否可靠工作的一個關鍵問題,對同一種元件和參數的電……

一、印刷電路元件布局結構設計討論
  一台性能優良的儀器,除選擇高質量的元器件,合理的電路外,印刷電路板的元件布局和電氣連線方向的正確結構設計是決定儀器能否可靠工作的一個關鍵問題,對同一種元件和參數的電路,由於元件布局設計和電氣連線方向的不同會產生不同的結果,其結果可能存在很大的差異。因而,必須把如何正確設計印刷線路板元件布局的結構和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結構三方面聯合起來考慮,合理的工藝結構,既可消除因布線不當而產生的雜訊干擾,同時便於生產中的安裝、調試與檢修等。

  下面我們針對上述問題進行討論,由於優良“結構”沒有一個嚴格的“定義”和“模式”,因而下面討論,只起拋磚引玉的作用,僅供參考。每一種儀器的結構必須根據具體要求(電氣性能、整機結構安裝及面板布局等要求),採取相應的結構設計方案,並對幾種可行設計方案進行比較和反覆修改。印刷板電源、地匯流排的布線結構選擇----系統結構:模擬電路和數字電路在元件布局圖的設計和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中,由於放大器的存在,由布線產生的極小雜訊電壓,都會引起輸出信號的嚴重失真,在數字電路中,TTL雜訊容限為0.4V~0.6V,CMOS雜訊容限為Vcc的0.3~0.45倍,故數字電路具有較強的抗干擾的能力。良好的電源和地匯流排方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,相當多的干擾源是通過電源和地匯流排產生的,其中地線引起的雜訊干擾最大。

二、印刷電路板圖設計的基本原則要求
  1.印刷電路板的設計,從確定板的尺寸大小開始,印刷電路板的尺寸因受機箱外殼大小限制,以能恰好安放入外殼內為宜,其次,應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。印刷電路板與外接元件一般是通過塑料導線或金屬隔離線進行連接。但有時也設計成插座形式。即:在設備內安裝一個插入式印刷電路板要留出充當插口的接觸位置。對於安裝在印刷電路板上的較大的元件,要加金屬附件固定,以提高耐振、耐衝擊性能。
  2.布線圖設計的基本方法
  首先需要對所選用元件器及各種插座的規格、尺寸、面積等有完全的了解;對各部件的位置安排作合理的、仔細的考慮,主要是從電磁場兼容性、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,就是各部件的連線,按照電路圖連接有關引腳,完成的方法有多種,印刷線路圖的設計有計算機輔助設計與手工設計方法兩種。
  最原始的是手工排列布圖。這比較費事,往往要反覆幾次,才能最後完成,這在沒有其它繪圖設備時也可以,這種手工排列布圖方法對剛學習印刷板圖設計者來說也是很有幫助的。計算機輔助製圖,現在有多種繪圖軟體,功能各異,但總的說來,繪製、修改較方便,並且可以存檔貯存和列印。
  接著,確定印刷電路板所需的尺寸,並按原理圖,將各個元器件位置初步確定下來,然後經過不斷調整使布局更加合理,印刷電路板中各元件之間的接線安排方式如下:
  (1)印刷電路中不允許有交叉電路,對於可能交叉的線條,可以用“鑽”、“繞”兩種辦法解決。即,讓某引線從別的電阻、電容、三極體腳下的空隙處 “鑽”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複雜,為簡化設計也允許用導線跨接,解決交叉電路問題。
  (2)電阻、二極體、管狀電容器等元件有“立式”,“卧式”兩種安裝方式。立式指的是元件體垂直於電路板安裝、焊接,其優點是節省空間,卧式指的是元件體平行並緊貼於電路板安裝,焊接,其優點是元件安裝的機械強度較好。這兩種不同的安裝元件,印刷電路板上的元件孔距是不一樣的。
  (3)同一級電路的接地點應盡量靠近,並且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。特別是本級晶體管基極、發射極的接地點不能離得太遠,否則因兩個接地點間的銅箔太長會引起干擾與自激,採用這樣“一點接地法”的電路,工作較穩定,不易自激。
  (4)總地線必須嚴格按高頻-中頻-低頻一級級地按弱電到強電的順序排列原則,切不可隨便翻來複去亂接,級與級間寧肯可接線長點,也要遵守這一規定。特別是變頻頭、再生頭、調頻頭的接地線安排要求更為嚴格,如有不當就會產生自激以致無法工作。調頻頭等高頻電路常採用大面積包圍式地線,以保證有良好的屏蔽效果。
  (5)強電流引線(公共地線,功放電源引線等)應儘可能寬些,以降低布線電阻及其電壓降,可減小寄生耦合而產生的自激。
  (6)阻抗高的走線盡量短,阻抗低的走線可長一些,因為阻抗高的走線容易發笛和吸收信號,引起電路不穩定。電源線、地線、無反饋元件的基極走線、發射極引線等均屬低阻抗走線,射極跟隨器的基極走線、收錄機兩個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,極易產生串音,使分離度下降。

三、印刷板圖設計中應注意下列幾點
  1.布線方向:從焊接面看,元件的排列方位儘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,因生產過程中通常需要在焊接面進行各種參數的檢測,故這樣做便於生產中的檢查,調試及檢修(註:指在滿足電路性能及整機安裝與面板布局要求的前提下)。
  2.各元件排列,分佈要合理和均勻,力求整齊,美觀,結構嚴謹的工藝要求。
  3.電阻,二極體的放置方式:分為平放與豎放兩種:
  (1)平放:當電路元件數量不多,而且電路板尺寸較大的情況下,一般是採用平放較好;對於1/4W以下的電阻平放時,兩個焊盤間的距離一般取4/10 英寸,1/2W的電阻平放時,兩焊盤的間距一般取5/10英寸;二極體平放時,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:當電路元件數較多,而且電路板尺寸不大的情況下,一般是採用豎放,豎
放時兩個焊盤的間距一般取1~2/10英寸。
  4.電位器:IC座的放置原則
  (1)電位器:在穩壓器中用來調節輸出電壓,故設計電位器應滿中順時針調節時輸出電壓升高,反時針調節器節時輸出電壓降低;在可調恆流充電器中電位器用來調節充電電流折大小,設計電位器時應滿中順時針調節時,電流增大。電位器安放位軒應當滿中整機結構安裝及面板布局的要求,因此應儘可能放軒在板的邊緣,旋轉柄朝外。
  (2)IC座:設計印刷板圖時,在使用IC座的場合下,一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確,並注意各個IC腳位是否正確,例如第1腳只能位於IC座的右下角線或者左上角,而且緊靠定位槽(從焊接面看)。
  5.進出接線端布置
  (1)相關聯的兩引線端不要距離太大,一般為2~3/10英寸左右較合適。
  (2)進出線端儘可能集中在1至2個側面,不要太過離散。
  6.設計布線圖時要注意管腳排列順序,元件腳間距要合理。
  7.在保證電路性能要求的前提下,設計時應力求走線合理,少用外接跨線,並按一定順充要求走線,力求直觀,便於安裝,高度和檢修。
  8.設計布線圖時走線盡量少拐彎,力求線條簡單明了。
  9.布線條寬窄和線條間距要適中,電容器兩焊盤間距應儘可能與電容引線腳的間距相符;
  10.設計應按一定順序方向進行,例如可以由左往右和由上而下的順序進行




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