夏青

電子線路設(shè)計(jì)
——PCB設(shè)計(jì)的一般原則

夏青

《電子線路》是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門工程性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路在實(shí)際應(yīng)用中的日趨廣泛，為使學(xué)生所學(xué)不與時(shí)代相脫節(jié)，教師加強(qiáng)了對(duì)集成電路的介紹。在實(shí)踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生理論知識(shí)相對(duì)較強(qiáng)，動(dòng)手能力卻非常有待于提高。而印刷線路板是所有電子元器件的承載平臺(tái)，它的發(fā)明者是奧地利人保羅·愛斯勒（PaulEisler），他于1936年在一個(gè)收音機(jī)裝置內(nèi)采用了印刷電路板。1943年，美國人將該技術(shù)大量使用于軍用收音機(jī)內(nèi)。1948年，美國正式認(rèn)可這個(gè)發(fā)明用于商業(yè)用途。自20世紀(jì)50年代中期起，印刷電路版技術(shù)才開始被廣泛采用。下面我把在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)中遇到的一些問題和基本設(shè)計(jì)原則總結(jié)如下。

印制電路板（PCB）是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件。它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB的密度越來越高。PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大。因此，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)。必須遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求。

PCB設(shè)計(jì)的一般原則要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。為了設(shè)計(jì)質(zhì)量好、造價(jià)低的PCB，應(yīng)遵循以下一般原則：

一、布局的原則

（一）要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時(shí)，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后。再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則：

第一，盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

第二，某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

第三，重量超過15g的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。

第四，對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。

第五，應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

（二）根據(jù)電路的功能單元。對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

第一，按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。

第二，以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

第三，在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀。而且裝焊容易。易于批量生產(chǎn)。

二、布線的原則

第一，輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。

第二，印制的導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1—15mm時(shí)。通過2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃，因此。導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02—0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線。尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5—8mm。

第三，印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間黏合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

三、焊盤的原則

焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于（d+1.2）mm，其中d為引線孔徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可取（d+1.0）mm。

以上是學(xué)生們在進(jìn)行實(shí)際電路焊接的過程中經(jīng)常遇到的問題。雖然隨著集成電路的發(fā)展，分立元件電路的應(yīng)用會(huì)逐漸減少，但是作為電子專業(yè)的學(xué)生，掌握一些基本的線路焊接知識(shí)、具體電路設(shè)計(jì)方法還是非常有必要的。希望我們的學(xué)生既學(xué)會(huì)動(dòng)腦又會(huì)動(dòng)手，更好的服務(wù)社會(huì)。

（夏青：承德護(hù)理職業(yè)學(xué)院，講師。）