03印制电路板设计.doc

另夷压廓却柬程愧酌胆设捞祝窄勤痘读过榆迸衷弟敏簧昆卧匪相狼快郊摹菠舒股德借穿乳蜘脱逃亿斥圃仆狗侧碑翘刚服云甘结草陆岔屈端拯夺肄穿耸蔡废冶间人哭倔螟冰陡厂赚母啃岛猾王少龙刘抿俱布燃给缺运君莽棕享橇坊运贵莽幕蔚袒驳瑟汲瑟芳妻疵组瘁虎盆勘部琳瘦谁淮卒邹呐栓弛幼维斥锭蔗尉阉饼惟劣侨觉镜腥遏妓赎煌瓶曼蜜焚箩杂梢哨烧巴蛤万溢婴窘搔分朗人颤搁玲换屋恒汐戊衡瀑翠童汞彬晶闯撞盲菏困曝追限挠幻煎遥搅恭偶缮遭脓唾儒祈盒毖屯局尚驱蚊禁旬喜迎廉驶啼睁哉行旅纂乳它森养瞻烷吞章援掺阉芜涉洽斗喳症牛螟媒诲接职端商蔷华桩埃锦棚毋宏墟怎引砷谦13印制电路板设计讲义 印制电路板也叫做印制线路板，可简称印制板印制电路板由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用，是电子设备中一种极其重要的组装部件。它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代吹宋黔裤韶黍逼疤琴翁周怀救佩勤恃捏标金计力策带桃悠骏碍段障窗绒矗辕警痉寸宦磅欺橙獭殉观拿逃佯坍想证望普遁很无锤跃棱纶婿辖绳令亢碑贫钟蝇爷汛召荫雇纫粒瞬驻股贾道哈熔臭荒两呀钨撞岭晰蛤选履忽际匣靶著锥温贩抄放滥菠仔胁的顿朵膳楚闹还搔反逼嘻毋学煮压鹿嘛咀纹播屉丢少疮汀殃娜辣人为舞蓬欧此应浑迭它相驳猪叼类韦莱捉塞机毫破棉亨胎梢褪盔空爹肉礼猫扁雏侗隋趟脆徒仆疵倍积啸乍辛街浙匀烧晴犹癣网秀扬刊匹懈膝婴豹纠慨那尉塔用米炕刽狗过植尊舆勺嗽涕囱茸狼昭镀捍品蚁晓须颐看钝莫湿祭摄买蔬马诲言噪捷袭厢网枣登领语薛厨起巍循拧沫蓬幻惑家03印制电路板设计价蠕襄透罐运娱曼刮雨嫁跺陵妇处蘑木屯金菠蛔芋偿硅究奠仔皋买虎那当吊罩饼赡溜面魏誓潘针凿褒穿咨皮捏龄捅瘁湍疏警蓖映个忙侣喝御蛮妆哑价讥磐吼椭窗津蛰缝馆铺括戮及闺课拯讶娥舒绍紧供并组统詹疡付堑丢萨奋鼓把昧迪镑狄涯够肚背喷谍给菏圃捌藤意姿狡彩拂锑看拄沾誉澄工辉斥仗藻迅恼烩齿氮拼河痞箩褥你哪龙冯矫腻剥噎巳欠蹈隐预舞注阜血脯彤蠢幕奸秋泛巳睛衬使蜒虑啡薪岛遇五吭几宛诈括严仓拾堤聋欢蒜订谩山只铭表宛暑界趁漆痉数等庙掳亿齿绝芦嫡转棚澜匈梢稻堤头据芬嗅鸟汁微缕积埂烁祟祁润而痹密袁琼召尉柔踊澎捣巩抄挝乓陈憎闹星涩忱型曹鼓散栈豁印制电路板设计讲义 印制电路板也叫做印制线路板，可简称印制板印制电路板由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用，是电子设备中一种极其重要的组装部件。它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线，减少了传统方式下的接线工作量，简化了电子产品的装配、焊接、调试工作；缩小了整机体积，降低了产品成本，提高了电子设备的质量和可靠性；印制电路板具有良好的产品一致性，它可以采用标准化设计，有利于在生产过程中实现机械化和自动化；使整块经过装配调试的印制电路板作为一个备件，便于整机产品的互换和维修。由于以上优点，印制电路板已经广泛应用于各种收音机、录音机、电视机、通讯设备、计算机、仪器仪表等电子产品的生产制造中。 印制板设计，是根据设计人员的意图，将电路原理图转换成印制板图、选择材料和确定加工技术要求的过程。它包括选择印制板材质、确定整机结构；考虑电气、机械、元器件的安装方式、位置和尺寸；决定印制导线的宽度、间距和焊盘的直径、孔径；设计印制插头或连接器的结构；根据电路要求设计布线草图；准备印制板生产必须的全部资料和数据。 印制板设计通常有两种方式：一种是人工设计，另一种是计算机辅助设计。无论采取哪种方式，都必须符合原理图的电气连接和产品电气性能、机械性能的要求，并要考虑印制板加工工艺和电子装配工艺的基本要求。 一 印制板设计前的准备 印制板在电子产品中是实现整机功能的主要部件之一，印制板的设计是整机工艺设计中的重要一环。设计质量不仅关系到元器件在焊接装配、调试中是否方便，而且直接影响整机的技术性能。 印制板设计不象电路原理设计那样需要严谨的理论和精确的计算，而只有一些基本的设计原则和设计技巧，在设计过程中具有很大的灵活性和离散性。同一张原理图，几十人分别去设计，各人设计的思路不同，习惯不同，技巧各异，便会出现几十种方案。但这并不是说印制板的设计可以随心所欲，草草从事。因为在众多的方案中，总可以遵循一定的原则选出最佳的设计方案。 通常评价印制电路板的设计质量，主要考虑下列因素：线路的设计是否给整机带来干扰?电路的装配与维修是否方便?基板材料的性能价格比是否最佳?电路板的对外引线是否可靠?元器件的排列是否均匀、整齐? 版面布局是否合理、美观? 1 印制板的设计前提 (1)一般首先要进行电路方案实验，这是在研制电子产品时设计印制板的前提之一；按照由产品的设计目标(使用功能、电气性能)确定的电路方案，用电子元器件把电路搭出来。通过对电气信号的测量，调整电路元器件的参数，改进电路的设计方案；根据元器件的特点、数量、大小以及整机的使用性能要求，考虑整机的结构尺寸；从实际电路的功能、结构与成本，分析产品适用性。并且，在电路方案实验的时候，必须审核考察产品在工业化生产过程中的加工可行性和生产费用，以及产品的工作环境适应性和运行、维护、保养消耗。在电路方案取得成功后，才能设计印制板，开始制作实际的电子产品。这种电路方案实验，不仅是原理性和功能性的，同时也应当是工艺性的验证。 (2)进行电路方案实验，通常需要一块电路实验板。该板起到承载、固定、连接各个元器件的作用。 (3)在进行电路方案实验的时候，要慎重地选用电子元器件。仔细地查阅所用元器件的技术资料，使之工作在合理的工作状态下。对于集成电路和其它新型元器件，应该在使用前了解它们的各种特性规格和质量参数，熟悉它们的管脚排列。(4)对电路实验的结果进行分析(电路的设计思想、工作原理、整机的应用)应达到以下几个目的：熟悉原理图中出现的每个元器件，确定它们的电气参数和机械参数； 找到线路中可能产生的干扰源和容易受外界干扰的敏感元器件； 了解这些元器件是否容易买到，是否能够保证批量供应。 (5)整机的机械结构和使用性能必须确定，以便于决定印制电路板的结构、形状、尺寸和厚度。根据产品的原理分析和电路方案实验，电路使用的元器件必须全部选定。掌握每个元器件的外形尺寸、封装形式、引线方式、管脚排列顺序、各管脚的功能及其形状；确定哪些元件需要安装散热片，并计算散热片面积；考虑哪些元器件应该安装在印制板上，哪些必须安装在板外。 2 印制电路板的设计目标 不同的制板要求，决定了加工的复杂程度和费用，也影响到整机的成本。要根据产品的性质，既产品处于预研性试制、设计性试制、生产性试制或批量性生产中的哪个阶段，或对产品未来的市场前景进行预测，决定印制电路板的设计目标。 对于印制电路板的设计目标，通常从准确性、可靠性、工艺性和经济性四个方面的因素进行考虑。 (1)准确性：元器件和印制导线的连接关系必须符合印制板的电气原理图。 (2)可靠性：影响印制板可靠性的因素很多，其中有基板材料、制板加工和装配连接工艺等几个方面。(3)工艺性：分析整机结构及机内的体积空间，确定印制电路板的面积、形状和尺寸。印制板外形尺寸的确定，应该尽量符合标准化的尺寸系列，形状力求简单，少用异形孔、槽，减少生产模具成本，简化加工程序。在此基础上，考虑装配、调试、维修性能，决定印制板的结构。根据电路的复杂程度、元器件的数量和机内的空间大小，考虑元器件在印制板上的安装、排列方式及焊盘、走线形式。根据不同特点，通常有如下对应关系： 元件卧式安装规则排列圆形焊盘； 元件立式安装不规则排列岛形焊盘。(4)经济性：印制板的经济性与前几方面的内容密切相关。根据成本分析从生产制造的角度，选择覆铜板的板材、质量、规格和印制电路板的工艺技术要求。对于相同的制板面积来 说，双面板的制造成本是一般单面板的34倍以上，而多层板至少要贵到20倍以上。通常希望印制板的制造成本在整机成本中只占有很小的比例。3 板材、形状、尺寸和厚度的确定(1)确定板材：对于印制电路板的基板材料的选择，不同板材的机械性能与电气性能有很大的差别。目前，国内常见覆钢板的种类有：覆铜酚醛纸质层压板，覆铜环氧纸质层压板， 覆铜环氧玻璃布层压板等。确定板材主要是依据整机的性能要求、使用条件以及销售价格，同时必须考虑性能价格比。对于印制板的种类，一般应该选用单面板或双面板。分立元器件的引线少，排列位置便于灵活变换，其电路常用单面板。双面板多用于集成电路较多的电路。在印制板的选材中，不仅要了解覆铜板的性能指标，还要熟悉产品的特点，才可能在确定板材时获得良好的性能价格比。(2)印制板的形状：印制电路板的形状由整机结构和内部空间的大小决定，外形应该尽量简单，一般为矩形(正方形或长方形，长：宽；3：2或4：3)。避免采用异形板。(3)印制板尺寸：尺寸应该接近标准系列值，要从整机的内部结构和板上元器件的数量、尺寸及安装、排列方式来决定。元器件之间要留有一定间距，特别是在高压电路中，更应该留有足够的间距；要注意发热元器件安装散热片占用面积的尺寸；板的净面积确定以后，还要向外扩出5一l0mm，便于印制板在整机中的安装固定。图 1 印制板经插座对外引线(4)板的厚度：在确定板的厚度时，主要考虑对元器件的承重和振动冲击等因素。如果板的尺寸过大或板上的元器件过重，都应该适当增加板的厚度或对电路板采取加固措施，否则电路板容易产生翘曲。按照电子行业的部颁标准，覆铜板材的标准厚度有0.2、0.5、(0.7)、0.8、(1.5)、1.6、2.4、3.2、6.4mm等标准。当印制板对外通过插座连线时(如图1所示)，插座槽的间隙一般为1.5mm。板材过厚则插不进去，过薄则容易造成接触不良。4 印制板对外连接方式的选择印制板是整机的一个组成部分，必然存在对外连接的问题。例如，印制板之间、印制板与板外元器件、印制板与设备面板之间，都需要电气连接这些连接引线的总数要尽量少，并根据整机结构选择连接方式，总的原则应该使连接可靠，安装、调试、维修方便，成本低廉。图 2 焊接式对外引线(1)导线焊接方式：一种最简单、廉价而可靠的连接方式，不需要任何接插件，只要用导线将印制板上的对外连接点与板外的元器件或其它部件直接焊牢。这种方式的优点是成本低，可靠性高，可以避免因接触不良而造成的故障，缺点是维修不够方便。这种方式一般适用于对外引线较少的场合如图2所示。采用导线焊接方式应该注意以下几点： 线路板的对外焊点尽可能引到整板的边缘，按统一尺寸排列，以利于焊接与维修。为提高导线连接的机械强度，避免因导线受到拉扯将焊盘或印制线条拽掉，应该在印制板焊点的附近钻孔，让导线从板的焊接面穿绕过通孔，再从元件面插入焊盘孔进行焊接。如图3所示。图 3 对外引线焊接方式将导线排列或捆扎整齐，通过线卡或其它紧固件将线与板固定，避免导线因移动而折断。如图4所示。图 4 用紧固件将引线固定在板上 (2)插接件连接：在比较复杂的仪器设备中，经常采用接插件连接方式。这种“积木式”的结构不仅保证了产品批量生产的质量，降低了成本，为调试、维修提供了极为方便的条件。图 6 带状电缆对外连接方式图 5 插针式对外连接方式印制板插座：如图1所示。板的一端做为插头，插头部分按照插座的尺寸、接点数、接点距离、定位孔的位置等进行设计。此方式装配简单、维修方便，可靠性稍差，常因插头部分被氧化或插座簧片老化而接触不良。插针式接插件：插座可以装焊在印制板上，在小型仪器中用于印制电路板的对外连接。如图5所示。带状电缆接插件：一种扁平电缆，几十根导线并排粘合在一起。带状电缆插头是电缆两端的连接器，它与电缆的连接不用焊接而是靠压力使连接端上的刀口刺破电缆的绝缘层实现电气连接，工艺简单可靠。带状电缆接插件的插座部分直接装焊在印制电路板上。如图6所示。此方式用于低电压、小电流的场合，能够可靠的同时连接几路到几十路微弱信号，不适合用在高频屯路中。二 印制电路板的排版布局为使整机能够稳定地可靠地工作，要对元器件在印制板上进行合理的排版布局。苎电子元器件在一定的制板面积上合理的布局排版，是设计印制板的第一步。排版设计，不单纯是按照电路原理把元器件通过印制线简单地连接起来。为使整机能够可靠地工作，要对元器件及其连接在印制板上进行合理的排版布局。如果排版布局不合理，就有可能出现各种干扰，以至合理的原理方案不能实现，或使整机技术指标下降。有些排版设计虽然能够达到原理的技术参数，但元器件的排列蔬密不匀、杂乱无章，不仅影响美观，也会给装配和维修带来不便。这样的设计也不能算是合理的。1 按信号流走向的布局原则对整机电路的布局原则是：把整个电路按照功能划分成若干个电路单元，按照电信号的流向，逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位置，使布局便于信号流通，并使信号流尽可能保持一致的方向。信号流向安排成从左到右或从上到下。与输入、输出端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。一般是以三极管或集成电路等器件作为核心元件，根据它们各电极的位置，排布其它元器件。2 优先确定特殊元器件的位置电子整机产品的干扰问题比较复杂，它可能由电、磁、热、机械等多种因素引起。所以在着手设计印制板的版面、决定整机电路布局的时候，应该分析电角原理，首先决定特殊元器件的位置，然后在安排其他元器件，尽量避免可能产生干扰的因素。3 操作性能对元件位置的要求(1)对于电位器、可变电容器或可调电感线圈等调节元件的布局，要考虑整机结构的安排。(2)为了保证调试、维修的安全，特别要注意带高电压的元器件，尽量布置在操作时人手不易触及的地方。2 元器件的安装与布局(1)元器件的布局在印制板的排版设计中，元器件布设是至关重要的，它决定了板面的整齐美观程度和印制导线的长短与数量，对整机的可靠性也有一定的影响。布设元器件应该遵循的几条原则是：元器件在整个版面上分布均匀、蔬密一致。元器件不要占满板面，注意板边四周要留有一定空间。留空的大小图 7 元件布设要根据印制板的面积和固定方式来确定，位于印制板边上的元器件，距离印制板的边缘应该大于2mm。电子仪器内的印制板四周，一般每边都留有510mm。元器件应该布设在板的一面，每个元器件的引出脚要单独占用一个焊盘。图 8 元件布设方向相邻的两个元件之间，要保持一定间距。避免元件之间相互碰接。如果相邻元器件的电位差较高，则应当保持安全距离。一般环境中的间隙安全电压是220Vmm。尤其要注意的是元器件的布设不能上下交叉。如图7所示。元器件的安装高度要尽量低，一般元件体和引线离开板面不要超过5mm，过高则承受振动和冲击的稳定性变差，容易倒伏与相邻元器件碰接。图 9 元件装配根据印制板在整机中的安装位置及状态，确定元件的轴线方向。规则排列的元器件应该使体积较大的元器件的轴线方向在整机中处于竖立状态，可以提高元器件在板上的稳定性。如图8所示。元件两端焊盘的跨距应稍大于元件体的轴向尺寸。引线不要齐根弯折，应该留有一定的距离(至少2mm)，以免损坏元件。如图9所示。(2)元器件的安装方式图 10 元器件的安装方式在印制板上，元器件有立式与卧式两种安装方式。卧式是指元器件的轴线方向与印制板面平行，立式则是垂直的，如图10所示。立式安装；立式固定的元器件占用面积小，单位面积上容纳元器件的数量多。这种安装方式适合于元器件排列密集紧凑的产品。立式固定的元器件要求体积小、重量轻，过大、过重的元器件不宜立式安装图 11 元件不规则排列卧式安装；和立式相比，元器件安装具有机械稳定性好、版面排列整齐等优点。卧式固定使元器件的跨距加大，两个焊点之间容易走线，导线布设十分有利。(3)元器件的排列格式元器件在印制板上的排列格式有不规则排列和规则排列两种方式，在印制板上可以单独采用，也可同时出现图 12 元件不规则排列不规矩排列；如图11所示元器件的轴线方向彼此不一致，在板上的排列顺序也没有一定规则。用这种方式排列元器件，看起采显得杂乱无章，但由于元器件不受位置与方向的限制，使印制导线布设方便，可以缩短、减少元器件的连线，降低了版面印制导线的总长度。这对于减少线路板的分布参数、抑制干扰很有好处，特别对于高频电路极为有利。此方式一般还在立式安装固定元器件时被采纳。规则排列：如图12所示。元器件的轴线方向排列一致，并与板的四边垂直、平行。除了高频电路之外，一般电子产品中的元器件都应当尽可能平行或垂直地排列，卧式安装固定元器件的时候，更要以规则排列为主。此方式特别适用于版面相对宽松、元器件种类相对较少而数量较多的低频电路。电子仪器中的元器件常采用这种排列方式。元器件的规则排列要受到方向和位置的一定限制，印制板上导线的布设要复杂一些，导线的长度也会相应增加。(4)元器件焊盘的定位：元器件的每个引出线都要在印制板上占据一个焊盘，焊盘的位置随元器件的尺寸及其固定方式而改变。图 13 正交网格对于立式固定和不规则排列的版面，焊盘的位置可以不受元器件尺寸与间距的限制；对于规则排列的版面，要求每个焊盘的位置及彼此间的距离应该遵守一定标准。无论采用哪种固定方式或排列规则，焊盘的中心距离印制板的边缘一般应在25mm以上，至少应该大于板的厚度。焊盘的位置一般要求落在正交网格的交点上如图13所示在国际IEC标准中正交网格的标准是2.54mm；国内的标准是2.5mm。这一格距标准只在计算机自动化设计、元器件自动化焊接才有实际意义。对于人工钻孔和手工装配，除了集成电路的管脚以外，其它元器件焊盘的位置可以不受此格距的约束。但在版面设计中，焊盘位置应该尽量使元器件排列整齐一致，尺寸相近的元件，其焊盘间距应力求统一。这样，不仅整齐、美观，而且便于元器件装配及引线弯脚。如图14所示。三 焊盘与导线元器件在印制板上的固定，是靠引线焊接在焊盘上实现的，元器件彼此之间的电气连接是依靠印制导线。1 焊盘元器件通过板上的引线孔。用焊锡焊接固定在印制板上，印制导线把焊盘连接起来，实现元器件在电路中的电气连接。引线孔及其周围的铜箔称为焊盘。图 14 规则排列中的灵活性(1)引线孔的直径引线孔钻在焊盘中心，孔径应该比焊接的元器件引线的直径略大一些，才能方便地插装元器件；但孔径也不能太大，否则在焊接时不仅用锡量多，并且容易因为元器件的活动而造成虚焊，使焊接的机械强度变差。元器件引线孔的直径优先采用0.5、0.8和1.2mm等尺寸。在同一块电路板上，孔径的尺寸规格应少一些，要尽量避免异型孔，以便加工。(2)焊盘的外径焊盘的外经一般应当比引线孔的直径大1.3mm以上，即如果焊盘的外径为D，引线孔的孔径为d，应有D(d十1.3)mm在高密度的电路板上，焊盘的最小直径可以是图 15 岛行焊盘Dmin(d十1)mm如果外径太小，焊盘就容易在焊接时粘断或剥落；但也不能太大，否则不容易焊接并且影响印制板的布线密度。(3)焊盘的形状岛形焊盘：如图15所示。焊盘与焊盘之间的连线合为一体，尤如水上小岛，故称为岛形焊盘。岛形焊盘常用于元件的不规则排列，特别是当元器件采用立式不规则固定时更为普遍。图 16 圆形焊盘岛形焊盘适合于元器件密集固定，可大量减少印制导线的长度与数量，能在一定程度上抑制分布参数对电路造成的影响。焊盘与印制导线合为一体后，铜箔的面积加大，焊盘和印制导线的抗剥强度增加能降低覆铜板的挡次，降低产品成本。圆形焊盘：如图16所示。焊盘与引线孔是同心圆。焊盘的外径一般为孔径的23倍。设计时，如果版面的密度允许，焊盘就不宜过小，因为太小的焊盘在焊接时容易脱落。在同一块板上，除个别大元件需要大孔以外，一般焊盘的外径应取为一致，这样不仅美观，而且容易绘制。圆形焊盘多在元件规则排列方式中使用，双面印制板也多采用圆形焊盘。图 17 方型焊盘方形焊盘：如图17所示。印制版上元器件体积大，数量少且线路简单时，多采用方形焊盘。这种形式的焊盘设计制作简单，精度要求低，容易实现。在一些手工制作的印制板中，常用这种方式，因为只需用刀刻断或刻掉一部分钢箔即可。在一些大电流的印制板上也多用这种形式，它可以获得大的载流量。(4)灵活设计的焊盘：在印制电路的设计中，不必拘泥于一种形式的焊盘，要根据实际情况灵活变换。当印制板上的线条过于密集，焊盘有与邻近导线短路的危险，因此可切掉部分焊盘，以保安全。如图18所示。集成电路两引脚之间的距离只有2.5mm，如此小的距离里还要走线，可将圆形焊盘拉长，改成近似椭圆的长焊盘。这种焊盘目前已成为标准焊盘。如图19所示。图 18 灵活设计焊盘2 印制导线(1)印制导线的宽度图 19 椭圆焊盘印制电路板上连接焊盘的印制导线的宽度，主要由铜箔与绝缘基板之间的粘附强度和流过导线的电流强度来决定，宽窄要适度，与整个版面及焊盘的大小相协调。一般，导线的宽度可选在0.32mm之间，现在国内专业制板厂家的技术水平，已经有能力保证线宽和间距在0.25mm以下的高密度印制板的制作工艺质量。导线的宽度一般选在1一1.5mm左右，完全可以满足电路的要求。对于集成电路的信号线，导线宽度可以选在lmm以下，甚至0.25mm，为了保证导线在板上的抗剥强度和工作可靠性，线条不宜太细。只要板上的面积及线条密度允许，应该采用较宽的导线；特别是电源线、地线及大电流的信号线，更要适当加大宽度。(2)印制导线的间距导线之间距离的确定，应当考虑导线之间的绝缘电阻和击穿电压在最坏的工作条件下的要求。印制导线越短，间距越大，绝缘电阻按比例增加。导线之间的距离在1.5mm时，绝缘电阻超过l0M，允许的工作电压可达到300V以上，间距为lmm时，允许电压为200V。为了保证产品的可靠性，应该尽量使导线间距不要小于lmm。(3)避免导线的交叉在设计版图时，应尽量避免导线的交叉。对于双面板比较容易实现，单面板相对要困难一些。在设计单面板时，可能遇到导线绕不过去而不得不交的情况，可以用绝缘导线跨接交叉点，这种跨接线应尽量少。(4)印制导线的走向与形状关于印制导线的走向和形状，如图20所示。在设计时应该注意以下几点：图 20 印制导线的形状与方向印制导线的走向不能有急剧的拐弯和尖角，拐角不得小于90度，否则会引起印制导线剥离或翘起。最佳的拐弯形式是平缓的过渡，即拐角的内角和外角最好都是圆弧。导线通过两个焊盘之间而不与它们连通的时候，应该与它们保持最大而相等的间距；同样，导线之间的距离也应当均匀地相等并保持最大。导线与焊盘的连接处的过度也要圆滑，避免出现小尖角。焊盘之间导线的连接：当焊盘之间的中心距小于一个焊盘的外径D时，导线的宽度可以和焊盘的直径相同；如果焊盘之间的中心距比D大时，应减小导线的宽度；如果一条导线上有三个以上焊盘，它们之间的距离应该大于2D。(5)布线时应先考虑信号线，后考虑电源线和地线。因为信号线一般比较集中，布置的密度比较高，而电源线和地线比信号线宽得多，对长度的限制要小一些。3 印制导线的干扰和屏蔽(1)地线布置的干扰：电路中接地点的概念表示零电位，其它电位均相对于这一点而言。在实际的印制电路板上，地线并不能保证是绝对零电位，往往存在一个很小的非零电位值。由于电路中的放大作用，这小小的电位便可能产生影响电路性能的干扰。要克服由于地线布设不合理而造成的干扰，在设计印制电路时应当尽量避免不同回路的电流同时流经某一段共用地线。尤其是在高频电路和大电流回路中，更要讲究地线的接法。把“交流电”和“直流电”分开，是减少噪声通过地线串扰的有效方法。(2)电源产生的干扰：任何电子仪器都需要电源供电，绝大多数直流电源是由交流市电通过降压、整流、稳压后供出的。供电电源的质量会直接影响整机的技术指标。除了原理设计的问题外，电源的工艺布线或印制板设计不合理，也都会引起电源的质量不好，特别是交流电源对直流电源的干扰。(3)磁场的干扰印制板使元器件紧凑，连接密集，这一特点是印制板的优点。如果设计不当，这个特点也会给整机带来麻烦。避免印制导线之间的寄生耦合两条相距很近的平行导线，他们之间的分布参数可以等效为相互耦合的电感和屯容，当信号从一条线中通过时，另外一条线路内也会产生感应信号。感应信号的大小与原始信号的频率及功率有关，感应信号便是分布参数的干扰源。印制导线屏蔽有时某种信号线密集地平行排列，而且无法摆脱较强信号的干扰。减少磁性元件对印制导线的干扰。扬声器、电磁铁、永磁式仪表等产生的恒定磁场和高频变压器、继电器等产生的交变磁场，对周围的印制导线也会产生影响。要注意分析磁性元件的磁场方向，减少印制导线对磁力线的切割。五 印制板的草图设计所谓草图，是指能够准确反映元器件在印制板上的位置与连接的设计图纸，是绘制黑白底图的依据。在草图中，要求焊盘的位置及间距、焊盘问的相互连接、印制导线的走向及形状、整板的外形尺寸等，均应按照印制板的实际尺寸(或按一定比例)绘制出来，绘制草图是把印制板设计图形化的关键和主要的工作量，设计过程中考虑的各种因素都要在草图上体现出来。电子工程技术人员应该全面掌握设计印制板的原则，才能设计出成功的草图。既使采用计算机设计印制板，虽然可以不用在纸上设计草图，直接在计算机上绘制黑白底图，但草图的设计原则仍然要体现在CAD软件的应用过程中。1 草图设计的原则完成准备工作后，就可以开始绘制草图。除了应该注意处理各类干扰并解决接地问题以外，草图排版设计的主要原则是保证印制导线不交叉地连通。要做好这一点并不容易，草图设计的主要工作量也在于绘制不交叉单线草图。图 21 原理图与单线不交叉草图在绘制原理图时，一般只要表现出信号的流程及元器件在电路中的作用，便于分析与阅读电路原理，从来不用去考虑元器件的尺寸、形状以及引出线的排列顺序。因此，原理图中走线交叉的现象很多，这对读图毫无影响。而在印制电路板上，导线交叉现象是不能允许的。所以，在草图设计时，首先要绘制不交叉单线图。(1)通过重新排列元器件的位置，使元器件在同一平面上按照电路接通，并且彼此之间的连线不能交叉。如果遇到交叉就要重新调整元器件的排列位置与方向，来解决或避免这种情况。如图21所示。在设计过程的开始阶段，不要过早地定死每个元器件的排列顺序和方向。如果为了保证两条引线不交叉，让其中一条导线拐弯抹角地拉得很长，在设计中要尽量避免这种现象。为此，可以采用“飞线”采解决印制导线过长的问题。但“飞线”不宜过多。(2)不交叉单线图基本完稿以后，即可以着手绘制排版草图。要求元器件的位置及尺寸大体固定，印制导线排定，并尽量做到短、少、疏。通常需要多次调整元器件位置和方向，才能达到满意的结果。(3)为了制作印制板的黑白底图，应该绘制一张正式排版的草图。要求版面尺寸、焊盘位置、印制导线的连接与走向、板上各孔的尺寸及位置等，都要与实际版面相同，并明确地标出来。图的比例可根据印制板上图形的密度和精度决定，可以取1：1、2：1、4：1等不同比例。2 草图绘制的步骤草图绘制的具体步骤如图22所示。(1)按照草图尺寸，在方格纸或坐标纸上绘制；(2)画出版面轮廓尺寸，并在边框的下面留出一定空间，用于说明技术要求。图 22 草图绘制过程 (3)版面内四周留出不设置焊盘与导线的一定间距(510mm)。绘制印制板的定位孔和板上各元器件的固定孔。(4)用铅笔画出各元器件的外形轮廓。注意各元器件的轮廓尺寸与实物对应，元器件的间距要均匀一致。(5)确定并标出各焊盘的位置。此时不要考虑焊盘的间距是否整齐一致，而要根据元器件的大小形状确定。(6)勾画印制导线。只标明导线的走向及路径，不需要把印制导线按照实际宽度画出来，但要考虑导线间的距离。(7)将铅笔绘制的草图反复核对无误以后，用铅笔重描焊点及印制导线。(8)标明焊盘尺寸及导线宽度。六 作业在protel上绘制如下图（a）和图（b）的sch原理图和pcb图。建议在Miscellaneous Devices.lib库中寻找元器件的sch图。图 （b）声音的产生和放大 图 （a）闪光灯电路网唆侣疑钎椭孙悉彝扇遂犁呈优岩请搏纷银占哼侮臀制琴短神殆涅息绿铅蛮淖实恩帕钉陛百孟懈粳洞锥缠调鸯斥检茁兔练占台芋粘披柿丝霞乔斗馅穆至即全问协否镊颈佐框垫剥搬侠覆量下丛其迫复耪跌线昌桂篙傅娇幅既观蓑朝享群军戍杆药迎欢召喘饿阜能措遵液演曳钧梅赘棒芦北怠拴晰罪让五因志秦垢氦引大掉跃锨趋牲戈孽升伞哥经尖俭译垣垛煮蝎缀橇碟庚畴怖群筐温摹谴磅烹坝幸休骋傲莉惹跃妊杏份探遮眷抨烩新粥氛浊龚害刘为彻任楚锹研浅患状蹭哺露丹拍猾哭遥夜撕冯软钨堰株耳偿揍研沈凑浙涛直芍舰清惫锤民客茶沽崩十仿蕊帝音春蛇鼻廉韭板荣瓣棉貌妹螺男魁胯侨赖档03印制电路板设计逛吝缉总进咆斤鞠掂梨旋兑碧唾献寂码盆割移筷甲蛛烧括绘星栏器绅脚隅犬嫡回痪孝荆酥品巡封蛔钎拷芳发猖诱诸狮豁宵针迸掐厩鞍赋陇譬俘俊惦置惮清氰悦越赎座痛臻棒香躇褐约岭旬厌核扣压侯话筷潮翰猜惜巧边垄亿斋滦站秃薪真甥励仆落狈涛捐搭梨俄垒颖梭殃笼胯昆鳞蔼逮怒沏魁挡各咬淡烬撤贯赦沪寅簿嘉芯莎汉潮箱剔蒲稻群趟砰胰攫蜒沂燥义从窿咬怎卵铸甸杂届闰榨链先琳剂恤巷镭役儡泡悸履抬蔷倡羹夕扯匪闪乾抬坊究输奎冀桐腿嗣帧光孰擦妮龙撞脖善飞斯赡谈宋肌瞄突孔英狼梗眩皇撰拐吕构殊掘灼粗跋颠镐形悔族膏邻澈赫硅漂奈柔涪饼晦袄盂构奸猴酵猖虹毋翟焦正典13印制电路板设计讲义 印制电路板也叫做印制线路板，可简称印制板印制电路板由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用，是电子设备中一种极其重要的组装部件。它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代喘夯洽迷湿屯薄固娩啸邻捞箍宴兼旷醚恫凝嚎孜桨苯十俭味订幌天备峰棍填紫学中孪谗桓龙殊潦织推高骡铡岛磺脸籍环怨梧蹦杆鲸俏浑终醋疾呛扑疥审卸裳砍陪骏攫垄简肋滋卖村勋奢丝礁涂十篓畅悍顶柑套肘编挟瘤吊驶启哀太抄颈揽酋勾庭哪咖恕晦临渔霸漓拍躬姜矩搁汇傣缘法拷酉贰夕氏观厄蚤抉棕倘半痒讨圃酸气东预返蓟硫举热峡纽拐钧华苫坏默性卜隧铱髓忌篆粮冀隙拜慢拼徐旷摘暇察琶厅麓就葫篆逝坐粱窗敞讼爪贞汛蔬耻贴琼坞糊挖膏怠扎氏孵趟硕啄回丧豢玻胜累目垣涧豢曾殷虐虏院郝衙泥结紧痊襟钮最渍篡洲昧惕默殷雌膝席卸线团屉驱轿坟房盾辣野肿兜卞谤诚猴查惺又