如何設(shè)計(jì)電路板

時(shí)間：2013-05-08 18:59:21

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[導(dǎo)讀]一、電路版設(shè)計(jì)的先期工作1、利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖，并且生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然，有些特殊情況下，如電路版比較簡(jiǎn)單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的

一、電路版設(shè)計(jì)的先期工作

1、利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖，并且生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然，有些特殊情況下，如電路版比較簡(jiǎn)單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，可以直接取用零件封裝，人工生成網(wǎng)絡(luò)表。

2、手工更改網(wǎng)絡(luò)表將一些元件的固定用腳等原理圖上沒(méi)有的焊盤(pán)定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，沒(méi)任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。將一些原理圖和PCB封裝庫(kù)中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫(kù)中的一致，特別是二、三極管等。

二、畫(huà)出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫(kù)

建議將自己所畫(huà)的器件都放入一個(gè)自己建立的PCB 庫(kù)專用設(shè)計(jì)文件。

三、設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境和繪制印刷電路的版框含中間的鏤空等

1、進(jìn)入PCB系統(tǒng)后的第一步就是設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型，版層參數(shù)，布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值，而且這些參數(shù)經(jīng)過(guò)設(shè)置之后，符合個(gè)人的習(xí)慣，以后無(wú)須再去修改。

2、規(guī)劃電路版，主要是確定電路版的邊框，包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤(pán)。對(duì)于3mm 的螺絲可用6.5~8mm 的外徑和3.2~3.5mm 內(nèi)徑的焊盤(pán)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)板可從其它板或PCB izard 中調(diào)入。

注意：在繪制電路版地邊框前，一定要將當(dāng)前層設(shè)置成Keep Out層，即禁止布線層。

四、打開(kāi)所有要用到的PCB 庫(kù)文件后，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝

這一步是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動(dòng)布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計(jì)與印象電路版設(shè)計(jì)的接口，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才能進(jìn)行電路版的布線。

在原理圖設(shè)計(jì)的過(guò)程中，ERC檢查不會(huì)涉及到零件的封裝問(wèn)題。因此，原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，零件的封裝可能被遺忘，在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì)情況來(lái)修改或補(bǔ)充零件的封裝。

當(dāng)然，可以直接在PCB內(nèi)人工生成網(wǎng)絡(luò)表，并且指定零件封裝。

五、布置零件封裝的位置，也稱零件布局

Protel99可以進(jìn)行自動(dòng)布局,也可以進(jìn)行手動(dòng)布局。如果進(jìn)行自動(dòng)布局，運(yùn)行"Tools"下面的"Auto Place",用這個(gè)命令，你需要有足夠的耐心。布線的關(guān)鍵是布局，多數(shù)設(shè)計(jì)者采用手動(dòng)布局的形式。用鼠標(biāo)選中一個(gè)元件，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖住這個(gè)元件到達(dá)目的地，放開(kāi)左鍵，將該元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項(xiàng)包含自動(dòng)選擇和自動(dòng)對(duì)齊。使用自動(dòng)選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開(kāi)和整理成組，就可以移動(dòng)到板上所需位置上了。當(dāng)簡(jiǎn)易的布局完成后，使用自動(dòng)對(duì)齊方式整齊地展開(kāi)或縮緊一組封裝相似的元件。

提示：在自動(dòng)選擇時(shí)，使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展開(kāi)和縮緊選定組件的X、Y方向。

注意：零件布局，應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)散熱、電磁干擾、將來(lái)布線的方便性等方面綜合考慮。先布置與機(jī)械尺寸有關(guān)的器件，并鎖定這些器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。

六、根據(jù)情況再作適當(dāng)調(diào)整然后將全部器件鎖定

假如板上空間允許則可在板上放上一些類似于實(shí)驗(yàn)板的布線區(qū)。對(duì)于大板子，應(yīng)在中間多加固定螺絲孔。板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔，有需要的話可在適當(dāng)位置放上一些測(cè)試用焊盤(pán)，最好在原理圖中就加上。將過(guò)小的焊盤(pán)過(guò)孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤(pán)的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。

放好后用VIEW3D 功能察看一下實(shí)際效果，存盤(pán)。

七、布線規(guī)則設(shè)置

布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個(gè)規(guī)范(象使用層面、各組線寬、過(guò)孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，可通過(guò)Design-Rules 的Menu 處從其它板導(dǎo)出后，再導(dǎo)入這塊板)這個(gè)步驟不必每次都要設(shè)置，按個(gè)人的習(xí)慣，設(shè)定一次就可以。

選Design-Rules 一般需要重新設(shè)置以下幾點(diǎn):

1、安全間距(Routing標(biāo)簽的Clearance Constraint)

它規(guī)定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線焊盤(pán)過(guò)孔等之間必須保持的距離。一般板子可設(shè)為0.254mm，較空的板子可設(shè)為0.3mm，較密的貼片板子可設(shè)為0.2-0.22mm，極少數(shù)印板加工廠家的生產(chǎn)能力在0.1-0.15mm，假如能征得他們同意你就能設(shè)成此值。0.1mm 以下是絕對(duì)禁止的。

2、走線層面和方向(Routing標(biāo)簽的Routing Layers)

此處可設(shè)置使用的走線層和每層的主要走線方向。請(qǐng)注意貼片的單面板只用頂層，直插型的單面板只用底層，但是多層板的電源層不是在這里設(shè)置的(可以在Design-Layer Stack Manager中，點(diǎn)頂層或底層后，用Add Plane添加，用鼠標(biāo)左鍵雙擊后設(shè)置，點(diǎn)中本層后用Delete 刪除)，機(jī)械層也不是在這里設(shè)置的(可以在Design-Mechanical Layer 中選擇所要用到的機(jī)械層，并選擇是否可視和是否同時(shí)在單層顯示模式下顯示)。

機(jī)械層1　一般用于畫(huà)板子的邊框;

機(jī)械層3　一般用于畫(huà)板子上的擋條等機(jī)械結(jié)構(gòu)件;

機(jī)械層4　一般用于畫(huà)標(biāo)尺和注釋等，具體可自己用PCB Wizard 中導(dǎo)出一個(gè)PCAT結(jié)構(gòu)的板子看一下

3、過(guò)孔形狀(Routing標(biāo)簽的Routing Via Style)

它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)孔的內(nèi)、外徑，均分為最小、最大和首選值，其中首選值是最重要的，下同。

4、走線線寬(Routing標(biāo)簽的Width Constraint)

它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)走線的寬度。整個(gè)板范圍的首選項(xiàng)一般取0.2-0.6mm，另添加一些網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)組(Net Class)的線寬設(shè)置，如地線、+5 伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線和電源組等。網(wǎng)絡(luò)組可以事先在Design-Netlist Manager中定義好，地線一般可選1mm 寬度，各種電源線一般可選0.5-1mm 寬度，印板上線寬和電流的關(guān)系大約是每毫米線寬允許通過(guò)1安培的電流，具體可參看有關(guān)資料。當(dāng)線徑首選值太大使得SMD 焊盤(pán)在自動(dòng)布線無(wú)法走通時(shí)，它會(huì)在進(jìn)入到SMD 焊盤(pán)處自動(dòng)縮小成最小寬度和焊盤(pán)的寬度之間的一段走線，其中Board 為對(duì)整個(gè)板的線寬約束，它的優(yōu)先級(jí)最低，即布線時(shí)首先滿足網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)組等的線寬約束條件。

5、敷銅連接形狀的設(shè)置(Manufacturing標(biāo)簽的Polygon Connect Style)

建議用Relief Connect 方式導(dǎo)線寬度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根導(dǎo)線45 或90 度。

其余各項(xiàng)一般可用它原先的缺省值，而象布線的拓樸結(jié)構(gòu)、電源層的間距和連接形狀匹配的網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度等項(xiàng)可根據(jù)需要設(shè)置。

選Tools-Preferences，其中Options 欄的Interactive Routing 處選Push Obstacle (遇到不同網(wǎng)絡(luò)的走線時(shí)推擠其它的走線，Ignore Obstacle為穿過(guò)，Avoid Obstacle 為攔斷)模式并選中Automatically Remove (自動(dòng)刪除多余的走線)。Defaults 欄的Track 和Via 等也可改一下，一般不必去動(dòng)它們。

在不希望有走線的區(qū)域內(nèi)放置FILL 填充層，如散熱器和臥放的兩腳晶振下方所在布線層，要上錫的在Top或Bottom Solder 相應(yīng)處放FILL。

布線規(guī)則設(shè)置也是印刷電路版設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

八、自動(dòng)布線和手工調(diào)整

1、點(diǎn)擊菜單命令A(yù)uto Route/Setup 對(duì)自動(dòng)布線功能進(jìn)行設(shè)置

選中除了Add Testpoints 以外的所有項(xiàng)，特別是選中其中的Lock All Pre-Route 選項(xiàng)，Routing Grid 可選1mil 等。自動(dòng)布線開(kāi)始前PROTEL 會(huì)給你一個(gè)推薦值可不去理它或改為它的推薦值，此值越小板越容易100%布通，但布線難度和所花時(shí)間越大。

2、點(diǎn)擊菜單命令A(yù)uto Route/All 開(kāi)始自動(dòng)布線

假如不能完全布通則可手工繼續(xù)完成或UNDO 一次(千萬(wàn)不要用撤消全部布線功能，它會(huì)刪除所有的預(yù)布線和自由焊盤(pán)、過(guò)孔)后調(diào)整一下布局或布線規(guī)則，再重新布線。完成后做一次DRC，有錯(cuò)則改正。布局和布線過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)原理圖有錯(cuò)則應(yīng)及時(shí)更新原理圖和網(wǎng)絡(luò)表，手工更改網(wǎng)絡(luò)表(同第一步)，并重裝網(wǎng)絡(luò)表后再布。

3、對(duì)布線進(jìn)行手工初步調(diào)整

需加粗的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過(guò)孔，再次用VIEW3D 功能察看實(shí)際效果。手工調(diào)整中可選Tools-Density Map 查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤(pán)上的End 鍵刷新屏幕。紅色部分一般應(yīng)將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。

九、切換到單層顯示模式下(點(diǎn)擊菜單命令Tools/Preferences，選中對(duì)話框中Display欄的Single Layer Mode)

將每個(gè)布線層的線拉整齊和美觀。手工調(diào)整時(shí)應(yīng)經(jīng)常做DRC，因?yàn)橛袝r(shí)候有些線會(huì)斷開(kāi)而你可能會(huì)從它斷開(kāi)處中間走上好幾根線，快完成時(shí)可將每個(gè)布線層單獨(dú)打印出來(lái)，以方便改線時(shí)參考，其間也要經(jīng)常用3D顯示和密度圖功能查看。

最后取消單層顯示模式，存盤(pán)。

十、如果器件需要重新標(biāo)注可點(diǎn)擊菜單命令Tools/Re-Annotate 并選擇好方向后，按OK鈕。

并回原理圖中選Tools-Back Annotate 并選擇好新生成的那個(gè)*.WAS 文件后，按OK 鈕。原理圖中有些標(biāo)號(hào)應(yīng)重新拖放以求美觀，全部調(diào)完并DRC 通過(guò)后，拖放所有絲印層的字符到合適位置。

注意字符盡量不要放在元件下面或過(guò)孔焊盤(pán)上面。對(duì)于過(guò)大的字符可適當(dāng)縮小，DrillDrawing 層可按需放上一些坐標(biāo)(Place-Coordinate)和尺寸((Place-Dimension)。

最后再放上印板名稱、設(shè)計(jì)版本號(hào)、公司名稱、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工編號(hào)等信息(請(qǐng)參見(jiàn)第五步圖中所示)。并可用第三方提供的程序來(lái)加上圖形和中文注釋如BMP2PCB.EXE 和宏勢(shì)公司ROTEL99和PROTEL99SE 專用PCB 漢字輸入程序包中的FONT.EXE 等。

十一、對(duì)所有過(guò)孔和焊盤(pán)補(bǔ)淚滴

補(bǔ)淚滴可增加它們的牢度，但會(huì)使板上的線變得較難看。順序按下鍵盤(pán)的S 和A 鍵(全選)，再選擇Tools-Teardrops，選中General 欄的前三個(gè)，并選Add 和Track 模式，如果你不需要把最終文件轉(zhuǎn)為PROTEL 的DOS 版格式文件的話也可用其它模式，后按OK 鈕。完成后順序按下鍵盤(pán)的X 和A 鍵(全部不選中)。對(duì)于貼片和單面板一定要加。

十二、放置覆銅區(qū)

將設(shè)計(jì)規(guī)則里的安全間距暫時(shí)改為0.5-1mm 并清除錯(cuò)誤標(biāo)記，選Place-Polygon Plane 在各布線層放置地線網(wǎng)絡(luò)的覆銅(盡量用八角形，而不是用圓弧來(lái)包裹焊盤(pán)。最終要轉(zhuǎn)成DOS 格式文件的話，一定要選擇用八角形)。下圖即為一個(gè)在頂層放置覆銅的設(shè)置舉例：

設(shè)置完成后，再按OK 扭，畫(huà)出需覆銅區(qū)域的邊框，最后一條邊可不畫(huà)，直接按鼠標(biāo)右鍵就可開(kāi)始覆銅。它缺省認(rèn)為你的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間始終用一條直線相連，電路頻率較高時(shí)可選Grid Size 比Track Width 大，覆出網(wǎng)格線。

相應(yīng)放置其余幾個(gè)布線層的覆銅，觀察某一層上較大面積沒(méi)有覆銅的地方，在其它層有覆銅處放一個(gè)過(guò)孔，雙擊覆銅區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)并選擇一個(gè)覆銅后，直接點(diǎn)OK，再點(diǎn)Yes 便可更新這個(gè)覆銅。幾個(gè)覆銅多次反復(fù)幾次直到每個(gè)覆銅層都較滿為止。將設(shè)計(jì)規(guī)則里的安全間距改回原值。

十三、最后再做一次DRC

選擇其中Clearance Constraints Max/Min　Width Constraints Short Circuit Constraints 和Un-Routed Nets　Constraints 這幾項(xiàng)，按Run DRC 鈕，有錯(cuò)則改正。全部正確后存盤(pán)。

十四、對(duì)于支持PROTEL99SE 格式(PCB4.0)加工的廠家可在觀看文檔目錄情況下，將這個(gè)文件導(dǎo)出為一個(gè)*.PCB文件;對(duì)于支持PROTEL99 格式(PCB3.0)加工的廠家，可將文件另存為PCB 3.0 二進(jìn)制文件，做DRC。通過(guò)后不存盤(pán)退出。在觀看文檔目錄情況下，將這個(gè)文件導(dǎo)出為一個(gè)*.PCB 文件。由于目前很大一部分廠家只能做DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 畫(huà)的板子，所以以下這幾步是產(chǎn)生一個(gè)DOS 版PCB 文件必不可少的：

1、將所有機(jī)械層內(nèi)容改到機(jī)械層1，在觀看文檔目錄情況下，將網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)出為*.NET 文件，在打開(kāi)本PCB 文件觀看的情況下，將PCB 導(dǎo)出為PROTEL PCB 2.8 ASCII FILE 格式的*.PCB 文件。

2 、用PROTEL FOR WINDOWS PCB 2.8 打開(kāi)PCB 文件，選擇文件菜單中的另存為，并選擇Autotrax 格式存成一個(gè)DOS 下可打開(kāi)的文件。

3、用DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 打開(kāi)這個(gè)文件。個(gè)別字符串可能要重新拖放或調(diào)整大小。上下放的全部?jī)赡_貼片元件可能會(huì)產(chǎn)生焊盤(pán)X-Y大小互換的情況，一個(gè)一個(gè)調(diào)整它們。大的四列貼片IC 也會(huì)全部焊盤(pán)X-Y 互換，只能自動(dòng)調(diào)整一半后，手工一個(gè)一個(gè)改，請(qǐng)隨時(shí)存盤(pán)，這個(gè)過(guò)程中很容易產(chǎn)生人為錯(cuò)誤。PROTEL DOS 版可是沒(méi)有UNDO 功能的。假如你先前布了覆銅并選擇了用圓弧來(lái)包裹焊盤(pán)，那么現(xiàn)在所有的網(wǎng)絡(luò)基本上都已相連了，手工一個(gè)一個(gè)刪除和修改這些圓弧是非常累的，所以前面推薦大家一定要用八角形來(lái)包裹焊盤(pán)。這些都完成后，用前面導(dǎo)出的網(wǎng)絡(luò)表作DRC Route 中的Separation Setup ，各項(xiàng)值應(yīng)比WINDOWS 版下小一些，有錯(cuò)則改正，直到DRC 全部通過(guò)為止。

也可直接生成GERBER 和鉆孔文件交給廠家選File-CAM Manager 按Next>鈕出來(lái)六個(gè)選項(xiàng)，Bom 為元器件清單表，DRC 為設(shè)計(jì)規(guī)則檢查報(bào)告，Gerber 為光繪文件，NC Drill 為鉆孔文件，Pick Place 為自動(dòng)拾放文件，Test Points 為測(cè)試點(diǎn)報(bào)告。選擇Gerber 后按提示一步步往下做。其中有些與生產(chǎn)工藝能力有關(guān)的參數(shù)需印板生產(chǎn)廠家提供。直到按下Finish 為止。在生成的Gerber Output 1 上按鼠標(biāo)右鍵，選Insert NC Drill 加入鉆孔文件，再按鼠標(biāo)右鍵選Generate CAM Files 生成真正的輸出文件，光繪文件可導(dǎo)出后用CAM350 打開(kāi)并校驗(yàn)。注意電源層是負(fù)片輸出的。

十五、發(fā)Email 或拷盤(pán)給加工廠家，注明板材料和厚度(做一般板子時(shí)，厚度為1.6mm，特大型板可用2mm，射頻用微帶板等一般在0.8-1mm 左右，并應(yīng)該給出板子的介電常數(shù)等指標(biāo))、數(shù)量、加工時(shí)需特別注意之處等。Email發(fā)出后兩小時(shí)內(nèi)打電話給廠家確認(rèn)收到與否。

十六、產(chǎn)生BOM 文件并導(dǎo)出后編輯成符合公司內(nèi)部規(guī)定的格式。

十七、將邊框螺絲孔接插件等與機(jī)箱機(jī)械加工有關(guān)的部分(即先把其它不相關(guān)的部分選中后刪除)，導(dǎo)出為公制尺寸的AutoCAD R14 的DWG 格式文件給機(jī)械設(shè)計(jì)人員。

二十一、整理和打印各種文檔。如元器件清單、器件裝配圖(并應(yīng)注上打印比例)、安裝和接線說(shuō)明等

常用電子元器件應(yīng)用要點(diǎn)及識(shí)別方法

一、電阻

電阻在電路中用“R”加數(shù)字表示，如：R1表示編號(hào)為1的電阻。電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓、偏置等。

1、參數(shù)識(shí)別：

電阻的單位為歐姆(Ω)，倍率單位有：千歐(KΩ)，兆歐(MΩ)等。換算方法是：

1兆歐=1000千歐=1000000歐

電阻的參數(shù)標(biāo)注方法有3種，即直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。

a、數(shù)標(biāo)法主要用于貼片等小體積的電路，如：

472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104則表示100K

b、色環(huán)標(biāo)注法使用最多，現(xiàn)舉例如下：

四色環(huán)電阻五色環(huán)電阻(精密電阻)

2、電阻的色標(biāo)位置和倍率關(guān)系如下表所示：

顏色有效數(shù)字倍率允許偏差(%)

銀色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

棕色 1 x10 ±1

紅色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黃色 4 x10000 /

綠色 5 x100000 ±0.5

藍(lán)色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

二、電容

1、電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示(如C13表示編號(hào)為13的電容)。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開(kāi)組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。

電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)。

容抗XC=1/2πf c (f表示交流信號(hào)的頻率，C表示電容容量)

電話機(jī)中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨(dú)石電容、鉭電容和滌綸電容等。

2、識(shí)別方法：電容的識(shí)別方法與電阻的識(shí)別方法基本相同，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。

電容的基本單位用法拉(F)表示，其它單位還有：毫法(mF)、微法(uF)、納法(nF)、皮法(pF)。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法

容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10 uF/16V

容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示

字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

數(shù)字表示法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。

如：102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF

3、電容容量誤差表

符號(hào) F G J K L M

允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如：一瓷片電容為104J表示容量為0. 1 uF、誤差為±5%。

三、晶體二極管

晶體二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如： D5表示編號(hào)為5的二極管。

1、作用：二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很小;而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。正因?yàn)槎O管具有上述特性，無(wú)繩電話機(jī)中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控制、調(diào)頻調(diào)制和靜噪等電路中。電話機(jī)里使用的晶體二極管按作用可分為：整流二極管(如1N4004)、隔離二極管(如1N4148)、肖特基二極管(如BAT85)、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管等。

2、識(shí)別方法：二極管的識(shí)別很簡(jiǎn)單，小功率二極管的N極(負(fù)極)，在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來(lái)，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來(lái)表示P極(正極)或N極(負(fù)極)，也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別，長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)。

3、測(cè)試注意事項(xiàng)：用數(shù)字式萬(wàn)用表去測(cè)二極管時(shí)，紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?，這與指針式萬(wàn)用表的表筆接法剛好相反。[!--empirenews.page--]

4、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下：

型號(hào) 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

耐壓(V) 50 100 200 400 600 800 1000

電流(A) 均為1

四、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。

1、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。

2、故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開(kāi)路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高;后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。常用穩(wěn)壓二極管的型號(hào)及穩(wěn)壓值如下表：

型號(hào) 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

穩(wěn)壓值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

五、電感

電感在電路中常用“L”加數(shù)字表示，如：L6表示編號(hào)為6的電感。

電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。

直流可通過(guò)線圈，直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，壓降很小;當(dāng)交流信號(hào)通過(guò)線圈時(shí)，線圈兩端將會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過(guò)，所以電感的特性是通直流阻交流，頻率越高，線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振蕩電路。電感一般有直標(biāo)法和色標(biāo)法，色標(biāo)法與電阻類似。如：棕、黑、金、金表示1uH(誤差5%)

的電感。

電感的基本單位為：亨(H) 換算單位有：1H=103mH=106uH。

六、變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管是根據(jù)普通二極管內(nèi)部 “PN結(jié)” 的結(jié)電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專門(mén)設(shè)計(jì)出來(lái)的一種特殊二極管。變?nèi)荻O管在無(wú)繩電話機(jī)中主要用在手機(jī)或座機(jī)的高頻調(diào)制電路上，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)調(diào)制到高頻信號(hào)上，并發(fā)射出去。在工作狀態(tài)，變?nèi)荻O管調(diào)制電壓一般加到負(fù)極上，使變?nèi)荻O管的內(nèi)部結(jié)電容容量隨調(diào)制電壓的變化而變化。

變?nèi)荻O管發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為漏電或性能變差：

(1)發(fā)生漏電現(xiàn)象時(shí)，高頻調(diào)制電路將不工作或調(diào)制性能變差。

(2)變?nèi)菪阅茏儾顣r(shí)，高頻調(diào)制電路的工作不穩(wěn)定，使調(diào)制后的高頻信號(hào)發(fā)送到對(duì)方被對(duì)方接收后產(chǎn)生失真。

出現(xiàn)上述情況之一時(shí)，就應(yīng)該更換同型號(hào)的變?nèi)荻O管。

七、晶體三極管

晶體三極管在電路中常用“Q”加數(shù)字表示，如：Q17表示編號(hào)為17的三極管。

1、特點(diǎn)：晶體三極管(簡(jiǎn)稱三極管)是內(nèi)部含有2個(gè)PN結(jié)，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型兩種類型，這兩種類型的三極管從工作特性上可互相彌補(bǔ)，所謂OTL電路中的對(duì)管就是由PNP型和NPN型配對(duì)使用。

電話機(jī)中常用的PNP型三極管有：A92、9015等型號(hào);NPN型三極管有：A42、9014、9018、9013、9012等型號(hào)。

2、晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，在常見(jiàn)電路中有三種接法。為了便于比較，將晶體管三種接法電路所具有的特點(diǎn)列于下表，供大家參考。

名稱：共發(fā)射極電路共集電極電路(射極輸出器) 共基極電路

輸入阻抗：中(幾百歐～幾千歐) 大(幾十千歐以上) 小(幾歐～幾十歐)

輸出阻抗：中(幾千歐～幾十千歐) 小(幾歐～幾十歐) 大(幾十千歐～幾百千歐)

電壓放大倍數(shù)：大小(小于1并接近于1) 大

電流放大倍數(shù)：大(幾十) 大(幾十) 小(小于1并接近于1)

功率放大倍數(shù)：大(約30～40分貝) 小(約10分貝) 中(約15～20分貝)

頻率特性：高頻差好好

應(yīng)用：多級(jí)放大器中間級(jí)，低頻放大輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配用高頻或?qū)掝l帶電路及恒流源電路

八、場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器

1、場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設(shè)備的輸入級(jí)，可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。

2、場(chǎng)效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類，其控制原理都是一樣的。如圖1-1-1是兩種型號(hào)的表示符號(hào)：

3、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較

(1)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。

(2)場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱之為雙極型器件。

(3)有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。

(4)場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用

電阻色環(huán)的識(shí)別

1、參數(shù)識(shí)別：電阻的單位為歐姆(Ω)，倍率單位有：千歐(KΩ)，兆歐(MΩ)等。換算

方法是：1兆歐=1000千歐=1000000歐

電阻的參數(shù)標(biāo)注方法有3種，即直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。

a、數(shù)標(biāo)法主要用于貼片等小體積的電路，如：

472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104則表示100K

b、色環(huán)標(biāo)注法使用最多，現(xiàn)舉例如下：

四色環(huán)電阻五色環(huán)電阻(精密電阻)

2、電阻的色標(biāo)位置和倍率關(guān)系如下表所示：

顏色有效數(shù)字倍率允許偏差(%)

銀色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

棕色 1 x10 ±1

紅色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黃色 4 x10000 /

綠色 5 x100000 ±0.5

藍(lán)色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

數(shù)字電路抗干擾

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。形成干擾的基本要素有三個(gè)：

(1)干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。

(2)傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。

(3)敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC，弱信號(hào)放大器等。

抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。(類似于傳染病的預(yù)防)

1 抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu) 先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過(guò)在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的 di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：

(1)繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開(kāi)線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。僅加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開(kāi)時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。

(2)在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K 到幾十K，電容選0.01uF)，減小電火花影響。

(3)給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。

(4)電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對(duì)電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。

(5)布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。

(6)可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)把可控硅擊穿的)。

按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。

所謂傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過(guò)在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。所謂輻射干擾是指通過(guò)空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。

切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：

(1)充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。許

多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對(duì)單片

機(jī)的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100Ω電阻代替磁珠。

(2)如果單片機(jī)的I/O口用來(lái)控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)。控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)。

(3)注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來(lái)，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問(wèn)題。

(4)電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源(如電機(jī)，繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。

(5)用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則，廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時(shí)已考慮此要求。

(6)單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。大功率器件盡可能放在電路板邊緣。

(7)在單片機(jī)I/O口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。

3 提高敏感器件的抗干擾性能

提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。

提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：

(1)布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。

(2)布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。

(3)對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。

(4)對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門(mén)狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813， X25043，X25045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。

(5)在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。

(6)IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。

發(fā)光二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試

發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED，是一種能把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件，當(dāng)管子上通過(guò)一定的正向電流時(shí)，便可以光的形式將能量釋放出來(lái)，發(fā)光強(qiáng)度與正向電流近似成正比，發(fā)光顏色與管子的材料有關(guān)。

一、LED的主要特點(diǎn)

(1)工作電壓低，有的僅需1.5 - 1.7V即能導(dǎo)通發(fā)光;(2)工作電流小，典型值約1OmA;(3)具有和普通二極管相似的單向?qū)щ娞匦?，只是死區(qū)電壓略高些;(4)具有和硅穩(wěn)壓二極管相似的穩(wěn)壓特性;(5)響應(yīng)時(shí)間快、從加電壓到發(fā)出光的時(shí)間僅1一1Oms，響應(yīng)頻率可達(dá)100Hz;則使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。

目前常用的發(fā)光二極管有發(fā)紅光和綠光的磷化稼(GaP)LED,其正向壓降VF=2.3V;發(fā)紅光的磷砷化稼(GaASP) LED,其正向壓降VF= 1.5 - 1.7V;以及采用碳化硅和藍(lán)寶石材料的黃色、藍(lán)色LED，其正向壓降VF=6V。

由于LED的正向伏安曲線較陡，故在應(yīng)用時(shí)，必須串接限流電阻，以免燒壞管子。在直流電路中，限流電阻R可用下式估算:

R=(E-VF)/IF

在交流電路中，限流電阻R可用下式估算:R= (e-VF )/2IF，式中e為交流電源電壓的有效值。

二、發(fā)光二極管的測(cè)試

在無(wú)專用儀器的情況下，LED也可用萬(wàn)用表估測(cè)(這里以MF30型萬(wàn)用表為例)。首先，將萬(wàn)用表置于Rx1k檔或Rx100檔，測(cè)量LED的正反向電阻，若正向電阻小于50kΩ，反向電阻無(wú)窮大，表明管子正常。若正、反向均為零或均為無(wú)窮大，或正反向電阻值比較接近，均說(shuō)明管子有問(wèn)題。

然后，還須測(cè)量LED的發(fā)光情況。因其正向壓降為1.5V以上，故無(wú)法用Rx1, Rx1O, Rx1k檔直接測(cè)量，R x1Ok檔雖然使用15V電池;但內(nèi)阻太高，也不能使管子導(dǎo)通發(fā)光。但可采用雙表法測(cè)試。將兩塊萬(wàn)用表串聯(lián)起來(lái)，均置于Rx1檔，這樣電池總電壓為3V，總內(nèi)阻為50Ω，則提供給L印的工作電流大于1OmA，足以使管子導(dǎo)通發(fā)光。若測(cè)試中，某管不發(fā)光即說(shuō)明該管有問(wèn)題。

使用LED注意事項(xiàng)

1. 焊接溫度在260℃左右,時(shí)間控制在5S以內(nèi),焊接點(diǎn)離膠體底部在2.5mm以上,電烙鐵一定要接地.

2. 請(qǐng)勿帶電焊接LED.

3.通電情況下,避免在80℃以上高溫作業(yè),如有高溫作業(yè)一定要做好散熱.

4.靜電:

①所有與蘭、綠、白、紫LED相關(guān)作業(yè)人員一定要做好防靜電如: 帶靜電環(huán),穿靜電衣,靜電鞋.

②帶有線靜電環(huán)時(shí),靜電環(huán)要接地.并且地線與市地線電位差不超過(guò)5V或者阻抗不超過(guò)25Ω.

③作業(yè)機(jī)臺(tái)及作業(yè)桌面均需加裝地線.

5.使用LED時(shí)電流最好不要超過(guò)20mA,最好使用15-19mA的電流.

6.器件不可與發(fā)熱元件靠得太近,工作條件不可超過(guò)其規(guī)定的極限.

7.安裝LED時(shí),建議用導(dǎo)套定位,務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝.

8.在焊接溫度回到正常以前,應(yīng)避免LED受到任何震動(dòng)或外力.