如何设计小制作的印刷电路板

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印刷电路板是电子制作的基础部件,其设计是否合理,直接关系到电子制作的质量,甚至关系到电子制作的成败。本文想和初学者交流设计印刷电路板的经验。

一、设计印刷电路板的一般原则

印刷电路板是依据电原理图设计的,不同的电路对印刷电路板有不同的要求,每个设计者也会有各自不同的考虑,但以下一般原则是设计中必须遵循的:

①输入端与输出端的元器件应尽量远离,输入端与输出端的信号线不可靠近,更不可平行;多级电路应按信号流程逐级排列,不可互相交叉混合,以免引起有害耦合和互相干扰。

②不相耦合的线圈、变压器等应互相远离,并使其磁路互相垂直,以避免产生有害的磁耦合。

③地线不能形成闭合回路,见图1。在高频电路中,可采用大面积接地方式见图2,以防电路自激。

图1
图1 🔍原图 (864×277)
图2
图2 🔍原图 (571×460)

④高频电路中元器件之间的连线应尽量短,以减小分布参数对高频电路的影响。

⑤线条宽度和线条间距,应尽量大些,以保证电气要求和足够的机械强度,在业余小制作中,一般应使线条宽度和线条间距分别大于1毫米。

二、设计中的注意事项

除了以上原则必须遵循外,为提高设计质量,还应注意以下几点:

①外壳不绝缘的元器件之间应有适当距离,不可靠得太近,以免相碰造成短路。

②在两条可能引起互相干扰而又无法远离的信号线之间,可以设置一条地线或电源线(对交流等效于地),利用地线的隔离作用提高电路工作稳定度。

③电路板上各元器件应均匀、整齐排列,同时考虑到安装、焊接、更换的方便。

④电位器、可变电容器、开关、插孔等与机外有联系的元器件的布局,应与机壳上的相应位置一致;机内可调元件的布局,应考虑调节的方便。

⑤设计时,应同时考虑印刷电路板的固定问题,留出固定螺钉孔。

三、设计举例

现以图3所示调频无线话筒为例,介绍印刷电路板具体设计步骤:

图3
图3 🔍原图 (859×621)

①确定印刷电路板的形状和尺寸。主要是根据机壳及主要元器件来确定,形状一般为长方形,也有正方形或多边形的,尺寸不宜过小。

②初步确定各元器件的位置。图3电路为两级,第一级(VT1)是音频放大级,第二级(VT2)是高频振荡兼调制级。取从左至右的信号流程方向(也可取其它方向),左半部分安排第一级,右半部分安排第二级。然后依次将各元器件在电路板上的位置初步画下来如图4(a)所示,可按照电原理图中的相对位置来画。同时确定电路板安装固定孔。

图4
图4 🔍原图 (1722×1018)

③画草图。按照电原理图,画出各元器件之间的连接线见图4(b)。线与线不能交叉,如遇交叉必须设法绕行,并适当调整有关元器件的相对位置,这一步工作最关键。有些复杂电路往往要反复几次调整元器件位置才能完成。

④画正式印刷电路板图。在草图的基础上,将接点处扩大,一般接点处直径应大于2mm,以保证焊接质量和机械强度。然后将各元器件接点之间的连线加粗并适当调整变形,使线条走向和布局整齐、匀称。如C3上端接电源(+),下端接地(-),从图4b可看到C3与C2互相交叉,由于C3位于C2下方,因此必须使电源线向下延伸,以便C3连接。由于采用刀刻法,因此接点与线条均不采用弧线。完成的印刷电路板图见图4(c)。

⑤校核。将各元器件符号绘入印刷电路板图中的相应位置图4(d),对照电原理图进行校核无误后,印刷电路板设计即完成。(文江)