電子線路設計
——PCB設計的一般原則

夏青

電子線路設計
——PCB設計的一般原則

夏青

《電子線路》是應用電子技術專業的一門重要的專業基礎課，是一門工程性和實踐性都很強的課程。隨著電子技術的發展，集成電路在實際應用中的日趨廣泛，為使學生所學不與時代相脫節，教師加強了對集成電路的介紹。在實踐過程中，我們發現學生理論知識相對較強，動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，它的發明者是奧地利人保羅·愛斯勒（PaulEisler），他于1936年在一個收音機裝置內采用了印刷電路板。1943年，美國人將該技術大量使用于軍用收音機內。1948年，美國正式認可這個發明用于商業用途。自20世紀50年代中期起，印刷電路版技術才開始被廣泛采用。下面我把在帶領學生進行印制電路板（PCB）設計中遇到的一些問題和基本設計原則總結如下。

印制電路板（PCB）是電子產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。隨著電子技術的飛速發展，PCB的密度越來越高。PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大。因此，在進行PCB設計時。必須遵守PCB設計的一般原則，并應符合抗干擾設計的要求。

PCB設計的一般原則要使電子電路獲得最佳性能，元器件的布局及導線的布設是很重要的。為了設計質量好、造價低的PCB，應遵循以下一般原則：

一、布局的原則

（一）要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，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，根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

第一，盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數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，輸入和輸出元件應盡量遠離。

第二，某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應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盡量布置在調試時手不易觸及的地方。

第三，重量超過15g的元器件、應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。

第四，對于電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節，應放在印制板上方便于調節的地方；若是機外調節，其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應。

第五，應留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

（二）根據電路的功能單元。對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：

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

第二，以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、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。一般電路應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。

二、布線的原則

第一，輸入輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發生反饋耦合。

第二，印制的導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的黏附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1—15mm時。通過2A的電流，溫度不會高于3℃，因此。導線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數字電路，通常選0.02—0.3mm導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線。尤其是電源線和地線。導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。對于集成電路，尤其是數字電路，只要工藝允許，可使間距小至5—8mm。

第三，印制導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發生銅箔膨脹和脫落現象。必須用大面積銅箔時，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生的揮發性氣體。

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。對高密度的數字電路，焊盤最小直徑可取（d+1.0）mm。

以上是學生們在進行實際電路焊接的過程中經常遇到的問題。雖然隨著集成電路的發展，分立元件電路的應用會逐漸減少，但是作為電子專業的學生，掌握一些基本的線路焊接知識、具體電路設計方法還是非常有必要的。希望我們的學生既學會動腦又會動手，更好的服務社會。

（夏青：承德護理職業學院，講師。）