电子产品设计与制作实训

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• （5）注意晶体管元件的电路符号管脚名称应该和 封装的管脚名称相符，否则在PCB中脚上无连接线；
（6）含子元件的元件，应在子元件用完后再用第二 个元件，
（7）自己绘制的原理图元件，图样应该尽可能按照 标准绘制，大小要合适，注意管脚电气接点应该在栅 格交叉点上。
减小寄生电感的磁场影响的方法是减小互感耦合：一是导线 距离增大、长度缩短；二是导线垂直布线，双面板利用两面使走 线正交，单面板用跳线跨越正交。
如果两根导线中流过的是等值反向的电流，在不考虑它们之 间的相符影响条件下，应该将这两根导线尽量靠近，这时对其它 导线来说它们相当于一根零电流的导线，干扰得到了有效的减小。
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• （2）选择元器件 • 电路要经过电气测试，能达到设计要求时才能确定元器件。 • 元器件的主要参数应该与设计相符，不能随意感动 • 元器件的封装要考虑整机的结构和PCB的大小，少用大型封装
的元器件。 • 根据产品的功能、性能要求、整机成本和使用环境等选择适合
③温度检测器件应紧贴被测元器件并远离其它高温区 域，以保证检测的准确性，避免引起误动作。
④双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。
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（4）布局其它注意事项 ①通常条件下，所有的元件均应布置在印制板的同一面上。 ②在保证电气性能的前提下，元器件应排列整齐、美观，分布均PPT文源自演模板电子产品设计与制作实训
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（3）抑制热干扰 ①对于发热元器件，应安排在利于散热的位置或留出
散热空间，一般安装在PCB边缘，必要时可以单独设置散 热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元件的影响。
②受温度影响较大的元器件，应该远离热源。注意电 解电容的失效有不少是因为常时间受热引起。
当将板子做得小一些，以降低成本； • 在原理图和PCB图编辑器里，生成本设计自带的元件库和封装库，
以便到其它的电脑上打开你的PCB文档。 • 设计的PCB铜膜走线不要过细，否则在雕刻时易断。
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8. PCB设计实例： 直流稳压电源的设计
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②按信号流程布局的原则
将PCB分成若干块，按照电路的信号流程，依次 在每一快上安装一个电路单元，每个单元以电路的 核心元件为中心，围绕它来进行布局。一般以三极 管或集成电路等作为核心元器件，该单元的其它元 器件围绕在它周围。元器件的布局应便于信号流通， 使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号 的流向安排为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。
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•一、任务描述 • 本任务是在确定了电子整机电路的基础上，绘出 电原理图，根据电路确定元器件有关参数和封装，在购 买好元器件后，根据元器件实际外形确定或设计封装， 设计出可行的印刷电路板。这部分任务主要是培养学生 的元器件采购能力和PCB设计能力。本任务对应国家职 业技能计算机辅助设计绘图员相关操作能力要求。 •
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7．实训注意事项 • 在protel99的系统菜单设置项里，将自动保存时间设置为10分钟，
防止以外停电、死机； • 设计的文档要保管好，以免丢失或被他人篡改，每一组最好准备
一个U盘。 • PCB板的尺寸大小要合理，在满足其它设计要求的情况下，可适
的元器件。 • 元器件要便于运输、储存、维护和节能，要便于简化生产工艺
和降低生产费用。 • 尽量使用易于采购的常规元器件满足现有设备的生产。
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4．原理图绘制常规 (1）根据电路图的大小设置好图纸尺寸，一般不需要
标题栏； (2）原理图应该美观，元件分布合乎常规，接口、端
子等一般放置在图的边沿； （3）元件的编号、参数、网络标号、端口名称等要认
真输入，不要搞错； （4）注意连接元件管脚的“导线”应接在脚的端部，
网络编号的位置要准确，电源端口的名称不要搞错，元 件封装的输入要满足PCB设计时的要求；
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②务必处理好过孔与周边各实体的间隙，需要的载 流量越大，所需的过孔尺寸越大。
（3）印制导线处理
①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。应尽量采用较 宽的导线，特别是电源线、地线及大电流的信号线，更 要适当加宽。
②印制导线的间距。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。导线越短、间 距越大，则绝缘电阻和耐压增加。
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6．PCB布线设计
（1）PCB布线基本原则
①PCB布线应保证电路板焊接时焊点合格、不损伤元 器件、成品电路板能正常工作，保证产品技术性能达到 设计要求。
②在满足电气和机械性能的基础上，布线应该整齐、 美观，同一个单元电路的走线应尽量布置在一块，尽量 不用或少用过孔及跳线，导线要尽量不用长导线，。
②电源线的干扰和消除
电源线的干扰主要来自电源线路和稳压电源，消除电源的干 扰主要依靠线路滤波器、退耦、滤波等电路元器件消除。
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③电磁场的干扰
减小寄生电容的电场影响的方法：一是减小寄生电容的容量， 即增大导线的间距和缩短导线的长度；二是在这两条导线之间布 地线，低阻抗的地线可以削弱产生干扰的电场。
（2）可以用覆铜制作出需要的字符，如PCB编号、 设计日期、设计单位等文字和其它图形符号，但原则 是不要影响到PCB正常的布线。
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（5）印制导线的干扰和消除
①地线的干扰和消除
地线干扰主要来自于地线阻抗。消除公共阻抗耦合干扰有两 个方法：一是减小公共地线部分的阻抗，如地线加宽和覆铜，或 者不涂助焊剂在过锡时加厚地线；二是通过适当的接地方式避免 容易相互干扰的电路共用地线，如将强电电路和弱电电路、交流 电路和直流电路、数字电路和模拟电路、高速电路和低速电路等 的元器件分开接地，最后再集中一点共地。
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• ③特殊元器件优先布局的原则
•
对于可能由电、磁、热、机械等因素引起干扰
或对整机性能和布局有重大影响的特殊元器件，在着
手设计印制板的版面、决定整机电路布局的时候，应
该根据电气原理，首先决定它们的位置，然后再安排
其它元器件。
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• 导线与焊盘的连接处的过度也要圆滑，避免出现小 尖角。Protel99se中用补“泪滴”处理。
• 印制导线应尽量避免交叉，以减少过孔和跳线。
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（4）覆铜和字符处理
（1）覆铜能降低导线阻抗，使导线导电能力增强， 但要根据实际需要选择是否覆铜和怎样覆铜，处理不 好可能会适得其反。
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2020/11/27
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《电子产品设计与制作实训》教案
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电工电子实训教研室
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•教学目的与要求 • •1．用Protel99绘制电原理图，进行ERC检查； •2．要求输入元件封装、建网络表无错误； •3．按照设计要求规划电路板； •4．印刷电路板的布局设计合理； •5．印刷电路板的布线设计符合电气规范； •6．印刷电路板的DRC检查； •
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•5．元器件布局设计 • (1)元器件布局基本原则 • ①元器件布局应保证安装后的电路板电 气和机械性能良好，保证电路板的加工工序 合理，以提高加工效率和合格率。一般来说 PCB元器件布局完成，安装能用的生产工艺也 就基本定下来了。
•盲 孔
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2．PCB设计步骤
• •PCB • • • • • •
选 择 元 器 件
绘 制 原 理 图
生 成 网 络 表
规 划 电 路 板
导 入 网 络 表
元 器 件 布 局
布 线
文 档 输 出
•PCB设计步骤
匀、疏密恰当。 ③根据PCB的大小和元器件的数量确定安装方式，选择立式安装还
是卧式安装。 ④如果元器件或导线之间有较高的电压，应加大它们的距离，以
免因放电而引起意外。 ⑤带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方，最好
加上防护设施。
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④操控性元器件定位布局的原则 对于与操作、控制、接口相关的元器件只能安
装在规定的位置。如各种调节电位器、可变电容 器、红外接收器、各种输入/输出端子等，只能安 装在电路板的边缘，以便于伸出或靠近机壳。 （2）防止电磁干扰 ①减少电磁辐射元器件的辐射强度。 ②降低辐射源与被辐射元器件之间的耦合因素。 ③提高受干扰元器件的抗干扰能力。
③Protel99se可以自动布线，但一般需要手工调整， 达到PCB布线合理和便于生产加工。手动布线时可以根 据要求适当调整元器件布局。
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（2）焊盘和过孔处理
①焊盘的大小和形状以及焊盘通孔的孔径要与焊接 元器件相适应，还要考虑焊点通过电流的大小。
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③印制导线的走向和形状。
• 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时，应该与 它们保持均等的间距；同样，多条导线之间的距离 也应当均匀一般保持间距相等。
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3．元器件选择 （1）选择印制板
根据整机的机械结构确定电路板的形状、 尺寸和厚度，根据整机的机械和电气性能要 求选择PCB的板材，根据元器件的密集程度及 安装方式确定是用单面板还是双面板。
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•二、任务讲解 •1．PCB基础知识 • 简要介绍：PCB的种类；PCB的层；PCB的焊盘和过孔； PCB的印制导线和敷铜的知识。
•埋 孔 •通孔
•顶层 •中间层
•底层
•印刷电路板结构图
•绝 缘 层
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第一步：选择元器件
• 只需要对图中虚线框内部分的电路设计印制板； • 框外元器件、D1、、F2、RP安装在机壳上，D1、F2和RP在PCB
上仍以相应的封装设计，安装时可直接将元件的引脚用导线 连接后焊接在PCB焊盘上； • 输入和输出端按电源插座设计，实际安装时也可以不用插座 而直接将导线焊在焊盘上。 • 三端稳压器利用金属机壳散热，在稳压器和外壳之间用聚酯 膜或云母片绝缘，紧固在机壳上。 • 印制板选用普通单层板，尺寸80×50mm2就够了。
⑥PCB边上要留有一定空间，以便于安装和波峰焊机。 ⑦大型和不便在PCB上安装的元器件可以安装在机壳 上。 ⑧在生产和维修时需要调试和检测的元器件及可插拔 端子，布局时要留有足够空间。 ⑨元器件之间要有合适的间距，避免引脚和金属外壳 相碰而造成短路。 ⑩元器件的布局要符合PCB安装工艺的要求。
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