如何设计电路板

作者：时间：2013-05-08来源：网络收藏

4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：

型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000

电流(A) 均为1

四、稳压二极管

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：

型号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

五、电感

电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。

电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。

直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小;当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)

的电感。

电感的基本单位为：亨(H) 换算单位有：1H=103mH=106uH。

六、变容二极管

变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：

(1)发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。

七、晶体三极管

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。

1、特点：晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号;NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号。

2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表，供大家参考。

名称：共发射极电路共集电极电路(射极输出器) 共基极电路

输入阻抗：中(几百欧～几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧～几十欧)

输出阻抗：中(几千欧～几十千欧) 小(几欧～几十欧) 大(几十千欧～几百千欧)

电压放大倍数：大小(小于1并接近于1) 大

电流放大倍数：大(几十) 大(几十) 小(小于1并接近于1)

功率放大倍数：大(约30～40分贝) 小(约10分贝) 中(约15～20分贝)

频率特性：高频差好好

应用：多级放大器中间级，低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路

八、场效应晶体管放大器

1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。

2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号：

3、场效应管与晶体管的比较

(1)场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。

(2)场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。

(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。

(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用

电阻色环的识别

1、参数识别：电阻的单位为欧姆(Ω)，倍率单位有：千欧(KΩ)，兆欧(MΩ)等。换算

方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：

472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K

b、色环标注法使用最多，现举例如下：

四色环电阻五色环电阻(精密电阻)

2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：

颜色有效数字倍率允许偏差(%)

银色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

棕色 1 x10 ±1

红色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黄色 4 x10000 /

绿色 5 x100000 ±0.5

蓝色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

数字电路抗干扰

在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。形成干扰的基本要素有三个：

(1)干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)

1 抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的 di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下：

(1)继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。

(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路，电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF)，减小电火花影响。

(3)给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。

(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

(5)布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。

(6)可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的)。

按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。

所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。

切断干扰传播路径的常用措施如下：

(1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许

多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片

机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。

(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路)。

(3)注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。

(4)电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机，继电器)与敏感元件(如单片机)远离。

(5)用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。

(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。

(7)在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

3 提高敏感器件的抗干扰性能

提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。

提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：

(1)布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。

(2)布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。

(3)对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。

(4)对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813， X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。

(5)在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。

(6)IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。

发光二极管的简易测试

发光二极管，简称LED，是一种能把电能转换成光能的半导体器件，当管子上通过一定的正向电流时，便可以光的形式将能量释放出来，发光强度与正向电流近似成正比，发光颜色与管子的材料有关。

一、LED的主要特点

(1)工作电压低，有的仅需1.5 - 1.7V即能导通发光;(2)工作电流小，典型值约1OmA;(3)具有和普通二极管相似的单向导电特性，只是死区电压略高些;(4)具有和硅稳压二极管相似的稳压特性;(5)响应时间快、从加电压到发出光的时间仅1一1Oms，响应频率可达100Hz;则使用寿命长，一般可达10万小时以上。

目前常用的发光二极管有发红光和绿光的磷化稼(GaP)LED,其正向压降VF=2.3V;发红光的磷砷化稼(GaASP) LED,其正向压降VF= 1.5 - 1.7V;以及采用碳化硅和蓝宝石材料的黄色、蓝色LED，其正向压降VF=6V。

由于LED的正向伏安曲线较陡，故在应用时，必须串接限流电阻，以免烧坏管子。在直流电路中，限流电阻R可用下式估算:

R=(E-VF)/IF

在交流电路中，限流电阻R可用下式估算:R= (e-VF )/2IF，式中e为交流电源电压的有效值。

二、发光二极管的测试

在无专用仪器的情况下，LED也可用万用表估测(这里以MF30型万用表为例)。首先，将万用表置于Rx1k档或Rx100档，测量LED的正反向电阻，若正向电阻小于50kΩ，反向电阻无穷大，表明管子正常。若正、反向均为零或均为无穷大，或正反向电阻值比较接近，均说明管子有问题。

然后，还须测量LED的发光情况。因其正向压降为1.5V以上，故无法用Rx1, Rx1O, Rx1k档直接测量，R x1Ok档虽然使用15V电池;但内阻太高，也不能使管子导通发光。但可采用双表法测试。将两块万用表串联起来，均置于Rx1档，这样电池总电压为3V，总内阻为50Ω，则提供给L印的工作电流大于1OmA，足以使管子导通发光。若测试中，某管不发光即说明该管有问题。

使用LED注意事项

1. 焊接温度在260℃左右,时间控制在5S以内,焊接点离胶体底部在2.5mm以上,电烙铁一定要接地.

2. 请勿带电焊接LED.

3.通电情况下,避免在80℃以上高温作业,如有高温作业一定要做好散热.

4.静电:

①所有与兰、绿、白、紫LED相关作业人员一定要做好防静电如: 带静电环,穿静电衣,静电鞋.

②带有线静电环时,静电环要接地.并且地线与市地线电位差不超过5V或者阻抗不超过25Ω.

③作业机台及作业桌面均需加装地线.

5.使用LED时电流最好不要超过20mA,最好使用15-19mA的电流.

6.器件不可与发热元件靠得太近,工作条件不可超过其规定的极限.

7.安装LED时,建议用导套定位,务必不要在引脚变形的情况下安装.

8.在焊接温度回到正常以前,应避免LED受到任何震动或外力.