備好按總體電路圖所需要的元器件等以后,如何把這些元器件按電路圖組裝起來,電路各部分應(yīng)放在什么位置,是用一塊電路板,還是用多塊電路板組裝,一塊板上電路元件又是如何布置等等,這都屬于電路安裝布局的問題。
電子電路安裝布局分電子裝置整體結(jié)構(gòu)布局和電路板上元器件安裝布局兩種。
一、整體結(jié)構(gòu)布局
這是一個空間布局的問題。應(yīng)從全局出發(fā),決定電子裝置各部分的空間位置。例如,電源變壓器、電路板、執(zhí)行機構(gòu)、指示與顯示部分、操作部分、以及其他部分等,在空間尺寸不受限制的場合,這些都比較好布局;而在空間尺寸受到限制且組成部分多而復(fù)雜的場合時,布局是十分艱難的,常常要對多個布局方案進(jìn)行比較,多次反復(fù)是常有的事。
整體結(jié)構(gòu)布局沒有一個固定的模式,只有一些應(yīng)遵循的原則:
1、注意電子裝置的重心平衡與穩(wěn)定。為此,變壓器和大電容等比較重的器件應(yīng)安裝在裝置的底部,以降低裝置的重心,還應(yīng)注意裝置前后、左右的重量平衡。
2、注意發(fā)熱部件的通風(fēng)散熱。為此,大功率管應(yīng)加裝散熱片,并布置在靠近裝置的外殼,且開鑿?fù)L(fēng)孔,必要時加裝小型排風(fēng)扇。
3、注意發(fā)熱部件的熱干擾。為此,半導(dǎo)體器件、熱敏器件、電解電容等應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離發(fā)熱部件。
4、注意電磁干擾對電路正常工作的影響,容易接受干擾的元器件(如高放大倍數(shù)放大器的第一級等)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離干擾源(如變壓器、高頻振蕩器、繼電器、接觸器等)。當(dāng)遠(yuǎn)離有困難時,應(yīng)采取屏蔽措施(即將干擾源屏蔽或?qū)⒁资芨蓴_的元器件屏蔽起來)。此外,輸入級也應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離輸出級。
5、注意電路板的分塊與布置。如果電路規(guī)模不大或電路規(guī)模雖大但安裝空間沒有限制,則盡可能采用一塊電路板,否則采用多塊電路板。分塊的原則是按電路功能分塊,不一定一塊一個功能,可以一塊有幾個功能的電路。電路板的布置可以臥式,也可以立式布置,這要視具體空間而定。不論采用哪一種,都應(yīng)考慮到安裝、調(diào)試和檢修的方便。此外,與指示和顯示有關(guān)的電路板最好是安裝在面板附近。
6、注意連線的相互影響。強電流線與弱電流線應(yīng)分開走,輸入級的輸入線應(yīng)與輸出級的輸出線分開走。
7、操作按鈕、調(diào)節(jié)按鈕、指示器與顯示器等都應(yīng)安裝在裝置的面板上。
8、注意安裝、調(diào)試和維修的方便,并盡可能注意整體布局的美觀。前述七項布局的原則是從技術(shù)角度出發(fā)提出來的,在盡量滿足這些原則的前提下,應(yīng)特別注意安裝、調(diào)試和維修方便,以及整體美觀。否則,不是一個好的整體布局,甚至是一個無法實現(xiàn)的整體布局。
二、電路板結(jié)構(gòu)布局
在一塊板上按電路圖把元器件組裝成電路,其組裝方式通常有兩種:插接方式和焊接方式。插接方式是在面包板上進(jìn)行,電路元器件和連線均接插在面包板的孔中;焊接方式是在印刷板上進(jìn)行,電路元器件焊接在印刷板上,電路連線則為特制的印刷線。
不論是哪一種組裝方式,首先必須考慮元器件在電路板上的結(jié)構(gòu)布局問題。布局的優(yōu)劣不僅影響到電路板的走線、調(diào)試、維修以及外觀,也對電路板的電氣性能有一定影響。
電路板結(jié)構(gòu)布局也沒有固定的模式,不同的人所進(jìn)行的布局設(shè)計有不同的結(jié)果,這不足為奇,但有如下一些供參考的原則:
1、首先布置主電路的集成塊和晶體管的位置。安排的原則是,按主電路信號流向的順序布置各級的集成塊和晶體管。當(dāng)芯片多,而板面有限時,則布成一個“U”字形,“U”字形的口一般應(yīng)盡量靠近電路板的引出線處,以利于第一級的輸入線、末級的輸出線與電路板引出線之間的連線。此外,集成塊之間的間距(即空余面積)應(yīng)視其周圍元器件的多少而定。
2、安排其他電路元器件(電阻、電容、二極管等)的位置。其原則是,按級就近布置。換句話說,各級元器件圍繞各級的集成塊或晶體管布置。如果有發(fā)熱量較大的元器件,則應(yīng)注意它與集成塊或晶體管之間的間距應(yīng)足夠大些。
3、連線布置。其原則是,第一級輸入線與末級的輸出線,強電流線與弱電流線、高頻線與低頻線等應(yīng)分開走,其間距離應(yīng)足夠大,以避免相互干擾。
4、合理布置接地線。為避免各級電流通過地線時產(chǎn)生相互間的干擾,特別是末級電流通過地線對第一級的反饋干擾,以及數(shù)字電路部分電流通過地線對模擬電路產(chǎn)生干擾,通常采用地線割裂法使各級地線自成回路,然后再分別一點接地,如圖(a)所示。換句話說,各級的地是割裂的,不直接相連,然后再分別接到公共的一點地上。
(a)一點接地(b)串聯(lián)接地
根據(jù)上述一點接地的原則,布置地線時應(yīng)注意如下幾點:
①輸出級與輸入級不允許共用一條地線。
②數(shù)字電路與模擬電路不允許共用一條地線。
③輸入信號的“地”應(yīng)就近接在輸入級的地線上。
④輸出信號的“地”應(yīng)接公共地,而不是輸出級的“地”。
⑤各種高頻和低頻退耦電容的接“地”端應(yīng)遠(yuǎn)離第一級的地。
顯然,上述單點接地的方法可以完全消除各級之間通過地線產(chǎn)生的相互影響,但接地方式比較麻煩,且接地線比較長,容易產(chǎn)生寄生振蕩。因此,在印刷電路板的地線布置上常常采用另一種地線布置方式,即串聯(lián)接地方式,如圖(b)所示,各級地一級級直接相連后再接到公共的地上。
在這種接地方式中,各級地線可就近相連,接地比較簡單,但因存在地線電阻(如圖中虛線所示),各級電流通過相應(yīng)的地線電阻產(chǎn)生干擾電壓,影響各級的工作。為了盡量抑制這種干擾,常常采用加粗和縮短地線的方法,以減小地線電阻。
5、電路板的布局還應(yīng)注意美觀和檢修方便。為此,集成塊的安置方式應(yīng)盡量一致,不要橫的橫、豎的豎,電阻、電容等元器件亦應(yīng)如此。
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