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元器件的装配方式与布局

作者:dolphin时间:2011-05-03浏览次数:1214

在设计装配方式之前,要求将整机的电路基本定型,同时还要根据整机的体积以及机壳的尺寸来安排元器件在印刷电路板上的装配方式。
  具体做这一步工作时,可以先确定好印刷电路板的尺寸,然后将元器件配齐,根据元器件种类和体积以及技术要求将其布局在印刷电路板上的适当位置。可以先从体积较大的器件开始,如电源变压器、磁棒、全桥、集成电路、三极管、二极管、电容器、电阻器、各种开关、接插件、电感线圈等。待体积较大的元器件布局好之后,小型及微型的电子元器件就可以根据间隙面积灵活布配。二极管、电感器、阻容元件的装配方式一般有直立式、俯卧式和混合式三种。
  ①直立式。这种安装方式见图1。电阻、电容、二极管等都是竖直安装在印刷电路板上的。这种方式的特点是:在一定的单位面积内可以容纳较多的电子元件,同时元件的排列也比较紧凑。缺点是:元件的引线过长,所占高度大,且由于元件的体积尺寸不一致,其高度不在一个平面上,欠美观,元器件引脚弯曲,且密度较大,元器件之间容易引脚碰触,可靠性欠佳,且不太适合频率较高的电路采用。

②俯卧式。这种安装方式见图2。二极管、电容、电阻等元件均是俯卧式安装在印刷电路板上的。这样可以明显地降低元件的排列高度,可实现薄形化,同时元器件的引线也最短,适合于较高工作频率的电路采用,也是目前采用得最广泛的一种安装方式。

③混合式。为了适应各种不同条件的要求或某些位置受面积所限,在一块印刷电路板上,有的元器件采用直立式安装,也有的元器件则采用俯卧式安装。这受到电路结构各式以及机壳内空间尺寸的制约,同时也与所用元器件本身的尺寸和结构形式有关,可以灵活处理。见图3。

元器件配置布局应考虑的因素
  对于印刷电路板的布局排列并没有统一固定的模式,每个设计者都可以根据具体情况和习惯方法进行工作,但是一些基本原则是应遵循的。
  ①印刷电路板最经济的形状是矩形或正方形。一般应避免设计成异形,以尽可能地降低成本。
  ②如果印刷电路板是矩形,元件排列的长度方向一般应与印刷电路板的长边平行,这样不但可以提高元件的装配密度,而且可使装配好的印刷电路板更美观。
  ③元件的配置与安装必须要考虑到足够的机械强度,要保证元件和印刷电路板在工作与运输过程中不会因振动、冲击而损坏。其重量超过15g以上的元器件应考虑使用支架或卡夹加以固定,一般不宜直接将它们焊接在印刷电路板上。
  ④一些电子元件,特点是放大器的输入与输出部分,应尽可能地设计到靠近印刷电路板外部连接的插头部分。当然,如果存在着寄生耦合,例如相邻导线间的电信号串扰,就不能使它们的引线靠得太近。
  ⑤对于一些易发热的元件,如电源变压器、大功率三极管、可控硅、大功率电阻等应尽量靠近机壳框架。因为金属框架具有一定的散热作用。对于湿度敏感的元件,如锗三极管、电解电容器等,应尽量远离热源区。对于一些耐热性较好的元器件则尽可能设计到印刷电路板最热的区域内。
  ⑥应尽可能地缩短元件及元件之间的引线。尽量避免印刷电路板上的导线的交叉,设法减小它们的分布电容和互相之间的电磁干扰,以提高系统工作的可靠性。
  ⑦应以功能电路的核心器件为中心,外围元件围绕它进行布局。例如通常是以集成电路基晶体三极管等元件为核心,然后根据各自的引脚功能,正确地排列布置外围元件的方向与位置。
  ⑧在设计数字逻辑印刷电路板时,要注意各种门电路多余端的处理,或接电源端或接地端,并按照正确的方法实现不同逻辑门的组合转换。
  ⑨元器件的配置和布局应有利于设备的装配、检查、高度与维修。
  ⑩对于要求防干扰的元器件,可采用金属外壳或在元件表面喷涂金属加以屏蔽。
  印刷电路上导线配置应考虑的因素:
  我们通常所用的敷铜板上的铜箔厚度一般为0.05mm左右,在敷铜厚度不变的情况下要通过不同的电流强度,就要对其布线以及导线的宽窄有所要求。利用protel等电路设计CAD软件绘制好电路原理图(sch),再在印刷电路图(pcb)下进行元器件配置布局,确定导线的位置、走向、连接点以及适当的宽度。严格地讲,应根据电路要求的电流强度、压降、击穿电压、分布电容等多项指标来进行核算,核算无误后,应略留余地,其设计才算初步完成。但在业余制作情况下,对于一些与安全无关或不紧要的电子装置,也可以将上述条件放松,但应尽量遵循以下原则。
  ①绘制的导线粗细应尽量均匀,在同一导线上不应出现突然由粗变细或由细变粗的现象。
  ②其图案、线条的宽度大于5mm时,需在线条中间设计出图形或缝状空白处,以免在铜箔与绝缘基板之间产生气泡。
  ③有电耦合或磁耦合的通路,应避免相互平行。当导线的串联电阻和电感影响处于将要位置,而寄生电容的影响为时,高阻抗的信号线要采用窄导线。
  ④导线间距的确定应考虑到最坏的工作条件下导线之间的绝缘电阻和击穿电压。实践证明:导线的间距在1.5mm时,其绝缘电阻超过20MΩ,允许电压可达300V;间距在1.0mm时,允许电压为200V,所以导线的间距通常应采用1.0-1.5mm。
  ⑤在高频电路系统中,必须采用大面积接地结构,这样既能起到屏蔽作用,又可使高频回路具有较小的电感。
  ⑥印刷电路板上的导线宽度,主要由导线(铜箔)与绝缘板之间粘附强度,渡过它们的电流强度和最大允许温升确定的。如果在+20℃时,允许有微小温升,导线宽度和允许电流的对应关系如下:(铜箔厚度为0.05mm时)

导线宽度(mm)


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