如何設(shè)計(jì)電路板

4、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下：

型號(hào) 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

耐壓(V) 50 100 200 400 600 800 1000

電流(A) 均為1

四、穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。

1、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。

2、故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開(kāi)路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這3種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高;后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。常用穩(wěn)壓二極管的型號(hào)及穩(wěn)壓值如下表：

型 號(hào) 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

穩(wěn)壓值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

五、電感

電感在電路中常用“L”加數(shù)字表示，如：L6表示編號(hào)為6的電感。

電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。

直流可通過(guò)線圈，直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，壓降很小;當(dāng)交流信號(hào)通過(guò)線圈時(shí)，線圈兩端將會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過(guò)，所以電感的特性是通直流阻交流，頻率越高，線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振蕩電路。電感一般有直標(biāo)法和色標(biāo)法，色標(biāo)法與電阻類(lèi)似。如：棕、黑、金、金表示1uH(誤差5%)

的電感。

電感的基本單位為：亨(H) 換算單位有：1H=103mH=106uH。

六、變?nèi)荻O管

變?nèi)荻O管是根據(jù)普通二極管內(nèi)部 “PN結(jié)” 的結(jié)電容能隨外加反向電壓的變化而變化這一原理專門(mén)設(shè)計(jì)出來(lái)的一種特殊二極管。變?nèi)荻O管在無(wú)繩電話機(jī)中主要用在手機(jī)或座機(jī)的高頻調(diào)制電路上，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)調(diào)制到高頻信號(hào)上，并發(fā)射出去。在工作狀態(tài)，變?nèi)荻O管調(diào)制電壓一般加到負(fù)極上，使變?nèi)荻O管的內(nèi)部結(jié)電容容量隨調(diào)制電壓的變化而變化。

變?nèi)荻O管發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為漏電或性能變差：

(1)發(fā)生漏電現(xiàn)象時(shí)，高頻調(diào)制電路將不工作或調(diào)制性能變差。

(2)變?nèi)菪阅茏儾顣r(shí)，高頻調(diào)制電路的工作不穩(wěn)定，使調(diào)制后的高頻信號(hào)發(fā)送到對(duì)方被對(duì)方接收后產(chǎn)生失真。

出現(xiàn)上述情況之一時(shí)，就應(yīng)該更換同型號(hào)的變?nèi)荻O管。

七、晶體三極管

晶體三極管在電路中常用“Q”加數(shù)字表示，如：Q17表示編號(hào)為17的三極管。

1、特點(diǎn)：晶體三極管(簡(jiǎn)稱三極管)是內(nèi)部含有2個(gè)PN結(jié)，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型兩種類(lèi)型，這兩種類(lèi)型的三極管從工作特性上可互相彌補(bǔ)，所謂OTL電路中的對(duì)管就是由PNP型和NPN型配對(duì)使用。

電話機(jī)中常用的PNP型三極管有：A92、9015等型號(hào);NPN型三極管有：A42、9014、9018、9013、9012等型號(hào)。

2、晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，在常見(jiàn)電路中有三種接法。為了便于比較，將晶體管三種接法電路所具有的特點(diǎn)列于下表，供大家參考。

名稱： 共發(fā)射極電路 共集電極電路(射極輸出器) 共基極電路

輸入阻抗：中(幾百歐～幾千歐) 大(幾十千歐以上) 小(幾歐～幾十歐)

輸出阻抗：中(幾千歐～幾十千歐) 小(幾歐～幾十歐) 大(幾十千歐～幾百千歐)

電壓放大倍數(shù)：大 小(小于1并接近于1) 大

電流放大倍數(shù)：大(幾十) 大(幾十) 小(小于1并接近于1)

功率放大倍數(shù)：大(約30～40分貝) 小(約10分貝) 中(約15～20分貝)

頻率特性：高頻差 好 好

應(yīng)用： 多級(jí)放大器中間級(jí)，低頻放大 輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配用 高頻或?qū)掝l帶電路及恒流源電路

八、場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器

1、場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設(shè)備的輸入級(jí)，可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。

2、場(chǎng)效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類(lèi)，其控制原理都是一樣的。如圖1-1-1是兩種型號(hào)的表示符號(hào)：

3、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較

(1)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管;而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，應(yīng)選用晶體管。

(2)場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱之為雙極型器件。

(3)有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。

(4)場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用

電阻色環(huán)的識(shí)別

1、參數(shù)識(shí)別：電阻的單位為歐姆(Ω)，倍率單位有：千歐(KΩ)，兆歐(MΩ)等。換算

方法是：1兆歐=1000千歐=1000000歐

電阻的參數(shù)標(biāo)注方法有3種，即直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。

a、數(shù)標(biāo)法主要用于貼片等小體積的電路，如：

472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104則表示100K

b、色環(huán)標(biāo)注法使用最多，現(xiàn)舉例如下：

四色環(huán)電阻 五色環(huán)電阻(精密電阻)

2、電阻的色標(biāo)位置和倍率關(guān)系如下表所示：

顏色 有效數(shù)字 倍率 允許偏差(%)

銀色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

棕色 1 x10 ±1

紅色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黃色 4 x10000 /

綠色 5 x100000 ±0.5

藍(lán)色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

數(shù)字電路抗干擾

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性 的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。形成干擾的基本要素有三個(gè)：

(1)干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可 能成為干擾源。

(2)傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳 播路徑是通過(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。

(3)敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC， 弱信號(hào)放大器等。

抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的 抗干擾性能。(類(lèi)似于傳染病的預(yù)防)

1 抑制干擾源 抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu) 先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過(guò)在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的 di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。 抑制干擾源的常用措施如下：

(1)繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開(kāi)線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。僅加 續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開(kāi)時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可 動(dòng)作更多的次數(shù)。

(2)在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K 到幾十K，電容選0.01uF)，減小電火花影響。

(3)給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。

(4)電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對(duì)電源的 影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電 容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。

(5)布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。

(6)可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能 會(huì)把可控硅擊穿的)。

按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類(lèi)。

所謂傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過(guò)在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。電源噪聲的危害最大，要特別 注意處理。所謂輻射干擾是指通過(guò)空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般 的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感 器件上加 蔽罩。

切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：

(1)充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就 解決了一大半。許

多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路 或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對(duì)單片

機(jī)的干擾。比如，可以利用磁珠和電容 組成π形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100Ω電阻代替磁珠。

(2)如果單片機(jī)的I/O口用來(lái)控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之 間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)?？刂齐姍C(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之 間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)。

(3)注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離 起來(lái)，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問(wèn)題。

(4)電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源(如電機(jī)，繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。

(5)用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一 點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則，廠家分配A/D、D/A芯片 引腳排列時(shí)已考慮此要求。

(6)單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。 大功率 器件盡可能放在電路板邊緣。

(7)在單片機(jī)I/O口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件 如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。

3 提高敏感器件的抗干擾性能

提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲 的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。

提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：

(1)布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。

(2)布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦 合噪聲。

(3)對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置 端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。

(4)對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門(mén)狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813， X25043，X25045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。

(5)在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字 電路。

(6)IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。

發(fā)光二極管的簡(jiǎn)易測(cè)試

發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED，是一種能把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件，當(dāng)管子上通過(guò)一定的正向電流時(shí)，便可以光的形式將能量釋放出來(lái)，發(fā)光強(qiáng)度與正向電流近似成正比，發(fā)光顏色與管子的材料有關(guān)。

一、LED的主要特點(diǎn)

(1)工作電壓低，有的僅需1.5 - 1.7V即能導(dǎo)通發(fā)光;(2)工作電流小，典型值約1OmA;(3)具有和普通二極管相似的單向?qū)щ娞匦?，只是死區(qū)電壓略高些;(4)具有和硅穩(wěn)壓二極管相似的穩(wěn)壓特性;(5)響應(yīng)時(shí)間快、從加電壓到發(fā)出光的時(shí)間僅1一1Oms，響應(yīng)頻率可達(dá)100Hz;則使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。

目前常用的發(fā)光二極管有發(fā)紅光和綠光的磷化稼(GaP)LED,其正向壓降VF=2.3V;發(fā)紅光的磷砷化稼(GaASP) LED,其正向壓降VF= 1.5 - 1.7V;以及采用碳化硅和藍(lán)寶石材料的黃色、藍(lán)色LED，其正向壓降VF=6V。

由于LED的正向伏安曲線較陡，故在應(yīng)用時(shí)，必須串接限流電阻，以免燒壞管子。在直流電路中，限流電阻R可用下式估算:

R=(E-VF)/IF

在交流電路中，限流電阻R可用下式估算:R= (e-VF )/2IF，式中e為交流電源電壓的有效值。

二、發(fā)光二極管的測(cè)試

在無(wú)專用儀器的情況下，LED也可用萬(wàn)用表估測(cè)(這里以MF30型萬(wàn)用表為例)。首先，將萬(wàn)用表置于Rx1k檔或Rx100檔，測(cè)量LED的正反向電阻，若正向電阻小于50kΩ，反向電阻無(wú)窮大，表明管子正常。若正、反向均為零或均為無(wú)窮大，或正反向電阻值比較接近，均說(shuō)明管子有問(wèn)題。

然后，還須測(cè)量LED的發(fā)光情況。因其正向壓降為1.5V以上，故無(wú)法用Rx1, Rx1O, Rx1k檔直接測(cè)量，R x1Ok檔雖然使用15V電池;但內(nèi)阻太高，也不能使管子導(dǎo)通發(fā)光。但可采用雙表法測(cè)試。將兩塊萬(wàn)用表串聯(lián)起來(lái)，均置于Rx1檔，這樣電池總電壓為3V，總內(nèi)阻為50Ω，則提供給L印的工作電流大于1OmA，足以使管子導(dǎo)通發(fā)光。若測(cè)試中，某管不發(fā)光即說(shuō)明該管有問(wèn)題。

使用LED注意事項(xiàng)

1. 焊接溫度在260℃左右,時(shí)間控制在5S以內(nèi),焊接點(diǎn)離膠體底部在2.5mm以上,電烙鐵一定要接地.

2. 請(qǐng)勿帶電焊接LED.

3.通電情況下,避免在80℃以上高溫作業(yè),如有高溫作業(yè)一定要做好散熱.

4.靜電:

①所有與蘭、綠、白、紫LED相關(guān)作業(yè)人員一定要做好防靜電如: 帶靜電環(huán),穿靜電衣,靜電鞋.

②帶有線靜電環(huán)時(shí),靜電環(huán)要接地.并且地線與市地線電位差不超過(guò)5V或者阻抗不超過(guò)25Ω.

③作業(yè)機(jī)臺(tái)及作業(yè)桌面均需加裝地線.

5.使用LED時(shí)電流最好不要超過(guò)20mA,最好使用15-19mA的電流.

6.器件不可與發(fā)熱元件靠得太近,工作條件不可超過(guò)其規(guī)定的極限.

7.安裝LED時(shí),建議用導(dǎo)套定位,務(wù)必不要在引腳變形的情況下安裝.

8.在焊接溫度回到正常以前,應(yīng)避免LED受到任何震動(dòng)或外力.

9.如需要清潔LED,建議用超聲波清洗LED,如暫時(shí)沒(méi)有超聲波清洗機(jī)可暫用酒精代替,但清潔時(shí)間不要超過(guò)一分鐘.

注:勿用有機(jī)溶劑(如丙酮,天那水)清洗或擦拭LED膠體,造成發(fā)光不正?；蚰z體內(nèi)部破裂,導(dǎo)至LED內(nèi)部金線與晶片過(guò)接破壞.

10.LED在彎腳或折腳時(shí)請(qǐng)不要離膠體太近,應(yīng)與膠體保持2mm以上的距離,否則會(huì)使LED膠體里面支架與金線分離,管腳在同一處的折疊次數(shù)不能超過(guò)三次，管腳彎成90°，再回到原位置為1次