如何設(shè)計電路板

4、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下：

型號 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)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。

2、故障特點：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、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)壓二極管的型號及穩(wěn)壓值如下表：

型 號 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。

直流可通過線圈，直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，壓降很小;當交流信號通過線圈時，線圈兩端將會產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過，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。電感一般有直標法和色標法，色標法與電阻類似。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設(shè)計出來的一種特殊二極管。變?nèi)荻O管在無繩電話機中主要用在手機或座機的高頻調(diào)制電路上，實現(xiàn)低頻信號調(diào)制到高頻信號上，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，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，高頻調(diào)制電路的工作不穩(wěn)定，使調(diào)制后的高頻信號發(fā)送到對方被對方接收后產(chǎn)生失真。

出現(xiàn)上述情況之一時，就應(yīng)該更換同型號的變?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表示編號為17的三極管。

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

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

2、晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，在常見電路中有三種接法。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： 多級放大器中間級，低頻放大 輸入級、輸出級或作阻抗匹配用 高頻或?qū)掝l帶電路及恒流源電路

八、場效應(yīng)晶體管放大器

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

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

3、場效應(yīng)管與晶體管的比較

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

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

(4)場效應(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效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場效應(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)的識別

1、參數(shù)識別：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)標注方法有3種，即直標法、色標法和數(shù)標法。

a、數(shù)標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)計中，為了少走彎路和節(jié)省時間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性 的要求，避免在設(shè)計完成后再去進行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個：

(1)干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，用數(shù)學語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可 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，指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數(shù)字IC， 弱信號放大器等。

抗干擾設(shè)計的基本原則是：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)計中最優(yōu) 先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(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)流二極管來實現(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，消除斷開線圈時產(chǎn)生的反電動勢干擾。僅加 續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內(nèi)可 動作更多的次數(shù)。

(2)在繼電器接點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)給電機加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。

(4)電路板上每個IC要并接一個0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的 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，會影響濾波效果。

(5)布線時避免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(這個噪聲嚴重時可能 會把可控硅擊穿的)。

按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。

所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。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)充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好，整個電路的抗干擾就 解決了一大半。許

多單片機對電源噪聲很敏感,要給單片機電源加濾波電路 或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對單片

機的干擾。比如，可以利用磁珠和電容 組成π形濾波電路，當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。

(2)如果單片機的I/O口用來控制電機等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之 間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)。控制電機等噪聲器件，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。晶振與單片機引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離 起來，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。

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

(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 引腳排列時已考慮此要求。

(6)單片機和大功率器件的地線要單獨接地，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)布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。

(2)布線時，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)對于單片機閑置的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)對單片機使用電源監(jiān)控及看門狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813， X25043，X25045等，可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。

(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)光二極管的簡易測試

發(fā)光二極管，簡稱LED，是一種能把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件，當管子上通過一定的正向電流時，便可以光的形式將能量釋放出來，發(fā)光強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

(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娞匦裕皇撬绤^(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)時間快、從加電壓到發(fā)出光的時間僅1一1Oms，響應(yīng)頻率可達100Hz;則使用壽命長，一般可達10萬小時以上。

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寶石材料的黃色、藍色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，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)光二極管的測試

在無專用儀器的情況下，LED也可用萬用表估測(這里以MF30型萬用表為例)。首先，將萬用表置于Rx1k檔或Rx100檔，測量LED的正反向電阻，若正向電阻小于50kΩ，反向電阻無窮大，表明管子正常。若正、反向均為零或均為無窮大，或正反向電阻值比較接近，均說明管子有問題。

然后，還須測量LED的發(fā)光情況。因其正向壓降為1.5V以上，故無法用Rx1, Rx1O, Rx1k檔直接測量，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。但可采用雙表法測試。將兩塊萬用表串聯(lián)起來，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。若測試中，某管不發(fā)光即說明該管有問題。

使用LED注意事項

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

2. 請勿帶電焊接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,靜電環(huán)要接地.并且地線與市地線電位差不超過5V或者阻抗不超過25Ω.

③作業(yè)機臺及作業(yè)桌面均需加裝地線.

5.使用LED時電流最好不要超過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,工作條件不可超過其規(guī)定的極限.

7.安裝LED時,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受到任何震動或外力.

9.如需要清潔LED,建議用超聲波清洗LED,如暫時沒有超聲波清洗機可暫用酒精代替,但清潔時間不要超過一分鐘.

注:勿用有機溶劑(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)部金線與晶片過接破壞.

10.LED在彎腳或折腳時請不要離膠體太近,應(yīng)與膠體保持2mm以上的距離,否則會使LED膠體里面支架與金線分離,管腳在同一處的折疊次數(shù)不能超過三次，管腳彎成90°，再回到原位置為1次