電路板設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：電路板設(shè)計(jì)范文

隨著IC輸出開(kāi)關(guān)速度的提高，不管信號(hào)周期如何，幾乎所有設(shè)計(jì)都遇到了信號(hào)完整性問(wèn)題。即使過(guò)去你沒(méi)有遇到SI問(wèn)題，但是隨著電路工作頻率的提高，今后一定會(huì)遇到信號(hào)完整性問(wèn)題。

信號(hào)完整性問(wèn)題主要指信號(hào)的過(guò)沖和阻尼振蕩現(xiàn)象，它們主要是IC驅(qū)動(dòng)幅度和跳變時(shí)間的函數(shù)。也就是說(shuō)，即使布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，只要芯片速度變得足夠快，現(xiàn)有設(shè)計(jì)也將處于臨界狀態(tài)或者停止工作。我們用兩個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明信號(hào)完整性設(shè)計(jì)是不可避免的。

在通信領(lǐng)域，前沿的電信公司正為語(yǔ)音和數(shù)據(jù)交換生產(chǎn)高速電路板(高于500MHz)，此時(shí)成本并不特別重要，因而可以盡量采用多層板。這樣的電路板可以實(shí)現(xiàn)充分接地并容易構(gòu)成電源回路，也可以根據(jù)需要采用大量離散的端接器件，但是設(shè)計(jì)必須正確，不能處于臨界狀態(tài)。

SI和EMC專家在布線之前要進(jìn)行仿真和計(jì)算，然后，電路板設(shè)計(jì)就可以遵循一系列非常嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則，在有疑問(wèn)的地方，可以增加端接器件，從而獲得盡可能多的SI安全裕量。電路板實(shí)際工作過(guò)程中，總會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，為此，通過(guò)采用可控阻抗端接線，可以避免出現(xiàn)SI問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之，超標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)可以解決SI問(wèn)題。

下面介紹設(shè)計(jì)過(guò)程通用的SI設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，必須先行思考并確定設(shè)計(jì)策略，這樣才能指導(dǎo)諸如元器件的選擇、工藝選擇和電路板生產(chǎn)成本控制等工作。就SI而言，要預(yù)先進(jìn)行調(diào)研以形成規(guī)劃或者設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，從而確保設(shè)計(jì)結(jié)果不出現(xiàn)明顯的SI問(wèn)題、串?dāng)_或者時(shí)序問(wèn)題。有些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以由IC制造商提供，然而，芯片供貨商提供的準(zhǔn)則(或者你自己設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則)存在一定的局限性，按照這樣的準(zhǔn)則可能根本設(shè)計(jì)不了滿足SI要求的電路板。如果設(shè)計(jì)規(guī)則很容易，也就不需要設(shè)計(jì)工程師了。

在實(shí)際布線之前，首先要解決下列問(wèn)題，在多數(shù)情況下，這些問(wèn)題會(huì)影響你正在設(shè)計(jì)(或者正在考慮設(shè)計(jì))的電路板，如果電路板的數(shù)量很大，這項(xiàng)工作就是有價(jià)值的。

3電路板的層疊

某些項(xiàng)目組對(duì)PCB層數(shù)的確定有很大的自，而另外一些項(xiàng)目組卻沒(méi)有這種自，因此，了解你所處的位置很重要。與制造和成本分析工程師交流可以確定電路板的層疊誤差，這時(shí)還是發(fā)現(xiàn)電路板制造公差的良機(jī)。比如，如果你指定某一層是50Ω阻抗控制，制造商怎樣測(cè)量并確保這個(gè)數(shù)值呢？

其它的重要問(wèn)題包括︰預(yù)期的制造公差是多少？在電路板上預(yù)期的絕緣常數(shù)是多少？線寬和間距的允許誤差是多少？接地層和信號(hào)層的厚度和間距的允許誤差是多少？所有這些信息可以在預(yù)布線階段使用。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，你就可以選擇層疊了。注意，幾乎每一個(gè)插入其它電路板或者背板的PCB都有厚度要求，而且多數(shù)電路板制造商對(duì)其可制造的不同類型的層有固定的厚度要求，這將會(huì)極大地約束最終層疊的數(shù)目。你可能很想與制造商緊密合作來(lái)定義層疊的數(shù)目。應(yīng)該采用阻抗控制工具為不同層生成目標(biāo)阻抗范圍，務(wù)必要考慮到制造商提供的制造允許誤差和鄰近布線的影響。

在信號(hào)完整的理想情況下，所有高速節(jié)點(diǎn)應(yīng)該布線在阻抗控制內(nèi)層(例如帶狀線)，但是實(shí)際上，工程師必須經(jīng)常使用外層進(jìn)行所有或者部分高速節(jié)點(diǎn)的布線。要使SI最佳并保持電路板去耦，就應(yīng)該盡可能將接地層/電源層成對(duì)布放。如果只能有一對(duì)接地層/電源層，你就只有將就了。如果根本就沒(méi)有電源層，根據(jù)定義你可能會(huì)遇到SI問(wèn)題。你還可能遇到這樣的情況，即在未定義信號(hào)的返回通路之前很難仿真或者仿真電路板的性能。

4串?dāng)_和阻抗控制

來(lái)自鄰近信號(hào)線的耦合將導(dǎo)致串?dāng)_并改變信號(hào)線的阻抗。相鄰平行信號(hào)線的耦合分析可能決定信號(hào)線之間或者各類信號(hào)線之間的“安全”或預(yù)期間距(或者平行布線長(zhǎng)度)。比如，欲將時(shí)鐘到數(shù)據(jù)信號(hào)節(jié)點(diǎn)的串?dāng)_限制在100mV以內(nèi)，卻要信號(hào)走線保持平行，你就可以通過(guò)計(jì)算或仿真，找到在任何給定布線層上信號(hào)之間的最小允許間距。同時(shí)，如果設(shè)計(jì)中包含阻抗重要的節(jié)點(diǎn)(或者是時(shí)鐘或者專用高速內(nèi)存架構(gòu))，你就必須將布線放置在一層(或若干層)上以得到想要的阻抗。

5重要的高速節(jié)點(diǎn)

延遲和時(shí)滯是時(shí)鐘布線必須考慮的關(guān)鍵因素。因?yàn)闀r(shí)序要求嚴(yán)格，這種節(jié)點(diǎn)通常必須采用端接器件才能達(dá)到最佳SI質(zhì)量。要預(yù)先確定這些節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將調(diào)節(jié)元器件放置和布線所需要的時(shí)間加以計(jì)劃，以便調(diào)整信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的指針。

6技術(shù)選擇

不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)適于不同的任務(wù)。信號(hào)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的還是一點(diǎn)對(duì)多抽頭的？信號(hào)是從電路板輸出還是留在相同的電路板上？允許的時(shí)滯和噪聲裕量是多少？作為信號(hào)完整性設(shè)計(jì)的通用準(zhǔn)則，轉(zhuǎn)換速度越慢，信號(hào)完整性越好。50MHZ時(shí)鐘采用500PS上升時(shí)間是沒(méi)有理由的。一個(gè)2-3NS的擺率控制器件速度要足夠快，才能保證SI的品質(zhì)，并有助于解決象輸出同步交換(SSO)和電磁兼容(EMC)等問(wèn)題。

在新型FPGA可編程技術(shù)或者用戶定義ASIC中，可以找到驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)越性。采用這些定制(或者半定制)器件，你就有很大的余地選定驅(qū)動(dòng)幅度和速度。設(shè)計(jì)初期，要滿足FPGA(或ASIC)設(shè)計(jì)時(shí)間的要求并確定恰當(dāng)?shù)妮敵鲞x擇，如果可能的話，還要包括引腳選擇。

在這個(gè)設(shè)計(jì)階段，要從IC供貨商那里獲得合適的仿真模型。為了有效的覆蓋SI仿真，你將需要一個(gè)SI仿真程序和相應(yīng)的仿真模型(可能是IBIS模型)。

最后，在預(yù)布線和布線階段你應(yīng)該建立一系列設(shè)計(jì)指南，它們包括：目標(biāo)層阻抗、布線間距、傾向采用的器件工藝、重要節(jié)點(diǎn)拓?fù)浜投私右?guī)劃。

7預(yù)布線階段

預(yù)布線SI規(guī)劃的基本過(guò)程是首先定義輸入?yún)?shù)范圍(驅(qū)動(dòng)幅度、阻抗、跟蹤速度)和可能的拓?fù)浞秶?最小/最大長(zhǎng)度、短線長(zhǎng)度等)，然后運(yùn)行每一個(gè)可能的仿真組合，分析時(shí)序和SI仿真結(jié)果，最后找到可以接受的數(shù)值范圍。

接著，將工作范圍解釋為PCB布線的布線約束條件?？梢圆捎貌煌浖ぞ邎?zhí)行這種類型的“清掃”準(zhǔn)備工作，布線程序能夠自動(dòng)處理這類布線約束條件。對(duì)多數(shù)用戶而言，時(shí)序信息實(shí)際上比SI結(jié)果更為重要，互連仿真的結(jié)果可以改變布線，從而調(diào)整信號(hào)通路的時(shí)序。

在其它應(yīng)用中，這個(gè)過(guò)程可以用來(lái)確定與系統(tǒng)時(shí)序指針不兼容的引腳或者器件的布局。此時(shí)，有可能完全確定需要手工布線的節(jié)點(diǎn)或者不需要端接的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于可編程器件和ASIC來(lái)說(shuō)，此時(shí)還可以調(diào)整輸出驅(qū)動(dòng)的選擇，以便改進(jìn)SI設(shè)計(jì)或避免采用離散端接器件。

8布線后SI仿真

一般來(lái)說(shuō)，SI設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)則很難保證實(shí)際布線完成之后不出現(xiàn)SI或時(shí)序問(wèn)題。即使設(shè)計(jì)是在指南的引導(dǎo)下進(jìn)行，除非你能夠持續(xù)自動(dòng)檢查設(shè)計(jì)，否則，根本無(wú)法保證設(shè)計(jì)完全遵守準(zhǔn)則，因而難免出現(xiàn)問(wèn)題。布線后SI仿真檢查將允許有計(jì)劃地打破(或者改變)設(shè)計(jì)規(guī)則，但是這只是出于成本考慮或者嚴(yán)格的布線要求下所做的必要工作。

9后制造階段

采取上述措施可以確保電路板的SI設(shè)計(jì)品質(zhì)，在電路板裝配完成之后，仍然有必要將電路板放在測(cè)試平臺(tái)上，利用示波器或者TDR(時(shí)域反射計(jì))測(cè)量，將真實(shí)電路板和仿真預(yù)期結(jié)果進(jìn)行比較。這些測(cè)量數(shù)據(jù)可以幫助你改進(jìn)模型和制造參數(shù)，以便你在下一次預(yù)設(shè)計(jì)調(diào)研工作中做出更佳的(更少的約束條件)決策。

第2篇：電路板設(shè)計(jì)范文

1．1學(xué)習(xí)內(nèi)容分析銅的溶解是中學(xué)元素化合物復(fù)習(xí)中比較簡(jiǎn)單的知識(shí),“腐蝕電路板中的銅”這一問(wèn)題情境,從物質(zhì)轉(zhuǎn)化的角度學(xué)生可以說(shuō)出很多種方法,如濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸、三氯化鐵、電解、雙氧水􀆺􀆺但這次我們沒(méi)有停留在紙上談兵的程度,而是讓學(xué)生選擇方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),當(dāng)學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生的獨(dú)立思考能力和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及見(jiàn)解或意識(shí)被大大激發(fā)了,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了更大的思考空間和展示個(gè)性才華的平臺(tái)．1．2學(xué)生情況分析學(xué)生已經(jīng)完成了高三元素化合物的一輪復(fù)習(xí),基本建構(gòu)了含有同種元素但具有不同化合價(jià)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系,也具備了從類別、氧化還原、水溶液的離子平衡等角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)．但面對(duì)具體問(wèn)題,在未知角度的前提下,如何分析復(fù)雜情境,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,主動(dòng)使用氧化還原、化學(xué)平衡、元素周期律等原理對(duì)化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行解釋說(shuō)明及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新的學(xué)科能力有待訓(xùn)練．

2教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

2．1知識(shí)與技能1)基于物質(zhì)性質(zhì),選擇溶解銅的試劑或方法．2)利用氧化還原原理、速率平衡原理預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì),調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生．3)以刻蝕廢液中FeCl2的電解處理為例,解釋說(shuō)明電解原理．2．2過(guò)程與方法1)通過(guò)對(duì)電路板刻蝕速率的調(diào)控,學(xué)會(huì)基于科學(xué)推理的實(shí)驗(yàn)分析方法,提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．2)通過(guò)廢液的處理引導(dǎo)學(xué)生更深入地了解運(yùn)用化學(xué)的知識(shí)和原理解決地球有限資源再生利用的重要意義,向?qū)W生傳遞化學(xué)資源環(huán)境保護(hù)的重要作用．2．3情感態(tài)度與價(jià)值觀贊賞化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn),能運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析化學(xué)可能對(duì)自然帶來(lái)的各種影響,引導(dǎo)學(xué)生積極參與有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的討論．

3教學(xué)重難點(diǎn)

1)重點(diǎn):利用氧化還原反應(yīng)原理來(lái)預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì),調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生．2)難點(diǎn):電解池的工作原理．

4教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

環(huán)節(jié)1課前任務(wù)———電路板的制作(去除印好電路的覆銅板上的銅)．【課題引入】展示電路板,介紹電路板制作的過(guò)程,提供印有線路的覆銅板,請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,除去的銅．【學(xué)生活動(dòng)】拿到任務(wù)后,思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,寫(xiě)出需要的試劑、儀器．【教師活動(dòng)】將學(xué)生按所選方案分組:氯化鐵組、雙氧水組、硝酸組、硫酸組、電解組．提供實(shí)驗(yàn)儀器、試劑．(設(shè)計(jì)意圖:利用所學(xué)元素化合物知識(shí)解決具體問(wèn)題———溶解銅,選擇合適的氧化劑或方法,在實(shí)施的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,突出化學(xué)的學(xué)科作用．)環(huán)節(jié)2實(shí)驗(yàn)組匯報(bào)展示．【氯化鐵組】介紹試劑選擇的思路———常見(jiàn)氧化劑,闡述FeCl3刻蝕的優(yōu)點(diǎn),講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程,展示成品,反思實(shí)驗(yàn)改進(jìn)(設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)速率還可以更快)．【硫酸組】先加熱氧化覆銅板,再浸入硫酸中,灼燒過(guò)程中油墨線路被燒,改用濃硫酸后,常溫?zé)o明顯變化,加熱后油墨、樹(shù)脂基板均被腐蝕,溶液變黑,實(shí)驗(yàn)失敗．【硝酸組】怕反應(yīng)速率太快,侵蝕電路,因此考慮通過(guò)調(diào)節(jié)硝酸濃度來(lái)控制反應(yīng)速率．先是將35mL蒸餾水與5mL12mol􀅰L－1的濃硝酸混合,放入覆銅板,無(wú)明顯變化,然后通過(guò)每次加入5mL濃硝酸逐漸調(diào)高硝酸濃度,當(dāng)物質(zhì)的量濃度為6mol􀅰L－1時(shí),反應(yīng)速率適中,且始終未見(jiàn)紅棕色氣體產(chǎn)生．找到合適的反應(yīng)濃度后,重新在通風(fēng)櫥中完成實(shí)驗(yàn),耗時(shí)約15min,得到產(chǎn)品及藍(lán)色溶液．【雙氧水組】雙氧水的氧化性隨酸性增強(qiáng)而增大,通過(guò)查閱資料可知,工業(yè)用蒸餾水、30％H2O2、濃鹽酸按4∶2∶2混合可以加快反應(yīng)速率．實(shí)驗(yàn)中按此比例,向燒杯中分別加入40、20、20mL溶液混合,放入覆銅板,溶液變綠,有一定量氣泡逸出,分析原因可能是生成的銅離子催化了雙氧水的自身分解,很快反應(yīng)速率大大減慢,不得已又加入10mL雙氧水,有少量刺激性氣味氣體產(chǎn)生,可能是氯氣(需要后繼的實(shí)驗(yàn)研究),銅板很快溶解,總耗時(shí)約5min,得到產(chǎn)品及綠色溶液．反思1)該方案中雙氧水的原子利用率不高,很多雙氧水都在銅離子催化下自身分解了．2)溶液顯綠色可能是由于銅離子濃度高所致,為驗(yàn)證猜想,向該綠色溶液中加入蒸餾水,隨蒸餾水的加入溶液變藍(lán)色．【電解組】將銅單質(zhì)溶解即轉(zhuǎn)化為銅離子,需加入氧化劑,考慮到電解是最強(qiáng)力、方便便宜的氧化還原手段,故選用電解的方案．實(shí)驗(yàn)中用覆銅板作為陽(yáng)極,石墨作為陰極,稀硫酸(1∶4)作為電解液,將電壓調(diào)為6V進(jìn)行電解,反應(yīng)初始觀察到陰極有大量氣泡產(chǎn)生,陽(yáng)極銅板逐漸溶解,并有部分碎屑掉落,像粗銅精煉中掉落的陽(yáng)極泥,溶液逐漸變藍(lán),開(kāi)始在陰極有紅色銅析出,反應(yīng)逐漸停止后,有部分斑駁的銅未溶解,更換夾持位置后又部分溶解,但始終有少量銅未溶解,實(shí)驗(yàn)失敗．反思可能是的樹(shù)脂將部分銅板變?yōu)椤肮聧u”,變成斷路,反應(yīng)停止．(設(shè)計(jì)意圖:在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案時(shí),學(xué)生會(huì)遇到很多意想不到的問(wèn)題,分析解決問(wèn)題的過(guò)程就是學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的過(guò)程,培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的能力,以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,突出化學(xué)的學(xué)科作用．)環(huán)節(jié)3質(zhì)疑討論．【學(xué)生提問(wèn)1】氯化鐵組的溶液為什么是黑色的?【實(shí)驗(yàn)組】所配溶液很濃(將氯化鐵固體溶于濃鹽酸后稀釋,濃度大概有3mol􀅰L－1),顏色是深紅棕色．【學(xué)生提問(wèn)2】電解組電解時(shí),油墨能否保護(hù)電路?【實(shí)驗(yàn)組】可以．(展示產(chǎn)品,盡管有銅斑未溶解,但摳除油墨,電路完好．)【教師解釋】電解質(zhì)溶液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電方式不同,電解質(zhì)溶液與導(dǎo)體必須接觸才能完成得失電子的過(guò)程,若金屬表面被絕緣層覆蓋,可以保護(hù)銅．【學(xué)生提問(wèn)3】雙氧水組反應(yīng)后溶液的體積是大于硝酸組的,刻蝕的銅的物質(zhì)的量應(yīng)該差不多,應(yīng)該是雙氧水組的銅離子濃度更小些,溶液綠色是因?yàn)殂~離子濃度變大嗎?【討論】是不是溫度的原因?是不是有亞銅離子?【教師引導(dǎo)】分析反應(yīng)過(guò)程中的熱變化,回顧降溫前后溶液顏色無(wú)明顯變化,亞銅離子在酸性環(huán)境下不穩(wěn)定,會(huì)歧化為銅離子和單質(zhì)．【學(xué)生】估計(jì)是陰離子的緣故,以前見(jiàn)過(guò)硫酸銅晶體和硝酸銅晶體都是藍(lán)色的,氯化鐵晶體是綠色的．【教師】展示資料卡片:“氯化銅溶液顏色多變的原因”———[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－⇌[CuCl4]2－＋4H2O．【雙氧水組】重新解釋綠色溶液稀釋變藍(lán)的原因———平衡移動(dòng)．【教師提問(wèn)】電解組未刻蝕完全是因?yàn)殡娏鲾嗦妨藛?【學(xué)生討論】甲:應(yīng)該不會(huì)斷路,盡管銅變成“孤島”,但溶液中的離子會(huì)起到導(dǎo)體的作用．乙:可能是斷路了吧,畢竟溶液里電阻很大􀆺􀆺圖1【教師引導(dǎo)】為了驗(yàn)證是否會(huì)斷,我們可以做個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)———展示實(shí)驗(yàn)裝置如圖1,請(qǐng)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．【學(xué)生討論】若銅絲上有氣泡,則是通路．【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】靠近石墨陽(yáng)極一端的銅絲端有氣泡逸出．【學(xué)生解釋說(shuō)明】溶液中的離子起到導(dǎo)體作用,在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng),遇到導(dǎo)體,發(fā)生電子得失,導(dǎo)體中電子定向運(yùn)動(dòng)．【學(xué)生提問(wèn)】若是將銅絲豎過(guò)來(lái)呢?【討論】陽(yáng)極端電勢(shì)高,銅絲右側(cè)做陰極,有氣泡產(chǎn)生,銅絲左側(cè)電勢(shì)相對(duì)石墨陰極電勢(shì)高,做陽(yáng)極,銅絲溶解,電解一段時(shí)間,銅絲右側(cè)又會(huì)有銅析出．【教師引導(dǎo)】那么我們?cè)賮?lái)反思一下,電解組沒(méi)成功的原因可能是什么呢?【學(xué)生】孤島銅可能一邊溶解一邊析出;或者是因?yàn)殡娊獬卮?lián)了無(wú)數(shù)個(gè)微小的電解池,電壓總和不變,每處電解池的電壓太?。?設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)質(zhì)疑討論引導(dǎo)學(xué)生深刻思考和積極反思,在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中超越對(duì)具體知識(shí)的追求,發(fā)展“學(xué)科觀念”．)環(huán)節(jié)4廢液回收處理方案討論．【總結(jié)】若你作為總設(shè)計(jì)師,會(huì)選擇哪種刻蝕方案?簡(jiǎn)述理由．【學(xué)生】氯化鐵組,因?yàn)闂l件簡(jiǎn)單,無(wú)尾氣、原料無(wú)毒、廢液可回收處理．【教師】展示“綠色化學(xué)”的設(shè)計(jì)原則,肯定學(xué)生想法．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)回收處理廢液的流程．(設(shè)計(jì)意圖:體會(huì)化學(xué)給生產(chǎn)生活帶來(lái)的改變．)

5教學(xué)設(shè)計(jì)特色說(shuō)明

第3篇：電路板設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】印制電路板，設(shè)計(jì)，布線，技巧

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

近年來(lái)隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)迅速興起。在電子產(chǎn)品中，PCB的布局布線是最重要的。本文主要探討的就是印制電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中的布線技巧及一般布線的注意事項(xiàng)。

二、印制電路板的整體布局

整體布局是PCB設(shè)計(jì)的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的視覺(jué)美感，

還可以提高產(chǎn)品的電磁兼容水平，一般來(lái)說(shuō)，器件的整體布局應(yīng)遵循以下原則：

1、圍繞各功能電路的核心元件進(jìn)行布局，保證各元器件沿同一方向整齊、緊湊排列，易受干擾的元器件不能相鄰布置，以防止信號(hào)間耦合；

2、處理敏感信號(hào)的元件要遠(yuǎn)離電源、大功率器件等，并且不允許敏感信號(hào)線穿過(guò)大功率器件，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，溫度敏感元件宜置于溫度最低的區(qū)域；

3、加大具有高電位差元器件之間的距離，防止它們放電而引發(fā)短路,并可在無(wú)鉛時(shí)代減少CAF (Conductive Anodic Filament)發(fā)生的可能性。同時(shí)，高電壓元器件應(yīng)盡量布設(shè)在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方，并加以絕緣保護(hù)；

4、對(duì)于高頻電路，推薦采用鏈布線或星形布線，并且高速數(shù)字信號(hào)應(yīng)布置在與地線相鄰的信號(hào)層,并且信號(hào)線盡可能短；

5、一個(gè)過(guò)孔會(huì)帶來(lái)約0.5pF的分布電容,因此,減少過(guò)孔數(shù)量可顯著提高運(yùn)行速度。

三、印制電路板設(shè)計(jì)的布線原則

1、輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免生反饋藕合。

2、印制導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時(shí).通過(guò)2A的電流，溫度不會(huì)高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選O.02～0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。

3、印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熟產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。

四、印制電路板的布線技巧分析

PCB的布線是整個(gè)設(shè)計(jì)流程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布線的是否合理科學(xué)，布線時(shí)間的長(zhǎng)短，線路的是否合理等多方面的因素都會(huì)對(duì)整個(gè)電路的運(yùn)行狀況有著是否嚴(yán)重的影響，因此，做好布線工作，有著重要的經(jīng)濟(jì)意義和安全效益。

1、確定PCB的層數(shù)

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初期確定。布線層的數(shù)量以及層疊(stack-up)方式會(huì)直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實(shí)現(xiàn)期望的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

2、組件的布局

組件的布局是布線中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布局會(huì)受到可制造性設(shè)計(jì)規(guī)則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動(dòng)時(shí)候，便于電路的優(yōu)化組合，便于實(shí)施布線的自動(dòng)化。一般而言，組件的布局要重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，首先，在電源線的布置過(guò)程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關(guān)電路附近，避免和電源相近，其次，電路內(nèi)部的電流方向安排，要堅(jiān)持按照優(yōu)先級(jí)來(lái)進(jìn)行供電，比如從最后一級(jí)到最前面一級(jí)的開(kāi)始供電，一般而言，電源的濾波電容會(huì)設(shè)計(jì)在最后最末尾的一級(jí)，最后是對(duì)主流電流通道的設(shè)計(jì)，要在印制導(dǎo)線上設(shè)計(jì)電流的缺口，方便后續(xù)調(diào)試和監(jiān)測(cè)。

在組件的布局中，要把穩(wěn)壓電源安排在單獨(dú)的印制板上，當(dāng)不得不合用時(shí)候，要盡力讓電路中的各種元件的布置分開(kāi)，且不能讓電源和電路的地線相互重合或者是發(fā)生共用。

3、扇出設(shè)計(jì)

在扇出設(shè)計(jì)階段，表面貼裝器件的每一個(gè)引腳至少應(yīng)有一個(gè)過(guò)孔，以便在需要更多的連接時(shí)，電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測(cè)試和電路再處理。為了使自動(dòng)布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過(guò)孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)最大的過(guò)孔類型。經(jīng)過(guò)慎重考慮和預(yù)測(cè)，電路在線測(cè)試的設(shè)計(jì)可在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行，在生產(chǎn)過(guò)程后期實(shí)現(xiàn)。根據(jù)布線路徑和電路在線測(cè)試來(lái)確定過(guò)孔扇出類型，電源和接地也會(huì)影響到布線和扇出設(shè)計(jì)。

4、手動(dòng)布線以及關(guān)鍵信號(hào)的處理

手動(dòng)布線是在整個(gè)印制板電路設(shè)計(jì)布線中的重要環(huán)節(jié)之一。通過(guò)手動(dòng)布線可以讓自動(dòng)布線工具能更方便更順利的實(shí)施自動(dòng)布線過(guò)程，在手動(dòng)布線中，手動(dòng)選出網(wǎng)絡(luò)，并加以固定，有利于形成自動(dòng)布線的可靠布線路徑。

在手動(dòng)布線過(guò)程中，要科學(xué)對(duì)關(guān)鍵信號(hào)實(shí)施布線設(shè)計(jì)，實(shí)施手動(dòng)布線為主，并采用自動(dòng)布線工具輔助，在關(guān)鍵信號(hào)布線完成后，必須要有專業(yè)人員進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，看各種標(biāo)準(zhǔn)是否符合國(guó)家要求。在檢測(cè)完成后，可以把已經(jīng)布置好的線路固定，再實(shí)施對(duì)剩下的信號(hào)布線。

在手動(dòng)布線中，地線中存在阻抗，使得電路中存在一定的阻抗干擾，故在布線過(guò)程中，要謹(jǐn)慎連接帶有地線符號(hào)點(diǎn)的連接，否則會(huì)產(chǎn)生耦合壞損，電路難以正常運(yùn)行。

5、自動(dòng)布線技術(shù)

對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的布線需要考慮在布線時(shí)控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動(dòng)布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對(duì)布線的影響后，自動(dòng)布線的質(zhì)量在一定程度上得到保證。

在對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)應(yīng)該采用通用規(guī)則。通過(guò)設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來(lái)限定給定信號(hào)所使用的層以及所用到的過(guò)孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設(shè)計(jì)思想來(lái)自動(dòng)布線。在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動(dòng)布線將會(huì)達(dá)到與預(yù)期相近的結(jié)果，在一部分設(shè)計(jì)完成以后，將其固定下來(lái)，以防止受到后邊布線過(guò)程的影響。布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和所定義的通用規(guī)則的多少。現(xiàn)在的自動(dòng)布線工具功能非常強(qiáng)大，通?？赏瓿?00%的布線。但是，當(dāng)自動(dòng)布線工具未完成全部信號(hào)布線時(shí)，就需對(duì)余下的信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)布線。

五、走線的注意事項(xiàng)

1、印刷電路板導(dǎo)線線走線時(shí)拐彎一般取斜45度線,直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能。在雙面布線時(shí),兩面的導(dǎo)線應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線,避免相互平行,以減少寄生電容。

2、導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定,一般要求2000V電位差之間線距離應(yīng)該大于2mm。在布線密度低的情況下,間距應(yīng)該盡可能的大,通常線間距最好不要低于0.3mm。

3、當(dāng)使用過(guò)孔完成走線的換層時(shí),注意過(guò)孔的位置不能放在數(shù)字芯片下方。因?yàn)檫@樣會(huì)引入不必要的電磁干擾,使元件工作不穩(wěn)定。

4、元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因?yàn)楹附舆^(guò)程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè),故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查,調(diào)試及檢修。

5、同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近,并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn),否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激,采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路,工作較穩(wěn)定,不易自激。

六、結(jié)束語(yǔ)

以上是對(duì)印制電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中的布線技巧的分析與探討，在實(shí)際操作中，布線是否合理嚴(yán)重影響的電子產(chǎn)品的功效，因此施工人員應(yīng)該本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕B(tài)度、科學(xué)的布線技巧進(jìn)行印制電路板的布線，這樣才能顯示自己的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能，切實(shí)可行地提高人民的生活品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周斌 趙肖運(yùn) 印制電路板的電磁兼容性設(shè)計(jì) 中國(guó)集成電路-2010年5期

[2]賀寧 印刷電路板設(shè)計(jì)中的布線布局技巧 科技與生活-2010年11期

第4篇：電路板設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；硬件電路板；可靠性

中圖分類號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）06-0097-02

常規(guī)意義上的監(jiān)控系統(tǒng)主要有硬件部分以及軟件部分所構(gòu)成。同時(shí)，在現(xiàn)階段的實(shí)際工作當(dāng)中，各種電子裝置與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)所設(shè)置的電路板裝配方式仍然以印刷電路板為主。在印刷電路板的作用之下，電路板負(fù)擔(dān)著完成電子設(shè)備大量應(yīng)用功能的工作任務(wù)。由此，不難發(fā)現(xiàn)，即便電路原理圖能夠保障設(shè)計(jì)的正確與有效，但由于印制電路板設(shè)計(jì)的誤差，也勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)電子設(shè)備應(yīng)用的可靠性產(chǎn)生極為不利的影響。從這一角度上來(lái)說(shuō)，電子設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中硬件電路板的可靠性設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的工作內(nèi)容之一，本文試對(duì)其作詳細(xì)分析與說(shuō)明。

1 監(jiān)控系統(tǒng)硬件可靠性指標(biāo)

在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)硬件當(dāng)中，系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的可靠性指標(biāo)主要涉及以下幾個(gè)方面：

①可靠度以及可靠度函數(shù)?？煽慷戎笜?biāo)主要是指產(chǎn)品在（0，t）時(shí)間范圍之內(nèi)不發(fā)生失效反應(yīng)的概率，而可靠度函數(shù)則是建立在既定工作時(shí)間、產(chǎn)品故障前運(yùn)行時(shí)間基礎(chǔ)之上的函數(shù)關(guān)系。

②故障分布函數(shù)以及故障密度。故障分布函數(shù)主要是指產(chǎn)品在運(yùn)行條件以及運(yùn)行時(shí)間均表現(xiàn)為恒定狀態(tài)下，喪失規(guī)定功能的總概率函數(shù)，而故障密度所指的則是在t時(shí)刻后的一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)故障產(chǎn)品數(shù)與總產(chǎn)品數(shù)之間的對(duì)應(yīng)比值。

③失效率函數(shù)。該指標(biāo)主要是指在條件既定狀態(tài)下，產(chǎn)品在某時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)失效的概率。

④平均壽命指標(biāo)。對(duì)于不可修復(fù)的產(chǎn)品而言，該指標(biāo)是指在產(chǎn)品發(fā)生故障之前所對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間。而對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品而言，該指標(biāo)是指在產(chǎn)品前一次發(fā)生故障與本次故障之間的工作時(shí)間間隔。

⑤指數(shù)分布指標(biāo)。主要是其壽命的指數(shù)分布的服從特征。

2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板的可靠性分析

對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)而言，壽命是衡量硬件電路板可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。在現(xiàn)階段的可靠性工程當(dāng)中，針對(duì)監(jiān)控板而言，比較常見(jiàn)的壽命分布模式可以分為以下幾種類型：二項(xiàng)分布、泊松分布、指數(shù)分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布。由于監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的監(jiān)控板主要是由相關(guān)電子元器件所構(gòu)成的。結(jié)合有關(guān)電子器件的失效理論可以得出：絕大部分電子設(shè)備與裝置的壽命分布呈現(xiàn)出明顯的指數(shù)分布狀態(tài)，針對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控板而言同樣如此。

結(jié)合上述分析，在有關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性框圖的構(gòu)建過(guò)程當(dāng)中，需要結(jié)合監(jiān)控板所運(yùn)行任務(wù)的差異性做出相應(yīng)的考量，主要可以分為以下兩種情況：首先，從基本任務(wù)的角度上來(lái)說(shuō)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的可靠性框圖最為核心的思想在于保障監(jiān)控系統(tǒng)整體運(yùn)行的正常與規(guī)范。在剔除各種運(yùn)行故障的基礎(chǔ)之上，確保監(jiān)控系統(tǒng)功率輸出的正常與有效。其次，從特殊任務(wù)的角度上來(lái)說(shuō)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的可靠性框圖最核心的思想在于保障整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的不停機(jī)性。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控板而言，即便當(dāng)中的一部分出現(xiàn)了運(yùn)行故障，但仍然需要將整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率限制在一定的允許范圍當(dāng)中，可適當(dāng)允許系統(tǒng)的運(yùn)行功能有所降低，但需要最大限度的避免因無(wú)功率輸出而引發(fā)的停運(yùn)事故。

對(duì)于我國(guó)而言，現(xiàn)階段針對(duì)電子設(shè)備所采取的可靠性計(jì)算方法可基本概括為：首先對(duì)相關(guān)電子元器件所對(duì)應(yīng)的失效率數(shù)值加以判定，進(jìn)而計(jì)算得出各個(gè)模塊分別對(duì)應(yīng)的失效率數(shù)值，最后將可靠性框圖當(dāng)中所涵蓋的模塊所對(duì)應(yīng)失效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由此獲取最為精確與全面的可靠性數(shù)值。

對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板而言，首先，在有關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板分立元器件可靠性的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，電阻裝置、電容設(shè)備、以及二極管裝置均屬于監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板中分立元器件的組成部分。以電容裝置為例，其在正常運(yùn)行狀態(tài)下所對(duì)應(yīng)的工作失效率模型可按照如下方式進(jìn)行構(gòu)建，如式（1）：

失效率（單位：10-6/h）=基本失效率×環(huán)境系數(shù)×質(zhì)量系數(shù)×電容量系數(shù)×串聯(lián)電阻系數(shù)×種類系數(shù) （1）

在該計(jì)算模型當(dāng)中，相關(guān)的失效率及系數(shù)取值大小均可通過(guò)對(duì)電路板所處工作環(huán)境的判定，以及相關(guān)元器件在出廠狀態(tài)下的理論參數(shù)來(lái)進(jìn)行判定，最終可計(jì)算得出電容器所對(duì)應(yīng)的工作失效率數(shù)值。

其次，在有關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)硬件各模塊電路的可靠度計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，首先需要完成對(duì)各個(gè)模塊當(dāng)中所涵蓋電路工作失效率數(shù)值的計(jì)算，進(jìn)而將所計(jì)算得出的電路失效率數(shù)值進(jìn)行匯總處理，得到的是相對(duì)于單獨(dú)運(yùn)行模塊而言的失效率。在此基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)可靠度計(jì)算公式的應(yīng)用，即可計(jì)算得出監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板當(dāng)中相關(guān)模塊的可靠度取值情況。

3 監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板（PCB）設(shè)計(jì)檢查要點(diǎn)與布

線原則

①根據(jù)電子學(xué)設(shè)計(jì)的邊界條件（空間真空環(huán)境），對(duì)重點(diǎn)發(fā)熱元器件在印制電路板的位置和發(fā)熱等情況，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行EDA仿真熱分析，計(jì)算元器件、印制板的溫度，檢驗(yàn)元器件工作溫度范圍是否滿足要求，檢驗(yàn)元器件的結(jié)溫是否滿足降額要求；發(fā)熱量大的元器件通過(guò)熱管等散熱器件將熱量引出，元器件的散熱途徑（導(dǎo)熱散熱途徑和輻射散熱途徑）是否通暢和連貫，同時(shí)，應(yīng)盡可能使導(dǎo)熱路徑最短；對(duì)于熱功耗大的元器件，應(yīng)在器件下面與電路板接地部分設(shè)計(jì)熱過(guò)孔，填充金屬材料，實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)功能。

②一般情況下，首先應(yīng)對(duì)電源線和地線進(jìn)行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，它們的關(guān)系是：地線>電源線>信號(hào)線，通常信號(hào)線寬為：0.2～0.3 mm，最細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07 mm，電源線一般為1.2～2.5 mm。

4 硬件電路板信號(hào)完整性設(shè)計(jì)

在監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路板設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)于電路板信號(hào)的完整性設(shè)計(jì)也是影響其可靠性的關(guān)鍵因素，因此必須要注重電路板信號(hào)完整性的設(shè)計(jì)。其中應(yīng)當(dāng)遵循的準(zhǔn)則包括以下幾個(gè)方面：

①在進(jìn)行正式的設(shè)計(jì)工作之前，必須要對(duì)所使用的元器件以及相關(guān)的工藝進(jìn)行科學(xué)的選擇，并且據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定，才能確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。

②預(yù)布線階段是對(duì)電路板層疊誤差和接地信號(hào)等問(wèn)題進(jìn)行處理的階段，這一階段主要是對(duì)各種可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及計(jì)算誤差進(jìn)行科學(xué)的處理，以此保證線路層疊的有效性。同時(shí)，盡可能讓接地層與電源層成對(duì)布放，這樣能夠更加有效的保證信號(hào)的完整性。對(duì)于信號(hào)的完整性規(guī)劃需要根據(jù)信號(hào)參數(shù)以及其必須的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)范圍進(jìn)行仿真模擬，才能從中找到最為理想的參數(shù)范圍，并且將此范圍作為布線的最終依據(jù)，成為PCB布線的主要約束條件。

③串?dāng)_是信號(hào)線之間不希望有的耦合，鄰近信號(hào)線的耦合會(huì)導(dǎo)致串?dāng)_而且改變信號(hào)線的阻抗。我們必須減少串?dāng)_。比如我們可以根據(jù)相鄰平行信號(hào)線的耦合分析來(lái)確定信號(hào)線間距或平行線長(zhǎng)度。

④對(duì)于信號(hào)延遲以及其產(chǎn)生的影響是在布線時(shí)必須要充分考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，因此在實(shí)際的工作中，我們可以利用終端接線器的使用來(lái)對(duì)信號(hào)的完整性質(zhì)量進(jìn)行控制，從而有效的減少信號(hào)延遲所帶來(lái)的不利影響。

⑤轉(zhuǎn)換器是設(shè)計(jì)工作中常用的一種設(shè)備，轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度越慢則信號(hào)完整性越好，同時(shí)利用不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)也可以完成不同的轉(zhuǎn)換任務(wù)，所以我們可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用新的可編程技術(shù)，充分利用不同驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)越性，使其作用能夠充分發(fā)揮，以此來(lái)提升信號(hào)的完整性。

⑥當(dāng)簡(jiǎn)單的布線以及裝配工作完成之后，需要進(jìn)行完整的電路板測(cè)試，將其測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足之處，以此作為依據(jù)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作提供更充分的數(shù)據(jù)參考。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，集成電路和新型器件的應(yīng)用也日漸廣泛，從另一方面來(lái)說(shuō)，這也使得電路板的設(shè)計(jì)日漸復(fù)雜，因此對(duì)于電路板設(shè)計(jì)的可靠性要求也越來(lái)越高。監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)中必不可少的硬件設(shè)備，對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)電路板的設(shè)計(jì)工作，必須要對(duì)其可靠性的相關(guān)因素進(jìn)行充分的考慮，才能確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)成果的有效性，從而保證產(chǎn)品性能的安全性和完整性，促進(jìn)相關(guān)工作的持續(xù)開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 曲利新.空間電子設(shè)備電路板可靠性可測(cè)試性設(shè)計(jì)檢查[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，（19）.

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第5篇：電路板設(shè)計(jì)范文

在電子設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中，最重要的是元器件的選擇尤其是有源器件的正確選擇和印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)。本文從電磁兼容性、可靠性方面出發(fā), 闡明了相關(guān)應(yīng)用理論和強(qiáng)制規(guī)定, 提出了PCB 設(shè)計(jì)過(guò)程中選材、布局、主要元器件的選擇信號(hào)線的布線規(guī)則及其相關(guān)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞　共模輻射　差模輻射　表面安裝技術(shù)　PCB的設(shè)計(jì)　電磁兼容

一、元器件的選擇

電阻、電容、電感， 一般也可選用SMT 的、容量大的電容， 可適情考慮應(yīng)用其它形式器件。

SMT器件環(huán)流面積最小最合適，且集成度高可靠性好， 所以作為首選對(duì)象

小結(jié)：選用器件不主張功率越大越好， 速度越快越好， 而是推薦只要滿足設(shè)計(jì)功能要求， 采用兼容各指標(biāo)的設(shè)計(jì)， 且能降低成本，又能完美達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)， 這種設(shè)計(jì)組合認(rèn)為是最佳組合， 當(dāng)然各種不同類型、等級(jí)的機(jī)器就有不同的最佳組合。

二、線路板上的電磁騷擾輻射

線路板的輻射主要產(chǎn)生于兩個(gè)源：一個(gè)是PCB走線，另一個(gè)是I/O電纜。電纜輻射往往是更主要的輻射源。因?yàn)殡娎|是效率很高的輻射天線。有些電纜盡管傳輸?shù)男盘?hào)頻率很低，但由于PCB上的高頻率信號(hào)會(huì)耦合到電纜上，也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻輻射。

線路板上的輻射以共模和差模的方式輻射。

差模輻射的抑制

減小差模輻射的方法：（1）降低電路工作頻率；（2）減小信號(hào)環(huán)路的面積；（3）減小信號(hào)電流的強(qiáng)度。

高速的處理速度是所有軟件工程師所追求的，而高速的處理速度是靠高度的時(shí)鐘頻率來(lái)保證的，因此限制系統(tǒng)的工作頻率有時(shí)是不允許的。這里所說(shuō)的限制頻率指的是減少不必要的高頻成分。主要指1/itr頻率以上的頻率。

最現(xiàn)實(shí)而有效的方法是控制信號(hào)環(huán)路的面積。通過(guò)減小信號(hào)環(huán)路面積能夠有效減小環(huán)路的輻射，下面給出了不同裸機(jī)電路為了滿足EMI指標(biāo)要求所允許的環(huán)路面積。這是對(duì)于10m處，電磁輻射極限值在30~230MHZ之間為30dBeV/m，在230~1000MHz之間為37dBeV/m的情況下的面積限制。絕不意味著只要電路滿足了這個(gè)條件PCB就能滿足EMI指標(biāo)要求。因?yàn)榫€路板的輻射不僅有差模輻射，還有共模輻射。而共模輻射往往比差模輻射更強(qiáng)。但如果不滿足這些條件，PCB肯定會(huì)產(chǎn)生超標(biāo)電磁輻射。

印制板輻射主要產(chǎn)生于兩個(gè)源， 一個(gè)是由各芯片組成的回路輻射， 即前面已提過(guò)的差模輻射。另一個(gè)就是印制板的各種電纜線， 工作時(shí)產(chǎn)生的共模輻射。當(dāng)傳輸信號(hào)的導(dǎo)體的電位與鄰近導(dǎo)體的電位不同時(shí)，（特別是電纜與地線及其他導(dǎo)體之間）在兩者之間就會(huì)產(chǎn)生電流（有形地） ， 即使兩者之間沒(méi)有任何導(dǎo)體連接， 高頻電流也會(huì)通過(guò)寄生電容流動(dòng)（無(wú)形地）， 這種電流稱為共模電流， 由這種共模電流產(chǎn)生的輻射稱之為共模輻射。

由于共模電壓都是設(shè)計(jì)意圖之外的， 因此共模輻射比差模輻射更難預(yù)測(cè)和抑制。

有些電子干擾、輻射是不可預(yù)先知道的， 無(wú)形地線上發(fā)出的干擾、輻射往往很關(guān)鍵， 但很多設(shè)計(jì)人員不了解此類問(wèn)題。

三、印制板設(shè)計(jì)中的元器件布局

當(dāng)印制板外形尺寸決定后， 首先應(yīng)進(jìn)入關(guān)鍵的元器件布局設(shè)計(jì)， 它的設(shè)計(jì)好壞直接影響安全、電磁兼容等四大因素， 往往新設(shè)計(jì)人員對(duì)此無(wú)一比較正確的規(guī)則， 隨自己意愿或某些想法來(lái)布局， 結(jié)果帶來(lái)許多不利因素， 有時(shí)由于一、二根布線不當(dāng)， 造成無(wú)可挽回而告知失敗的結(jié)果。下面推薦兩種比較理想的PCB 布局方式。

1、星形輻射法

該模式可將重要器件: 高頻的晶體、晶振、時(shí)鐘電路、CPU 等放在中央緊靠電源、地線輸出端位置， 其它與它們有關(guān)的邏輯相關(guān)器件安排在上述器件的周圍， 然后再連接其它邊緣器件， 整個(gè)布局形成由中心向四周輻射狀態(tài)。

這種布局最大特點(diǎn): 壓縮布局空間， 中心至各引線距離基本相同， 線路阻抗基本一致，關(guān)鍵主要電路布線最短， 環(huán)流面積小。

2、電源線、地線印制板插接法

此種形式相當(dāng)普遍， 其布局應(yīng)在電源地線引入端近處放置高速電路， 重要電路， 然后再布中速、低速電路。

四、印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)

PCB是所有精密電路設(shè)計(jì)中往往容易忽略的一種部件。由于很少把印刷電路板的電特性到電路里去，所以整個(gè)效應(yīng)對(duì)電路功能可能是有害的。如果印刷電路板設(shè)計(jì)得當(dāng)，它將具有減少騷擾和提高抗擾度的優(yōu)點(diǎn)。反之，將使印刷電路板發(fā)生電磁兼容性問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，設(shè)計(jì)的目的是控制下述指標(biāo)：

（1） 來(lái)自PCB電路的輻射；（2） PCB電路與設(shè)備中的其他電路間的耦合；（3） PCB電路對(duì)外部干擾的靈敏度；（4） PCB上各種電路間的耦合。

印刷電路板的制造涉及許多材料和工藝過(guò)程，以及各種規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)處理準(zhǔn)則應(yīng)符合GB4588. 3-88《印刷電路板設(shè)計(jì)和使用》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了PCB涉及和使用的基本原則、要求和數(shù)據(jù)等。它對(duì)PCB設(shè)計(jì)和使用起指導(dǎo)作用。其中第6章“印刷電路板的布局設(shè)計(jì)”方法對(duì)電磁兼容性設(shè)計(jì)有一定的作用，是設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)遵守的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

印制板布線前要正確認(rèn)識(shí)電源、地線干擾及輻射情況是十分重要的， 當(dāng)電源、地線在瞬態(tài)出現(xiàn)增加或減少電流時(shí)， 由于有電感和電容的作用， 在電源、地線上出現(xiàn)干擾狀況，四層板原則上頂層為信號(hào)線層， 第二層為直流地線層， 第三層為直流電源層， 第四層為信號(hào)線層。當(dāng)印制板IC 電路全部為開(kāi)關(guān)電路或全部為模擬電路， 那它們的地線不必隔離分開(kāi)。有時(shí)， 在直流電源層中往往有幾種電源， 一般都用空隙隔離方法來(lái)分割解決。當(dāng)印制板中出現(xiàn)有邏輯電路又有模擬電路的情況， 通過(guò)分析， 可將邏輯電路地線與模擬電路地線分區(qū)隔離(隔離帶寬度> 3mm) 單處短接或用磁珠等方法聯(lián)接取得同電位參照地。

當(dāng)印制板中的邏輯電路與模擬電路的聯(lián)線有幾十根， 情況非常復(fù)雜， 那必須掌握它們各自要有獨(dú)立的電源、地線區(qū)， 又要考慮到有聯(lián)結(jié)關(guān)系的IC 回路， 其環(huán)流面積最小的原則去設(shè)計(jì)， 并保證有極低阻抗的地線。

參考文獻(xiàn)

[1]楊克俊編著. 電磁兼容原理與設(shè)計(jì)技術(shù). 人民郵電出版社.

[2]江思敏 ,唐廣藝. PCB和電磁兼容設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社.

第6篇：電路板設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： 模擬集成電路；剖析調(diào)查；縮版設(shè)計(jì)

0 引言

電子產(chǎn)品的發(fā)展，得益于制造技術(shù)的進(jìn)步——晶園廠舊線的提升、新線的不斷涌現(xiàn)。但我們也看到在產(chǎn)能升級(jí)、產(chǎn)品繁榮的同時(shí)也促進(jìn)了模擬消費(fèi)類電路不斷削減售價(jià)，尤其是量大的產(chǎn)品，出廠價(jià)一年不如一年已是不爭(zhēng)的事實(shí)。這樣迫使設(shè)計(jì)制造商不斷尋找方法來(lái)改善芯片版圖設(shè)計(jì)、工藝制造過(guò)程，以達(dá)到更好的控制成本降本增效的目的。不可否認(rèn)，縱觀國(guó)內(nèi)模擬消費(fèi)類電路市場(chǎng)，早些年國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)商設(shè)計(jì)方法可以說(shuō)95%以上屬于仿制國(guó)外樣品，給人的印象就是照抄。然而近年來(lái)，隨著新生代尤其海歸派的加盟，新設(shè)計(jì)公司雨后春筍般涌現(xiàn)。為了爭(zhēng)奪市場(chǎng)，保持盈利，眾多公司不得不拋棄傳統(tǒng)仿制法，另辟蹊徑走自己的路，使出各自招式，以開(kāi)拓、創(chuàng)新手法將版本優(yōu)化，如把元器件按比例規(guī)則縮小、布線單層改雙層，翻新老版本來(lái)面對(duì)日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)考驗(yàn)實(shí)現(xiàn)收入利潤(rùn)最大化。

傳統(tǒng)仿制，贏市場(chǎng)獲利潤(rùn)將變得越來(lái)越困難，因芯片成本占電路成本很大一部份，降芯片成本對(duì)于電路設(shè)計(jì)制造商而言就是利潤(rùn)、體現(xiàn)效益?？s版是創(chuàng)新，縮版設(shè)計(jì)將會(huì)越來(lái)越受到業(yè)界的重視，優(yōu)良的電路縮小改進(jìn)版本將會(huì)源源不斷的登上電路創(chuàng)新舞臺(tái)。

1 縮版策略

1.1 產(chǎn)品選擇性

模擬消費(fèi)類集成電路產(chǎn)品眾多，五花八門，產(chǎn)品縮版要有選擇性。因?yàn)榭s版不同于一般的仿制，必將帶來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)間、人工成本的增加，并伴有加大投片的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)短、平、快的產(chǎn)品，批量小、生命周期比較短的產(chǎn)品，不適宜、不主張縮版；而對(duì)產(chǎn)量需求大，競(jìng)爭(zhēng)劇烈，價(jià)格敏感，工藝支持、版圖可縮，生命力長(zhǎng)的產(chǎn)品最適用縮版?？傊?，市場(chǎng)是無(wú)情的，對(duì)產(chǎn)品要評(píng)估，做到心中有數(shù)，有的放矢，避免食之無(wú)味，棄之可惜的煩惱，該縮版的縮版，立項(xiàng)不猶豫。

1.2 支撐環(huán)境

產(chǎn)品的縮版是建立在工藝技術(shù)可行、環(huán)境支撐上的。象我公司4吋、5吋線設(shè)備不同，制備工藝，加工能力就不同。一個(gè)產(chǎn)品縮版首先就得決策部門根據(jù)綜合因素評(píng)估決定產(chǎn)品走哪條線，然后根據(jù)加工能力確定版圖設(shè)計(jì)規(guī)則。

1.3 技術(shù)可行性

1.3.1 線路圖優(yōu)化

從芯片表面觀察，線路圖整理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)國(guó)外很多電路都存在有冗余部份的元件。如果把原來(lái)芯片上電路元件全部照搬到基片上，必將會(huì)浪費(fèi)基片的面積。通過(guò)線路模擬、仿真，適當(dāng)修改，合理取舍冗余元件對(duì)縮版有積極意義，其面積貢獻(xiàn)值得關(guān)注。

1.3.2 結(jié)構(gòu)、布局設(shè)計(jì)

1）壓點(diǎn)、元件分島。通常原版都考慮得較周全，縮版一般不輕易去變更。但有些隨工藝變動(dòng)后，如單層改雙層，減少了橋島例外。

2）雙層布線優(yōu)選。雙層工藝雖然比單層工藝難度增大，生產(chǎn)成本增加，但它能有效的縮小芯片面積，并且芯片單位成本獲取的利潤(rùn)貢獻(xiàn)比工藝增加的成本更大，所以雙層應(yīng)列縮版優(yōu)選。雙層布線避免了橋島的使用、橋電阻的引入，使布線設(shè)計(jì)方便、靈活，走線避免迂回，鋁線得到優(yōu)化，能更大地減少信號(hào)網(wǎng)走線的不利影響。

3）布局安排。模擬電路的布局結(jié)果對(duì)電路性能會(huì)產(chǎn)生直接影響。電路元件之間的相互關(guān)系諸如對(duì)稱、靠近、遠(yuǎn)離，成組以及一些節(jié)點(diǎn)連線需特殊處理的因素等。要重點(diǎn)關(guān)注大信號(hào)元件、功放輸出管的合理布置，充分考慮散熱問(wèn)題，地線、電源線串?dāng)_問(wèn)題。

4）元件幾何圖形。電路的好壞由元件的性能來(lái)確保，而元件的電特性與其幾何圖形密切相關(guān)。圖形縮小的規(guī)則宜按比例縮減為好，當(dāng)圖形類型較多時(shí)可適當(dāng)歸整。對(duì)輸出管、緩沖管等，從功率、可靠性考慮不宜同小管子一樣按比例縮小，縮減應(yīng)保守些；要通過(guò)調(diào)查、參考管子Hfe/Ic變化趨勢(shì)，結(jié)合峰值電流大小，確定管子面積，總之得留有余量。另外縮版電路元件縱向尺寸、橫向尺寸都有不同程度收縮，對(duì)噪聲的影響也要引起關(guān)注，從降低噪聲設(shè)計(jì)考慮盡可能減少發(fā)射區(qū)周長(zhǎng)面積比和基區(qū)表面寬度，電阻條寬宜寬些，有些矛盾要折衷考慮。

2 設(shè)計(jì)模擬討論

近年來(lái)，公司在應(yīng)對(duì)市場(chǎng)策略，運(yùn)用縮版設(shè)計(jì)手段推出新品種、打市場(chǎng)方面取得了可喜的佳績(jī)。通過(guò)縮版設(shè)計(jì)，使人們豐富了知識(shí)，開(kāi)闊了視野，提高、增長(zhǎng)了分析、處理應(yīng)變能力，積累了不少經(jīng)驗(yàn)，大批設(shè)計(jì)人員得到了鍛煉。這里，通過(guò)一解剖調(diào)查實(shí)例，試圖結(jié)合即將要進(jìn)行縮版設(shè)計(jì)的一品種（CD2822）作一設(shè)計(jì)討論。

2.1 電路解剖調(diào)查情況

表1 芯片面積比較

上表中可直觀的看出國(guó)內(nèi)廠家產(chǎn)品縮版一貌，也能聞出市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的火藥味。

2.2 Cd2822縮版的幾點(diǎn)思路、想法

1）根據(jù)公司綜合安排計(jì)劃，認(rèn)真論證目前4吋線工藝加工水平，確定CD2822C所用設(shè)計(jì)規(guī)則。

2）線路圖選擇。選擇原版功能完整圖為好。（國(guó)內(nèi)商家情況：A公司（M代碼）、C公司（YG代碼，單層鋁）均用原始線路圖；B公司版圖按原線路布元件，但鋁版有二管棄連）

3）樣板借鑒。經(jīng)解剖、讀圖、分析多個(gè)版本，覺(jué)得B公司的版本設(shè)計(jì)風(fēng)格最緊湊、活潑，芯片利用率高，可作為重點(diǎn)借鑒版本。（B公司版本具有創(chuàng)新、開(kāi)拓性，勇氣可敬。若無(wú)專利之慮，有成功先例，大膽借用。）

4）元件幾何圖形優(yōu)化。小信號(hào)前置部份晶體管原則上按比例縮小，并適當(dāng)合理歸類，慎重處理好比例恒流源成組管的結(jié)構(gòu)及比例關(guān)系（K336的處理方式本人認(rèn)為有值得商榷之處）；大信號(hào)輸出管面積宜采用保守縮法，取比“M”版大1/4～1/3，其發(fā)射區(qū)采取工字狀，這對(duì)周長(zhǎng)、面積有利，對(duì)開(kāi)二鋁通孔也方便。

5）布局、布線。由于我們安排上的是4吋線，技術(shù)支持的環(huán)境與B公司不同，設(shè)計(jì)規(guī)則有一定的差異，但在布局、布線上有可借鑒之處：第1、3腳保護(hù)管排在壓點(diǎn)下；PN結(jié)電容排在4a、5壓點(diǎn)下（若需更大些還可以4b、8也利用起來(lái)）；二輸出地、二前置地均采取合二為一；主要地線布、電源線走中間?；娣e將得到充分利用（見(jiàn)附圖）。

6）主要工藝技術(shù)。ρvg 0.8～1.0Ω·cm；Tvg 5～6μm；2～3μm套刻；對(duì)通隔離；離子注入；雙層布線工藝。

3 結(jié)語(yǔ)

1）TDA2822產(chǎn)品自意大利SGS公司推出后，產(chǎn)品行銷全球。進(jìn)入國(guó)內(nèi)，因其市場(chǎng)需求量巨大，銷量也長(zhǎng)久不衰，從而仿制的公司也眾多。但價(jià)格已不可與往日相比，只能適者生存。面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)，我們的現(xiàn)版本想贏利已顯得力不從心，所以也只有走繼續(xù)縮版，降低芯片的單位成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前的縮版計(jì)劃盡管我們將采取的設(shè)計(jì)規(guī)則比“M”版要大，但通過(guò)上面的分析，可以預(yù)見(jiàn)經(jīng)過(guò)精心的、合理的設(shè)計(jì)后，我們能達(dá)到、也一定能達(dá)到其“M”版芯片面積的水平。更重要一點(diǎn)，領(lǐng)導(dǎo)決策放棄5吋上4吋，雖然芯片面積犧牲了些，但對(duì)調(diào)節(jié)、保證4吋線滿負(fù)荷生產(chǎn)將發(fā)揮重要作用。

2）調(diào)研能發(fā)現(xiàn)最新動(dòng)態(tài)，能更好的了解競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。開(kāi)展縮版評(píng)估，進(jìn)行縮版設(shè)計(jì)在近一段時(shí)期內(nèi)將是雙極IC設(shè)計(jì)、制造商面對(duì)嚴(yán)峻收益挑戰(zhàn)取勝之法寶。

附圖：

第7篇：電路板設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞： 溫度控制； 半導(dǎo)體激光器； TEC； PID

中圖分類號(hào)： TN722?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）20?0153?03

0 引 言

通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體激光器特性的研究，可知溫度對(duì)激光器的正常工作有著重要的影響。溫度會(huì)直接影響到半導(dǎo)體激光器的工作參數(shù)包括[1]：閾值電流、V?I關(guān)系、輸出波長(zhǎng)、P?I關(guān)系等。同時(shí)高溫也會(huì)對(duì)激光器產(chǎn)生極大的影響，嚴(yán)重影響其使用壽命和效率。本文采用ADN8831溫度控制芯片[3]為激光器提供恒定且可調(diào)的工作溫度來(lái)保證激光器高效率工作。

1 溫度控制芯片介紹

根據(jù)半導(dǎo)體激光器對(duì)溫度的要求，選定ADN8831作為激光器的溫度控制主芯片。ADN8831芯片是目前最優(yōu)秀的單芯片高集成度、高輸出效率和高性能的TEC驅(qū)動(dòng)模塊之一。ADN8831的最大溫漂電壓低于250 mV，能夠使設(shè)定溫度誤差控制在±0.01 ℃左右。在工作過(guò)程中，ADN8831輸入端的電壓值對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)定好的目標(biāo)溫度。適當(dāng)大小的電流流過(guò)TEC，使TEC加熱或制冷，在這個(gè)過(guò)程中使激光器表面溫度向設(shè)定溫度值靠近[2]。此芯片還有過(guò)流保護(hù)功能，可編程開(kāi)關(guān)頻率最高可達(dá)1 MHz。

2 TEC控制原理

TEC（Thermo Electric Cooler）實(shí)際上是用兩種材料不同半導(dǎo)體（P型和N型）組成PN結(jié)，當(dāng)PN結(jié)中有直流電流通過(guò)時(shí)，由于兩種材料中的電子和空穴在跨越PN結(jié)移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生吸熱或放熱效應(yīng)（帕爾帖效應(yīng)[4]），就會(huì)使PN結(jié)表現(xiàn)出制冷或制熱的效果，改變電流方向即可實(shí)現(xiàn)TEC加熱或制冷，調(diào)節(jié)電流大小即可控制加熱或制冷量的輸出[5]。利用TEC穩(wěn)定激光器溫度方法的系統(tǒng)框圖[6]如圖1所示。

圖1中貼著激光器右側(cè)的是溫度傳感器，這里使用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。這個(gè)熱敏電阻是用來(lái)測(cè)量安放在TEC表面上的激光器的溫度。期望的激光器溫度用一個(gè)固定的電壓值來(lái)表示，與熱敏電阻產(chǎn)生的電壓值通過(guò)高精度運(yùn)算放大器進(jìn)行比較，比較后產(chǎn)生的誤差電壓通過(guò)高增益的放大器放大，同時(shí)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對(duì)因?yàn)榧す馄鞯睦錈岫艘鸬南辔谎舆t進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后驅(qū)動(dòng)H橋輸出，H橋不僅控制TEC電流的大小還能控制TEC電流的方向。當(dāng)激光器的溫度值低于設(shè)定點(diǎn)溫度值時(shí)，H橋會(huì)朝TEC一個(gè)方向按一定的幅值驅(qū)動(dòng)電流，此時(shí)TEC處于加熱狀態(tài)；當(dāng)激光器的溫度值高于設(shè)定點(diǎn)溫度值時(shí)，H橋會(huì)減少TEC的電流大小甚至?xí)淖僒EC的電流方向，這時(shí)TEC就處于制冷狀態(tài)。當(dāng)控制環(huán)路達(dá)到平衡時(shí)，TEC的電流的大小和方向就調(diào)整好了，激光器溫度就會(huì)慢慢的向設(shè)定好溫度靠近。

3 溫控電路設(shè)計(jì)

3.1 輸入部分設(shè)計(jì)

3.2 補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)

PID（Proportion Integrator Differentiator）比例積分微分調(diào)節(jié)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是TEC溫控電路中最關(guān)鍵的部分，它決定了TEC控制器的響應(yīng)速度和溫度穩(wěn)定性。PID相當(dāng)于放大倍數(shù)可調(diào)的放大器，用比例運(yùn)算和積分運(yùn)算來(lái)提高調(diào)節(jié)精度，用微分運(yùn)算加速過(guò)渡過(guò)程，較好地解決了調(diào)節(jié)速度與精度的矛盾。PID的數(shù)學(xué)模型可用式（4）表示：

式中：KP為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。

在進(jìn)行修正時(shí)，一般采用調(diào)節(jié)補(bǔ)償電路參數(shù)的方法來(lái)使TEC控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和精度變得更優(yōu)[9]。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，把前級(jí)誤差運(yùn)放的輸出連接到溫度補(bǔ)償電路的輸入管腳上，這樣就完成了溫度補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)，具體電路連接圖如圖4所示。

由于本文中測(cè)溫目標(biāo)為激光器，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算，系統(tǒng)的參數(shù)通常這樣選取[10]：R5=100 kΩ，RH=1 MΩ，RF=200 kΩ，C1=1 μF，C2=10 μF和一個(gè)330 pF的反饋電容。

3.3 輸出部分設(shè)計(jì)

ADN8831是一個(gè)差分輸出方式的TEC控制器。搭建一個(gè)H橋電路產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娏鱽?lái)驅(qū)動(dòng)TEC，使其對(duì)半導(dǎo)體激光器加熱或制冷。如圖5所示。

圖中的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB分別連到ADN8831的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB引腳上。TEC控制器設(shè)在H橋中間，構(gòu)成一個(gè)不對(duì)稱橋。ADN8831對(duì)H橋的左支采用開(kāi)關(guān)方式驅(qū)動(dòng)，右支采用線性方式驅(qū)動(dòng)，即當(dāng)開(kāi)關(guān)管N1導(dǎo)通、開(kāi)關(guān)管P1關(guān)閉、P2常通、N2常閉時(shí)，電流從TEC的OUTB端經(jīng)TEC流向OUTA端，此為制冷狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)管N1關(guān)閉、開(kāi)關(guān)管P1導(dǎo)通、P2常閉、N2常通時(shí)，電流從TEC的OUTA端經(jīng)TEC流向OUTB端，此為致熱狀態(tài)。這種靈活又方便的外接H橋，能更好的提高電源效率，減小紋波電流，增加了散熱路徑。

用非對(duì)稱H橋驅(qū)動(dòng)TEC，其中器件的選擇要考慮兩個(gè)因素：

（1）TEC工作的最大電流是多少；

（2）導(dǎo)通電阻最小可以是多少（考慮功率耗散問(wèn)題）。

本文采用的是FAIRCHILD SEMICONDUCTOR公司的FDW2520C芯片。該芯片由一對(duì)PMOS和NMOS管構(gòu)成，其中PMOS管能夠提供的最大電流為4.4 A，導(dǎo)通電阻為35 mΩ；NMOS管能夠提供的最大電流為6 A，導(dǎo)通電阻[2]為18 mΩ。

3.4 濾波電路

為了使ADN8831有效地驅(qū)動(dòng)TEC，其電壓必須穩(wěn)定，上述的H橋電路產(chǎn)生的是0～VCC的脈沖寬度調(diào)制方波。所以，這時(shí)候就需要設(shè)計(jì)一個(gè)濾波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的目的。設(shè)計(jì)采用R?L?C低通濾波網(wǎng)絡(luò)，其等效電路如圖6所示。

圖6中，RL表示TEC電阻，R1是C1的等效串聯(lián)電阻，R2等于L1的寄生電阻加上Q1或Q2的導(dǎo)通電阻，并且R1和R2要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于RL，VX是在PVDD和PGND之間變化的脈沖寬度調(diào)制電壓，這個(gè)電路構(gòu)成了一個(gè)二階的低通濾波網(wǎng)絡(luò)[12]。

4 保護(hù)與檢測(cè)電路

ADN8831內(nèi)部提供了相關(guān)保護(hù)電路，這樣起到保護(hù)TEC防止激光器因過(guò)熱而損壞。因?yàn)橛袝r(shí)候通過(guò)TEC的電流有可能大于額定工作電壓，這樣會(huì)燒壞TEC和半導(dǎo)體激光器，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。圖7為保護(hù)與檢測(cè)電路。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)及分析得到，溫度控制偏差為±0.01 ℃。系統(tǒng)的恒溫控制精度取決于溫度采樣值與溫度設(shè)定值的特性，傳感器本身的精度較高，其靈敏度取決于其本身特性。若是想得到高穩(wěn)定性的電壓設(shè)定值，則需要使用高穩(wěn)定性、高精度、低溫漂的穩(wěn)壓源。此外，系統(tǒng)電路也要使用低溫漂、高穩(wěn)定性的器件。

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第8篇：電路板設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：道路橋梁；設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：U448文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

公路事業(yè)的快速發(fā)展，也促進(jìn)了橋梁技術(shù)的進(jìn)步，同時(shí)伴隨著機(jī)械、材料、工藝等方面技術(shù)的提高，橋梁設(shè)計(jì)、施工技術(shù)也取得了一定成果。但由于橋梁在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中受到環(huán)境、材料、地區(qū)、建設(shè)周期、施工方式等諸多因素的影響，這就使得橋梁建設(shè)的質(zhì)量和使用時(shí)的性能成為多種因素組合影響產(chǎn)生的結(jié)果。本文嘗試從橋梁勘察設(shè)計(jì)階段進(jìn)行論述分析。

1、公路橋梁設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的基本原則與基本要求

1.1公路橋梁設(shè)計(jì)的基本原則

一般公路橋梁或獨(dú)立橋梁項(xiàng)目，上構(gòu)在選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)式時(shí)橋梁上部的跨徑應(yīng)小于十米，跨徑大于十米的，能采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑的，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)跨徑。在受到地形限制時(shí)，還應(yīng)該根據(jù)橋梁上部的彎曲度選取預(yù)制結(jié)構(gòu)。對(duì)于公路橋梁下部而言，設(shè)計(jì)的基本原則應(yīng)圍繞橋臺(tái)以及橋墩內(nèi)容展開(kāi)，設(shè)計(jì)橋臺(tái)時(shí)需要考慮填土的高度，設(shè)計(jì)橋墩時(shí)則根據(jù)不同的橋梁構(gòu)型選擇斜角，以保證橋梁既實(shí)用又美觀。

1.2公路橋梁設(shè)計(jì)的基本要求

（1）使用上的要求

適用性是橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)首先考慮的問(wèn)題。橋上行車道和人行道應(yīng)有合適的寬度，既能滿足當(dāng)前交通量的需要，也要照顧到日后交通量的增長(zhǎng)。橋梁應(yīng)具有足夠的孔徑和橋下凈空，以滿足洪水渲泄、安全行船和橋下交通順暢。此外，作為永久性建筑物，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)保證使用年限，并便于檢查、養(yǎng)護(hù)和維修。

（2）強(qiáng)度及構(gòu)造上的要求

橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)當(dāng)合理，并具有足夠的承載能力，能夠保證橋上車輛和行人通暢便利，行駛安全。同時(shí)要求在制造、運(yùn)輸、安裝、使用過(guò)程中應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。

（3）美觀上的要求

橋梁應(yīng)以合理的受力結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)合理的建筑輪廓，具有美觀的外形。特別對(duì)于城市和旅游地區(qū)的橋梁建筑，應(yīng)反映時(shí)代風(fēng)貌，注意空間比例、節(jié)奏、明暗和穩(wěn)定感，分清主次，局部服從主體。

2、公路橋梁設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.1道路橋梁設(shè)計(jì)方案陳舊

當(dāng)前社會(huì)和交通對(duì)于道路橋梁的規(guī)模、功能、數(shù)量、施工、進(jìn)度、質(zhì)量等方面要求正在變得越來(lái)越嚴(yán)格，而在實(shí)際的道路橋梁設(shè)計(jì)工作中，很多設(shè)計(jì)人員采用簡(jiǎn)便的方法，沿用傳統(tǒng)落后的道路橋梁設(shè)計(jì)方案，不僅沒(méi)有考慮市場(chǎng)、社會(huì)的波動(dòng)，也沒(méi)有重視影響道路橋梁工程的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等各種因素，導(dǎo)致道路橋梁設(shè)計(jì)工作失去了本身的意義，容易給道路橋梁留下各種問(wèn)題和隱患。依據(jù)陳舊的道路橋梁設(shè)計(jì)方案還有一個(gè)不可忽視的缺陷，那就是對(duì)新材料和新工藝應(yīng)用的缺失，這樣不但不能夠形成新穎的道路橋梁結(jié)構(gòu)，還會(huì)提高道路橋梁造價(jià)，延長(zhǎng)道路橋梁的建設(shè)周期。

還有一些道路橋梁設(shè)計(jì)人員看到了其他新穎道路橋梁的設(shè)計(jì)，在沒(méi)有有效理解和進(jìn)一步創(chuàng)新的前提下盲目照搬，這會(huì)使道路橋梁設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新元素，而且容易給道路橋梁施工帶來(lái)困難與問(wèn)題，更會(huì)給道路橋梁建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)隱患。

2.2公路橋梁設(shè)計(jì)思想以及構(gòu)造體系存在漏洞

公路橋梁在設(shè)計(jì)期間不僅要考慮企業(yè)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況，更要關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性能，并且對(duì)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行科學(xué)的分析，重視對(duì)新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用，只有這樣才能達(dá)到國(guó)家的基本要求，滿足企業(yè)的長(zhǎng)期效益。然而目前設(shè)計(jì)人員在處理該方面的內(nèi)容時(shí)往往只重視材料的價(jià)位，對(duì)其構(gòu)造、耐磨性質(zhì)沒(méi)有進(jìn)行充分的了解。這與目前公路橋梁設(shè)計(jì)思想以及構(gòu)造體系存在漏洞有著密不可分的關(guān)聯(lián)。

2.3設(shè)計(jì)工作水平普遍較低

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，公路橋梁的建設(shè)在與日俱增，然而關(guān)于公路橋梁坍塌問(wèn)題以及損壞現(xiàn)象卻屢見(jiàn)不鮮。這一問(wèn)題的產(chǎn)生主要是由于前期設(shè)計(jì)工作水平普遍較低造成的，沒(méi)有根據(jù)科學(xué)有效的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在出現(xiàn)較大誤差時(shí)，也沒(méi)有第一時(shí)間采取行為有效的措施，設(shè)計(jì)期間的偷工減料、濫竽充數(shù)現(xiàn)象也頻繁發(fā)生。久而久之，公路橋梁的質(zhì)量問(wèn)題便展現(xiàn)出來(lái)。

3、橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1注意橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇

橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇是橋梁設(shè)計(jì)首先要進(jìn)行的工作內(nèi)容，選擇橋型時(shí)應(yīng)充分考慮施工、經(jīng)濟(jì)和安全等多方面的因素，對(duì)于橋下凈空有特殊要求的橋梁，盡量選擇合適的橋型來(lái)控制橋梁的建筑高度。綜合考慮總跨徑和單孔跨徑的大小，選擇合理的構(gòu)造形式，如單孔跨徑超過(guò)20m的橋梁，盡量避免使用空心板上部構(gòu)造，而選擇受力條件更好和承載能力更強(qiáng)的箱梁、T型梁等上部結(jié)構(gòu)形式。針對(duì)不同的道路等級(jí)，橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇也各部相同，例如，高速公路的多跨橋梁，上部結(jié)構(gòu)適宜采用連續(xù)式的結(jié)構(gòu)類型；小橋涵或通道由于橋下凈空較低，且無(wú)過(guò)大的通行及行洪要求，具備搭設(shè)支架的條件，為了提高其整體受力的性能，可以采用現(xiàn)澆的上部結(jié)構(gòu)形式。橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇與到達(dá)橋梁的運(yùn)輸條件也存在很大的關(guān)系，對(duì)于運(yùn)輸條件較好的平坦地區(qū)，可以在同一工程中采用盡量統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式，便于進(jìn)行集中預(yù)制。為了有效的降低混凝土裂縫對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命的不利影響，對(duì)于單孔跨徑大于13m的橋梁，多采用預(yù)應(yīng)力的上部結(jié)構(gòu)，可以有效的控制混凝土裂縫的發(fā)生。

3.2公路橋梁設(shè)計(jì)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)

公路橋梁設(shè)計(jì)需要綜合考慮，橋梁對(duì)水文、地質(zhì)甚至是造價(jià)都會(huì)產(chǎn)生一定影響，為了減少其對(duì)個(gè)各方面的副作用，需要注意以下要點(diǎn)。（1）充分應(yīng)用橋梁樁基鉆孔技術(shù)，該技術(shù)目前在我國(guó)得到了良好的研究，不僅實(shí)施手段較為多樣，而且對(duì)周圍環(huán)境的影響也是極其微小的。為了提升工程的質(zhì)量，應(yīng)該引用新的技術(shù)，從而達(dá)到降低工期、減少環(huán)境污染的目的。（2）公路橋梁建設(shè)區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)時(shí)，更要嚴(yán)格控制挖掘面積，要靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)方式，在地質(zhì)復(fù)雜的情況下才能既保證施工安全，又避免過(guò)度砍伐的現(xiàn)象。

3.3注意橋梁結(jié)構(gòu)的細(xì)部設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)是由眾多結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對(duì)于每一個(gè)構(gòu)件的細(xì)部進(jìn)行充分的考慮，將會(huì)極大的提高橋梁整體的設(shè)計(jì)水平。下面就簡(jiǎn)單介紹一些橋梁設(shè)計(jì)的細(xì)部構(gòu)造措施：橋面瀝青鋪裝層的厚度及結(jié)構(gòu)組成應(yīng)與所在道路的路面結(jié)構(gòu)保持一致，以利于路面瀝青施工時(shí)能夠進(jìn)行連續(xù)攤鋪。為了加強(qiáng)橋面的排水，可以在瀝青鋪裝層之下設(shè)置防水層，防水層的選擇要滿足防水、荷載作用、層間粘結(jié)、溫度效應(yīng)、便于施工的成熟材料和施工工藝，防止因防水層漏洞造成的其他病害，并考慮排除鋪裝層間水的構(gòu)造要求，合理的設(shè)置足夠數(shù)量的泄水管，并使泄水管口下緣低于防水層頂面，可考慮在橋面兩側(cè)設(shè)置縱向的碎石盲溝的構(gòu)造方式。排水管出口應(yīng)與橋梁側(cè)緣有一定的距離，使排水原來(lái)橋梁結(jié)構(gòu)，防止沿結(jié)構(gòu)蜒流。橋面的水泥混凝土鋪裝層應(yīng)盡量采用防水混凝土，且保證其強(qiáng)度等級(jí)不小于主梁，并根據(jù)主梁的負(fù)彎矩、預(yù)拱度等因素確定其設(shè)置厚度，并能滿足鋪設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)的構(gòu)造要求。為了增強(qiáng)鋪裝層與主梁之間的連接力，保證其與主梁形成共同的受力體系，應(yīng)在梁板頂部預(yù)埋豎向的剪力鋼筋，并通過(guò)與鋪裝鋼筋網(wǎng)的綁扎，提高其整體性。

3.4做好橋梁的加固工作

要確保橋梁的穩(wěn)定就必須做好抗負(fù)載和抗震設(shè)計(jì)，要不斷應(yīng)用各種橋梁加固方式，以提高橋梁對(duì)負(fù)載和地震的抵抗能力。在提高和完善橋梁結(jié)構(gòu)物的各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)上，提高橋梁抗負(fù)載和抗震的穩(wěn)定性，應(yīng)該在橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中結(jié)合公路橋梁的特點(diǎn)，這是加固橋梁的關(guān)鍵，也是有效提高我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)能力和建設(shè)水平的重點(diǎn)。

3.5巖溶地區(qū)樁基處理技術(shù)

（1）擠石造壁。對(duì)于巖溶裂隙水壓不大或者存在地下水情況，從處理成本來(lái)看，可以考慮采取擠石造壁方案。但對(duì)于需要處理溶洞較大情況下，則這種方案需要較大回填方量，則不適宜采取該方案。對(duì)于采用該方案處理溶洞時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)孔位周圍事先準(zhǔn)備足夠的小片石、粘土或風(fēng)化石，同時(shí)把粘土做成餅狀或者是泥球狀，然后為了避免干裂，應(yīng)當(dāng)采用薄膜包裹，如孔內(nèi)有裂隙水則還應(yīng)準(zhǔn)備一定數(shù)量的袋裝水泥。

（2）靜壓注漿法。對(duì)于該處理方法主要是適用于溶洞填滿填充物等，或當(dāng)溶洞為空洞或填充物不滿(水洞)，在鉆孔樁施工前先進(jìn)行預(yù)處理，采用本方法固結(jié)填充物和流沙，在樁體周圍形成防水帷幕，另一方面，可以通過(guò)提高溶洞中土體抗剪能力以及其承載力來(lái)避免塌孔。

（3）護(hù)筒跟進(jìn)法。該方法通過(guò)利用鋼護(hù)筒壁厚δ=12～18mm的鋼板，孔深10m以上時(shí)采用12mm厚的鋼板，孔深10～30m時(shí)采用14mm厚的鋼板，孔深30m以上時(shí)采用18mm厚的鋼板，在廠家用機(jī)械集中卷制加工制作，焊縫全部為雙面坡口，每節(jié)制作長(zhǎng)度為3．0m、6．0m、9．0m，制作內(nèi)鋼護(hù)筒的內(nèi)徑D′=d+20cm(d為設(shè)計(jì)樁徑)。

3.6堅(jiān)持橋梁設(shè)計(jì)的科學(xué)原理

在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該從客觀實(shí)際和環(huán)境出發(fā)，將各種原理和科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于橋梁設(shè)計(jì)中，這樣橋梁設(shè)計(jì)才能具有實(shí)際的意義，也才能使橋梁設(shè)計(jì)更加符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，使橋梁設(shè)計(jì)得到合理化與科學(xué)化發(fā)展的基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中如果對(duì)相關(guān)要點(diǎn)和因素不嚴(yán)格控制，極容易引發(fā)安全與結(jié)構(gòu)問(wèn)題的積累，進(jìn)而影響橋梁施工和使用等后續(xù)工作，形成各種病害而影響橋梁。作為橋梁設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行強(qiáng)化，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)與措施，將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、科學(xué)的橋梁結(jié)構(gòu)體系更好地應(yīng)用到橋梁設(shè)計(jì)之中，在不斷創(chuàng)新的同時(shí)，達(dá)到推進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量與水平雙提高的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]李曉,程艷,李春曉.淺談山區(qū)公路常規(guī)橋梁的設(shè)計(jì)[J].公路,2013,07:120-123.

[2]劉躍勇.淺析公路橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)注意的要點(diǎn)[J].黑龍江交通科技,2013,08:133-134.

第9篇：電路板設(shè)計(jì)范文

設(shè)計(jì)電路

課時(shí)

第

周

第

3

課時(shí)

科學(xué)概念

1.如果電能從一點(diǎn)流到另一點(diǎn)，兩點(diǎn)之間一定有導(dǎo)體連接，這兩點(diǎn)之間就構(gòu)成一個(gè)電的通路，否則就是斷路，理解什么是短路。

2.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路是兩種用不同連接方法組成的電路。

教學(xué)目標(biāo)

1.認(rèn)識(shí)電路元件，會(huì)畫(huà)電路圖。

2.嘗試用不同的方法設(shè)計(jì)電路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

3.培養(yǎng)勇于挑戰(zhàn)、設(shè)計(jì)電路并畫(huà)圖再看圖連接。

4.樂(lè)于交流自己的觀點(diǎn)和同伴交流自己的意見(jiàn)。

教學(xué)重

點(diǎn)

掌握串并聯(lián)電路特點(diǎn)，會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單電路圖。

教學(xué)難

點(diǎn)

設(shè)計(jì)電路并讓其工作

教學(xué)準(zhǔn)備

兩組電池(配電池盒)、三個(gè)小燈泡(帶燈座)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線幾根，實(shí)驗(yàn)記錄單。

教學(xué)過(guò)程

動(dòng)態(tài)修改部分

一、談話引入：

生活中處處都有電路，找找身邊的電路，說(shuō)說(shuō)他們?yōu)槭裁催@么設(shè)計(jì)？

如果讓你來(lái)當(dāng)設(shè)計(jì)師，你覺(jué)得設(shè)計(jì)電路應(yīng)該考慮那些因素?（節(jié)約、美觀、方便和實(shí)用）

為了幫助大家更好的設(shè)計(jì)電路，我們一起來(lái)復(fù)習(xí)一下知識(shí)。

知識(shí)一：說(shuō)說(shuō)簡(jiǎn)單電路的相關(guān)知識(shí)。

知識(shí)二：畫(huà)電路圖的要求

二、比較兩種不同的電路連接：

活動(dòng)一：電池的兩種不同連接方法

1、發(fā)給每組兩節(jié)電池、兩個(gè)電池盒、一個(gè)小燈泡、一個(gè)燈座和四根導(dǎo)線，要求學(xué)生用這些材料組裝不同的電路，讓小燈泡亮起來(lái)，看看有幾種不同的方法。

2、啟發(fā)思考：嘗試畫(huà)電路圖再連接，在不同的兩種方法中，你有什么發(fā)現(xiàn)。

3、學(xué)生匯報(bào)時(shí)在臺(tái)上展示兩種不同的鏈接，為什么一個(gè)亮一個(gè)不太亮。（串聯(lián)和并聯(lián)：一節(jié)電池的電壓是1.5V，兩節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)的電壓是3V，所以小燈泡會(huì)特別亮。兩節(jié)電池并聯(lián)起來(lái)，電壓還是1.5V，所以小燈泡不太亮。）對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的幫助。

活動(dòng)二：小燈泡的兩種不同連接方法

1、發(fā)給學(xué)生兩個(gè)小燈泡、兩個(gè)小燈座、一節(jié)電池、一個(gè)電池盒和四根導(dǎo)線，要求學(xué)生用這些材料組裝不同的電路，讓小燈泡都亮起來(lái)?？纯茨苡袔追N方法。

2、啟發(fā)思考：在不同的連接方法中，你有什么發(fā)現(xiàn)？

3、學(xué)生匯報(bào)后，教師作適當(dāng)講解。掌握串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，對(duì)電路設(shè)計(jì)的重要作用。

（說(shuō)明：“比較兩種不同的電路連接”這一活動(dòng)，在教學(xué)中還可以采用讓學(xué)生直接用教師提供的材料，按照教科書(shū)上的電路連接方式連接電路，重點(diǎn)放在讓學(xué)生觀察兩種連接方法有什么不同，觀察小燈泡的亮度有什么不同上。這樣做更有利于讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并聯(lián)電路和串聯(lián)電路的本質(zhì)不同。）

三、拓展活動(dòng)：設(shè)計(jì)紅綠燈

提供學(xué)生若干材料，以小組為單位自由設(shè)計(jì)電路，比一比誰(shuí)的設(shè)計(jì)的美觀、大方、節(jié)約和實(shí)用。

板書(shū)設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)

實(shí)用

節(jié)約

美觀

方便

兩種不同的電路連接

串聯(lián)電路