电路板设计精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的电路板设计主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：电路板设计范文

随着IC输出开关速度的提高，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。即使过去你没有遇到SI问题，但是随着电路工作频率的提高，今后一定会遇到信号完整性问题。

信号完整性问题主要指信号的过冲和阻尼振荡现象，它们主要是IC驱动幅度和跳变时间的函数。也就是说，即使布线拓扑结构没有变化，只要芯片速度变得足够快，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。我们用两个实例来说明信号完整性设计是不可避免的。

在通信领域，前沿的电信公司正为语音和数据交换生产高速电路板(高于500MHz)，此时成本并不特别重要，因而可以尽量采用多层板。这样的电路板可以实现充分接地并容易构成电源回路，也可以根据需要采用大量离散的端接器件，但是设计必须正确，不能处于临界状态。

SI和EMC专家在布线之前要进行仿真和计算，然后，电路板设计就可以遵循一系列非常严格的设计规则，在有疑问的地方，可以增加端接器件，从而获得尽可能多的SI安全裕量。电路板实际工作过程中，总会出现一些问题，为此，通过采用可控阻抗端接线，可以避免出现SI问题。简而言之，超标准设计可以解决SI问题。

下面介绍设计过程通用的SI设计准则。

2设计前的准备工作

在设计开始之前，必须先行思考并确定设计策略，这样才能指导诸如元器件的选择、工艺选择和电路板生产成本控制等工作。就SI而言，要预先进行调研以形成规划或者设计准则，从而确保设计结果不出现明显的SI问题、串扰或者时序问题。有些设计准则可以由IC制造商提供，然而，芯片供货商提供的准则(或者你自己设计的准则)存在一定的局限性，按照这样的准则可能根本设计不了满足SI要求的电路板。如果设计规则很容易，也就不需要设计工程师了。

在实际布线之前，首先要解决下列问题，在多数情况下，这些问题会影响你正在设计(或者正在考虑设计)的电路板，如果电路板的数量很大，这项工作就是有价值的。

3电路板的层叠

某些项目组对PCB层数的确定有很大的自，而另外一些项目组却没有这种自，因此，了解你所处的位置很重要。与制造和成本分析工程师交流可以确定电路板的层叠误差，这时还是发现电路板制造公差的良机。比如，如果你指定某一层是50Ω阻抗控制，制造商怎样测量并确保这个数值呢？

其它的重要问题包括︰预期的制造公差是多少？在电路板上预期的绝缘常数是多少？线宽和间距的允许误差是多少？接地层和信号层的厚度和间距的允许误差是多少？所有这些信息可以在预布线阶段使用。

根据上述数据，你就可以选择层叠了。注意，几乎每一个插入其它电路板或者背板的PCB都有厚度要求，而且多数电路板制造商对其可制造的不同类型的层有固定的厚度要求，这将会极大地约束最终层叠的数目。你可能很想与制造商紧密合作来定义层叠的数目。应该采用阻抗控制工具为不同层生成目标阻抗范围，务必要考虑到制造商提供的制造允许误差和邻近布线的影响。

在信号完整的理想情况下，所有高速节点应该布线在阻抗控制内层(例如带状线)，但是实际上，工程师必须经常使用外层进行所有或者部分高速节点的布线。要使SI最佳并保持电路板去耦，就应该尽可能将接地层/电源层成对布放。如果只能有一对接地层/电源层，你就只有将就了。如果根本就没有电源层，根据定义你可能会遇到SI问题。你还可能遇到这样的情况，即在未定义信号的返回通路之前很难仿真或者仿真电路板的性能。

4串扰和阻抗控制

来自邻近信号线的耦合将导致串扰并改变信号线的阻抗。相邻平行信号线的耦合分析可能决定信号线之间或者各类信号线之间的“安全”或预期间距(或者平行布线长度)。比如，欲将时钟到数据信号节点的串扰限制在100mV以内，却要信号走线保持平行，你就可以通过计算或仿真，找到在任何给定布线层上信号之间的最小允许间距。同时，如果设计中包含阻抗重要的节点(或者是时钟或者专用高速内存架构)，你就必须将布线放置在一层(或若干层)上以得到想要的阻抗。

5重要的高速节点

延迟和时滞是时钟布线必须考虑的关键因素。因为时序要求严格，这种节点通常必须采用端接器件才能达到最佳SI质量。要预先确定这些节点，同时将调节元器件放置和布线所需要的时间加以计划，以便调整信号完整性设计的指针。

6技术选择

不同的驱动技术适于不同的任务。信号是点对点的还是一点对多抽头的？信号是从电路板输出还是留在相同的电路板上？允许的时滞和噪声裕量是多少？作为信号完整性设计的通用准则，转换速度越慢，信号完整性越好。50MHZ时钟采用500PS上升时间是没有理由的。一个2-3NS的摆率控制器件速度要足够快，才能保证SI的品质，并有助于解决象输出同步交换(SSO)和电磁兼容(EMC)等问题。

在新型FPGA可编程技术或者用户定义ASIC中，可以找到驱动技术的优越性。采用这些定制(或者半定制)器件，你就有很大的余地选定驱动幅度和速度。设计初期，要满足FPGA(或ASIC)设计时间的要求并确定恰当的输出选择，如果可能的话，还要包括引脚选择。

在这个设计阶段，要从IC供货商那里获得合适的仿真模型。为了有效的覆盖SI仿真，你将需要一个SI仿真程序和相应的仿真模型(可能是IBIS模型)。

最后，在预布线和布线阶段你应该建立一系列设计指南，它们包括：目标层阻抗、布线间距、倾向采用的器件工艺、重要节点拓扑和端接规划。

7预布线阶段

预布线SI规划的基本过程是首先定义输入参数范围(驱动幅度、阻抗、跟踪速度)和可能的拓扑范围(最小/最大长度、短线长度等)，然后运行每一个可能的仿真组合，分析时序和SI仿真结果，最后找到可以接受的数值范围。

接着，将工作范围解释为PCB布线的布线约束条件。可以采用不同软件工具执行这种类型的“清扫”准备工作，布线程序能够自动处理这类布线约束条件。对多数用户而言，时序信息实际上比SI结果更为重要，互连仿真的结果可以改变布线，从而调整信号通路的时序。

在其它应用中，这个过程可以用来确定与系统时序指针不兼容的引脚或者器件的布局。此时，有可能完全确定需要手工布线的节点或者不需要端接的节点。对于可编程器件和ASIC来说，此时还可以调整输出驱动的选择，以便改进SI设计或避免采用离散端接器件。

8布线后SI仿真

一般来说，SI设计指导规则很难保证实际布线完成之后不出现SI或时序问题。即使设计是在指南的引导下进行，除非你能够持续自动检查设计，否则，根本无法保证设计完全遵守准则，因而难免出现问题。布线后SI仿真检查将允许有计划地打破(或者改变)设计规则，但是这只是出于成本考虑或者严格的布线要求下所做的必要工作。

9后制造阶段

采取上述措施可以确保电路板的SI设计品质，在电路板装配完成之后，仍然有必要将电路板放在测试平台上，利用示波器或者TDR(时域反射计)测量，将真实电路板和仿真预期结果进行比较。这些测量数据可以帮助你改进模型和制造参数，以便你在下一次预设计调研工作中做出更佳的(更少的约束条件)决策。

第2篇：电路板设计范文

1．1学习内容分析铜的溶解是中学元素化合物复习中比较简单的知识,“腐蚀电路板中的铜”这一问题情境,从物质转化的角度学生可以说出很多种方法,如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、三氯化铁、电解、双氧水􀆺􀆺但这次我们没有停留在纸上谈兵的程度,而是让学生选择方案进行实验,当学生自己实验时,学生的独立思考能力和运用所学知识分析问题、解决问题的能力及见解或意识被大大激发了,为学生创设了更大的思考空间和展示个性才华的平台．1．2学生情况分析学生已经完成了高三元素化合物的一轮复习,基本建构了含有同种元素但具有不同化合价物质的转化关系,也具备了从类别、氧化还原、水溶液的离子平衡等角度认识物质性质及转化的基础．但面对具体问题,在未知角度的前提下,如何分析复杂情境,发现问题,主动使用氧化还原、化学平衡、元素周期律等原理对化学现象进行解释说明及对实验方案进行分析、评价和创新的学科能力有待训练．

2教学目标设计

2．1知识与技能1)基于物质性质,选择溶解铜的试剂或方法．2)利用氧化还原原理、速率平衡原理预测物质的性质,调控化学反应的发生．3)以刻蚀废液中FeCl2的电解处理为例,解释说明电解原理．2．2过程与方法1)通过对电路板刻蚀速率的调控,学会基于科学推理的实验分析方法,提高分析问题、解决问题的能力．2)通过废液的处理引导学生更深入地了解运用化学的知识和原理解决地球有限资源再生利用的重要意义,向学生传递化学资源环境保护的重要作用．2．3情感态度与价值观赞赏化学对社会发展的重大贡献,能运用已有知识和方法综合分析化学可能对自然带来的各种影响,引导学生积极参与有关化学问题的讨论．

3教学重难点

1)重点:利用氧化还原反应原理来预测物质的性质,调控化学反应的发生．2)难点:电解池的工作原理．

4教学过程设计

环节1课前任务———电路板的制作(去除印好电路的覆铜板上的铜)．【课题引入】展示电路板,介绍电路板制作的过程,提供印有线路的覆铜板,请同学们设计实验方案,除去的铜．【学生活动】拿到任务后,思考、设计实验方案,写出需要的试剂、仪器．【教师活动】将学生按所选方案分组:氯化铁组、双氧水组、硝酸组、硫酸组、电解组．提供实验仪器、试剂．(设计意图:利用所学元素化合物知识解决具体问题———溶解铜,选择合适的氧化剂或方法,在实施的过程中培养学生主动探索、主动思考、主动实践的能力以及发现问题、应用知识解决实际问题的能力,突出化学的学科作用．)环节2实验组汇报展示．【氯化铁组】介绍试剂选择的思路———常见氧化剂,阐述FeCl3刻蚀的优点,讲述实验过程,展示成品,反思实验改进(设计成原电池反应速率还可以更快)．【硫酸组】先加热氧化覆铜板,再浸入硫酸中,灼烧过程中油墨线路被烧,改用浓硫酸后,常温无明显变化,加热后油墨、树脂基板均被腐蚀,溶液变黑,实验失败．【硝酸组】怕反应速率太快,侵蚀电路,因此考虑通过调节硝酸浓度来控制反应速率．先是将35mL蒸馏水与5mL12mol􀅰L－1的浓硝酸混合,放入覆铜板,无明显变化,然后通过每次加入5mL浓硝酸逐渐调高硝酸浓度,当物质的量浓度为6mol􀅰L－1时,反应速率适中,且始终未见红棕色气体产生．找到合适的反应浓度后,重新在通风橱中完成实验,耗时约15min,得到产品及蓝色溶液．【双氧水组】双氧水的氧化性随酸性增强而增大,通过查阅资料可知,工业用蒸馏水、30％H2O2、浓盐酸按4∶2∶2混合可以加快反应速率．实验中按此比例,向烧杯中分别加入40、20、20mL溶液混合,放入覆铜板,溶液变绿,有一定量气泡逸出,分析原因可能是生成的铜离子催化了双氧水的自身分解,很快反应速率大大减慢,不得已又加入10mL双氧水,有少量刺激性气味气体产生,可能是氯气(需要后继的实验研究),铜板很快溶解,总耗时约5min,得到产品及绿色溶液．反思1)该方案中双氧水的原子利用率不高,很多双氧水都在铜离子催化下自身分解了．2)溶液显绿色可能是由于铜离子浓度高所致,为验证猜想,向该绿色溶液中加入蒸馏水,随蒸馏水的加入溶液变蓝色．【电解组】将铜单质溶解即转化为铜离子,需加入氧化剂,考虑到电解是最强力、方便便宜的氧化还原手段,故选用电解的方案．实验中用覆铜板作为阳极,石墨作为阴极,稀硫酸(1∶4)作为电解液,将电压调为6V进行电解,反应初始观察到阴极有大量气泡产生,阳极铜板逐渐溶解,并有部分碎屑掉落,像粗铜精炼中掉落的阳极泥,溶液逐渐变蓝,开始在阴极有红色铜析出,反应逐渐停止后,有部分斑驳的铜未溶解,更换夹持位置后又部分溶解,但始终有少量铜未溶解,实验失败．反思可能是的树脂将部分铜板变为“孤岛”,变成断路,反应停止．(设计意图:在实施实验方案时,学生会遇到很多意想不到的问题,分析解决问题的过程就是学生运用所学知识的过程,培养了学生主动探索、主动思考、主动实践的能力,以及发现问题、应用知识解决实际问题的能力,突出化学的学科作用．)环节3质疑讨论．【学生提问1】氯化铁组的溶液为什么是黑色的?【实验组】所配溶液很浓(将氯化铁固体溶于浓盐酸后稀释,浓度大概有3mol􀅰L－1),颜色是深红棕色．【学生提问2】电解组电解时,油墨能否保护电路?【实验组】可以．(展示产品,尽管有铜斑未溶解,但抠除油墨,电路完好．)【教师解释】电解质溶液导电与金属导体导电方式不同,电解质溶液与导体必须接触才能完成得失电子的过程,若金属表面被绝缘层覆盖,可以保护铜．【学生提问3】双氧水组反应后溶液的体积是大于硝酸组的,刻蚀的铜的物质的量应该差不多,应该是双氧水组的铜离子浓度更小些,溶液绿色是因为铜离子浓度变大吗?【讨论】是不是温度的原因?是不是有亚铜离子?【教师引导】分析反应过程中的热变化,回顾降温前后溶液颜色无明显变化,亚铜离子在酸性环境下不稳定,会歧化为铜离子和单质．【学生】估计是阴离子的缘故,以前见过硫酸铜晶体和硝酸铜晶体都是蓝色的,氯化铁晶体是绿色的．【教师】展示资料卡片:“氯化铜溶液颜色多变的原因”———[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－⇌[CuCl4]2－＋4H2O．【双氧水组】重新解释绿色溶液稀释变蓝的原因———平衡移动．【教师提问】电解组未刻蚀完全是因为电流断路了吗?【学生讨论】甲:应该不会断路,尽管铜变成“孤岛”,但溶液中的离子会起到导体的作用．乙:可能是断路了吧,毕竟溶液里电阻很大􀆺􀆺图1【教师引导】为了验证是否会断,我们可以做个简单实验———展示实验装置如图1,请预测实验现象．【学生讨论】若铜丝上有气泡,则是通路．【实验现象】靠近石墨阳极一端的铜丝端有气泡逸出．【学生解释说明】溶液中的离子起到导体作用,在电场力作用下定向移动,遇到导体,发生电子得失,导体中电子定向运动．【学生提问】若是将铜丝竖过来呢?【讨论】阳极端电势高,铜丝右侧做阴极,有气泡产生,铜丝左侧电势相对石墨阴极电势高,做阳极,铜丝溶解,电解一段时间,铜丝右侧又会有铜析出．【教师引导】那么我们再来反思一下,电解组没成功的原因可能是什么呢?【学生】孤岛铜可能一边溶解一边析出;或者是因为电解池串联了无数个微小的电解池,电压总和不变,每处电解池的电压太小．(设计意图:通过质疑讨论引导学生深刻思考和积极反思,在解决实际问题的过程中超越对具体知识的追求,发展“学科观念”．)环节4废液回收处理方案讨论．【总结】若你作为总设计师,会选择哪种刻蚀方案?简述理由．【学生】氯化铁组,因为条件简单,无尾气、原料无毒、废液可回收处理．【教师】展示“绿色化学”的设计原则,肯定学生想法．请设计回收处理废液的流程．(设计意图:体会化学给生产生活带来的改变．)

5教学设计特色说明

第3篇：电路板设计范文

【关键词】印制电路板，设计，布线，技巧

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

近年来随着科技的发展，电子产业迅速兴起。在电子产品中，PCB的布局布线是最重要的。本文主要探讨的就是印制电路板设计过程中的布线技巧及一般布线的注意事项。

二、印制电路板的整体布局

整体布局是PCB设计的第一步，合理的布局不但可以增加PCB的视觉美感，

还可以提高产品的电磁兼容水平，一般来说，器件的整体布局应遵循以下原则：

1、围绕各功能电路的核心元件进行布局，保证各元器件沿同一方向整齐、紧凑排列，易受干扰的元器件不能相邻布置，以防止信号间耦合；

2、处理敏感信号的元件要远离电源、大功率器件等，并且不允许敏感信号线穿过大功率器件，热敏元件应远离发热元件，温度敏感元件宜置于温度最低的区域；

3、加大具有高电位差元器件之间的距离，防止它们放电而引发短路,并可在无铅时代减少CAF (Conductive Anodic Filament)发生的可能性。同时，高电压元器件应尽量布设在调试时手不易触及的地方，并加以绝缘保护；

4、对于高频电路，推荐采用链布线或星形布线，并且高速数字信号应布置在与地线相邻的信号层,并且信号线尽可能短；

5、一个过孔会带来约0.5pF的分布电容,因此,减少过孔数量可显著提高运行速度。

三、印制电路板设计的布线原则

1、输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免生反馈藕合。

2、印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm、宽度为1～15mm时.通过2A的电流，温度不会高于3℃，因此导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选O.02～0.3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线，尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5～8mm。

3、印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受熟产生的挥发性气体。

四、印制电路板的布线技巧分析

PCB的布线是整个设计流程中最为关键的环节，布线的是否合理科学，布线时间的长短，线路的是否合理等多方面的因素都会对整个电路的运行状况有着是否严重的影响，因此，做好布线工作，有着重要的经济意义和安全效益。

1、确定PCB的层数

电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。布线层的数量以及层叠(stack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，实现期望的设计效果。目前多层板之间的成本差别很小，在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布。

2、组件的布局

组件的布局是布线中比较关键的环节，布局会受到可制造性设计规则的限制，在装配单位要求可以元件的移动时候，便于电路的优化组合，便于实施布线的自动化。一般而言，组件的布局要重点关注几个关键点，首先，在电源线的布置过程，在PCB布局中要把电源的退耦电路安排在相关电路附近，避免和电源相近，其次，电路内部的电流方向安排，要坚持按照优先级来进行供电，比如从最后一级到最前面一级的开始供电，一般而言，电源的滤波电容会设计在最后最末尾的一级，最后是对主流电流通道的设计，要在印制导线上设计电流的缺口，方便后续调试和监测。

在组件的布局中，要把稳压电源安排在单独的印制板上，当不得不合用时候，要尽力让电路中的各种元件的布置分开，且不能让电源和电路的地线相互重合或者是发生共用。

3、扇出设计

在扇出设计阶段，表面贴装器件的每一个引脚至少应有一个过孔，以便在需要更多的连接时，电路板能够进行内层连接、在线测试和电路再处理。为了使自动布线工具效率最高，一定要尽可能使用最大的过孔尺寸和印制线，间隔设置为50mil较为理想。要采用使布线路径数最大的过孔类型。经过慎重考虑和预测，电路在线测试的设计可在设计初期进行，在生产过程后期实现。根据布线路径和电路在线测试来确定过孔扇出类型，电源和接地也会影响到布线和扇出设计。

4、手动布线以及关键信号的处理

手动布线是在整个印制板电路设计布线中的重要环节之一。通过手动布线可以让自动布线工具能更方便更顺利的实施自动布线过程，在手动布线中，手动选出网络，并加以固定，有利于形成自动布线的可靠布线路径。

在手动布线过程中，要科学对关键信号实施布线设计，实施手动布线为主，并采用自动布线工具辅助，在关键信号布线完成后，必须要有专业人员进行质量检测，看各种标准是否符合国家要求。在检测完成后，可以把已经布置好的线路固定，再实施对剩下的信号布线。

在手动布线中，地线中存在阻抗，使得电路中存在一定的阻抗干扰，故在布线过程中，要谨慎连接带有地线符号点的连接，否则会产生耦合坏损，电路难以正常运行。

5、自动布线技术

对关键信号的布线需要考虑在布线时控制一些电参数，比如减小分布电感等，在了解自动布线工具有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后，自动布线的质量在一定程度上得到保证。

在对信号进行自动布线时应该采用通用规则。通过设置限制条件和禁止布线区来限定给定信号所使用的层以及所用到的过孔数量，布线工具就能按照工程师的设计思想来自动布线。在设置好约束条件和应用所创建的规则后，自动布线将会达到与预期相近的结果，在一部分设计完成以后，将其固定下来，以防止受到后边布线过程的影响。布线次数取决于电路的复杂性和所定义的通用规则的多少。现在的自动布线工具功能非常强大，通常可完成100%的布线。但是，当自动布线工具未完成全部信号布线时，就需对余下的信号进行手动布线。

五、走线的注意事项

1、印刷电路板导线线走线时拐弯一般取斜45度线,直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。在双面布线时,两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线,避免相互平行,以减少寄生电容。

2、导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定,一般要求2000V电位差之间线距离应该大于2mm。在布线密度低的情况下,间距应该尽可能的大,通常线间距最好不要低于0.3mm。

3、当使用过孔完成走线的换层时,注意过孔的位置不能放在数字芯片下方。因为这样会引入不必要的电磁干扰,使元件工作不稳定。

4、元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因为焊接过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修。

5、同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样“一点接地法”的电路,工作较稳定,不易自激。

六、结束语

以上是对印制电路板设计过程中的布线技巧的分析与探讨，在实际操作中，布线是否合理严重影响的电子产品的功效，因此施工人员应该本着严谨的施工态度、科学的布线技巧进行印制电路板的布线，这样才能显示自己的职业素养和专业技能，切实可行地提高人民的生活品质。

参考文献：

[1]周斌 赵肖运 印制电路板的电磁兼容性设计 中国集成电路-2010年5期

[2]贺宁 印刷电路板设计中的布线布局技巧 科技与生活-2010年11期

第4篇：电路板设计范文

关键词：监控系统；硬件电路板；可靠性

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）06-0097-02

常规意义上的监控系统主要有硬件部分以及软件部分所构成。同时，在现阶段的实际工作当中，各种电子装置与设备监控系统所设置的电路板装配方式仍然以印刷电路板为主。在印刷电路板的作用之下，电路板负担着完成电子设备大量应用功能的工作任务。由此，不难发现，即便电路原理图能够保障设计的正确与有效，但由于印制电路板设计的误差，也势必会对整个电子设备应用的可靠性产生极为不利的影响。从这一角度上来说，电子设备监控系统中硬件电路板的可靠性设计是至关重要的工作内容之一，本文试对其作详细分析与说明。

1 监控系统硬件可靠性指标

在整个监控系统硬件当中，系统所对应的可靠性指标主要涉及以下几个方面：

①可靠度以及可靠度函数。可靠度指标主要是指产品在（0，t）时间范围之内不发生失效反应的概率，而可靠度函数则是建立在既定工作时间、产品故障前运行时间基础之上的函数关系。

②故障分布函数以及故障密度。故障分布函数主要是指产品在运行条件以及运行时间均表现为恒定状态下，丧失规定功能的总概率函数，而故障密度所指的则是在t时刻后的一个单位时间内，出现故障产品数与总产品数之间的对应比值。

③失效率函数。该指标主要是指在条件既定状态下，产品在某时刻后单位时间内出现失效的概率。

④平均寿命指标。对于不可修复的产品而言，该指标是指在产品发生故障之前所对应的工作时间。而对于可修复的产品而言，该指标是指在产品前一次发生故障与本次故障之间的工作时间间隔。

⑤指数分布指标。主要是其寿命的指数分布的服从特征。

2 监控系统硬件电路板的可靠性分析

对于监控系统而言，寿命是衡量硬件电路板可靠性的关键指标之一。在现阶段的可靠性工程当中，针对监控板而言，比较常见的寿命分布模式可以分为以下几种类型：二项分布、泊松分布、指数分布、正态分布、对数正态分布。由于监控系统当中的监控板主要是由相关电子元器件所构成的。结合有关电子器件的失效理论可以得出：绝大部分电子设备与装置的寿命分布呈现出明显的指数分布状态，针对于监控系统监控板而言同样如此。

结合上述分析，在有关监控系统可靠性框图的构建过程当中，需要结合监控板所运行任务的差异性做出相应的考量，主要可以分为以下两种情况：首先，从基本任务的角度上来说，整个监控系统所对应的可靠性框图最为核心的思想在于保障监控系统整体运行的正常与规范。在剔除各种运行故障的基础之上，确保监控系统功率输出的正常与有效。其次，从特殊任务的角度上来说，整个监控系统所对应的可靠性框图最核心的思想在于保障整个监控系统的不停机性。对于监控系统监控板而言，即便当中的一部分出现了运行故障，但仍然需要将整个系统的输出功率限制在一定的允许范围当中，可适当允许系统的运行功能有所降低，但需要最大限度的避免因无功率输出而引发的停运事故。

对于我国而言，现阶段针对电子设备所采取的可靠性计算方法可基本概括为：首先对相关电子元器件所对应的失效率数值加以判定，进而计算得出各个模块分别对应的失效率数值，最后将可靠性框图当中所涵盖的模块所对应失效率进行统计，由此获取最为精确与全面的可靠性数值。

对于监控系统硬件电路板而言，首先，在有关监控系统硬件电路板分立元器件可靠性的计算过程当中，电阻装置、电容设备、以及二极管装置均属于监控系统硬件电路板中分立元器件的组成部分。以电容装置为例，其在正常运行状态下所对应的工作失效率模型可按照如下方式进行构建，如式（1）：

失效率（单位：10-6/h）=基本失效率×环境系数×质量系数×电容量系数×串联电阻系数×种类系数 （1）

在该计算模型当中，相关的失效率及系数取值大小均可通过对电路板所处工作环境的判定，以及相关元器件在出厂状态下的理论参数来进行判定，最终可计算得出电容器所对应的工作失效率数值。

其次，在有关监控系统硬件各模块电路的可靠度计算过程当中，首先需要完成对各个模块当中所涵盖电路工作失效率数值的计算，进而将所计算得出的电路失效率数值进行汇总处理，得到的是相对于单独运行模块而言的失效率。在此基础之上，通过对可靠度计算公式的应用，即可计算得出监控系统硬件电路板当中相关模块的可靠度取值情况。

3 监控系统硬件电路板（PCB）设计检查要点与布

线原则

①根据电子学设计的边界条件（空间真空环境），对重点发热元器件在印制电路板的位置和发热等情况，建立数学模型，进行EDA仿真热分析，计算元器件、印制板的温度，检验元器件工作温度范围是否满足要求，检验元器件的结温是否满足降额要求；发热量大的元器件通过热管等散热器件将热量引出，元器件的散热途径（导热散热途径和辐射散热途径）是否通畅和连贯，同时，应尽可能使导热路径最短；对于热功耗大的元器件，应在器件下面与电路板接地部分设计热过孔，填充金属材料，实现热传导功能。

②一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，它们的关系是：地线>电源线>信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3 mm，最细宽度可达0.05～0.07 mm，电源线一般为1.2～2.5 mm。

4 硬件电路板信号完整性设计

在监控系统硬件电路板设计的过程中，对于电路板信号的完整性设计也是影响其可靠性的关键因素，因此必须要注重电路板信号完整性的设计。其中应当遵循的准则包括以下几个方面：

①在进行正式的设计工作之前，必须要对所使用的元器件以及相关的工艺进行科学的选择，并且据此进行设计方案的确定，才能确保设计的科学性与合理性。

②预布线阶段是对电路板层叠误差和接地信号等问题进行处理的阶段，这一阶段主要是对各种可能出现的问题以及计算误差进行科学的处理，以此保证线路层叠的有效性。同时，尽可能让接地层与电源层成对布放，这样能够更加有效的保证信号的完整性。对于信号的完整性规划需要根据信号参数以及其必须的拓扑结构范围进行仿真模拟，才能从中找到最为理想的参数范围，并且将此范围作为布线的最终依据，成为PCB布线的主要约束条件。

③串扰是信号线之间不希望有的耦合，邻近信号线的耦合会导致串扰而且改变信号线的阻抗。我们必须减少串扰。比如我们可以根据相邻平行信号线的耦合分析来确定信号线间距或平行线长度。

④对于信号延迟以及其产生的影响是在布线时必须要充分考虑的关键问题，因此在实际的工作中，我们可以利用终端接线器的使用来对信号的完整性质量进行控制，从而有效的减少信号延迟所带来的不利影响。

⑤转换器是设计工作中常用的一种设备，转换器的转换速度越慢则信号完整性越好，同时利用不同的驱动技术也可以完成不同的转换任务，所以我们可以在设计过程中，利用新的可编程技术，充分利用不同驱动技术的优越性，使其作用能够充分发挥，以此来提升信号的完整性。

⑥当简单的布线以及装配工作完成之后，需要进行完整的电路板测试，将其测试结果与仿真结果进行对比，从中发现设计过程中存在的不足之处，以此作为依据，为后续的设计工作提供更充分的数据参考。

5 结 语

随着社会和经济的快速发展，集成电路和新型器件的应用也日渐广泛，从另一方面来说，这也使得电路板的设计日渐复杂，因此对于电路板设计的可靠性要求也越来越高。监控系统已经成为现代社会中必不可少的硬件设备，对于监控系统电路板的设计工作，必须要对其可靠性的相关因素进行充分的考虑，才能确保各项设计成果的有效性，从而保证产品性能的安全性和完整性，促进相关工作的持续开展。

参考文献：

[1] 李强.谈PCB电路板的设计[J].商情，2011，（1）.

[2] 曲利新.空间电子设备电路板可靠性可测试性设计检查[J].现代电子技术，2011，（19）.

[3] 孙林.电气安全智能监控系统设计[J].神州，2013，（3）.

第5篇：电路板设计范文

在电子设备或系统的电磁兼容设计中，最重要的是元器件的选择尤其是有源器件的正确选择和印刷电路板（PCB）的设计。本文从电磁兼容性、可靠性方面出发, 阐明了相关应用理论和强制规定, 提出了PCB 设计过程中选材、布局、主要元器件的选择信号线的布线规则及其相关注意事项。

关键词　共模辐射　差模辐射　表面安装技术　PCB的设计　电磁兼容

一、元器件的选择

电阻、电容、电感， 一般也可选用SMT 的、容量大的电容， 可适情考虑应用其它形式器件。

SMT器件环流面积最小最合适，且集成度高可靠性好， 所以作为首选对象

小结：选用器件不主张功率越大越好， 速度越快越好， 而是推荐只要满足设计功能要求， 采用兼容各指标的设计， 且能降低成本，又能完美达到设计目标， 这种设计组合认为是最佳组合， 当然各种不同类型、等级的机器就有不同的最佳组合。

二、线路板上的电磁骚扰辐射

线路板的辐射主要产生于两个源：一个是PCB走线，另一个是I/O电缆。电缆辐射往往是更主要的辐射源。因为电缆是效率很高的辐射天线。有些电缆尽管传输的信号频率很低，但由于PCB上的高频率信号会耦合到电缆上，也会产生较强的高频辐射。

线路板上的辐射以共模和差模的方式辐射。

差模辐射的抑制

减小差模辐射的方法：（1）降低电路工作频率；（2）减小信号环路的面积；（3）减小信号电流的强度。

高速的处理速度是所有软件工程师所追求的，而高速的处理速度是靠高度的时钟频率来保证的，因此限制系统的工作频率有时是不允许的。这里所说的限制频率指的是减少不必要的高频成分。主要指1/itr频率以上的频率。

最现实而有效的方法是控制信号环路的面积。通过减小信号环路面积能够有效减小环路的辐射，下面给出了不同裸机电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积。这是对于10m处，电磁辐射极限值在30~230MHZ之间为30dBeV/m，在230~1000MHz之间为37dBeV/m的情况下的面积限制。绝不意味着只要电路满足了这个条件PCB就能满足EMI指标要求。因为线路板的辐射不仅有差模辐射，还有共模辐射。而共模辐射往往比差模辐射更强。但如果不满足这些条件，PCB肯定会产生超标电磁辐射。

印制板辐射主要产生于两个源， 一个是由各芯片组成的回路辐射， 即前面已提过的差模辐射。另一个就是印制板的各种电缆线， 工作时产生的共模辐射。当传输信号的导体的电位与邻近导体的电位不同时，（特别是电缆与地线及其他导体之间）在两者之间就会产生电流（有形地） ， 即使两者之间没有任何导体连接， 高频电流也会通过寄生电容流动（无形地）， 这种电流称为共模电流， 由这种共模电流产生的辐射称之为共模辐射。

由于共模电压都是设计意图之外的， 因此共模辐射比差模辐射更难预测和抑制。

有些电子干扰、辐射是不可预先知道的， 无形地线上发出的干扰、辐射往往很关键， 但很多设计人员不了解此类问题。

三、印制板设计中的元器件布局

当印制板外形尺寸决定后， 首先应进入关键的元器件布局设计， 它的设计好坏直接影响安全、电磁兼容等四大因素， 往往新设计人员对此无一比较正确的规则， 随自己意愿或某些想法来布局， 结果带来许多不利因素， 有时由于一、二根布线不当， 造成无可挽回而告知失败的结果。下面推荐两种比较理想的PCB 布局方式。

1、星形辐射法

该模式可将重要器件: 高频的晶体、晶振、时钟电路、CPU 等放在中央紧靠电源、地线输出端位置， 其它与它们有关的逻辑相关器件安排在上述器件的周围， 然后再连接其它边缘器件， 整个布局形成由中心向四周辐射状态。

这种布局最大特点: 压缩布局空间， 中心至各引线距离基本相同， 线路阻抗基本一致，关键主要电路布线最短， 环流面积小。

2、电源线、地线印制板插接法

此种形式相当普遍， 其布局应在电源地线引入端近处放置高速电路， 重要电路， 然后再布中速、低速电路。

四、印刷电路板（PCB）的设计

PCB是所有精密电路设计中往往容易忽略的一种部件。由于很少把印刷电路板的电特性到电路里去，所以整个效应对电路功能可能是有害的。如果印刷电路板设计得当，它将具有减少骚扰和提高抗扰度的优点。反之，将使印刷电路板发生电磁兼容性问题。

在设计印刷电路板时，设计的目的是控制下述指标：

（1） 来自PCB电路的辐射；（2） PCB电路与设备中的其他电路间的耦合；（3） PCB电路对外部干扰的灵敏度；（4） PCB上各种电路间的耦合。

印刷电路板的制造涉及许多材料和工艺过程，以及各种规范和标准。设计处理准则应符合GB4588. 3-88《印刷电路板设计和使用》。该标准规定了PCB涉及和使用的基本原则、要求和数据等。它对PCB设计和使用起指导作用。其中第6章“印刷电路板的布局设计”方法对电磁兼容性设计有一定的作用，是设计师应当遵守的设计准则。

印制板布线前要正确认识电源、地线干扰及辐射情况是十分重要的， 当电源、地线在瞬态出现增加或减少电流时， 由于有电感和电容的作用， 在电源、地线上出现干扰状况，四层板原则上顶层为信号线层， 第二层为直流地线层， 第三层为直流电源层， 第四层为信号线层。当印制板IC 电路全部为开关电路或全部为模拟电路， 那它们的地线不必隔离分开。有时， 在直流电源层中往往有几种电源， 一般都用空隙隔离方法来分割解决。当印制板中出现有逻辑电路又有模拟电路的情况， 通过分析， 可将逻辑电路地线与模拟电路地线分区隔离(隔离带宽度> 3mm) 单处短接或用磁珠等方法联接取得同电位参照地。

当印制板中的逻辑电路与模拟电路的联线有几十根， 情况非常复杂， 那必须掌握它们各自要有独立的电源、地线区， 又要考虑到有联结关系的IC 回路， 其环流面积最小的原则去设计， 并保证有极低阻抗的地线。

参考文献

[1]杨克俊编著. 电磁兼容原理与设计技术. 人民邮电出版社.

[2]江思敏 ,唐广艺. PCB和电磁兼容设计. 机械工业出版社.

第6篇：电路板设计范文

关键词： 模拟集成电路；剖析调查；缩版设计

0 引言

电子产品的发展，得益于制造技术的进步——晶园厂旧线的提升、新线的不断涌现。但我们也看到在产能升级、产品繁荣的同时也促进了模拟消费类电路不断削减售价，尤其是量大的产品，出厂价一年不如一年已是不争的事实。这样迫使设计制造商不断寻找方法来改善芯片版图设计、工艺制造过程，以达到更好的控制成本降本增效的目的。不可否认，纵观国内模拟消费类电路市场，早些年国内设计生产商设计方法可以说95%以上属于仿制国外样品，给人的印象就是照抄。然而近年来，随着新生代尤其海归派的加盟，新设计公司雨后春笋般涌现。为了争夺市场，保持盈利，众多公司不得不抛弃传统仿制法，另辟蹊径走自己的路，使出各自招式，以开拓、创新手法将版本优化，如把元器件按比例规则缩小、布线单层改双层，翻新老版本来面对日益严峻的市场考验实现收入利润最大化。

传统仿制，赢市场获利润将变得越来越困难，因芯片成本占电路成本很大一部份，降芯片成本对于电路设计制造商而言就是利润、体现效益。缩版是创新，缩版设计将会越来越受到业界的重视，优良的电路缩小改进版本将会源源不断的登上电路创新舞台。

1 缩版策略

1.1 产品选择性

模拟消费类集成电路产品众多，五花八门，产品缩版要有选择性。因为缩版不同于一般的仿制，必将带来设计时间、人工成本的增加，并伴有加大投片的风险。对短、平、快的产品，批量小、生命周期比较短的产品，不适宜、不主张缩版；而对产量需求大，竞争剧烈，价格敏感，工艺支持、版图可缩，生命力长的产品最适用缩版。总之，市场是无情的，对产品要评估，做到心中有数，有的放矢，避免食之无味，弃之可惜的烦恼，该缩版的缩版，立项不犹豫。

1.2 支撑环境

产品的缩版是建立在工艺技术可行、环境支撑上的。象我公司4吋、5吋线设备不同，制备工艺，加工能力就不同。一个产品缩版首先就得决策部门根据综合因素评估决定产品走哪条线，然后根据加工能力确定版图设计规则。

1.3 技术可行性

1.3.1 线路图优化

从芯片表面观察，线路图整理过程中发现国外很多电路都存在有冗余部份的元件。如果把原来芯片上电路元件全部照搬到基片上，必将会浪费基片的面积。通过线路模拟、仿真，适当修改，合理取舍冗余元件对缩版有积极意义，其面积贡献值得关注。

1.3.2 结构、布局设计

1）压点、元件分岛。通常原版都考虑得较周全，缩版一般不轻易去变更。但有些随工艺变动后，如单层改双层，减少了桥岛例外。

2）双层布线优选。双层工艺虽然比单层工艺难度增大，生产成本增加，但它能有效的缩小芯片面积，并且芯片单位成本获取的利润贡献比工艺增加的成本更大，所以双层应列缩版优选。双层布线避免了桥岛的使用、桥电阻的引入，使布线设计方便、灵活，走线避免迂回，铝线得到优化，能更大地减少信号网走线的不利影响。

3）布局安排。模拟电路的布局结果对电路性能会产生直接影响。电路元件之间的相互关系诸如对称、靠近、远离，成组以及一些节点连线需特殊处理的因素等。要重点关注大信号元件、功放输出管的合理布置，充分考虑散热问题，地线、电源线串扰问题。

4）元件几何图形。电路的好坏由元件的性能来确保，而元件的电特性与其几何图形密切相关。图形缩小的规则宜按比例缩减为好，当图形类型较多时可适当归整。对输出管、缓冲管等，从功率、可靠性考虑不宜同小管子一样按比例缩小，缩减应保守些；要通过调查、参考管子Hfe/Ic变化趋势，结合峰值电流大小，确定管子面积，总之得留有余量。另外缩版电路元件纵向尺寸、横向尺寸都有不同程度收缩，对噪声的影响也要引起关注，从降低噪声设计考虑尽可能减少发射区周长面积比和基区表面宽度，电阻条宽宜宽些，有些矛盾要折衷考虑。

2 设计模拟讨论

近年来，公司在应对市场策略，运用缩版设计手段推出新品种、打市场方面取得了可喜的佳绩。通过缩版设计，使人们丰富了知识，开阔了视野，提高、增长了分析、处理应变能力，积累了不少经验，大批设计人员得到了锻炼。这里，通过一解剖调查实例，试图结合即将要进行缩版设计的一品种（CD2822）作一设计讨论。

2.1 电路解剖调查情况

表1 芯片面积比较

上表中可直观的看出国内厂家产品缩版一貌，也能闻出市场竞争的火药味。

2.2 Cd2822缩版的几点思路、想法

1）根据公司综合安排计划，认真论证目前4吋线工艺加工水平，确定CD2822C所用设计规则。

2）线路图选择。选择原版功能完整图为好。（国内商家情况：A公司（M代码）、C公司（YG代码，单层铝）均用原始线路图；B公司版图按原线路布元件，但铝版有二管弃连）

3）样板借鉴。经解剖、读图、分析多个版本，觉得B公司的版本设计风格最紧凑、活泼，芯片利用率高，可作为重点借鉴版本。（B公司版本具有创新、开拓性，勇气可敬。若无专利之虑，有成功先例，大胆借用。）

4）元件几何图形优化。小信号前置部份晶体管原则上按比例缩小，并适当合理归类，慎重处理好比例恒流源成组管的结构及比例关系（K336的处理方式本人认为有值得商榷之处）；大信号输出管面积宜采用保守缩法，取比“M”版大1/4～1/3，其发射区采取工字状，这对周长、面积有利，对开二铝通孔也方便。

5）布局、布线。由于我们安排上的是4吋线，技术支持的环境与B公司不同，设计规则有一定的差异，但在布局、布线上有可借鉴之处：第1、3脚保护管排在压点下；PN结电容排在4a、5压点下（若需更大些还可以4b、8也利用起来）；二输出地、二前置地均采取合二为一；主要地线布、电源线走中间。基片面积将得到充分利用（见附图）。

6）主要工艺技术。ρvg 0.8～1.0Ω·cm；Tvg 5～6μm；2～3μm套刻；对通隔离；离子注入；双层布线工艺。

3 结语

1）TDA2822产品自意大利SGS公司推出后，产品行销全球。进入国内，因其市场需求量巨大，销量也长久不衰，从而仿制的公司也众多。但价格已不可与往日相比，只能适者生存。面对严峻的市场，我们的现版本想赢利已显得力不从心，所以也只有走继续缩版，降低芯片的单位成本，增强竞争力。目前的缩版计划尽管我们将采取的设计规则比“M”版要大，但通过上面的分析，可以预见经过精心的、合理的设计后，我们能达到、也一定能达到其“M”版芯片面积的水平。更重要一点，领导决策放弃5吋上4吋，虽然芯片面积牺牲了些，但对调节、保证4吋线满负荷生产将发挥重要作用。

2）调研能发现最新动态，能更好的了解竞争对手。开展缩版评估，进行缩版设计在近一段时期内将是双极IC设计、制造商面对严峻收益挑战取胜之法宝。

附图：

第7篇：电路板设计范文

关键词： 温度控制； 半导体激光器； TEC； PID

中图分类号： TN722?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）20?0153?03

0 引 言

通过对半导体激光器特性的研究，可知温度对激光器的正常工作有着重要的影响。温度会直接影响到半导体激光器的工作参数包括[1]：阈值电流、V?I关系、输出波长、P?I关系等。同时高温也会对激光器产生极大的影响，严重影响其使用寿命和效率。本文采用ADN8831温度控制芯片[3]为激光器提供恒定且可调的工作温度来保证激光器高效率工作。

1 温度控制芯片介绍

根据半导体激光器对温度的要求，选定ADN8831作为激光器的温度控制主芯片。ADN8831芯片是目前最优秀的单芯片高集成度、高输出效率和高性能的TEC驱动模块之一。ADN8831的最大温漂电压低于250 mV，能够使设定温度误差控制在±0.01 ℃左右。在工作过程中，ADN8831输入端的电压值对应一个设定好的目标温度。适当大小的电流流过TEC，使TEC加热或制冷，在这个过程中使激光器表面温度向设定温度值靠近[2]。此芯片还有过流保护功能，可编程开关频率最高可达1 MHz。

2 TEC控制原理

TEC（Thermo Electric Cooler）实际上是用两种材料不同半导体（P型和N型）组成PN结，当PN结中有直流电流通过时，由于两种材料中的电子和空穴在跨越PN结移动过程中产生吸热或放热效应（帕尔帖效应[4]），就会使PN结表现出制冷或制热的效果，改变电流方向即可实现TEC加热或制冷，调节电流大小即可控制加热或制冷量的输出[5]。利用TEC稳定激光器温度方法的系统框图[6]如图1所示。

图1中贴着激光器右侧的是温度传感器，这里使用具有负温度系数的热敏电阻。这个热敏电阻是用来测量安放在TEC表面上的激光器的温度。期望的激光器温度用一个固定的电压值来表示，与热敏电阻产生的电压值通过高精度运算放大器进行比较，比较后产生的误差电压通过高增益的放大器放大，同时补偿网络对因为激光器的冷热端引起的相位延迟进行补偿，补偿后驱动H桥输出，H桥不仅控制TEC电流的大小还能控制TEC电流的方向。当激光器的温度值低于设定点温度值时，H桥会朝TEC一个方向按一定的幅值驱动电流，此时TEC处于加热状态；当激光器的温度值高于设定点温度值时，H桥会减少TEC的电流大小甚至会改变TEC的电流方向，这时TEC就处于制冷状态。当控制环路达到平衡时，TEC的电流的大小和方向就调整好了，激光器温度就会慢慢的向设定好温度靠近。

3 温控电路设计

3.1 输入部分设计

3.2 补偿电路设计

PID（Proportion Integrator Differentiator）比例积分微分调节补偿网络是TEC温控电路中最关键的部分，它决定了TEC控制器的响应速度和温度稳定性。PID相当于放大倍数可调的放大器，用比例运算和积分运算来提高调节精度，用微分运算加速过渡过程，较好地解决了调节速度与精度的矛盾。PID的数学模型可用式（4）表示：

式中：KP为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。

在进行修正时，一般采用调节补偿电路参数的方法来使TEC控制系统的响应时间和精度变得更优[9]。在电路设计时，把前级误差运放的输出连接到温度补偿电路的输入管脚上，这样就完成了温度补偿电路的设计，具体电路连接图如图4所示。

由于本文中测温目标为激光器，根据设计要求和计算，系统的参数通常这样选取[10]：R5=100 kΩ，RH=1 MΩ，RF=200 kΩ，C1=1 μF，C2=10 μF和一个330 pF的反馈电容。

3.3 输出部分设计

ADN8831是一个差分输出方式的TEC控制器。搭建一个H桥电路产生适当的电流来驱动TEC，使其对半导体激光器加热或制冷。如图5所示。

图中的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB分别连到ADN8831的P1，P2，N1，N2，OUTA，OUTB引脚上。TEC控制器设在H桥中间，构成一个不对称桥。ADN8831对H桥的左支采用开关方式驱动，右支采用线性方式驱动，即当开关管N1导通、开关管P1关闭、P2常通、N2常闭时，电流从TEC的OUTB端经TEC流向OUTA端，此为制冷状态；当开关管N1关闭、开关管P1导通、P2常闭、N2常通时，电流从TEC的OUTA端经TEC流向OUTB端，此为致热状态。这种灵活又方便的外接H桥，能更好的提高电源效率，减小纹波电流，增加了散热路径。

用非对称H桥驱动TEC，其中器件的选择要考虑两个因素：

（1）TEC工作的最大电流是多少；

（2）导通电阻最小可以是多少（考虑功率耗散问题）。

本文采用的是FAIRCHILD SEMICONDUCTOR公司的FDW2520C芯片。该芯片由一对PMOS和NMOS管构成，其中PMOS管能够提供的最大电流为4.4 A，导通电阻为35 mΩ；NMOS管能够提供的最大电流为6 A，导通电阻[2]为18 mΩ。

3.4 滤波电路

为了使ADN8831有效地驱动TEC，其电压必须稳定，上述的H桥电路产生的是0～VCC的脉冲宽度调制方波。所以，这时候就需要设计一个滤波电路来实现驱动的目的。设计采用R?L?C低通滤波网络，其等效电路如图6所示。

图6中，RL表示TEC电阻，R1是C1的等效串联电阻，R2等于L1的寄生电阻加上Q1或Q2的导通电阻，并且R1和R2要远远小于RL，VX是在PVDD和PGND之间变化的脉冲宽度调制电压，这个电路构成了一个二阶的低通滤波网络[12]。

4 保护与检测电路

ADN8831内部提供了相关保护电路，这样起到保护TEC防止激光器因过热而损坏。因为有时候通过TEC的电流有可能大于额定工作电压，这样会烧坏TEC和半导体激光器，造成经济上的损失。图7为保护与检测电路。

5 结 语

通过实验及分析得到，温度控制偏差为±0.01 ℃。系统的恒温控制精度取决于温度采样值与温度设定值的特性，传感器本身的精度较高，其灵敏度取决于其本身特性。若是想得到高稳定性的电压设定值，则需要使用高稳定性、高精度、低温漂的稳压源。此外，系统电路也要使用低温漂、高稳定性的器件。

参考文献

[1] 周杰.半导体激光器特性参数测试系统的设计与实现[D].武汉：武汉理工学，2010.

[2] 齐兰.LC25W_A半导体激光器调制电路研究和实现[D].长春：长春理工大学，2011.

[3] 郑兴，蒋亚东，罗凤武，等.基于ADN8830的非制冷红外焦平面温度控制电路设计[J].现代电子技术，2009，32（24）：154?156.

[4] 黄岳巍，崔瑞祯，巩马理，等.基于TEC的大功率LD恒温控制系统的研究[J].红外与激光工程，2006，35（2）：143?147.

[5] 林志琦，张洋，郎永辉，等.采用半导体激光器自身PN结特性测温的半导体激光器恒温控制[J].发光学报，2009，30（2）：223?225.

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[7] 周真，齐忠亮，秦勇，等.小功率半导体激光器的驱动方法设计[J].红外与激光工程，2012，41（10）：2689?2693.

[8] 李栋，李曼，耿宏伟，等.高性能半导体激光器温度控制单元的设计[J].航空精密制造技术，2012，48（4）：45?47.

[9] 廖志烨，邓洪峰，吴凌华，等.基于半导体激光器高精度恒温系统设计[J].激光技术，2012，36（6）：771?775.

[10] FENG Guang?zhi， GU Yuan?yuan， SHAN Xiao?nan， et al. 808 nm high power diode laser tack with polarization [J]. Chinese Journal of Luminescence， 2009， 29（4）： 695?700 （in Chinese）.

[11] ZHU Hong?bo， LIU Yun， HAO Ming?ming， et al. High efficiency module of fiber coupled diode laser [J]. Chinese Journal of Luminescence， 2011， 32（11）： 1147?1151 （in Chinese）.

第8篇：电路板设计范文

关键词：道路桥梁；设计；要点；结构

中图分类号：U448文献标识码： A

引言

公路事业的快速发展，也促进了桥梁技术的进步，同时伴随着机械、材料、工艺等方面技术的提高，桥梁设计、施工技术也取得了一定成果。但由于桥梁在规划、勘察、设计、施工和使用过程中受到环境、材料、地区、建设周期、施工方式等诸多因素的影响，这就使得桥梁建设的质量和使用时的性能成为多种因素组合影响产生的结果。本文尝试从桥梁勘察设计阶段进行论述分析。

1、公路桥梁设计设计的基本原则与基本要求

1.1公路桥梁设计的基本原则

一般公路桥梁或独立桥梁项目，上构在选择钢筋混凝土结构式时桥梁上部的跨径应小于十米，跨径大于十米的，能采用标准跨径的，尽量选用标准跨径。在受到地形限制时，还应该根据桥梁上部的弯曲度选取预制结构。对于公路桥梁下部而言，设计的基本原则应围绕桥台以及桥墩内容展开，设计桥台时需要考虑填土的高度，设计桥墩时则根据不同的桥梁构型选择斜角，以保证桥梁既实用又美观。

1.2公路桥梁设计的基本要求

（1）使用上的要求

适用性是桥梁设计中应当首先考虑的问题。桥上行车道和人行道应有合适的宽度，既能满足当前交通量的需要，也要照顾到日后交通量的增长。桥梁应具有足够的孔径和桥下净空，以满足洪水渲泄、安全行船和桥下交通顺畅。此外，作为永久性建筑物，桥梁结构应保证使用年限，并便于检查、养护和维修。

（2）强度及构造上的要求

桥梁结构构造应当合理，并具有足够的承载能力，能够保证桥上车辆和行人通畅便利，行驶安全。同时要求在制造、运输、安装、使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。

（3）美观上的要求

桥梁应以合理的受力结构为基础，通过合理的建筑轮廓，具有美观的外形。特别对于城市和旅游地区的桥梁建筑，应反映时代风貌，注意空间比例、节奏、明暗和稳定感，分清主次，局部服从主体。

2、公路桥梁设计存在的问题

2.1道路桥梁设计方案陈旧

当前社会和交通对于道路桥梁的规模、功能、数量、施工、进度、质量等方面要求正在变得越来越严格，而在实际的道路桥梁设计工作中，很多设计人员采用简便的方法，沿用传统落后的道路桥梁设计方案，不仅没有考虑市场、社会的波动，也没有重视影响道路桥梁工程的经济、环境等各种因素，导致道路桥梁设计工作失去了本身的意义，容易给道路桥梁留下各种问题和隐患。依据陈旧的道路桥梁设计方案还有一个不可忽视的缺陷，那就是对新材料和新工艺应用的缺失，这样不但不能够形成新颖的道路桥梁结构，还会提高道路桥梁造价，延长道路桥梁的建设周期。

还有一些道路桥梁设计人员看到了其他新颖道路桥梁的设计，在没有有效理解和进一步创新的前提下盲目照搬，这会使道路桥梁设计缺乏创新元素，而且容易给道路桥梁施工带来困难与问题，更会给道路桥梁建设和运营带来隐患。

2.2公路桥梁设计思想以及构造体系存在漏洞

公路桥梁在设计期间不仅要考虑企业的实际经济情况，更要关注桥梁结构的可靠性能，并且对数据需要进行科学的分析，重视对新技术、新材料、新工艺的应用，只有这样才能达到国家的基本要求，满足企业的长期效益。然而目前设计人员在处理该方面的内容时往往只重视材料的价位，对其构造、耐磨性质没有进行充分的了解。这与目前公路桥梁设计思想以及构造体系存在漏洞有着密不可分的关联。

2.3设计工作水平普遍较低

随着经济的不断发展，公路桥梁的建设在与日俱增，然而关于公路桥梁坍塌问题以及损坏现象却屡见不鲜。这一问题的产生主要是由于前期设计工作水平普遍较低造成的，没有根据科学有效的计算标准进行设计，在出现较大误差时，也没有第一时间采取行为有效的措施，设计期间的偷工减料、滥竽充数现象也频繁发生。久而久之，公路桥梁的质量问题便展现出来。

3、桥梁设计应注意的问题

3.1注意桥梁结构形式的选择

桥梁结构形式的选择是桥梁设计首先要进行的工作内容，选择桥型时应充分考虑施工、经济和安全等多方面的因素，对于桥下净空有特殊要求的桥梁，尽量选择合适的桥型来控制桥梁的建筑高度。综合考虑总跨径和单孔跨径的大小，选择合理的构造形式，如单孔跨径超过20m的桥梁，尽量避免使用空心板上部构造，而选择受力条件更好和承载能力更强的箱梁、T型梁等上部结构形式。针对不同的道路等级，桥梁结构形式的选择也各部相同，例如，高速公路的多跨桥梁，上部结构适宜采用连续式的结构类型；小桥涵或通道由于桥下净空较低，且无过大的通行及行洪要求，具备搭设支架的条件，为了提高其整体受力的性能，可以采用现浇的上部结构形式。桥梁结构形式的选择与到达桥梁的运输条件也存在很大的关系，对于运输条件较好的平坦地区，可以在同一工程中采用尽量统一的结构形式，便于进行集中预制。为了有效的降低混凝土裂缝对桥梁结构使用寿命的不利影响，对于单孔跨径大于13m的桥梁，多采用预应力的上部结构，可以有效的控制混凝土裂缝的发生。

3.2公路桥梁设计与周边环境的协调

公路桥梁设计需要综合考虑，桥梁对水文、地质甚至是造价都会产生一定影响，为了减少其对个各方面的副作用，需要注意以下要点。（1）充分应用桥梁桩基钻孔技术，该技术目前在我国得到了良好的研究，不仅实施手段较为多样，而且对周围环境的影响也是极其微小的。为了提升工程的质量，应该引用新的技术，从而达到降低工期、减少环境污染的目的。（2）公路桥梁建设区域为山区时，更要严格控制挖掘面积，要灵活运用设计方式，在地质复杂的情况下才能既保证施工安全，又避免过度砍伐的现象。

3.3注意桥梁结构的细部设计

桥梁结构是由众多结构构件组成的复杂结构，对于每一个构件的细部进行充分的考虑，将会极大的提高桥梁整体的设计水平。下面就简单介绍一些桥梁设计的细部构造措施：桥面沥青铺装层的厚度及结构组成应与所在道路的路面结构保持一致，以利于路面沥青施工时能够进行连续摊铺。为了加强桥面的排水，可以在沥青铺装层之下设置防水层，防水层的选择要满足防水、荷载作用、层间粘结、温度效应、便于施工的成熟材料和施工工艺，防止因防水层漏洞造成的其他病害，并考虑排除铺装层间水的构造要求，合理的设置足够数量的泄水管，并使泄水管口下缘低于防水层顶面，可考虑在桥面两侧设置纵向的碎石盲沟的构造方式。排水管出口应与桥梁侧缘有一定的距离，使排水原来桥梁结构，防止沿结构蜒流。桥面的水泥混凝土铺装层应尽量采用防水混凝土，且保证其强度等级不小于主梁，并根据主梁的负弯矩、预拱度等因素确定其设置厚度，并能满足铺设双层钢筋网的构造要求。为了增强铺装层与主梁之间的连接力，保证其与主梁形成共同的受力体系，应在梁板顶部预埋竖向的剪力钢筋，并通过与铺装钢筋网的绑扎，提高其整体性。

3.4做好桥梁的加固工作

要确保桥梁的稳定就必须做好抗负载和抗震设计，要不断应用各种桥梁加固方式，以提高桥梁对负载和地震的抵抗能力。在提高和完善桥梁结构物的各项功能的基础上，提高桥梁抗负载和抗震的稳定性，应该在桥梁设计实践过程当中结合公路桥梁的特点，这是加固桥梁的关键，也是有效提高我国公路桥梁设计能力和建设水平的重点。

3.5岩溶地区桩基处理技术

（1）挤石造壁。对于岩溶裂隙水压不大或者存在地下水情况，从处理成本来看，可以考虑采取挤石造壁方案。但对于需要处理溶洞较大情况下，则这种方案需要较大回填方量，则不适宜采取该方案。对于采用该方案处理溶洞时，首先应当对孔位周围事先准备足够的小片石、粘土或风化石，同时把粘土做成饼状或者是泥球状，然后为了避免干裂，应当采用薄膜包裹，如孔内有裂隙水则还应准备一定数量的袋装水泥。

（2）静压注浆法。对于该处理方法主要是适用于溶洞填满填充物等，或当溶洞为空洞或填充物不满(水洞)，在钻孔桩施工前先进行预处理，采用本方法固结填充物和流沙，在桩体周围形成防水帷幕，另一方面，可以通过提高溶洞中土体抗剪能力以及其承载力来避免塌孔。

（3）护筒跟进法。该方法通过利用钢护筒壁厚δ=12～18mm的钢板，孔深10m以上时采用12mm厚的钢板，孔深10～30m时采用14mm厚的钢板，孔深30m以上时采用18mm厚的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为3．0m、6．0m、9．0m，制作内钢护筒的内径D′=d+20cm(d为设计桩径)。

3.6坚持桥梁设计的科学原理

在桥梁设计的过程中，应该从客观实际和环境出发，将各种原理和科学知识应用于桥梁设计中，这样桥梁设计才能具有实际的意义，也才能使桥梁设计更加符合相关的标准要求，使桥梁设计得到合理化与科学化发展的基础。

结束语

桥梁设计过程中如果对相关要点和因素不严格控制，极容易引发安全与结构问题的积累，进而影响桥梁施工和使用等后续工作，形成各种病害而影响桥梁。作为桥梁设计人员，应该对设计工作进行强化，借鉴国内外先进的经验与措施，将先进的设计理念、科学的桥梁结构体系更好地应用到桥梁设计之中，在不断创新的同时，达到推进桥梁设计质量与水平双提高的目标。

参考文献

[1]李晓,程艳,李春晓.浅谈山区公路常规桥梁的设计[J].公路,2013,07:120-123.

[2]刘跃勇.浅析公路桥梁设计应注意的要点[J].黑龙江交通科技,2013,08:133-134.

第9篇：电路板设计范文

设计电路

课时

第

周

第

3

课时

科学概念

1.如果电能从一点流到另一点，两点之间一定有导体连接，这两点之间就构成一个电的通路，否则就是断路，理解什么是短路。

2.串联电路和并联电路是两种用不同连接方法组成的电路。

教学目标

1.认识电路元件，会画电路图。

2.尝试用不同的方法设计电路，培养学生的创新意识和创新能力。

3.培养勇于挑战、设计电路并画图再看图连接。

4.乐于交流自己的观点和同伴交流自己的意见。

教学重

点

掌握串并联电路特点，会画简单电路图。

教学难

点

设计电路并让其工作

教学准备

两组电池(配电池盒)、三个小灯泡(带灯座)、开关、导线几根，实验记录单。

教学过程

动态修改部分

一、谈话引入：

生活中处处都有电路，找找身边的电路，说说他们为什么这么设计？

如果让你来当设计师，你觉得设计电路应该考虑那些因素?（节约、美观、方便和实用）

为了帮助大家更好的设计电路，我们一起来复习一下知识。

知识一：说说简单电路的相关知识。

知识二：画电路图的要求

二、比较两种不同的电路连接：

活动一：电池的两种不同连接方法

1、发给每组两节电池、两个电池盒、一个小灯泡、一个灯座和四根导线，要求学生用这些材料组装不同的电路，让小灯泡亮起来，看看有几种不同的方法。

2、启发思考：尝试画电路图再连接，在不同的两种方法中，你有什么发现。

3、学生汇报时在台上展示两种不同的链接，为什么一个亮一个不太亮。（串联和并联：一节电池的电压是1.5V，两节电池串联起来的电压是3V，所以小灯泡会特别亮。两节电池并联起来，电压还是1.5V，所以小灯泡不太亮。）对我们设计的帮助。

活动二：小灯泡的两种不同连接方法

1、发给学生两个小灯泡、两个小灯座、一节电池、一个电池盒和四根导线，要求学生用这些材料组装不同的电路，让小灯泡都亮起来。看看能有几种方法。

2、启发思考：在不同的连接方法中，你有什么发现？

3、学生汇报后，教师作适当讲解。掌握串并联电路的特点，对电路设计的重要作用。

（说明：“比较两种不同的电路连接”这一活动，在教学中还可以采用让学生直接用教师提供的材料，按照教科书上的电路连接方式连接电路，重点放在让学生观察两种连接方法有什么不同，观察小灯泡的亮度有什么不同上。这样做更有利于让学生发现并联电路和串联电路的本质不同。）

三、拓展活动：设计红绿灯

提供学生若干材料，以小组为单位自由设计电路，比一比谁的设计的美观、大方、节约和实用。

板书设计

电路设计

实用

节约

美观

方便

两种不同的电路连接

串联电路