電子線路設(shè)計與制版技術(shù)教材

電子線路設(shè)計與制版技術(shù)教材電子電路的加工和調(diào)試基礎(chǔ)

印制板的設(shè)計與制作工藝電子產(chǎn)品的裝配工藝焊接工藝調(diào)試工藝元件選擇1.1印制電路板知識基礎(chǔ)

印制電路板也叫做印刷線路板，簡稱印制板。電路板是電子電路的載體，它由絕緣底板、連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元器件的焊盤組成，具有導(dǎo)電線路和絕緣底板的雙重作用。使用印制電路板的電子設(shè)備具有可靠性高、一致性好和穩(wěn)定性好；機(jī)械強(qiáng)度高、抗振動、抗沖擊性強(qiáng)；設(shè)備的體積小、重量輕；便于標(biāo)準(zhǔn)化、便于維修等優(yōu)點(diǎn)。一、印刷板的設(shè)計與制作工藝1.2印制電路板的分類及制作方法1.單面印制板2.雙面印制板3.多層印制板4.撓性印制板按結(jié)構(gòu)分類：敷銅板的選用規(guī)則：

1.環(huán)氧酚醛玻璃布敷銅板適用于高頻、超高頻電路；

2.聚四氟乙烯敷銅板適用于微波、高頻電路；

3.酚醛紙基敷銅板簡稱酚醛板適用于低頻電路；按敷銅板材料分類：1.酚醛紙基敷銅板2.環(huán)氧酚醛玻璃布敷銅板3.環(huán)氧雙氰銨玻璃布敷銅板4.聚四氟乙烯敷銅板制作方法：1、絲網(wǎng)印刷法

2、雕刻法3、手繪法

4、帖圖法

5、使用預(yù)涂布感光敷銅板

6、熱轉(zhuǎn)印法（實驗室常見）

1.3印制電路板系統(tǒng)設(shè)計加工流程制作流程：第一步：激光打印PCB板第二步：轉(zhuǎn)印過程第三步腐蝕，完成整個制版1.3.1制作電路板所需材料和設(shè)備（1）熱轉(zhuǎn)印機(jī)1臺（2）熱轉(zhuǎn)印紙1張（3）油性記號筆

1支（4）腐蝕機(jī)及腐蝕劑1套（5）單面覆銅板1張（6）高速電鉆1臺（7）手動剪板機(jī)1臺（8）鋼鋸1只（9）木工用細(xì)砂紙1張（10）美工刀1把（11）鋼直尺1把1.3.2印制電路板的設(shè)計步驟

(1)選定印制板的材料、厚度和板面尺寸(2)印制電路板坐標(biāo)尺寸圖的設(shè)計(3)根據(jù)電原理圖繪制排版聯(lián)機(jī)圖1.3.3印制板的制作

印制板制作的必要環(huán)節(jié)包括：底圖膠片制版圖形轉(zhuǎn)移腐蝕刻板印制電路板的機(jī)械加工印制電路板的質(zhì)量檢驗

1.PCB版圖的設(shè)計

PCB版圖的設(shè)計可以采用POWERPCB、protel等多種制版軟件進(jìn)行。

繪制印制板圖時應(yīng)注意的幾個問題：（1）印制導(dǎo)線與焊盤的連接應(yīng)平滑過度；（2）印制導(dǎo)線的公共地線不應(yīng)閉合；（3）印制導(dǎo)線的轉(zhuǎn)彎處最好呈圓弧形；（4）印制導(dǎo)線的接點(diǎn)處直徑不能過大，最好是孔徑的2～3倍；（5）印制導(dǎo)線寬度應(yīng)盡可能地將均勻一致；（6）印制導(dǎo)線與印制板的邊緣應(yīng)留有一定的距離；（7）高頻電路應(yīng)避免用外接導(dǎo)線跨接；（8）在布線時需注意，為了避免轉(zhuǎn)印過程中出現(xiàn)斷線等情況，在設(shè)計時盡可能采用不小于0.5mm的線寬規(guī)則。2.圖形轉(zhuǎn)移將PCB版圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙再轉(zhuǎn)移到覆銅板上的過程稱之為圖形轉(zhuǎn)移。具體方法有:

①絲網(wǎng)漏印法②曝光制版法絲網(wǎng)漏印

3.腐蝕技術(shù)

腐蝕主要是指利用化學(xué)方法，對印制電路板上未涂有抗蝕劑的銅箔進(jìn)行腐蝕，并在印制板上留下精確線路圖形的過程。實驗室常用的腐蝕方法有以下兩種：

（1）三氯化鐵腐蝕法（2）鹽酸+雙氧水腐蝕法4.印制電路板的機(jī)械加工

印制電路板機(jī)械加工包含的環(huán)節(jié)：

根據(jù)總裝的要求，對己腐蝕好的印制電路板進(jìn)行剪切、修整，然后用電鉆在蝕刻完畢的印制板上打孔。5.印制電路板的質(zhì)量檢驗

檢驗的主要項目有：目視檢驗；連通性試驗；絕緣電阻的檢測；可焊性；二、元件選擇E24、E12、E6系列的具體規(guī)定系列允許偏差標(biāo)稱容量值E241.01.11.31.62.02.43.03.64.35.16.27.59.11.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2E121.01.11.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2E61.01.52.23.34.76.81．電抗元件的標(biāo)稱值2.1電抗元件標(biāo)稱值一般用色標(biāo)法、直標(biāo)法和文字符號描述法來表示。（1）直標(biāo)法直標(biāo)法是按照各類電子元器件的命名規(guī)則，將主要信息用字母和數(shù)字標(biāo)注在元器件表面上，這種標(biāo)注方法只適用于體積較大的元器件。

2.電抗元件的標(biāo)注采用直標(biāo)法的電阻元件RJ–1-1W

4.7kΩ2007.1標(biāo)稱阻值生產(chǎn)日期精度功率材料類型（2）色標(biāo)法

在元件上用不同顏色的色環(huán)表示元件的標(biāo)稱值和偏差?，F(xiàn)在常見的有4環(huán)和5環(huán)的電子元件。對于4環(huán)元件，前兩環(huán)表示數(shù)字的有效值，第三環(huán)表示10的倍率，第四環(huán)表示元件的偏差；而對于5環(huán)元件，前三環(huán)表示數(shù)字的有效值，第四環(huán)表示10的倍率，第五環(huán)表示元件的偏差。最常用這種方法的是電阻、部分電容和部分電感元件。

用色標(biāo)法表示大小為470×Ω，精度為的電阻顏色黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白金銀無色表示數(shù)值0123456789－-1－-2表示誤差（%）

1

2

0.5

0.2

0.1

5

10

20各環(huán)顏色表示的意義3.電阻器

電阻器是組成電路的基本元件之一。在電路中，電阻器用來穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電流、電壓，組成分流器和分壓器，在電路中起到限流、降壓、去耦、偏置、負(fù)載、匹配、取樣等作用。還可以用來調(diào)節(jié)時間常數(shù)、抑制寄生振蕩等。

（1）電阻器的額定功率

電阻器的額定功率系指電阻器在直流或交流電路中，在正常大氣壓力（86～106kPa）及額定溫度條件下，能長期連續(xù)負(fù)荷而不損壞或不顯著改變其性能所允許消耗的最大功率

在電路圖中表示電阻器額定功率的圖形符號：

1/4W1/2W1W2W5W10W

（2）

電阻器的分類

電阻器可分為固定電阻器、可變電阻器和敏感電阻器三大類。在使用過程中阻值基本固定不能調(diào)節(jié)的稱為固定電阻器。阻值可以調(diào)節(jié)的則稱為可變電阻器，其又分為可變和半可變電阻器。半可變電阻器，主要用在阻值不經(jīng)常變動的電路中，其轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)較簡單。敏感電阻器是指其阻值對某些物理量表現(xiàn)敏感的電阻元件。

普通電阻器電位器可調(diào)電阻器微調(diào)電阻器敏感電阻器（3）

常用電阻器的分類

(a)固定電阻器

①碳膜電阻器。

②金屬膜電阻器。③線繞電阻器。

④金屬玻璃釉電阻器。

⑤阻燃電阻器。⑥熔斷電阻器。⑦水泥電阻。(b)電位器

①單聯(lián)電位器。②雙聯(lián)或多聯(lián)電位器。③開關(guān)電位器。④鎖緊式電位器。(c)敏感電阻器①熱敏電阻器。②光敏電阻。③壓敏電阻器。④氣敏電阻器。⑤力敏電阻器。（4）電阻器的選用①在選用電阻器時必需首先了解電子產(chǎn)品整機(jī)工作環(huán)境條件。②要了解電子產(chǎn)品整機(jī)工作狀態(tài)。③既要從技術(shù)性能考慮滿足電路技術(shù)以保證整機(jī)的正常工作，又要從經(jīng)濟(jì)上考慮其價格、成本，還要考慮其貨源和供應(yīng)情況。④根據(jù)不同的用途選用。⑤阻值應(yīng)選取最靠近計算值的一個標(biāo)稱值，不要片面采用高精度和非標(biāo)準(zhǔn)系列的電阻產(chǎn)品。⑥電阻器的額定功率選取一個比計算的耗散功率大一些（1.5～2倍）的標(biāo)稱值。⑦選取耐壓比額定值大一些的。4電容器

電容器在電子線路中起到耦合、旁路、諧振、調(diào)諧、微分、積分、儲能、濾波、隔直流以及控制電路中的時間常數(shù)等作用。

（1）電容器的分類

按照電容量是否可高調(diào)整，可分為固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。按照用途可分為耦合電容器、旁路電容器、調(diào)諧電容器、濾波電容器、以及高壓電容器和低壓電容器等。按照介質(zhì)材料可分為固體有機(jī)介質(zhì)電容器、固體無機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器和氣體電容器等。電容器在電路中的符號

電容器電解電容器可變電容器微調(diào)電容器（a）常用電容器

①紙介電容。②金屬化紙介電容器。③有機(jī)薄膜電容器。（b）無機(jī)介質(zhì)電容器①瓷介電容。②云母電容。③玻璃電容器。（c）電解電容①鋁電解電容。②鉭電解電容。（d）可變電容器①微調(diào)電容器。②可變電容器。（2）電容器的合理選用

電容器種類很多，性能指標(biāo)各異，選用時應(yīng)考慮如下各因素：（a）電容器額定電壓；（b）標(biāo)稱容量及精度等級；（c）體積；（d）成本。

5.電感器

電感器（也稱電感線圈）的應(yīng)用范圍很廣泛，它在調(diào)諧、振蕩、耦合、匹配、濾波、陷波、延遲、補(bǔ)償及偏轉(zhuǎn)聚焦等電路中，都是必不可少的。(1)電感器的分類

電感器按工作特征分成固定和可變兩種。按磁導(dǎo)體性質(zhì)分成單層、蜂房式、有骨架式或無骨架式。

下圖為電感器在電路圖中的圖形符號

電感線圈有抽頭的電感線圈鐵芯線圈可調(diào)鐵芯線圈(2)幾種常用電感器

（a）小型固定電感器。小型固定電感器有臥式和立式兩種。這種電感器是將漆包線或絲包線直接饒在棒形、工字形、王字形等磁芯上，外表裹覆環(huán)氧樹脂或封裝在塑料殼中。它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)牢固（耐振、耐沖擊）、防潮性好、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

（b）平面電感器。平面電感器是在陶瓷或微晶玻璃基片上沉積金屬導(dǎo)線而成。住要采用真空蒸發(fā)，光刻電鍍及塑料包封等工藝。平面電感器在穩(wěn)定性、精度及可靠性方面較好。平面電感應(yīng)用的頻率范圍在幾十兆赫茲和幾百兆赫茲的電路中。

（c）中頻變壓器。中頻變壓器也叫中周線圈，其電感量可通過調(diào)節(jié)它的磁芯來改變。它廣泛地應(yīng)用與調(diào)幅、調(diào)頻收音機(jī)、電視機(jī)、通訊接收機(jī)等電子設(shè)備中。

（d）罐形磁芯電感器。它是采用鐵氧體罐形磁芯制作的電感器。因具有閉合磁路，有較高的有效磁導(dǎo)率和電感系數(shù)，在體積較小的情況下，可制出較大的電感量。如在中心柱上開適當(dāng)?shù)臍庀?，不但可改變電感系?shù)，而且可提高Q值和減少電感溫度系數(shù)。其廣泛應(yīng)用于L、C濾波器、諧振回路和匹配回路等方面。（3）電感器的選擇和使用

電感器的選用方法類似于電阻器和電容器。同時還注意以下幾點(diǎn)：（a）外觀檢查。電感器選用時要檢查其外觀，不允許有線匝松動，引線接點(diǎn)活動等現(xiàn)象。（b）線圈通、斷檢測。檢查線圈通、斷時，應(yīng)使用精度較高的萬用表或歐姆表，因為電感線圈的阻值均比較小，必需仔細(xì)區(qū)別正常阻值與匝間短路。（c）帶調(diào)節(jié)芯電感器的檢查。帶調(diào)節(jié)芯的電感器，在成品出廠時，其電感量均已調(diào)好并在調(diào)節(jié)芯封上蠟或點(diǎn)油漆加以固定，一般情況不允許隨意調(diào)整。

2.2半導(dǎo)體器件

半導(dǎo)體器件是組成各種電子線路的基礎(chǔ)，其包括分立元件和集成電路。1半導(dǎo)體二極管

二極管其主要特性是單向?qū)щ娦?。二極管的種類繁多，按用途分為整流、檢波、穩(wěn)壓、阻尼、開關(guān)、發(fā)光和光敏二極管等；按采用的材料的不同可分為鍺二極管、硅二極管和砷化鎵二極管；按工作原理分有隧道二極管、變?nèi)荻O管、雪崩二極管、雙基極二極管等。

電路圖中二極管的圖形符號為：

二極管發(fā)光二極管變?nèi)荻O管穩(wěn)壓二極管隧道二極管雙向二極管二極管的主要參數(shù):

（1）最大整流電流IF。（2）最大反向工作電壓UR。

（3）反向電流IR。

（4）最高工作頻率fM。2.半導(dǎo)體三極管

晶體管可分為兩大類：一類是結(jié)型晶體管，由兩個PN結(jié)組成，有PNP及NPN兩種結(jié)構(gòu)。這類晶體管工作時，半導(dǎo)體中的電子和空穴兩種載流子同時都起主要的作用，所以又叫雙極型晶體管。另一類是場效應(yīng)晶體管，有結(jié)柵場效應(yīng)晶體管、金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場效應(yīng)晶體管及肖特基勢壘場效應(yīng)晶體管等結(jié)構(gòu)。這類晶體管工作時，只有半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子起主要作用，所以又叫單極型晶體管。PNP型NPN型絕緣柵型結(jié)型場效應(yīng)管(1)三極管的選用:

晶體管選用時應(yīng)考慮以下各因素：①選用的晶體管，切勿使工作時的電壓、電流、功率超過手冊中規(guī)定的極限值，并根據(jù)設(shè)計原則選取一定的余量，以免燒壞管子。②對于大功率管，特別是外延型高頻功率管，在使用中的二次擊穿往往使功率管損壞。為了防止第二次擊穿