如何设计电路板?

摘要：  利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路版比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。

关键字：  原理图，  PCB封装，  电路版

一、电路版设计的先期工作

1、利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路版比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。

2、手工更改网络表 将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。

二、画出自己定义的非标准器件的封装库

建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。

三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等

1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，版层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。

2、规划电路版，主要是确定电路版的边框，包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm 的螺丝可用6.5~8mm 的外径和3.2~3.5mm 内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCB izard 中调入。

注意：在绘制电路版地边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。

四、打开所有要用到的PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装

这一步是非常重要的一个环节，网络表是PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与印象电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线。

在原理图设计的过程中，ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。

当然，可以直接在PCB内人工生成网络表，并且指定零件封装。

五、布置零件封装的位置，也称零件布局

Protel99可以进行自动布局，也可以进行手动布局。如果进行自动布局，运行"Tools"下面的"Auto Place"，用这个命令，你需要有足够的耐心。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，就可以移动到板上所需位置上了。当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。

提示：在自动选择时，使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向。

注意：零件布局，应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件，然后是大的占位置的器件和电路的核心元件，再是外围的小元件。

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六、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定

假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区。对于大板子，应在中间多加固定螺丝孔。板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔，有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘，最好在原理图中就加上。将过小的焊盘过孔改大，将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。

放好后用VIEW3D 功能察看一下实际效果，存盘。

七、布线规则设置

布线规则是设置布线的各个规范(象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则，可通过Design-Rules 的Menu 处从其它板导出后，再导入这块板)这个步骤不必每次都要设置，按个人的习惯，设定一次就可以。

选Design-Rules 一般需要重新设置以下几点:

1、安全间距(Routing标签的Clearance Constraint)

它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离。一般板子可设为0.254mm，较空的板子可设为0.3mm，较密的贴片板子可设为0.2-0.22mm，极少数印板加工厂家的生产能力在0.1-0.15mm，假如能征得他们同意你就能设成此值。0.1mm 以下是绝对禁止的。

2、走线层面和方向(Routing标签的Routing Layers)

此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向。请注意贴片的单面板只用顶层，直插型的单面板只用底层，但是多层板的电源层不是在这里设置的(可以在Design-Layer Stack Manager中，点顶层或底层后，用Add Plane添加，用鼠标左键双击后设置，点中本层后用Delete 删除)，机械层也不是在这里设置的(可以在Design-Mechanical Layer 中选择所要用到的机械层，并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示)。

机械层1　一般用于画板子的边框;

机械层3　一般用于画板子上的挡条等机械结构件;

机械层4　一般用于画标尺和注释等，具体可自己用PCB Wizard 中导出一个PCAT结构的板子看一下

3、过孔形状(Routing标签的Routing Via Style)

它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径，均分为最小、最大和首选值，其中首选值是最重要的，下同。

4、走线线宽(Routing标签的Width Constraint)

它规定了手工和自动布线时走线的宽度。整个板范围的首选项一般取0.2-0.6mm，另添加一些网络或网络组(Net Class)的线宽设置，如地线、+5 伏电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等。网络组可以事先在Design-Netlist Manager中定义好，地线一般可选1mm 宽度，各种电源线一般可选0.5-1mm 宽度，印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过1安培的电流，具体可参看有关资料。当线径首选值太大使得SMD 焊盘在自动布线无法走通时，它会在进入到SMD 焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线，其中Board 为对整个板的线宽约束，它的优先级最低，即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件。

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5、敷铜连接形状的设置(Manufacturing标签的Polygon Connect Style)

建议用Relief Connect 方式导线宽度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根导线45 或90 度。

其余各项一般可用它原先的缺省值，而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。

选Tools-Preferences，其中Options 栏的Interactive Routing 处选Push Obstacle (遇到不同网络的走线时推挤其它的走线，Ignore Obstacle为穿过，Avoid Obstacle 为拦断)模式并选中Automatically Remove (自动删除多余的走线)。Defaults 栏的Track 和Via 等也可改一下，一般不必去动它们。

在不希望有走线的区域内放置FILL 填充层，如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层，要上锡的在Top或Bottom Solder 相应处放FILL。

布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一，需要丰富的实践经验。

八、自动布线和手工调整

1、点击菜单命令Auto Route/Setup 对自动布线功能进行设置

选中除了Add Testpoints 以外的所有项，特别是选中其中的Lock All Pre-Route 选项，Routing Grid 可选1mil 等。自动布线开始前PROTEL 会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值，此值越小板越容易100%布通，但布线难度和所花时间越大。

2、点击菜单命令Auto Route/All 开始自动布线

假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO 一次(千万不要用撤消全部布线功能，它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔)后调整一下布局或布线规则，再重新布线。完成后做一次DRC，有错则改正。布局和布线过程中，若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表，手工更改网络表(同第一步)，并重装网络表后再布。

3、对布线进行手工初步调整

需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗，某几根绕得太多的线重布一下，消除部分不必要的过孔，再次用VIEW3D 功能察看实际效果。手工调整中可选Tools-Density Map 查看布线密度，红色为最密，黄色次之，绿色为较松，看完后可按键盘上的End 键刷新屏幕。红色部分一般应将走线调整得松一些，直到变成黄色或绿色。

九、切换到单层显示模式下(点击菜单命令Tools/Preferences，选中对话框中Display栏的Single Layer Mode)

将每个布线层的线拉整齐和美观。手工调整时应经常做DRC，因为有时候有些线会断开而你可能会从它断开处中间走上好几根线，快完成时可将每个布线层单独打印出来，以方便改线时参考，其间也要经常用3D显示和密度图功能查看。

最后取消单层显示模式，存盘。

十、如果器件需要重新标注可点击菜单命令Tools/Re-Annotate 并选择好方向后，按OK钮。

并回原理图中选Tools-Back Annotate 并选择好新生成的那个*.WAS 文件后，按OK 钮。原理图中有些标号应重新拖放以求美观，全部调完并DRC 通过后，拖放所有丝印层的字符到合适位置。

注意字符尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面。对于过大的字符可适当缩小，DrillDrawing 层可按需放上一些坐标(Place-Coordinate)和尺寸((Place-Dimension)。

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最后再放上印板名称、设计版本号、公司名称、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工编号等信息(请参见第五步图中所示)。并可用第三方提供的程序来加上图形和中文注释如BMP2PCB.EXE 和宏势公司ROTEL99和PROTEL99SE 专用PCB 汉字输入程序包中的FONT.EXE 等。

十一、对所有过孔和焊盘补泪滴

补泪滴可增加它们的牢度，但会使板上的线变得较难看。顺序按下键盘的S 和A 键(全选)，再选择Tools-Teardrops，选中General 栏的前三个，并选Add 和Track 模式，如果你不需要把最终文件转为PROTEL 的DOS 版格式文件的话也可用其它模式，后按OK 钮。完成后顺序按下键盘的X 和A 键(全部不选中)。对于贴片和单面板一定要加。

十二、放置覆铜区

将设计规则里的安全间距暂时改为0.5-1mm 并清除错误标记，选Place-Polygon Plane 在各布线层放置地线网络的覆铜(尽量用八角形，而不是用圆弧来包裹焊盘。最终要转成DOS 格式文件的话，一定要选择用八角形)。下图即为一个在顶层放置覆铜的设置举例：

设置完成后，再按OK 扭，画出需覆铜区域的边框，最后一条边可不画，直接按鼠标右键就可开始覆铜。它缺省认为你的起点和终点之间始终用一条直线相连，电路频率较高时可选Grid Size 比Track Width 大，覆出网格线。

相应放置其余几个布线层的覆铜，观察某一层上较大面积没有覆铜的地方，在其它层有覆铜处放一个过孔，双击覆铜区域内任一点并选择一个覆铜后，直接点OK，再点Yes 便可更新这个覆铜。几个覆铜多次反复几次直到每个覆铜层都较满为止。将设计规则里的安全间距改回原值。

十三、最后再做一次DRC

选择其中Clearance Constraints Max/Min　Width Constraints Short Circuit Constraints 和Un-Routed Nets　Constraints 这几项，按Run DRC 钮，有错则改正。全部正确后存盘。

十四、对于支持PROTEL99SE 格式(PCB4.0)加工的厂家可在观看文档目录情况下，将这个文件导出为一个*.PCB文件;对于支持PROTEL99 格式(PCB3.0)加工的厂家，可将文件另存为PCB 3.0 二进制文件，做DRC。通过后不存盘退出。在观看文档目录情况下，将这个文件导出为一个*.PCB 文件。由于目前很大一部分厂家只能做DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 画的板子，所以以下这几步是产生一个DOS 版PCB 文件必不可少的：

1、将所有机械层内容改到机械层1，在观看文档目录情况下，将网络表导出为*.NET 文件，在打开本PCB 文件观看的情况下，将PCB 导出为PROTEL PCB 2.8 ASCII FILE 格式的*.PCB 文件。

2 、用PROTEL FOR WINDOWS PCB 2.8 打开PCB 文件，选择文件菜单中的另存为，并选择Autotrax 格式存成一个DOS 下可打开的文件。

3、用DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 打开这个文件。个别字符串可能要重新拖放或调整大小。上下放的全部两脚贴片元件可能会产生焊盘X-Y大小互换的情况，一个一个调整它们。大的四列贴片IC 也会全部焊盘X-Y 互换，只能自动调整一半后，手工一个一个改，请随时存盘，这个过程中很容易产生人为错误。PROTEL DOS 版可是没有UNDO 功能的。假如你先前布了覆铜并选择了用圆弧来包裹焊盘，那么现在所有的网络基本上都已相连了，手工一个一个删除和修改这些圆弧是非常累的，所以前面推荐大家一定要用八角形来包裹焊盘。这些都完成后，用前面导出的网络表作DRC Route 中的Separation Setup ，各项值应比WINDOWS 版下小一些，有错则改正，直到DRC 全部通过为止。

也可直接生成GERBER 和钻孔文件交给厂家选File-CAM Manager 按Next>钮出来六个选项，Bom 为元器件清单表，DRC 为设计规则检查报告，Gerber 为光绘文件，NC Drill 为钻孔文件，Pick Place 为自动拾放文件，Test Points 为测试点报告。选择Gerber 后按提示一步步往下做。其中有些与生产工艺能力有关的参数需印板生产厂家提供。直到按下Finish 为止。在生成的Gerber Output 1 上按鼠标右键，选Insert NC Drill 加入钻孔文件，再按鼠标右键选Generate CAM Files 生成真正的输出文件，光绘文件可导出后用CAM350 打开并校验。注意电源层是负片输出的。

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十五、发Email 或拷盘给加工厂家，注明板材料和厚度(做一般板子时，厚度为1.6mm，特大型板可用2mm，射频用微带板等一般在0.8-1mm 左右，并应该给出板子的介电常数等指标)、数量、加工时需特别注意之处等。Email发出后两小时内打电话给厂家确认收到与否。

十六、产生BOM 文件并导出后编辑成符合公司内部规定的格式。

十七、将边框螺丝孔接插件等与机箱机械加工有关的部分(即先把其它不相关的部分选中后删除)，导出为公制尺寸的AutoCAD R14 的DWG 格式文件给机械设计人员。

二十一、整理和打印各种文档。如元器件清单、器件装配图(并应注上打印比例)、安装和接线说明等

常用电子元器件应用要点及识别方法

一、电阻

电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。

1、参数识别：

电阻的单位为欧姆(Ω)，倍率单位有：千欧(KΩ)，兆欧(MΩ)等。换算方法是：

1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：

472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K

b、色环标注法使用最多，现举例如下：

四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)

2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：

颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%)

银色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

棕色 1 x10 ±1

红色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黄色 4 x10000 /

绿色 5 x100000 ±0.5

蓝色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

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二、电容

1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。

容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。

电容的基本单位用法拉(F)表示，其它单位还有：毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。

其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法

容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示

字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。

如：102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF

3、电容容量误差表

符 号 F G J K L M

允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如：一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。

三、晶体二极管

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。

1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极(负极)，在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极)，也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。

3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：

型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007

耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000

电流(A) 均为1

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四、稳压二极管

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。

2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：

型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761

稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

五、电感

电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。

电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。

直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小;当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)

的电感。

电感的基本单位为：亨(H) 换算单位有：1H=103mH=106uH。

六、变容二极管

变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：

(1)发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。

七、晶体三极管

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。

1、特点：晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号;NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号。

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2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表，供大家参考。

名称： 共发射极电路 共集电极电路(射极输出器) 共基极电路

输入阻抗：中(几百欧～几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧～几十欧)

输出阻抗：中(几千欧～几十千欧) 小(几欧～几十欧) 大(几十千欧～几百千欧)

电压放大倍数：大 小(小于1并接近于1) 大

电流放大倍数：大(几十) 大(几十) 小(小于1并接近于1)

功率放大倍数：大(约30～40分贝) 小(约10分贝) 中(约15～20分贝)

频率特性：高频差 好 好

应用： 多级放大器中间级，低频放大 输入级、输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒流源电路

八、场效应晶体管放大器

1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。

2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号：

3、场效应管与晶体管的比较

(1)场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。

(2)场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。

(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。

(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用

电阻色环的识别

1、参数识别：电阻的单位为欧姆(Ω)，倍率单位有：千欧(KΩ)，兆欧(MΩ)等。换算

方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：

472 表示 47×100Ω(即4.7K); 104则表示100K

b、色环标注法使用最多，现举例如下：

四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)

2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：

颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%)

银色 / x0.01 ±10

金色 / x0.1 ±5

黑色 0 +0 /

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棕色 1 x10 ±1

红色 2 x100 ±2

橙色 3 x1000 /

黄色 4 x10000 /

绿色 5 x100000 ±0.5

蓝色 6 x1000000 ±0.2

紫色 7 x10000000 ±0.1

灰色 8 x100000000 /

白色 9 x1000000000 /

数字电路抗干扰

在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性 的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。形成干扰的基本要素有三个：

(1)干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。

(2)传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大器等。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的 抗干扰性能。(类似于传染病的预防)

1 抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优 先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的 di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下：

(1)继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加 续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可 动作更多的次数。

(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路，电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF)，减小电火花影响。

(3)给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。

(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的 影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电 容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

(5)布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。

(6)可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能 会把可控硅击穿的)。

按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。

所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和 有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰 噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别 注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般 的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感 器件上加 蔽罩。

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切断干扰传播路径的常用措施如下：

(1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就 解决了一大半。许

多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路 或稳压器，以减小电源噪声对单片

机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容 组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。

(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之 间应加隔离(增加π形滤波电路)。控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之 间应加隔离(增加π形滤波电路)。

(3)注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离 起来，晶振外壳接地并固定。此措施可解决许多疑难问题。

(4)电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机，继电器)与敏感元件(如单片机)远离。

(5)用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一 点接于电源地。A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片 引脚排列时已考虑此要求。

(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。 大功率 器件尽可能放在电路板边缘。

(7)在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件 如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

3 提高敏感器件的抗干扰性能

提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声 的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。

提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：

(1)布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。

(2)布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦 合噪声。

(3)对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置 端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。

(4)对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813， X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。

(5)在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字 电路。

(6)IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。

发光二极管的简易测试

发光二极管，简称LED，是一种能把电能转换成光能的半导体器件，当管子上通过一定的正向电流时，便可以光的形式将能量释放出来，发光强度与正向电流近似成正比，发光颜色与管子的材料有关。

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一、LED的主要特点

(1)工作电压低，有的仅需1.5 - 1.7V即能导通发光;(2)工作电流小，典型值约1OmA;(3)具有和普通二极管相似的单向导电特性，只是死区电压略高些;(4)具有和硅稳压二极管相似的稳压特性;(5)响应时间快、从加电压到发出光的时间仅1一1Oms，响应频率可达100Hz;则使用寿命长，一般可达10万小时以上。

目前常用的发光二极管有发红光和绿光的磷化稼(GaP)LED，其正向压降VF=2.3V;发红光的磷砷化稼(GaASP) LED，其正向压降VF= 1.5 - 1.7V;以及采用碳化硅和蓝宝石材料的黄色、蓝色LED，其正向压降VF=6V。

由于LED的正向伏安曲线较陡，故在应用时，必须串接限流电阻，以免烧坏管子。在直流电路中，限流电阻R可用下式估算:

R=(E-VF)/IF

在交流电路中，限流电阻R可用下式估算:R= (e-VF )/2IF，式中e为交流电源电压的有效值。

二、发光二极管的测试

在无专用仪器的情况下，LED也可用万用表估测(这里以MF30型万用表为例)。首先，将万用表置于Rx1k档或Rx100档，测量LED的正反向电阻，若正向电阻小于50kΩ，反向电阻无穷大，表明管子正常。若正、反向均为零或均为无穷大，或正反向电阻值比较接近，均说明管子有问题。

然后，还须测量LED的发光情况。因其正向压降为1.5V以上，故无法用Rx1， Rx1O， Rx1k档直接测量，R x1Ok档虽然使用15V电池;但内阻太高，也不能使管子导通发光。但可采用双表法测试。将两块万用表串联起来，均置于Rx1档，这样电池总电压为3V，总内阻为50Ω，则提供给L印的工作电流大于1OmA，足以使管子导通发光。若测试中，某管不发光即说明该管有问题。

使用LED注意事项

1. 焊接温度在260℃左右，时间控制在5S以内，焊接点离胶体底部在2.5mm以上，电烙铁一定要接地.

2. 请勿带电焊接LED.

3.通电情况下，避免在80℃以上高温作业，如有高温作业一定要做好散热.

4.静电:

①所有与兰、绿、白、紫LED相关作业人员一定要做好防静电如: 带静电环，穿静电衣，静电鞋.

②带有线静电环时，静电环要接地.并且地线与市地线电位差不超过5V或者阻抗不超过25Ω.

③作业机台及作业桌面均需加装地线.

5.使用LED时电流最好不要超过20mA，最好使用15-19mA的电流.

6.器件不可与发热元件靠得太近，工作条件不可超过其规定的极限.

7.安装LED时，建议用导套定位，务必不要在引脚变形的情况下安装.

8.在焊接温度回到正常以前，应避免LED受到任何震动或外力.

9.如需要清洁LED，建议用超声波清洗LED，如暂时没有超声波清洗机可暂用酒精代替，但清洁时间不要超过一分钟.

注:勿用有机溶剂(如丙酮，天那水)清洗或擦拭LED胶体，造成发光不正常或胶体内部破裂，导至LED内部金线与晶片过接破坏.

10.LED在弯脚或折脚时请不要离胶体太近，应与胶体保持2mm以上的距离，否则会使LED胶体里面支架与金线分离，管脚在同一处的折叠次数不能超过三次，管脚弯成90°，再回到原位置为1次