1. 去耦电容器的PCB布局设计不正确的是
PCB设计的基本原则
PCB设计的好坏对电路板的性能有很大的影响,因此在进行PCB设计的时候,必须遵循PCB设计的一般原则。
首先,要考虑PCB的尺寸大小,PCB尺寸过大时,印制线路长,阻抗增加,抗噪能力下降,成本增加;PCB尺寸过小时,则散热不好,且临近线容易受干扰。在确定PCB尺寸后,再确定特殊元件的位置。最后根据电路的功能单元,对电路的全部元件进行布局。
设计流程:
在绘制完电路原理图之后,还要进行PCB设计的准备工作:生成网络报表。
规划PCB板:首先,我们要对设计方案有一个初步的规划,如电路板是什么形状,它的尺寸是多大,使用单面板还是双面板或者是多层板。这一步的工作非常重要,是确定电路板设计的框架。
设置相关参数:主要是设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等。
导入网络报表及元件封装:网络报表相当重要,是原理图设计系统和PCB设计系统之间的桥梁。自动布线操作就是建立在网表的基础上的。元件的封装就是元件在PCB板上的大小以及各个引脚所对应的焊盘位置。每个元件都要有一个对应的封装。
元件布局:元件的布局可以使用Protel 软件自动进行,也可以进行手动布局。元器件布局是PCB板设计的重要步骤之一,使用计算机软件的自动布局功能常常有很多不合理的地方,还需要手动调整,良好的元件布局对后面的布线提供方便,而且可以提高整板的可靠性。
布线:根据元件引脚之间的电气联系,对PCB板进行布线操作。布线有自动布线和手动布线两种方式。自动布线是根据自动布线参数设置,用软件在PCB板的一部分或者全部范围内进行布线,手动布线是用户在PCB板上根据电气连接进行手工布线。自动布线的结果并不是最优的,存在很多缺陷和不合理的地方,而且并不能保证每次都能百分之百完成自动布线任务。而手动布线的工作量过于繁重,一个大的PCB板往往要耗费巨大的工作量,因此需要灵活运用手工和自动相结合的方式进行布线。
完成布线操作后,需要对PCB 板进行补泪滴、打安装孔和覆铜等操作,以完成PCB 板的后续工作。
最后在通过设计规则检查之后,就可以保存并输出PCB文件了。
3.2注意事项
3.2.1布局
在确定特殊元件的位置时要遵循以下原则:
1.尽可能缩短高频元件的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元件不能靠得太近,输入和输出元件应相互远离。
2.某些元件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引起意外短路。带强电的元件应尽量布置在调试时手不宜触及的地方。
3.质量超过15g的元件,应当用支架固定,然后焊接。那些又大又重、发热量又多的元件,不宜装在PCB上,而应安装在整机的机箱上,且考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
4.对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。
5.应留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元对电路的全部元件进行布局时,要符合以下原则:
1.按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流畅,并使信号尽可能保持一致的方向。
2.以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。
3.在高频下工作的电路,要考虑元件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元件平行排列。这样不但美观,而且焊接容易,易于批量生产。
4.位于电路板边缘的元件,离电路板边缘一般小于2mm。电路板的最佳形状为矩形,长宽比为3:2(或4:3)。电路板面尺寸过大时,应考虑板所受到的机械强度。
3.2.2布线
1.连线精简原则
连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了,特别是在高频回路中,当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了,如蛇形走线等等。
2.安全载流原则
铜线宽度应以自己能承受的电流为基础进行设计,铜线的载流能力取决于以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升等。
电磁抗干扰原则
电磁抗干扰设计的原则比较多,例如铜膜线的应为圆角或斜角(因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能),双面板两面的导线应相互斜交或者弯曲走线,尽量避免平行走线,
减少寄生耦合等。
4.安全工作原则
要保证安全工作,例如保证两线最小安全间距要能承受所加电压峰值;高压线应圆滑,不得有尖锐的倒角,否则容易造成板路击穿等。以上是一些基本的布线原则,布线很大程度上和设计者的设计经验有关。
3.2.3 焊盘大小
焊盘的直径和内孔尺寸:焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径、公差尺寸以及焊锡层厚度、孔径公差、孔金属电镀层等方面考虑。焊盘的内孔一般不小于0.6mm,因为太小的孔开模冲孔时不易加工。通常情况下以金属引脚加上0.2mm作为焊盘内孔直径,焊盘的直径取决
于内孔直径。
有关焊盘的其他注意事项:
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。焊盘的补泪滴:当与焊盘的连接走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成泪滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,增加了连接处的机械强度,使走线与焊盘不易断开。相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔,成锐角会造成波峰焊困难,大面积铜箔会因散热过快导致不易焊接。
3.2.4 PCB的抗干扰措施
PCB的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里介绍一下PCB抗干扰设计的常用措施。
1 电源线设计。根据PCB 板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。同时,使电源线、地线的走向和数据传递的方向不一致,这样有助于增强抗噪声能力。
2地线设计原则:
数字地与模拟地分开。若PCB板上既有逻辑电路又有模拟电路,应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗,高频元件周围尽量用栅格状的大面积铜箔。接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪能力降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于PCB上的允许电流。如有可能,接地线宽度应在2~3mm以上。
接地线构成闭环路。有数字电路组成的印刷板,其接地电路构成闭环能提高抗噪声能力。
3大面积覆铜
所谓覆铜,就是将PCB上没有布线的地方,铺满铜膜。PCB上的大面积覆铜有两种作用:一为散热;另外还可以减小地线阻抗,并且屏蔽电路板的信号交叉干扰以提高电路系统的抗干扰能力。
3.2.5去耦电容配置
在 PCB 板上每增加一条导线,增加一个元件,或者增加一个通孔,都会给整个PCB 板引入额外的寄生电容,因此在对PCB板进行设计的时候,应该在电路板的关键部位安装适当的去耦电容。
安装去耦电容的一般原则是:
1.在电源的输入端配置一个10~100μF的电解电容器。
2.每一个集成电路芯片都应配置一个0.01pF 的电容,也可以几个集成电路芯片合起来配置一个10pF的电容。
3.对于抗噪能力弱的元件,如RAM、ROM等,应在芯片的电源线与地线之间直接接入去耦电容。
4.配置的电容尽量靠近被配置的元件,减少引线长度。
5.在有容易产生电火花放电的地方,如继电器,空气开关等地方,应该配置RC电路,以便吸收电流防止电火花发生。
3.3 设计规则检查
对布线完毕的电路板必须要进行DRC(Design Rule Check)检验,通过DRC检查可以查找出电路板上违反预先设定规则的行为,以便于修改不合理的设计。一般检查有一下几个方面:
1.检查铜膜导线、焊盘、通孔等之间的距离是否大于允许的最小值。
2.不同的导线之间是否有短路现象发生。
3.是否有些连线没有连接好,或者导线中间有中断现象发生,或者PCB 板上存在未清除干净的废线。
4.各个导线的宽度是否满足要求,尤其是电源线和地线,能加宽的地方一定要加宽,以减小阻抗。
5.导线拐角的地方不能形成锐角或者直角,对不理想的地方进行修改。
6.所有通孔、焊盘的大小是否满足设计要求。
2. 耦合电容在主板中的作用
更换:
首先用一个30W或60W的尖烙铁烧的足够热,然后选定主板上的电容,用电烙铁的尖烫要拆的电容的一个爪随着锡的融化摆动电容的顶部使受热的那个爪向上与主板的缝隙加大,用力不要过大否则损坏主板,然后再烫另一个爪操作一样,反复进行直至电容离开主板为止。
作用:
●耦合:用在耦合电路中的电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用 。
●滤波:用在滤波电路中的电容器称为滤波电容,在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。
●退耦:用在退耦电路中的电容器称为退耦电容,在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路,退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连 。
●高频消振:用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容,在音频负反馈放大器中,为了消振可能出现的高频自激,采用这种电容电路,以消除放大器可能出现的高频啸叫。
●谐振:用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。
3. 主板耦合电容
在功放级主要是音频电流电压,耦合电容就是传输音频电压,耦合电容的大小主要影响就是频率范围,这从电路图中可以看出,工作频率越高,所用电容越小,就功放电路来说使用1微法电容提高了音频中高音部分,使输出扬声器声音更响亮,若使用10微法的作耦合电容,传输的就是中低音频电压,传输到扬声器的声音较沉闷,所以功放耦合多用1微法左右电容,功放输出多用10微法电容以提高频响。
4. 设耦合电容和旁路电容的容量均足够大
供电滤波电容加大;加大功放电路中的所有的耦合电容、旁路电容的容量即可可以加入低音提升电路;LC不能一味加大滤波效果,因为LC越大,阻尼系数越低。另外!低频不好应该从功放和箱子方面下手,但是整体音响的低音不足往往不是功放造成的,常见是由于喇叭、音箱的下限截止频率问题,没有解决办法,只有更换更好的音箱。
5. 耦合电容和旁路电容的作用是什么,如何选择参数
电力电容器分为串联电容器和并联电容器,它们都改善电力系统的电压质量和提高输电线路的输电能力,是电力系统的重要设备。
电力电容器的作用
1) 串联电容器的作用
串联电容器串接在线路中,其作用如下:
(1) 提高线路末端电压。串接在线路中的电容器,利用其容抗Xc补偿线路的感抗xl,使线路的电压降落减少,从而提高线路末端(受电端)的电压,一般可将线路末端电压最大可提高10%~20%。
(2) 降低受电端电压波动。当线路受电端接有变化很大的冲击负荷(如电弧炉、电焊机、电气轨道等)时,串联电容器能消除电压的剧烈波动。这是因为串联电容器在线路中对电压降落的补偿作用是随通过电容器的负荷而变化的,具有随负荷的变化而瞬时调节的性能,能自动维持负荷端(受电端)的电压值。
(3) 提高线路输电能力。由于线路串入了电容器的补偿电抗Xc,线路的电压降落和功率损耗减少,相应地提高了线路的输送容量。
(4) 改善了系统潮流分布。在闭合网络中的某些线路上串接一些电容器,部分地改变了线路电抗,使电流按指定的线路流动,以达到功率经济分布的目的。
(5) 提高系统的稳定性。线路串入电容器后,提高了线路的输电能力,这本身就提高了系统的静稳定。当线路故障被部分切除时(如双回路被切除一回、但回路单相接地切除一相),系统等效电抗急剧增加,此时,将串联电容器进行强行补偿,即短时强行改变电容器串、并联数量,临时增加容抗Xc,使系统总的等效电抗减少,提高了输送的极限功率(Pmax=U1U2/Xl-Xc),从而提高系统的动稳定。
2) 并联电容器的作用
并联电容器并联在系统的母线上,类似于系统母线上的一个容性负荷,它吸收系统的容性无功功率,这就相当于并联电容器向系统发出感性无功。因此,并联电容器能向系统提供感性无功功率,系统运行的功率因数,提高受电端母线的电压水平,同时,它减少了线路上感性无功的输送,减少了电压和功率损耗,因而提高了线路的输电能力。
电容器补偿装置的允许运行方式
电容器的正常运行状态是指在额定条件下,在额定参数允许的范围内,电容器能连续运行,且无任何异常现象。
1) 电容器补偿装置运行的基本要求
(1) 三相电容器各相的容量应相等;
(2) 电容器应在额定电压和额定电流下运行,其变化应在允许范围内;
(3) 电容器室内应保持通风良好,运行温度不超过允许值;
(4) 电容器不可带残留电荷合闸,如在运行中发生掉闸,拉闸或合闸一次未成,必须经过充分放电后,方可合闸;对有放电电压互感器的电容器,可在断开5min后进行合闸。运行中投切电容器组的间隔时间为15min。
2) 允许运行方式
(1) 允许运行电压)
并联电容器装置应在额定电压下运行,一般不宜超过额定电压的1.05倍,最高运行电压不用超过额定电压的1.1倍。母线超过1.1倍额定电压时,电容器应停用。
(2) 允许运行电流
正常运行时,电容器应在额定电流下运行,最大运行电流不得超过额定电流的1.3倍,三相电流差不超过5%。
(3) 允许运行温度
正常运行时,其周围额定环境温度为+40℃~-25℃,电容器的外壳温度应不超过55℃。
6. 耦合电容和旁路电容的存在,使放大电路
电容对高频信号有短路效应,会使放大器的增益下降得很厉害,当增益小于1时就没有放大作用了,这个频率就是截止频率,宽频带就是指截止频率很高。
放大电路中,除了电路中较大的串接在支路中的隔直耦合电容和旁路电容外;还有电容量较小的,并联在支路中的极间电容和零碎电容。他们都是影响放大电路频率特性的主要因素。
所以,把频率范围,分为高中低三个频区。共基极电路频带最宽,没有米勒电容,所以,共基极放大电路具有比较好的频率响应特性,所以适应于宽频带信号。