电子电路设计的实用技巧研究

摘要：电子电路设计种类多、形式复杂，设计过程中需加强技巧性控制，保证设计原则、方法等满足工程应用需求。应用中的电子电路多为多层基本电路组合构成，根据工程实际需要进行相应规范化的设计工作。文章对布局布线科技的发展趋势和应用情况加以分析，并阐述了PCB产品设计中抗影响的主要手段，如电源线的产品设计过程、地线产品设计过程、合理使用电容，以及对可制造性问题进行了剖析。

关键词：电子电路;设计研究;实用技巧中图法分类号：TN702 文献标识码：A

Research on practical skills in electronic circuit design

MNEG Yongliang

（The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Shijiazhuang 050081， China）

Abstract： There are many types and complex forms of electronic circuit design. Its practicality requires that technical control should be strengthened in the design process to ensure that the design principles and methods meet the needs of engineering applications. The electronic circuits in the application are mostly composed of multi-layer basic circuits， and the corresponding standardized design work is carried out according to the actual needs of the project. The article analyzes the development trend and application of layout and wiring technology， and expounds the main means of anti-influence in PCB product design， such as the product design process of power lines， the design process of ground line products， the rational use of capacitors， and the ability to manufacture products.

Key words： electronic circuit， design research， practical skills

1引言

電子控制器设计工作和人类生活有着密切联系，它可以给人类日常生活提供很大的便利。同时，现今在电子行业迅速发展的过程中，将电子控制器产品设计工作作为电子行业发展的重要环节，在产品设计员的设计流程中应该具备较多的理论性。另外，电子设备工业有着良好发展的历史，一般民众都必须掌握电子电路设计中的实用技巧，以便使集成电路的产品设计过程紧跟现代社会的发展脚步。为此，电子产品控制器的专业设计人员更应该仔细钻研集成电路的具体特性，并利用理论和实际相结合的方法加以研究，在对复杂的电路板进行产品设计的过程中，就可以具备熟练的计算技巧，并最终使产品质量得到明显的提高[1]。

2电子电路的设计原则

（1）整体性原则

电子电路设计初期，需加强整体性分析，保证内部各个元件关系明确、整体与外部环境之间关系清晰，进而掌握电路性质、类型、设计的基础功能、信号和控制之间的关系等要素。基本要点分析如下：首先，电子电路必须加强综合分析的作用，保证全面整体性设计。其次，分析中加强局部小综合元件的控制，即对电路元件的部分考察分析中，需要加强局部综合作用的效果分析。最后，加强分析作用，保证电子电路综合分析后进行综合设计。

（2）功能性原则

任何大规模、复杂度高的电子电路系统的设计均可分为小规模基本电子电路子系统。一般设计环节中，将电子电路按独立功能进行对应模块划分，全面分析各个模块的基础功能和实现价值，保证设计结果能够合理实现，然后根据设计内容进行对应元器件的选取工作，加强各个参数的合理化对比分析，保证单元电路的设计科学性、功能性。

（3）最优化原则

最优化原则是指设计理念在升华环节，设计内容必须实现电子控制器的基本功能之上，同时必须做好对器件结合、模块搭配和耦合功能的有效管理，以确保电子电路的设计与信号处理、数据传输方面充分优化设计。需要进一步加强设计单元模块的功能提升，以完善设计阶段参数分析、优化指标管理，并利用目标参数优化控制选择合适的设计方案。

（4）可靠性和稳定性原则

作为现代电器设备的核心元素，电子电路设计的品质、性能、成本等具有较大影响。电器设备的性能、使用寿命等与电子电路相关度较高。电路形状、元器件的选择方面，对电气设备安全性影响较高。在工程设计中需充分注意：在符合电器功能要求的前提下，尽可能简化电路构造;减少对多功能、高性能产品的片面追求;充分落实以软件取代硬件的产品设计原则;以数字电路为主，模拟电路为辅进行设计。充分考虑各种干扰因素影响，降低设计过程中干扰负面作用[2]。

3PCB抗干扰设计

电子产品的设计工作中，需避免印制电路时出现设计错误;充分考虑产品加工工艺的可行性;注意加强产品生产效率控制、降低生产成本，保证设计工作的合理性。

（1）电源线的设计过程

在了解印刷线路板输出电压大小的基础上，人们便应增加供电线的长度，并阻止环路电流的发展，使位置线方向和数据传输方向保持一致，这将使电子控制器具备较强的抗噪声能力。

（2）地线的设计过程

地线的设计流程也应该按照更具体的原则，数字地和虚拟地应该处在相互分离的模式中，如果无缝线中不但存在逻辑线路，还存在线性电路，要求二者被迅速分离。而对低频的集成电路来说，工程设计人员也应该采用单点并连接地的方式，在实际布线流程中产生问题时，也应该采用连接后再并连接地的方式。同时，当人们在进行高频电路布线时，应该采用多点并联连接的方式，位置线应该短而粗。而对高频元件来说，应该采用栅格状大面积铺铜的方式，位置线应该慢慢被加粗。另外，若连接线具备较大的强度时，宜将连接电位随着电流大小而进行改变，从而使抗噪声的能力得到提高。在连接线被加粗的情况下，便可使电压顺畅地进入印刷板。最后，为了使连接线处在闭环的工作模式中，对以数码电路所构成的印刷板来说，则必须遵守此项地线设计原理。

（3）电容的合理运用

在对集成电路进行设计的过程中，首先应该恰当地使用电容器设计，并对印刷板中的几个重要地方加以全面考虑。第一，在把电源进口端跨接入10～100uf的电解电容器的基础上，若数字为小于100uf时，表明电容器设计已处在最佳的工作状况中。第二，在集成电路存储器中应布设一个0.01pf的瓷片电容器，若印刷板的空隙不足，便可在五负八号存储器中再布设一个1～10pf的电容器设计。第三，在RAM，ROM的内存件以及在供电线路和地缆中间，均应接入适当的电容器设计。第四，电容器接地距离不宜太长，高频电路的容量中也不得安放导线。在此基础上，还应考虑两点特别的规定。首先，当印刷板存在接触器、继电器等部分时，在对集成电路工作进行运算的过程中，可能会产生电流大量释放的现象，而在使用RC集成电路工作的基础上，就可以大量吸收释能的电流。第二，由于CMOS的输入阻抗通常会处在较高的模式中，而且很容易受到系统电压感应的干扰，因此我们在对它进行应用的同时，也应该采取不同的连接供电处理方式。

4PCB布局及布线技巧分析

（1）PCB布局技巧

设计中，布局质量高低对布线效果影响显著，合理的布局是PCB设计的基础。设计产品时必须兼顾两个方面：一是功能品质的提高，二是对外观整体美感程度的控制。要考虑的因素主要包括：第一，充分保证布线的布通率是电路布置的核心任务，要认真思考在移动元件时与飞线的连接，紧凑、合理地布置与有连接关系的元件，以防止行走路线过长;第二，數字器件尽可能远离模拟器件，防止交叉影响;第三，去耦电容必须尽量接近电子元件的VCC。

（2）PCB布线技巧

目前，随着微孔、单片等高密度集成系统的发展，高科技手段已经被广泛应用于人们的生活中。同时，自有角度布线、自动布局和3D布局技术等都应成为设计人员所必须掌握的知识。然而，在早期电路设计的过程中，不具有专门的布局软件，也不具有较多进行布线的软件，使整体设计具有较大的难度。现今在高密度单芯片技术逐步发展的基础上，布局与布线技术将呈现一体化的发展趋势，在电路设计过程中具有重要的地位。当前，布局布线技术已经获得较大的进步，人们在应用这些软件时，将能解决设计过程中的一体化问题，并且在较短的时间内，设计人员便能设计出各种形式的电路板。同时，在电子产品快消时代来临的情况下，手动布线将会耗费人们过多的时间，其不符合时代的发展需求。而在运用自动布线功能的基础上，此技术将与市场中的产品设计要求紧密结合在一起。

人们在运用这一技巧时，能对电磁兼容、电磁干扰、串扰等情形具有充分的了解。同时，现今布局布线的约束条件处于逐年增加的状态，人们在布线过程中应具有较大的灵活性，从而使不同的约束条件都能够获得有效的化解，进而在自动布线技术迅速普及的过程中，它已经成为PCB设计人员设计过程中的一项重要工具，并成为需要掌握的新型硬件技术[3]。

5布局布线技术的发展及应用

目前，由于微孔、单片等大高密度芯片上系统的蓬勃发展，高科技手段也被应用到人类的日常生活中。同时，自有多角度布线、自动设计和三D布局技术等都将成为工程设计技术人员所需要了解的技术。但是，在早期集成电路设计技术的流程中，既不存在专业的布线软件，也不存在较多用于布线的应用软件，使整个产品设计流程存在很大的困难。而现今在大密度单晶芯片技术进一步发展的基础上，设计和布线技术已呈现出了全球化的发展趋势，这在整个集成电路设计技术流程中十分关键。当前，布局布线技术已得到了进一步发展，我们在使用此类软件的同时，也将能够破解产品设计流程中的一体化难题，而且在较短的时间里，产品设计员便可以设计出不同类型的电路板。同时，在电子快消时尚已经到来的前提下，自动布线系统将会耗费我们过多的时间，而无法适应电子快消时尚的发展进程。但在使用自动布线系统的基础上，这些技术也会和市场上的新设计需求紧密联系在一起。

人们在使用布局布线技术时，能了解电磁兼容、设备控制、串扰等情况。并且，由于现今对布局布线技术的限制逐渐增多，因此人们在布线流程中也应该具备灵活应用的能力，以便使各种限制问题都得以合理化解。在自动布线技术快速普及的过程中，其逐渐成为PCB工程设计及技术人员设计流程中的一个关键工具，使得相关人员掌握了新的硬件核心技术。

6可制造性分析

对现代电子的制造流程来说，制造时都会依靠SMT，所以人们必须熟悉电路的构成，以便设计出可以满足制造需要的产品。

多功能灯由主控板、按钮等部分构成。在制造工艺流程中，我们通常把SMT分成挂胶制程（波峰焊，采用贴片胶）和锡膏制程（回流炉，使焊锡膏用）。与传统布章工艺技术有所不同，前者经回流炉时只产生焊接效果，而后者经回流炉时则产生焊接效应。在设计主控板时，还需注意如何选择阴阳家极拼板及其优缺点以及如何选择拼板及其个数。主控板的正、反面元件布置不均，且部分位置的吸热作用较大、散热能力较差、环境温度较高，在焊接过程中容易出现板翘曲问题。但经过比较研究发现，后者的合理化更佳：运用SMT长线优势，打件工作效率更高;节约网板;运用阴阳家极，工作效率更高。

SMT的生产过程包含挂胶制程、返回焊的生产，其中的贴片工序之间存在很大的不同之处，人们在执行挂胶制程时，通常会使用贴片胶水，而在执行返回焊的生产时，通常会使用焊膏。所以，当人们在从事产品设计和生产的过程中，都应该充分考虑二者的不同特性，并且认识到在生产过程中可能会产生的不同问题，即在拼接过程中如何使用阴阳家模板。而现今，基本上所有的小电路设计板都会使用阴阳家拼板的方法，而且还会使用“四拼一”的手段。阴阳家板指当人们在拼装的时候，每一个拼板中的同一层都会产生TO面，即具有PBOTTOM的PCB电路板，这使得产品设计人员在不断拼装的基础上，会产生一种全新的电路板。另外，在完成SMT制造的过程中，人们也会实施焊接，一旦焊接了其中一侧，在贴片机中的程序便不需加以改变，而采取了翻转的手段之后，人们便可以焊接另一侧，据此可实现全板的焊接。

最后，人们在使用传统拼板手法的技术基础上，可以利用阴阳板的优势，使得材料成本逐步降低。同时，附加工具和辅料被采用的频次也会大幅减少，这可以节省大量的原料费用，使得生产利用率获得提升，从而增加商品的出口量。在人们使用单面板的时代，元器材往往由手工连接，因此单位时间内的生产利用率就会大大降低。而阴阳板是一种贴装程序，它既可以使基板移动时限大幅减少，也可以使生产利用率获得大幅提高。基于此，人们在对产品设计技能加以掌握的时候，便可以加深对电子电路的制造流程的印象，同时在对电子产品的可制造特性加以分析的时候，人们思维能力就可以得到全方位的提高[4]。

7结语

当人们在对电子控制器产品设计的实用技巧加以认识的时候，就应该注意到产品设计的复杂性，同时产品设计人员也应该掌握新的技术和方法，并对产品设计模式进行改进，运用理论和实际相结合的设计原则摸索出更多富有实用价值的电子控制器产品设计技巧，从而提高各种电子产品的质量。当工程设计人员完全了解这些技巧的时候，便可找到在工程设计中所必须把握的重点，据此对所有设计难题逐个攻克，以便使电子电路的设计过程适应社会经济高速发展的步伐。

参考文献：

[1]朱冬平.电子电路设计的原则、方法和步骤研究[J].电子制作，2015，11（17）：66⁃67.

[2]吴杨，孙蔚.电子电路设计的原则、方法和步骤[J].电子制作，2014（11）：231⁃232.

[3]吴小花.基于Proteus的电子电路设計与实现[J].现代电子技术，2015，34（15）：174⁃176.

[4]张泓.电子电路设计常用调试方法与步骤[J].电子技术与软件工程，2016，12（24）：124⁃125.

作者简介：

孟永亮（1979—），本科，助理工程师，研究方向：电路设计。