電子電路設計的實用技巧研究

孫偉

（蘇州長風航空電子有限公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

科學合理地電子電路設計能夠提升電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性，使電子產(chǎn)品的功能更加全面，為人們的日常使用提供便利。電子電路設計對電子產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度很大，在進行電子電路設計的過程中，設計人員應該根據(jù)設計的需求，合理使用電子元件，提高電路的利用率，通過設計技巧的方式將復雜電路簡單化、集成化，促進電子電路的兩站，為電產(chǎn)品的制造氣壓帶來更高的經(jīng)濟效益[1-2]。

1 電子電路設計的概述

1.1 電子電路設計的基本概念

電子產(chǎn)品在人們的生活中已經(jīng)成為了不可缺少的一部分，能夠極大地方便人們的生活。在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)設計中，電子電路設計是十分基礎的一個環(huán)節(jié)，伴隨著電子產(chǎn)品逐漸輕薄的發(fā)展取值，電子電路設計也越來越集成化、微型化。在電子電路設計的過程中，電子元件安放的位置、布線角度都很重要，會影響最終的設計效果[3]。目前常見的電子電路設計都可以通過計算機軟件來完成，有手動布線和自動布線兩種模式，還可以進行模擬通電檢測，極大地提高電路設計人員的工作效率。手動布線和自動布線各具優(yōu)勢，在實際的設計過程中往往需要兩種方式相結(jié)合，提升設計的科學性與合理性。

1.2 電子電路設計的發(fā)展現(xiàn)狀

在電子電路設計逐漸集成化的過程中，對電路設計的配置和工藝要求越來越高。一方面，設計人員不僅要實現(xiàn)線路預期的功能要求，還要將版面拼接、雙面板和電子元件的線性問題考慮在內(nèi)。當許多電子元件之間的間距縮小時，會引起電磁干擾的現(xiàn)象，不同的元件之間可能會產(chǎn)生串擾，影響其正常的工作狀態(tài)，設計人員要合理布局，在節(jié)約空間的基礎上進行元件連接[4]。另一方面，為了提高設計人員的工作效率，目前的電子電路設計工作都在計算機軟件中完成，自動布線軟件一般是按照元件引腳位置進行連線，但是也會出現(xiàn)一些連接不暢的問題，還需要設計人員根據(jù)模擬結(jié)果進行修改，給設計人員的設計工作也帶來了一定的考驗。

2 電子電路設計的方法規(guī)則

首先，根據(jù)目前電子產(chǎn)品功能多樣化、體積重量減小的發(fā)展趨勢，在進行電子電路設計時，也應該向集成化的方向靠攏，提升設計成品的工作效率。因此，在電子電路設計中的規(guī)則中有明確要求各個元件在相互能夠獨立正常工作的基礎上，應該盡可能減少間隔。作為設計人員，應該明確掌握不同電子元件的基本性能，在設計時進行合理布局和規(guī)劃，充分利用原有空間，避免線路的交叉，使設計方案的緊密性得到提升[5]。

其次，電子電路產(chǎn)品在設計時，要注意設計結(jié)果的批量化生產(chǎn)效率和工藝難度。目前一些軟件可以為電子電路設計需求提高自動化的設計方案，但是設計人員還需要對自動生成的CAD 圖紙進行查看，改善其中不合理的地方。電子電路集成化設計中的走線精細度要求很高，生產(chǎn)廠家必須嚴格控制線寬和線長，這對生產(chǎn)工藝提出了較高的要求，設計人員必須將這些要求考慮在內(nèi)[6]。

3 電子電路設計的流程規(guī)劃

電子電路設計的流程規(guī)劃主要可以分為系統(tǒng)設計、分塊設計和檢查校驗三個步驟。首先，設計人員要根據(jù)電路的設計需求進行整體規(guī)劃，包括需要的電子元件、組合方式、電路面積等。按照設計習慣，一般會將一個功能塊中相關的線路集中射擊在一個位置，為分塊設計提供便利。系統(tǒng)設計的規(guī)劃合理性十分重要，是提升設計效率的關鍵環(huán)節(jié)。其次，分塊設計中主要是為了實現(xiàn)某一個功能需求，最后組合形成電路整體。按照設計習慣，一般會按照面積由大到小的順序進行設計，每個分塊以主要功能元件為中心，向四周延伸其他相關的電子元件。最后，設計完成的電子電路設計方案需要經(jīng)過計算機識別，對圖紙中的各個結(jié)點和線路進行模擬測試，檢查是否有短路和短路的情況。在發(fā)現(xiàn)問題后，設計人員需要再次核對設計需求進行修改和排查，確保設計土質(zhì)的科學性和合理性。

4 電子電路設計的實用技巧

4.1 電源線路的設計

電源是為整個電子產(chǎn)品提供電能支持的元件，在電子電路設計中，電源線路的設計也是第一步。首先，設計人員要根據(jù)設計要求，合理規(guī)劃電源的位置。每個元件都需要電源供電，電源的位置會影響到其他元件的布局和走線，根據(jù)設計經(jīng)驗，電源接口一般都在PCB 板的邊緣位置，但具體設計在邊緣位置的何處，則應該根據(jù)需求來規(guī)劃[7]。其次，為了保證電源能夠負荷整個線路的電力需求，在設計電源線時，應該有意識地增加線寬，提高電源供電的穩(wěn)定性。其他電子元件在與電源相連時，走線應該選擇最短距離，避免因線路過長導致零件工作不靈敏的情況。最后，電子電路設計的過程中，走線要橫平豎直，線條之間不能有交叉點，防止有環(huán)路電阻增大的現(xiàn)象。設計出的地線和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较驊摫３制叫?，否則會引起各個電子元件之間的噪聲干擾。

4.2 地線的設計處理

電子電路設計中，地線的設計處理和電源線的設計同樣重要，都則線路不能形成完整的回路就無法工作。首先，地線的設置和電源線有明顯的不同，即線路中的電源線的唯一的，每個元件的通電都需要和電源相連，但地線可以有很多個，甚至可以使用單點接地的方式。但一般處于節(jié)約空間的角度考慮，線路中的地線數(shù)量不宜過度。其次，地線可以分為數(shù)字接地和模擬接地兩種方式，設計者可以根據(jù)設計中的實際情況進行選擇。如果線路設計中使用了數(shù)字電路，則應該與其他線路進行區(qū)分，使用給零的方式使其接入數(shù)字地。最后，在設計過程中，為例提高線路的效率、節(jié)約設計空間，會將多個電子元件進行串聯(lián)接地。因此，設計方案中的地線也應該按照接入的數(shù)量進行加粗，提升線路的抗噪能力。

4.3 電路中電容的使用

在電子電路設計中，電容的使用十分重要，設計人員應該合理使用，提升線路的穩(wěn)定性。第一，為了保護電路，在電源的高電平端應該引入一個保護電容。保護電容通常會選擇電解電容器，能夠根據(jù)電源的工作狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，范圍在10 ～100μf 之間，最佳工作點為100μf。第二，集成電路設計中，為了保護芯片，應該在每個芯片的信號輸入端設計一個陶瓷電容器。但出于節(jié)約設計空間的目的，一般也可以將5 ～8 個芯片作為一個整體進行保護。陶瓷電容器不會和芯片的信號傳遞發(fā)生干擾，是最佳的保護電容。第三，電子電路中如果涉及到記憶存儲單元，則應該在其接電端和接地端分別設計一個保護電容，避免存儲單元在通電時的工作狀態(tài)受到影響[8]。第四，電容引線的工作有一定的局限性，在使用的過程中不宜放置在高頻電路中。通常為了保護高頻電路的放電，可以使用二極管組成RC 震蕩電路，減輕電路中的電流感應。

4.4 對設計方案生產(chǎn)性的優(yōu)化研究

由于電子電路設計需要在工程進行批量生產(chǎn)和加工，在設計時要注意對可生產(chǎn)性進行優(yōu)化研究。首先，電子電路的設計集成化高，生產(chǎn)十分精細，對加工設備和生產(chǎn)技術的要求性較高，一些生產(chǎn)廠家的設備和技術難以達到要求，或生產(chǎn)成本較高。集成電路中的線寬是以微米來計算的，絲網(wǎng)刻蝕的過程中很容易出現(xiàn)問題，導致電路板報廢，增加了生產(chǎn)企業(yè)的成本。其次，根據(jù)設計方案的不同，工廠也會采取不同的加工方式，如刻蝕印刷或貼片元件，設計人員在設計時就應該把生產(chǎn)工藝因素考慮在內(nèi)。在生產(chǎn)電路板的過程中，主要也是采取分塊生產(chǎn)后拼裝的模式，在四拼一的過程中要注意雙面板的拼裝，要將翻轉(zhuǎn)工序設計在合適的位置，避免在拼接時出現(xiàn)問題。

5 結(jié)語

總之，在進行電子電路設計的過程中，應該先根據(jù)設計需求進行布局規(guī)劃與設計，通過整體與局部的設計流程確保電子電路的設計方案更加合理。在進行電源線路設計的過程中，要適當加寬線寬，提升系統(tǒng)用電的穩(wěn)定性。地線的設計是保護電子系統(tǒng)安全性的重要因素，可以根據(jù)實際情況采取不同的接地方式。電路中電容的使用對電路對抗干擾、消除電流感應的重要手段。電子產(chǎn)品的設計方案完成后還應該從生產(chǎn)效率的角度進行優(yōu)化，確保設計方案能夠快速量產(chǎn)。