時間：2023-05-30 08:55:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路板設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：印制板；電磁輻射；電磁兼容
一、印制電路板的電磁環境分析
電磁輻射是由空間共同移動的電能量和磁能量所組成，而該能量是由電荷移動所產生，如正在發射訊號的射頻天線所發出的移動電荷，便會產生電磁能量。從電磁頻譜看，電磁輻射包括從極低頻的電磁輻射至極高頻的電磁輻射。兩者之間還有無線電波、微波、紅外線、可見光和紫外光等。例如高壓線引起的電磁輻射可分為四個方面：即工頻電場、工頻磁場、電磁輻射干擾和地電位。在220千伏以下，工頻電場的影響不太考慮，工頻磁場的影響更小，主要是電磁輻射干擾(以電暈放電和間隙擊穿為主)和地電位。這種現象出現對離電力線幾十米的信息設備來說是致命的。如果電話等線路和高壓線平行的話，電磁輻射干擾和噪聲就會很大。電磁干擾可能造成的危害，如在數字系統與數據傳輸過程中數據的丟失；在設備、分系統或系統級正常工作的破壞；醫療電子設備的工作失常；自動化微處理器控制系統的工作失控；導航系統的工作失常；工業過程控制功能的失效等。
二、 印制電路板的電磁兼容性設計
所謂電磁兼容性設計是指在設計中考慮設備在各種電磁環境中能抵御空間存在的各種電磁能的輻射干擾和經電源線等連線引入的傳導干擾，同時設備自身的電磁泄漏也不能干擾同環境中的其它設備。為了保證設備的電磁兼容性，在設計中應從下面幾個方面考慮。
1、導線的布局
導線的布局是否合理對印制板電磁兼容性有較大影響。對于常用的雙面印制板，在板的一面橫向布線，另一面縱向布線，然后在交叉孔處用金屬化孔相連。采用平行走線可以減少導線電感，但考慮到導線之間的互感和分布電容，布線時盡量避免長距離平行走線，并盡可能拉開線間距離，信號線與地線及電源線盡可能不交叉。在一些對干擾十分敏感的信號線之間設置一根接地印制線以抑制串擾，為避免高頻信號通過印制導線時產生電磁輻射，在布線時應采用以下措施：①盡量減少印制導線的不連續性，印制導線寬度要均勻，導線拐角應大于90°，禁止環狀走線。②由于時鐘信號線最容易產生電磁輻射干擾，所以，走線時要與地線回路相靠近，不要長距離與信號線并行走線。③在印制板中布置高速、中速、低速邏輯電路時，應按照圖1方式布線以排列器件。
2、濾波技術在抗干擾技術中的應用
濾波是抑制傳導干擾、克服感應的有效措施。它把有用信號頻譜以外的能量加以抑制，既可以抑制干擾源的發射，又可以抑制干擾頻譜對敏感電路、元器件的影響。電源線是重要的傳導干擾源，因而在電源輸入端應加電源專用 EMI濾波器，以降低電源線的傳導發射，抑制尖峰信號對電路的干擾。數據線和印制板線路也是傳導干擾的主要途徑，常采用印制板專用EMI濾波器、鐵氧體EMI吸收環和鐵氧體磁珠來抑制數據線和電源線上的傳導干擾，吸收印制扳上電路運行時數據線和電源線上的電磁能量。在具體電路設計時，印制板電源線與地線之間應加些濾波電容，尤其是大芯片，如單片機、ROM、RAM存儲器等，在其電源線（Vcc）和地線（GNG）之間加濾波電容，以提高因關斷造成電流變化大時電路的抗噪聲的能力，此時濾波電容的引線應盡量短。
3、合理安排接地線
接地是抑制傳導干擾的重要途徑，設計中若能把屏蔽、濾波和接地技術配合起來使用將會起到事半功備的效果。設計地線時，應綜合考慮信號地、噪聲地和屏蔽地，并分開敷設。
⑴接地方式的選擇
合理選擇接地方式是印制電路板地線設計的關鍵。接地方式有單點接地和多點接地兩種，
當信號工作頻率小于1MHz時，布線和器件間的電感影響程度較小，而接地電路形成的環流對干擾影響則較大，因而應采用分組敷設法，用單點接地。當信號頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時為了盡量降低地線阻抗應采用多點接地。當工作頻率在1MHz∽10MHz之間時，如果采用單點接地，則地線長度不得超過波長的1／20，否則應采用多點接地。
⑵多級電路接地點的選擇
多級電路接地點的選擇是十分重要的。接地點應選在低電平電路的輸入端，使該端最接近于基準地位，同時輸入級的接地線也可縮短，使受干擾的可能性減小。
⑶數字電路與模擬電路分開敷設
當印制電路板上數字電路與模擬電路并存時，應使它們盡量分開，兩者的地線不要相混，分別與電源端的地線相連。
⑷單純數字電路接地線設計成閉環路
單純數字電路的接地線采用閉環路設計可以大大提高電路的抗噪聲能力，其原因在于：印制電路板上安裝有很多電子元件，耗電較多，因受接地線粗細的限制，會在地線上產生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將地線設計成環路，則會縮小電位差值，提高電路的抗噪聲能力。
值得注意的是：無論何種接地方式，接地線都應盡量做到短、寬、直。地線加寬不僅提高了電路的抗噪聲能力，而且能充分利用地線和匯流條進行散熱，提高了電路的散熱能力。
4、隔離
在電路設計中，為了防止外部干擾信號對電路的影響，常采用隔離措施，將外部連線與內部電路隔開，對電源信號采用AC／DC或DC／DC變換，對數據信號采用光電耦合器，光電耦合器能有效地抑制尖峰信號脈沖及各種噪聲干擾，是抑制傳導耦合干擾的重要手段。
5、優化信號設計
電信號在傳播信息時需占用一定的頻譜，為了盡量減小干擾，信號占用頻譜不應大于信息所必需的頻譜寬度，也就是說，對有用信號規定必要的帶寬，而優化信號波形可減小必需的帶寬。
三、結束語
以上對電磁兼容設計的探討僅僅局限于電路的設計上，考慮到電磁干擾的多種因素，為了提高設計效果，還可以在電子設備的結構設計上加以考慮，采取有效的屏蔽措施，提高機柜或機箱的屏蔽性能，提高設備的抗干擾能力。■
參考文獻
[1]生建友 .電子設備的防電磁泄漏技術研究. 軍事通信技術，1997.18(3):60-65
[2]諸邦田 .電子電路實用抗干擾技術. 北京:人民郵電出版社，1994.10
【關鍵詞】電路板；功能測試；PXI總線；虛擬儀器；VISA庫；數據采集；交換機；調度機
1.引言
隨著電子技術的飛速發展，產品的開發周期不斷加快，因此對自動測量測試系統的要求也隨之不斷提高。測試平臺必須能夠進行快速修改和擴展，以測試新的功能，適應快速的產品開發流程。
FAST電路板功能測試系統（Circuit Boards Functional At Speed Tester，簡稱FAST）設備主要為交換機、調度機、應急通信系統的電路板提供板級功能測試，可以共用相同的測試平成ALU（Analog Line Unit，模擬用戶單元）、DTMF（Dual-tone Multi-frequency，雙音多頻）、DTU（Digital Trunk Unit，數字中繼單元）等多達60余種不同的電路板的功能測試；支持自動和手動測試模式，提供自測、故障定位和校準功能，具有強大的綜合測試能力。
FAST電路板測試系統基于PXI（PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統的PCI擴展）總線技術的設計使其具有開放的系統架構，易于系統集成和擴展，可以很好地滿足不斷更新的測試需求。
對于各種電路板的功能測試所需要的各項參數或功能如電壓、電流、傳輸噪聲、傳輸衰減、頻率響應等，都是通過虛擬儀器的技術設計實現，不再需要單獨配備相應的傳統測試儀器，這樣大幅度降低了系統的成本而不減少測試功能。
2.系統概述
FAST電路板功能測試系統的組成包括主控計算機硬件、測試儀器硬件、操作系統、VISA（Virtual Instrument Software Architecture，虛擬儀器軟件體系）庫、儀器驅動器和應用軟件開發平臺，以及測試應用程序，組成一套完整的從底層到頂層的縱向結構[1]。系統組成的結構如圖1所示。
2.1 PXI總線
PXI總線是美國國家儀器公司NI與其他廠商合作推出的專為測試任務而優化的Compact PCI總線，其核心就是一個高性能的數據傳輸總線，此外還結合了PCI的電氣總線特性與Compact PCI的堅固性、模塊化及歐式卡機械封裝的特性。數據傳輸速率133MB/s以上，遠遠高于GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口總線）和VXI（VME bus eXtensions for Instrumentation）總線。PXI已成為成長最快的標準化技術，PXI具有開放性、模塊化、高性能、低成本等特點，越來越多的項目轉向PXI解決方案。
2.2 虛擬儀器
虛擬儀器（Virtual Instrument，VI）是基于計算機的儀器，利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量。不管是傳統的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的：采集數據，對采集來的數據進行分析處理，然后顯示處理的結果。它們之間的不同主要體現在靈活性方面。虛擬儀器由用戶自己定義，這意味著可以自由地組合計算機平臺、硬件、軟件、以及各種完成應用系統所需要的附件。而這種靈活性在由供應商定義、功能固定、獨立的傳統儀器上是達不到的。
例如對于常用的傳輸噪聲電平的測試可以通過虛擬儀器完成，其流程如下：被測試電路板的信號經過信號調理單元被數據采集模塊連續采樣，然后對采樣到的信號進行數字濾波，抑制帶外信號，然后通過波形測量VI中的FFT Power Spectrum Density函數計算信號的功率譜密度，在這個函數中對輸入的噪聲信號采取平均處理的方法，進一步消除信號中的周期噪聲。最后對功率譜密度函數的輸出進行積分得到信號的平均功率。把平均功率進行單位換算得到噪聲的功率電平。
3.系統硬件
FAST電路板功能測試系統采用基于PXI總線技術的NI65xxHSDIO模式發生器和PXI 62xx多功能數據采集卡作為測試平臺的核心儀器，與主控制計算機、12種專用測試硬件單元共同組成FAST的系統硬件，系統硬件框圖如圖2所示。
3.1 主控制計算機
主控制計算機的控制方式有GPIO（General Purpose Input Output，通用輸入輸出）方式、PCI-MXI-PXI（Multisystem eXtension Interface，多系統擴展接口）方式、GPIB三種方式。
3.2 專用測試硬件單元
FAST系統共包括背板單元、測量單元、接口單元、子板單元、TSIU單元、Term-U單元、PCE電路板、信號調理單元、夾具單元等共12種硬件電路板單元。
測量單元提供了功能、指標測試所需的各種接口和控制功能，并且提供了測量設備到音頻總線的接口和控制，包括GPIO接口，鈴流產生和控制，用戶線和中繼線測量接口，保持線圈，TIMS（Transmission Impairment Measurement Set，傳輸衰減測量設置）接口，成環控制，A/D電平轉換，呼叫進程等功能。
接口單元的主要功能：DTMF成環鈴流檢測、串行接口轉換、提供了控制分系統和遠端分系統之間的命令總線和音頻總線的內部連接。還包含內置測試繼電器和器件，用于提供對控制、遠端分系統中的音頻總線進行完全的自動診斷。
信號調理單元，用于DAQ和TR線的接口。為數據采集卡PXI62xx和TERM、MEASURE單元提供接口，完成相關信號的數據采集。
PCE（PCM Exchange，PCM交換）單元，與HSDIO（High Speed Digital Input Output，高速數字輸入輸出）的接口，完成UUT（Unit Under Test，被測單元）測試信號的轉接；PCM選定兩個時隙的交換；HSDIO部分的驅動和緩沖。
子板單元包括：Measure Connect Sub-plane-MC SUB、Term Shelf Sub-plane-TS SUB、DAQ、HSDIO共四種電路板。子板是背板信號的擴展板，通過背板-子板接口與背板相連接。
TSIU（Term Shelf Interface Unit，項目機架接口單元）單元，用于接收通過子板從控制分系統GPIO上送來的控制信息，并上報相應的狀態信息。
Term-U（Term Unit，項目單元）單元提供16路電話所需要的繼電器開關電路，用于提供從遠端分系統公共音頻總線到外部被測試設備的連接。
夾具單元提供了和UUT之間的接口。
4.系統軟件
測試軟件是測試系統的運行核心，軟件功能的完備性、易用性、軟件結構的先進性、可擴展性以及軟件系統運行的安全性、可靠性，是測試系統成功與否的重要標志。
4.1 測試程序框架
FAST的測試程序用LabWINDOWS/CVI和LABVIEW編寫。為保證各個測試程序的一致性和兼容性，FAST的測試程序有一個相對統一的用戶界面，測試過程的控制、文件輸入輸出、數據和信息顯示、數據和狀態記錄等功能，通過統一的測試程序框架提供[1，2，3]。其測試程序框架按功能分包括：源代碼文件結構、主界面及操作、軟件平臺通信、測試儀器通信、數據顯示與記錄、故障診斷等。
4.2 多線程和測試流程
由于在測試過程中隨時接收操作者的命令，所以FAST整個軟件采用多線程方式。測試線程在后臺運行，主線程接收操作者的命令。每種板型的后臺程序都是線程。線程在main中創建，是一個while（1）結構，在exe文件關閉后刪除，所以任何時候，只有一個線程在運行。
在FAST項目中，涉及到對模塊的操作，可以使用對I/O的操作來實現，涉及到對PXI總線的操作，則調用labVIEW生成的DLL（Dynamic Link Library，動態鏈接庫）文件，最重要的是必須能控制測試結構，即安排好程序模塊的組織。公共測試流程如圖3所示：
從圖3可以看出，測試程序包括以下接口：和DLL文件的接口。要求DLL函數必須返回測量值或給指針賦值，不管正確與否；和模塊的接口，直接使用LabCVI提供的OUTP或其他系統功能函數；和文件的接口。得到待測板型的各種指標，從而進行比較。應用到的技術包括：project的建立、控件的使用、定時器的使用、EXE文件的生成、DLL文件的調用、對I/O的操作、對文件的操作。
5.結語
FAST作為一個專用的自動測試系統，用于對各種電路板板件進行功能測試，從而評定整個板件功能與指標是否合格。這一步驟是生產、開發環節中不可或缺的一項。
FAST電路板功能測試系統對60多種功能不同的電路板單元的功能測試可以共用相同的測試平臺，易于擴展升級，實現了特定電路板功能測試的專用性和基于PXI總線技術和虛擬儀器技術的自動測試測量系統的先進性與通用性良好地融合，具有強大的快速綜合測試能力，在實際應用中取得了良好的效果。
參考文獻
[1]李行善，左毅，孫杰.自動測試系統集成技術[M].北京：電子工業出版社，2004.
[2]秦紅磊.自動測試系統[M].北京：高等教育出版社，2007.
【關鍵詞】 PROTEL DXP 2004 原理圖 印制電路板 設計 制版
一、電路原理圖的設計
原理圖設計是整個PCB工程的開始，是PCB文檔設計與最后制版的基礎。一般設計程序首先要根據實物的大小，電路的難易復雜程度來確定設計圖紙的大小，建立工作界面的尺寸；之后從軟件提供的元器件庫中提取所需要的元器件放置到工作界面中并在提取元器件的時一并設置好元器件的參數，例如編號、元件封裝定義等。如果軟件所提供的元器件庫中沒有需要的元器件型號規格，就需要加載元件庫亦或自己根據實物的具體大小和規格建立元器件庫。在這些都準備妥當后，根據Protel DXP2004 提供的界面，用指令連接各個元器件的電氣連接點，并對整個電路進行完整性信號分析，以此來確保整個電路原理圖正確無誤。1、電路板布局與規劃。電路板的布局與規劃主要目的就是確定電路板的層次結構，根據電路的復雜程度確定電路板的層數，內部電源層、接地層，信號層，絲印層顏色等。通過執行菜單命令Design＼Board Layers，在打開的對話框中可以控制各層的顯示和各層顏色屬性的設置。Protel DXP 2004中的PCB生成向導可以快捷的生成電路板文件，在逐步的設置過程中，定義PCB板的外形、尺寸（選擇公制單位＼英制單位），最后在PCB項目中將默認生成PCB設計文件。在繪制或修改電路時，需要單擊工作窗口底部層標簽，在禁止布線層上繪制一個封閉的多邊形，大小根據實際印制電路板大小而定。2、元器件選擇。元器件的選擇要根據設計要求，Protel DXP 2004軟件之中的常用軟件和連接插件都分布在兩個常用的軟件安裝目錄中：Library之下Miscellaneous Device Intlib和Miscellaneous Connectors Intlib兩個元件庫中。其他的元件按照元器件生產廠商進行了分類并提供豐富的原件集成庫。3、元器件的布局。Protel DXP 2004提供了強大的自動布局功能，從原理圖直接導進PCB文件的元器件通過放置元件菜單命令中的自動布局命令后，元件會按照分組布局和統計式布局來自動布局。其中統計式布局適用于元器件較多，連接比較復雜的布局式樣，自動布局可以較快的將元器件放置到PCB板的合適位置，但從生產工藝來說此類方法并不是最佳的解決方案，大多數仍需要手動來布局。4、元器件之間的布線。PCB上元器件的連線講究布線原則和技巧，元器件之間的連線應追求短而美觀。繪制原理圖時盡量做到細致的連接好每一個電氣連接點。為了使自動布線時相對位置保持不變，完成布線后需要對原理圖布線位置設置鎖定，在菜單欄打開編輯欄，找到要鎖定對象。5、填充和覆銅。填充具有導線功能和連接焊盤，在任何工作層面放置，填充后增加通過電流，增加焊盤牢固性，對散熱量大的元器件可以起到加速散熱作用。在菜單欄執行“放置”“矩形填充”命令可以完成填充。經過編輯操作調整填充區域，之后經過覆銅作業，提高電路板抗干擾能力和加強電路板的機械強度。
二、電路的仿真
仿真就是在計算機上通過軟件來模擬具體電路的實際工作情況，并由此計算出給定條件下電路中各關鍵點的輸出波形。電路的仿真成功與否取決于電路原理圖、元器件模型的仿真屬性、電路的網絡表及其仿真設置因素。仿真時首先通過Analyses setup對話框設置仿真方式并指定要顯示的數據。設置好仿真環境后單機OK按鈕，系統自動進行電路仿真并顯示分析結果。通過對仿真結果的分析設計者可以對電路進行合理的調整直到完全滿意。最后將設計好的原理圖通過打印輸出以供制版使用。
三、印制電路板的工藝流程
1、單面制板流程。創建電路板項目原理圖繪制生成PCB圖覆銅板下料表面處理打印電路圖熱轉印補缺腐蝕刻板去膜涂抹助焊劑、防氧化劑打孔焊接元件檢查調試檢驗包裝成品。2、雙面制板流程。創建電路板項目原理圖繪制生成PCB圖雙面覆銅板下料裁剪打孔檢驗、去毛刺刷洗電鍍鍍銅檢驗刷洗網印負性電路圖形固化檢驗修板線路圖形電鍍電鍍錫感光膜腐刻銅褪錫清潔刷洗網印阻焊圖形常用熱固化綠漆清洗干燥網印標記字符圖形、固化外形加工清洗電氣通斷檢查檢驗包裝成品。
四、結束語
在集成電路發展的當代，計算機輔助技術CAD突飛猛進，熟練掌握Protel DXP 2004 軟件將會極大的提高電子線路的設計效率和質量，要設計出一塊優良的印制電路板需要不斷學習和掌握軟件的使用技巧。
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郵寄： 山西省運城市運城職業技術學院 杜玲云 電話 15035900932
參 考 文 獻
[1]楊旭方.Protel DXP 實訓教程.電子工業出版社. 2007
[2]李精華.用P rotel DXP 設計電路板的原理和方法.清華大學出版社.2008
【關鍵詞】PCB；電磁兼容性；抑制對策
在信息化技術不斷發展的今天，電子產品的功能、種類、構造等都越發復雜，促使PCB設計逐漸多層次化和高密度化，PCB設計里的電磁兼容性問題也備受重視與關注。電磁兼容性（EMC）設計不僅能確保PCB板上所有電路均正常、穩定工作，不相互干擾，還能有效降低PCB對外的輻射發射以及傳導發射，確保PCB電路不受外部輻射與傳導干擾。故研究基于PCB設計的電磁兼容性十分重要。
1、PCB干擾種類
PCB干擾主要有三種，一是布局類干擾，通常是PCB板上元件放置位置不合適產生的干擾；二是板層類干擾，通常是由于不科學設置造成的噪聲干擾；三是走線類干擾，通常是PCB信號線、電源線以及地線的線距離或是線寬度設置不合理或是PCB布線方法不當等造成的干擾。就PCB干擾類型來說，可分別采取布局規則、分層對策、走線規則抑制措施，削弱甚至是消除PCB設計受干擾的影響，確保符合電磁兼容性設計標準。
2、PCB干擾種類的對應抑制對策
2.1布局類干擾的抑制對策
要抑制布局類干擾必須確保PCB布局合理，PCB布局應遵循以下六點：一是根據信號流通位置合理設置每個功能模塊的電路位置，盡量確保方向一致；二是布局中心鎖定為模塊電路的核心元件，盡可能縮減各個元器件間尤其是高頻器件之間的引線；三是集成熱敏元件、芯片等的時候必須遠離發熱元件；四是結合PCB板上元器件的位置確定連接器位置，盡量將連接器放置在PCB板一側，防止電纜從兩側引出，降低共模電流輻射；五是I/O驅動器要和連接器緊緊靠在一起，防止板上I/O信號長距離走線；六是如若是敏感元器件則不能靠太近，輸出和輸入元件要遠離。
2.2板層類干擾的抑制對策
首先，應掌握電路板設計信息，綜合考慮信號線密集程度、電源和地種類等因素，以此確定保障電路功能需要的電源和布線層數。分層對策的好壞對接地層或是電源層的瞬態電壓以及電源與信號的電磁場屏蔽有重要影響。根據實踐經驗給出總分層對策，接地層和電源層應相鄰且兩者間距盡量小，信號層要緊挨接地層或是電源層使用一層或多層。在設計單雙層板的時候要重點設計電源線與信號線。為縮減電源電流的回路面積，地線和電源線間要緊鄰且保持平行。就單層板來說，應在重要信號線兩邊設置保衛地線，一來縮減信號回路面積，二來避免信號線和與信號線間出現串擾。就雙層板來說，也可以設置保衛地線，或是在重要信號線的投影平面上進行大面積鋪地。單雙層板的制造和裝配調試雖然簡單方便，但若是如 數字電路以及數模混合電路等較復雜的PCB是不適合使用的。因為缺乏參考平面，輻射會隨著環路面積的增加而增強，平行走線也很難避免。
如若成本足夠，建議采用多層板。在設計多層板時要遵循三點：一是如總線、時鐘線等輻射強或是敏感度高的重要信號線，布線最好在兩地層間或是和地層緊鄰的信號層，布線接近地平面便于縮減信號回路面積，減小輻射強度，強化抗干擾能力。二是確保邊緣輻射得到有效控制，與相鄰地平面相比電源平面需要向內縮減5到20H（H為介質厚度）；三是如果底層和頂層有高頻信號線，需要把高頻信號線走在頂層和地層之間，抑制高頻信號線對空間的輻射。
2.3走線類干擾的抑制措施
PCB走線需要遵循六點原則：一是輸出端和輸入端導線要盡可能防止相鄰長距離平行，可通過在走線間插地線或是增加線條間距的方式降低平行串擾；二是不能突然改變走線寬度，如若要拐角，拐彎的地方通常走圓弧或是135°；三是載流回路對外輻射隨著環路面積、通過電流以及信號頻率的增加（減少）而增加（減少），故應縮減電流流通時的導線環路面積；四是縮短導線長度增加其寬度，便于降低導線阻抗；五是為保同層相鄰線路間的噪聲耦合以及串擾達到最小，需在線間做隔離處理，確保布線分離；六是設置分流隔離關鍵信號，設置保護路線保護關鍵信號。此外，信號線、電源線和地線走線的時候，不僅要遵循走線準則，還要結合自身特點和功能實施布線。
（1）公共地線盡可能在PCB板邊緣布置，最好呈網狀或是環狀；接地線要盡可能粗，地線要多使用銅箔，強化屏蔽效果；模擬地要和數字地分離，模擬地理的低頻地要多使用單點開聯，具體布線有問題時可以考慮部分串聯然后再并聯，高頻地最好使用多點串聯。（2）盡可能增加電源線寬度，削弱環路電阻，確保地線和電源線走向同數據傳遞走向保持一致。如若是多層PCB，要縮減電源線到地層或是電源層的長度。盡量讓電源給各個功能單元單獨供電，由公共電源供電的電路盡量做到彼此接近和互相兼容。（3）信號線盡可能短，確保削弱干擾信號耦合路徑。應先布置時鐘信號線和敏感信號線，接著布置高速信號線，最后再布置非重要信號線。如若信號線之間不相容，就應做隔離處理，防止形成耦合干擾。關鍵信號線走線時不能跨越分隔區，即便是焊盤和過孔造成的參考平面間隙也不行，不然會增加信號回路面積。同時，為抑制邊緣輻射，關鍵信號線距離參考平面邊沿的距離不能小于3H（H表示關鍵信號線距離參考平面的高度）。敏感及強輻射信號線應距離接口外出信號線較遠，防止信號線之間形成耦合干擾，減少系統誤操作以及向外輻射。差分信號線長度要一樣，處于同一層，并行走線，確保阻抗一樣，線之間不存在其他走線，保證共模阻抗一樣，強化其抗干擾性能。
3、結語
綜上所述，結合電磁兼容預測分析得出的結論，對于不同種類的干擾應采取相應的技術措施進行抑制，才能有效提升PCB的設計質量和水平。剛開始設計產品的時候就使用仿真軟件對PCB實施電磁兼容預測分析，基本上能分析出PCB設計的電磁兼容性能，便于后續PCB設計的科學分層、適當布局以及合理走線。總之，基于PCB的電磁兼容性設計是一項技術性和實踐性都很強的工作，在具體設計時必須綜合考慮性能指標要求、功能模塊分布等多方面因素，同時做好預測分析和相應抑制對策，這樣才能有效保障設計質量。
參考文獻
摘要：介紹了在顯示器用外置電視節目接收盒的理論設計的基礎上，利用PROTEL 98電路設計軟件對整個系統進行原理圖和PCB圖設計過程。
關鍵詞： PROTEL 98 電原理圖 網絡表 PCB圖
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關鍵詞：模電；數電；教學
電子技術實驗室設備大部分與理論教學配套齊全，但是，老師們普遍反映該套實驗設備陳舊落后，影響教學質量，因此，根據教學過程反饋出的問題，設計了一套科學、合理而人性化的實驗設備。
1 舊實驗電路板
圖1和圖2是實現常用模擬電子（模電）和數字電子（數電）實驗的電路板基本功能平臺，其中，圖1為單管/負反饋兩級放大器實驗電路板，實驗功能為晶體管共射極單管放大電路和兩級阻容耦合放大電路與負反饋[1]；圖2為多功能實驗面板，包含了集成運算放大器應用電路和加法器、數據選擇器、觸發器、集成計數、譯碼顯示電路、定時器、電子秒表等。
該套電路板教學過程存在諸多問題，第一，從實驗功能角度分析，該實驗平臺雖然功能強大，包含了模電和數電常見的基礎電路，但是該平臺實驗功能內容密度高，對學生來說，實驗初始階段顯得非常不直觀和理解困難，直接造成恐懼心理[2]。例如圖2，實驗面板包含的接線孔數量多而密集，容易造成視覺上的疲勞和復雜感[3-4]；第二，對教學來說，增加了老師在實驗課程前的準備工作，例如，單管/負反饋兩級放大器對應的原理圖3，設置了幾處外接電阻，如RL、Rc，實驗開始之前需要準備好給學生，但是在實驗結束之后容易丟失、各種電阻容易重復混在一起。這個問題不僅在圖1的實驗里有體現，在其他實驗內容里面同樣存在，在管理方面增加了不少工作量[5]。第三，從設備維護角度來說，由于電路功能模塊較多，學生使用不當造成的元器件損壞概率就增大[6]，維修過程需要拆開整個實驗面板，實驗面板體積大，重量大，螺絲多，維修起來非常不方便。
2 新實驗電路板
2.1 單管/負反饋兩級放大器新實驗板
根據對舊電路板缺點分析，在功能不減少前提下，重新設計了4塊實驗電路板。圖4為單管/負反饋兩級放大器新實驗板，該電路板在圖1基礎上進行了多方面改進，首先，該實驗電路板在原來基礎上增大了兩級放大電路的間隔，大部分元器件焊接在底面，上表面只畫有電路圖和符號，相對比圖1的舊電路板而言，從視覺上更直觀、簡單、明了；其次，需要外接的獨立電阻設置安裝在接線鄰近位置，例如，圖中負載電阻RL，當需要使用的時候，只要兩條接線即可，方便調試和接線，使用過程，不易丟失，而且，元器件之間接觸性能更好。再次，增加了直流穩壓電源實驗，該實驗電路簡單，元器件少，因此布局在同一塊實驗板上；該塊電路板體檢小，非常輕便，而且固定螺絲只有四顆，元器件數量少，因此維修非常方便。
2.2 集成運算放大器運算電路實驗電路板
圖5為集成運算放大器運算電路實驗電路板[1]，該實驗電路板同樣采取圖4的布局特點，除了集成芯片，表面不放置任何元器件，只保留了電路圖符號與參數值。就實驗內容而言，對比舊實驗面板，該實驗的集成芯片引腳標注是一大人性化特點，在實驗過程，根據標注，學生更方便檢查接線。另外，實驗電路板排布的電阻、電容等元器件都是根據集成芯片的應用電路所需，緊湊而無多余，布局合理又方便[6]。
2.3 加法器、數據選擇器與觸發器等實驗電路板
圖6實驗內容包含了多種集成芯片應用電路，有或門、與門、非門、數據選擇器、全加器和觸發器等[1]。這些集成芯片合理有序的分布在特定位置，實驗過程方便接線，減少接線交叉。
2.4 定時器和電子秒表實驗電路板
圖7實驗內容包含了三種芯片應用電路，包括與非門74LS00、計數器74LS192和555集成芯片，這三種芯片組合可以實現集成計數、譯碼、顯示電路、電子秒表[1]。
3 教學效果
新的模電、數電實驗電路板已經投入實驗教學環節半年時間，總結出具有以下優點，第一，由于電路板的元器件布局已經考慮到電路連接最佳位置，減少接線復雜度，因此，學生可以更加集中精力去驗證理論內容；第二，四種類型實驗電路板設置大小一樣，實驗室老師日常管理維護更方便；第三，針對課堂實驗內容，每一塊實驗電路板都內容獨立[7]，方便老師講解。根據抽樣班級實驗情況，同一個實驗內容，學生完成時間比原來大約縮短了三十分鐘，新實驗電路板教學效果顯著提高。見表1抽樣班級實驗完成時間，其中13級和14級學生分別使用舊實驗電路板和新實驗電路板。
4 結束語
新實驗電路板已經成功使用在實驗教學，教學質量得到跨步提高。實踐表明，模電與數電實驗電路板設計科學、合理。
參考文獻
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一、功能定位分析
印刷電路板高速數控鉆床是具有國際先進水平，用于高速鉆削印刷電路板的電子設備。一個企業在開發一種新的印刷電路板高速數控鉆床之初，需要綜合考慮國內外同類產品的性能特點、技術參數、發展現狀、技術水平等，并要考慮到設備在市場上的實際應用范圍和應用地域等。本文結合作者幾年的印刷電路板高速數控鉆床學習經驗，提出印刷電路板高速數控鉆床的設計淺論，與君共勉。首先確定印刷電路板高速數控鉆床應具有的功能，具體如下：
（1） 印刷電路板高速數控鉆床用于印刷電路板微小孔的加工，鉆孔直徑范圍需要確定。
（2） 為了滿足鉆孔加工，印刷電路板鉆孔機床需要滿足以下幾個運動：第一，相互垂直的XY兩個方向的直線運動，實現XY的定位。第二，垂直于XY平面的Z方向的直線運動以實現鉆孔過程。第三，鉆頭的高速旋轉運動時切削的主運動。第四，鉆孔的輔助運動，包括換刀運動、刀具檢測運動等。具體過程如下：鉆孔時，印刷電路板高速數控鉆床首先通過數控系統進行文件處理，即將數據文件轉換為該機床系統能夠接收的數據格式，并對之進行編輯、優化，直至成為正式的加工文件。然后通過數控系統發送鉆孔命令，進行鉆孔。鉆孔過程較為簡單，當驅動系統驅動XY軸到達目標點時，Z向下鉆機構實現下鉆動作。鉆孔過程中還要進行自動換刀和刀具檢測等鉆孔輔助運動，這一運動比較復雜，要經過以下過程：第 N-1庫區鉆孔完畢-開始換刀-Z 軸回零-機械手抓刀（刀庫）-機械手放刀（刀盤1）-主軸放刀（刀盤2）-刀具偵測-機械手抓刀（刀盤2）-機械手放刀（刀庫）-主軸抓刀（刀盤1）-主軸對刀-換刀完畢-第N庫區鉆孔開始。
（3） 為了提高鉆孔精度，三軸均安裝高精度的光柵尺以實現全閉環控制，并且控制每次的進給量為預先設定值。
（4） 在印刷電路板鉆削過程中，由于鉆頭與工件的相互作用會產生軸向力和扭矩，力的大小與鉆削參數密切相關，直接影響鉆頭壽命、孔壁質量等，嚴重的會造成加工中鉆頭和工件的報廢，因此根據鉆削過程中受力的大小來優化鉆削加工參數，這對于降低印刷電路板的鉆孔加工成本具有重要意義，所以所開發鉆床需要具備測定鉆削力的功能，而要實現這一功能，需要綜合考慮力傳感器的安裝位置和安裝方法，并且不能以犧牲鉆床的主要功能為代價。
（5） 目前市場上的印刷電路板高速數控鉆床除了鉆削外，大多還具備銑削等多種功能。為了能夠滿足印刷電路板高速數控鉆床的基本功能和擴充功能，同時為了滿足不同孔徑的加工需要和提高鉆床利用率，設備要具備快速更換主軸的功能，而不是像大多數生產中那樣主軸固定后就不再更換或者很難更換。
（6） 印刷電路板高速數控鉆床對微小孔的能力要求很苛刻，特別是在加工雙面板、多層板、電腦芯片等小型化、柔性化產品時，要求最小鉆孔直徑在0.1mm甚至更小，鉆頭極易折斷和磨損。鉆孔過程中一旦出現斷針，可以立即采取停機等措施，并且進行故障報警，提示斷針所處位置，這樣便可以防止造成更大的浪費。因此所設計的鉆床還應具有斷針檢測功能。
（7） 印刷電路板高速數控鉆床在鉆孔時，會產生由于人為疏忽因素導致抓取錯誤直徑的鉆頭，造成加工瑕疵品或者報廢品；另外還會由于鉆頭的過度磨損，造成鉆頭直徑和長度的減小，進而造成鉆孔質量下降等。所以印刷電路板高速數控鉆床應該具有刀長檢測功能，對鉆頭進行及時檢測，并且可以通過加工軟件檢錯處理的措施，實現先前準備刀具需要與加工軟件所設定的尺寸相符才能進行加工作業。
（8） 印刷電路板上有大小不同的孔，這決定了加工前需要配備大量的鉆頭，有時多達幾百支。加工過程中，為了提高效率，機器要具有自動更換鉆頭的功能。
（9） 為了降低振動對機器的影響、提高鉆孔機的動力學性能、減小慣性力和提高鉆床的剛度，在進行鉆床設計時，要合理規劃鉆孔機的動靜質量分配，這就要求加大運動部件的質量、減小移動部件質量和使機械結構應該盡量簡單。
二、整體布局分析
在滿足印刷電路板數控鉆床功能和需求的前提下，在進行整體布局時，還要考慮以下幾個方面：
（1） Z軸頻繁的往復運動（400次/分鐘）、XY定位速度高且間斷工作，印刷電路板的孔距比較小、運動距離短、XY軸的運動時間還可與鉆頭離開印刷電路板的快進快退時間重合，這直接決定了鉆床布局時要考慮質量的分配問題。
（2） 印刷電路板的尺寸和形狀直接決定工作臺的尺寸與導軌的布局。例如加工的印刷電路板尺寸越長，要求工作臺同一方向的尺寸就越大，連接工作臺的滑板、滑塊以及兩導軌間的跨距也就越大。因此印刷電路板的尺寸和形狀也是直接影響鉆床布局的決定性因素。
（3） 要考慮便于觀察加工過程、便于操作、調整和維修，便于裝卸印刷電路板板材。
（4） 應該盡可能做到體積小、降低制造成本、縮小占地面積、外型美觀大方。
整體布局有兩種方案，第一種布局方案是，鉆床Z軸系統做橫向和上下移動，立柱做縱向移動。由于工件不動，承載能力好，適合加工較重的工件。但是由于立柱移動較為笨重，所以運動精度較難保證。第二種布局方案是立柱固定，鉆床Z軸系統做橫向和上下移動，工作臺做縱向移動，承載能力較布局一方案差，但是所承載的印刷電路板板材較輕，布局所需要的電機的功率的傳動件的尺寸較小，移動較為輕便，所以該方案中鉆床的精度容易保證。
三、設計方案分析
印刷電路板高速數控鉆床的設計方案主要有全線性方案（XYZ三個方向運動均用直線電機驅動）、非線性方案（XYZ三個方向運動均采用伺服馬達驅動）、Z向線性方案（XY方向運動采用伺服電機驅動、僅Z方向運動采用直線電機驅動）、XY線性方案（XY方向運動采用直線電機驅動、僅Z方向運動采用伺服電機驅動）方案。本文對國內幾家鉆床生產廠家進行調研和國內外鉆機進行了研究，如圖1至圖6所示。綜合分析了幾種方案的優缺點見表1。
四、整體結構分析
（1） 材料分析 印刷電路板高速數控鉆床工作時，設備的振動將會造成鉆頭鉆孔時的滑移，產生孔位偏差或鉆頭的損壞，所以要求設備具有較高的動態特性，這就決定了其具有較高的靜態剛度。因此總體結構需要具有良好的吸振性能的材料。
目前的印刷電路板高速數控鉆床大多采用花崗巖作為底座等總體結構材料，還有的采用鑄鐵或者鋼材等材料，如東盛公司床身及工作臺均采用花崗巖材料，日立機工作臺和橫梁采用鑄鋼，大贏公司床身采用花崗巖，工作臺采用鑄鋼，麥雅公司床身采用花崗巖，工作臺采用鋁合金。
鑄鐵和鋼材具有易腐蝕，平面度難保證、時效時間長等缺點，造成交貨周期過長，福建麥雅公司的鋁合金工作臺曾經出現變形等現象。花崗巖和鑄鐵材料的性能比較見表2。
由表2可知，花崗巖材料的最大優點為阻尼大、動態穩定性良好，并且當其受到撞擊時，不會像金屬材料一樣產生毛邊，能夠保持較好的設備加工平面的平面度，更適合于在無塵室的操作環境中使用，這與印刷電路板鉆床對支撐部件材料的要求一致。另外對于印刷電路板鉆孔機支撐部件材料的選擇還需要考慮材料剛性、比重熱膨脹及熱傳導等因素。
（2） 工作臺分析 工作臺臺面法線方向對應著Z軸進給方向，本設備在Z軸方向上有一根軸，在進行鉆孔時，工作臺有導軌上的四個滑塊來支撐，因此受力不均勻，如圖7，造成工作臺上會形成一個彎矩，在長期的工作強度下，工作臺面會逐漸變成圖所示的形狀，這與印刷電路板鉆床的工作要求是相抵觸的。
針對這一問題，主要在以下兩個方面進行考慮：
①平衡工作臺的受力，保證工作長期不變形；
②工作臺采用剛度高，不易變形的材料。
另外還要保證加工的范圍內有各種測量器件的安裝空間。
為了平衡工作臺的受力，工作臺支撐座要選擇合適的跨距；為了增加工作臺的剛度，防止長期使用后變形，工作臺材料選用花崗巖；為了使得測量器件有足夠的安裝空間，移動臺的尺寸要比實際加工工件的尺寸大。
（3） 工作臺尺寸分析
工作臺X方向長度=加工幅面長度+安裝測量器件預留量+機頭壓腳預留量+固定膠條預留量
工作臺Y方向長度=加工幅面長度+安裝測量器件預留量+機頭壓腳預留量+固定膠條預留量
（4） 工作臺的固定 考慮到美觀及安全性因素，滾珠絲桿和導軌不易外露，需在工作臺下安裝一防護罩，所以工作臺不可與導向螺母及滑塊直接相連，需要在Y向滑板之間加防護罩，固定在基座上。
（5） 立柱結構和尺寸分析 立柱的尺寸根據工作臺的XY方向的長度，Z的工作行程來確定，常見的鉆機的Z軸行程為：日立三軸鉆機為30mm，日立六軸鉆機為60mm， 福建麥雅公司鉆機為55mm，東盛鉆機為40mm～50mm。立柱結構主要有兩種，如圖8。
圖8（a）立柱結構更為穩定，圖8（b）結構簡單，易于加高。
（6） 橫梁尺寸分析 橫梁的尺寸根據立柱和工作臺的尺寸來確定。
（7） 床身結構和尺寸分析
床身的尺寸根據橫梁、工作臺和立柱的尺寸來綜合確定。印刷電路板鉆床床身的結構主要有三種。如圖9所示。三種結構的對比見表4。
五、性能參數分析
國內外部分廠家的印刷電路板高速數控鉆床的主要規格和性能指標見表3。
由此可見，開發印刷電路板高速數控鉆床需要確定的參數有外型尺寸、工作行程、XY軸最大移動速度、Z軸最大進給速度、定位精度、重復定位精度、鉆孔孔位精度、刀庫容量、XYZ軸驅動、光柵尺、斷刀檢測裝置、刀具刀徑刀長檢測等。
[關鍵詞]計算機；電路設計；分析；輔助；方法
中圖分類號：TP391.7；TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0284-01
一、 計算機輔助電路設計的優點
電路設計，是指按照一定規則，使用特定方法設計出符合使用要求的電路系統。在進行計算機輔助電路設計的過程中，主要是利用計算機能夠模擬的特點取締傳統采用搭接方式進行電路實驗的方法。利用計算機之后，可以在電路設計階段可以大量減少驗證電路正確過程中使用的時間和工作量，讓進行整個電路設計過程的進程比傳統電路設計的進程速度快得多，同時還保障了電路設計的效率。
在很多相關電路設計的專業軟件里面都會設置有電路設計中會涉及的許多參數數據庫以及圖形數據庫，在進行電路設計的時候，設計人員可以通過這些數據庫中選取到所需用到的電子元件模型，即使數據庫中沒有所需要的電子元件，也能電路設計之前在相關界面中設計出所需的電子元件模型，并設置其參數，然后再將其放入進對應數據庫中，很多電子元件都可以在數據庫中直接拿出來使用。另外在對電路板設計進行印刷的時候，也可以找到相關專業的印刷電路板設計的軟件，這些軟件可以對其電路設計中的電子元件間布線布局的自動進行，還可以起到后期處理的作用。在電路圖紙進行繪制的時候，也能使用專業的軟件進行制版。總之，在計算機的輔助下，讓電路設計更加簡便，大大縮短其設計周期，同時在一定程度上會可以節約電路設計的成本費用。
二、 計算機輔助電路設計的方法
設計一個完整的電路，并讓其實現一個功能，其前提就是要設計好一個完整有效的電路原理圖。通過計算機進行電路設計是非常快捷的，而且還能很容易的將設計好的電路進行再次的修改，通過計算機的相關軟件自帶的自動布線就能夠很容易的把電路原理圖生成電路板版圖。
1、 電路原理圖設計
首先設計人員通過調用電路設計軟件，建立新文件并對其命名，然后加載所需要的原理圖器件庫，因為在電路設計中電子元件的種類存在千差萬別的差距，所以有些時候所需要的元件在對應數據庫中沒有，所以設計人員就要通過元器件生成軟件或者電路設計軟件中自帶可以設計元器件的選項，創造出需要的元器件，然后根據設計電路構思的結構進行電路原理圖的設計，將有電性能元件的管教利用線連接起來，如果是總線電路就可以由一條總線連接，這樣可以有效減少線路太多所造成不必要的麻煩，而總線的兩端始終會分出很多條線，就有必要將其明確的標注，有節點的話在電路上應該必須標上節點，否則在后期電路查看和系統會將兩條線認為不相連。
在將電路原理圖設計完畢之后，就應該創建網絡表。網絡表是作為原理圖和印制線路版圖間的橋梁，只有通過網絡表才能將電路原理圖轉換為對應的電路板版圖。調用PCB圖生成軟件，在其加載相關的元器件庫，通過在禁止布線層上畫好PCB圖的外形，然后更改其自動布線，讓其達到前期的設計要求。通過自動布局命令將加載到PCB圖中的組件擺好，然后對其進行自動布線，該過程會需要一段時間，因為有的時候自動布線并不是完全合理有效的，所以在進行自動布線之后還要對其進行手工調整。
2、 電路板版圖設計
電路板廠都是按照用戶設計的PCB圖對電路板進行生產的，針對成型的一塊電路板，想要再制一塊或者多塊的話，就要利用計算機輔助進行電路設計了，通過形成的PCB圖再次進行電路板的生產。
利用刻度尺度量成型的電路板，將對應數據進行記錄后將數據輸入進計算機中，這類方法主要使用在線路簡單的電路板上，在線路上尋找一個點來作為原點，將電路板上的其他點一原點為參照，對照PCB圖左下角的橫縱坐標，將元器件放在對應的PCB圖上。而對于元器件較多且線路復雜的電路板則通常使用掃描儀將其數據輸入進計算機中，因為用尺度量就會太花費時間，且制作也會相比掃描儀粗糙，在對電路板進行掃描的時候也要注意正確的放置電路板的位置，不然會影響掃描效果。
三、結束語
計算機輔助電路設計的出現，讓電路設計擺脫了傳統以手工為主的設計方式，而且在使用計算機進行電路設計的時候，不僅節省設計時間，還能在電路設計出現錯誤的時候方便及時的對其進行修改，大大提升了電路設計的效率，還可以做大程度保障設計的電路產品的性價比。
參考文獻
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一、前言
408UL數字地震儀器輕便、穩定性好、精度高，在國內外地震數據采集中依然廣泛應用。在408UL的整個數據鏈路中，LAUX(交叉站)通過交叉線連接到中央控制箱體CM408，解釋CM408發出的指令，控制排列并為兩邊的采集鏈提供電源，將排列數據傳送到CM408。顯然，LAUX在鏈路中的作用非常重要，一旦LAUX出故障，儀器系統采集地震數據的功能將無法實現。通過反復研究試驗，我們設計并制作了交叉站測試電源及轉換接口，研發出交叉站電路故障測試程序，通過這些檢修手段，掌握了交叉站的維修技術和方法。
二、 LAUX檢測原理
LAUX內部有兩塊電路板：一塊是LPX板，負責數字信號處理;另一塊是LIPX板，負責接口/電源管理與控制。一般交叉站各項技術指標的測試是采用儀器主機或TMS408測試系統進行，在檢修中最常用是TMS408測試系統。TMS408測試系統是專用于408UL地面采集設備功能檢測的測試系統(主要由一臺PC計算機、一臺以LAUX交叉站功能為核心的接口單元TMU408以及相匹配的特殊軟件組成)。測試系統可以對交叉站(LAUX)進行電源測試、傳輸測試、內部程序測試等，測試結果在用戶界面上顯示(如圖1)，但電路如有故障測試是進行不下去的。并且不能實時的檢測電路板各部分的工作情況，對于LAUX故障發生的原因和故障所在無法進行正確判斷。
我們研發的自控電源、測試轉換接口和故障測試程序軟件開發，主要是通過選擇測試系統的相關菜單，依靠測試儀表，然后根據該項的有關信號通路和有關器件進行檢測。同時通過電路中的某點直流電壓，頻率等參數的數值，由測試結果來查找故障所在地及涉及到的某一元器件，準確地判斷出故障所在位置，最后將電路故障排除。
要使得電路板上的所有器件能夠直接用測試表進行檢測，就要對電路板進行接口的連接和系統供電(如圖1)，為此我們設計和組裝了AC/DC電源和測試接插件。
三、供電電源及接口的研制
1、AC/DC/LAUX可控電源的研制
電源主電路板采用單通道充電方式對電瓶進行維護充電，并通過面板控制開關進行充電和供電方式的轉換，并具有瞬時觸發和帶負載電壓顯示功能。
自控電源主要有AC/DC轉換、轉換控制、分頻計時、脈寬調制和輸出調節等電路組成。電源主電路板采用單通道充電方式對電瓶進行維護充電，并通過面板控制開關進行充電和供電方式的轉換，并具有瞬時觸發和帶負載電壓顯示功能(如圖2)。
2、接插件的制作
LAUX是由LPX/LIPX兩塊多層印刷電路板組成：
LPX—數據處理板，包含數字軟硬件電路。
LIPX—接口/電源板，由六部分電路組成(如圖3)。
(1)電瓶控制電路，為電路板提供過壓保護;
(2)升壓器電路，為排列上的采集站提供±24V電壓;
(3)電壓控制電路，測量電壓值和檢測漏電;
(4)產生3.3V喚醒電壓;
(5)LAUX供電電路為LPX板提供工作電壓;
(6)產生大線測試器9.5V的充電電壓。
對于測試不合格的LAUX，如果想進一步確定電路板的故障點就需把兩塊電路板完全分離，這樣便于測量各組件的電壓值和追蹤信號。LAUX中的兩塊電路板之間通過兩個插接口緊密的連接在一起，為了方便測量我們制作了測試接口及電路板轉接連線將兩塊電路板很好的分離。測試接口包括測試信號傳輸線、LPX/LIPX接口線、電源和測試連接接口等(如圖4)。
四、檢測程序的研制與應用
利用開發的超級終端測試程序對LAUX進行深入的測試和檢修。具體的檢修流程如下：
(1)利用TMS408測試系統確定其內部的軟件版本有效;
(2)對LAUX漏電電阻進行測試。在不加電的情況下，量得LAUX的漏電電阻應該約等于1Ω;
(3)分離電路板;
(4)LPX板和LIPX板之間通過PS1、PS2兩個插接口緊密的連接在一起;
(5)研制的測試接口及電路板轉接連線將兩塊電路板連接;
(6)啟動超級終端測試系統并設置參數;
(7)連通XDEV連線接頭與主機串口引出線;
(8)將待測電路板連接到AC/DC/LAUX可控電源;
運行HyperTerminal超級終端測試系統，依次對待測電路板進行電源電路、內部傳輸、外部傳輸、±24V升壓器電路、變壓器阻抗、ADC等測試，根據測試步驟，逐項測試某個器件上的電壓值和波形，制作故障檢測流程圖，對照標準參考數值，判斷器件是否工作正常，最終查找到故障點。
LAUX維修實例
故障現象：LAUX加不上電，測試無法進行。
解決方法：參照標準參數，逐一對測試點進行判斷。
步驟一：判斷漏電保護電路
首先測量LAUX電源接頭的負極與外殼之間的阻值，正常阻值為1?。將電源站打開后用數字表測量J5插座4腳與GND間的電阻值，測得阻值應是l?，否則判斷漏電保護電路損壞。
步驟二：判斷喚醒電路電壓值
利用制作的測試接口及電路板轉接連線將兩塊電路板分離，先對電路中的電阻，電容進行檢查，初步判斷元器件的好壞;其次啟動超級終端測試系統，設置參數將待測電路板連接電瓶，接入12V電壓，測試3WKPA點是否有3.3V電壓，如果有，說明電壓電路測試正常，否則取下電阻R39，檢查組件C175和IC11是否正常。
步驟三：檢測各參考點電壓值
檢測各參考點R48、R49、R47、R41的電壓值是否正常，正常情況下，電壓值分別為3.3V、-5V、+5V、9.5V。通過示波器逐點測量各腳電壓，最終通過一定步驟檢測，確定R41點的9.5V出錯，依據測試結果找出了故障原點，最后將故障排除。
五、結語
以往壞站(電路板)大多數處于外修狀態，同時存在維修周期長和備件昂貴等缺點。我們研究的LAUX檢修流程應用到檢修工作中后，能夠快速、有效地診斷LAUX的故障，在目前儀器檢修中具有推廣和實用價值。今后我們將該項成果逐步完善和提高，繼續為地震儀器設備的檢修提供技術支持。
印制電路板是電子行業的基礎產業，伴隨著半導體設計和制造技術的不斷發展，印制電路板也向著更好的方向發展，在發展過程中，印制電路板也面臨更多的挑戰，其中質量問題就是一個重點，并且得到了很高的關注度。
一、我國印制電路板瑕疵視頻檢測的現狀和發展
相對于國外對于印制電路板瑕疵檢測技術的研究，我國起步是比較晚的，國外早在20世紀70年代就已經設計出了檢測系統產品，我國在90年代中期才剛剛起步，而且理論上存在多種瑕疵的檢測方法，但是在工業實踐過程中還沒有使用。我國臺灣地區存在許多研究機構對這方面進行研究，其中就包含印制電路板的檢測等等多個方向，但是在印制電路板基板的檢測上進展并不明顯。
鑒于我國印制電路板起步晚以及在研究突破較少的現狀，并且我國目前許多印制電路板生產廠家還是以人工檢測為主要方式，例如用放大鏡進行檢測的方法等。加之印制電路板是一個規模相對比較大的生產行業，人工檢測的辦法并不能夠滿足需求，因此，導致錯誤率就會相對較高，需要不斷進行新技術和新設備的開發。由于我國技術的不斷發展，電子產品的發展方向也有了相應的改變，這主要是由于當前高密度、高精度的電路板已經無法繼續利用傳統的檢測方法來完成檢測工作。
未來光電傳感器等技術的成熟，將會用于電路板瑕疵視頻檢測，這也將推進電路板瑕疵視頻檢測的智能化。人工檢測的缺陷和局限性不能夠適應未來的發展趨勢，機器通過傳感器對整塊印制電路板采集圖像，然后將系統中設置好的焊點參數進行對比，檢測出哪里有缺陷，并且標記出來，這樣就完成了自動檢測[1]。
二、印制電路板瑕疵檢測系統的硬件平臺設計
印制電路板瑕疵檢測系統采用嵌入式系統，從硬件的性能上來說，能夠增加系統的速度。視頻檢測就是數字圖像處理，系統平臺包括圖像采集設備、系統控制等等，作為核心的嵌入式處理器是決定瑕疵是否被檢測出來以及系統性能的重點。相對于計算機內部的處理器不同的是，嵌入式處理器一般都是應用在特殊領域中的微型處理器，因此，嵌入式處理器只能夠在特定的印制電路板上才能夠使用，這樣也可以減少系統的耗能。嵌入式處理器在功能上有很大的優勢，為了滿足其正常工作的條件，對環境要求也是比較高的[2]。
圖像輸出模塊主要是采集印制電路板圖像信息以便于檢測，近年來由于電子產品發展方向的變化，普通的圖像傳感器的分辨率達不到對印制電路板清晰成像的要求。面對這樣的情況，CCD攝像機出現在人們的視野中，CCD攝像機能夠獲取更多、更加詳細的圖像信息，因此，憑借自身的優點，在電子檢測行業得到了廣泛的應用，在使用的過程中，我們發現了CCD攝像機雖然能夠清晰的記錄圖像信息，但是其范圍卻相對較小，采集大視野的圖像信息是比較困難的，面對這兩種情況，就要采用分開采集的辦法，然后再進行重疊部分人工操作來達到目的。
嵌入式技術的發展，豐富了嵌入式系統的硬件，于是嵌入式操作系統誕生了并且得到了廣泛的應用，特別是在國防系統和工業控制等領域都有一定的貢獻。例如：嵌入式操作系統中的Linux操作系統是一個比較優秀的操作系統，具有很明顯的內核穩定、功能強大等特點，因此Linux的這些優點十分適合嵌入式使用[3]。
三、印制電路板瑕疵識別圖像處理算法
印制電路板瑕疵圖像的處理算法目前主要用圖像二值化算法、概率識別模式概念以及連通區域標記算法這三個方法，圖像二值化算法的主要思路就是根據圖像顏色在RGB顏色空間的位置進行合理的分類，將系統當中印制電路板圖像和采集印制電路板圖像進行的導體識別，這就是說對圖像進行二值化；概率識別模式在電路板瑕疵檢測中是比較常用的一種算法，而且通過與其他瑕疵識別算法相結合，能夠達到很好的檢測效果，它的基本思想就是通過不斷觀察，識別概率逐漸增長的過程，然后當識別概率超過某一數值時，最終辨別該物體；連通區域標記算法主要針對的瑕疵是印制電路板短路和斷路，連通區域標記算法要與概率識別模式相結合，就能夠避免印制電路板的這兩個問題的發生，通過兩個階段對圖像進行采集和檢測，標記出所有連通區，為了滿足嵌入式應用的發展，在算法的處理上要降低時間復雜度[4]。
四、結束語
根據上文所述，要想優化印制電路板瑕疵視頻檢測，主要的技術就是圖像處理和概率識別，在圖像的采集上，要提高光照，獲取高質量圖像，這樣對于識別就會有很大的幫助，為瑕疵識別打下基礎，從而推動印制電路板行業的發展。
參考文獻：
[1]馮少彤，聶守平，王鳴.一種改進的二值圖像像素標記算法[J].南京師范大學學報（工程技術版），2010（04）：10-11.
[2]向健勇，趙小明，孫勃.一種圖像分割的快速目標描述方法[J].紅外技術，2013（05）：456-458.
關鍵詞：變電站 自動化 保護測控裝置 NZB3系列特點 一類典型故障 現象
中圖分類號：TG580.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0003-02
隨著科技不斷發展，變電站設備不斷改造更新，電力自動化控制作為改造方向已發展多年，目前自動化已相當普及。在日常維護、檢修中，經常能碰到一些自動化控制方面的故障。自動化控制中有一個核心部件保護測控裝置，它集保護、測量、控制、監測、通訊、事件記錄、故障錄波、操作防誤等多種功能于一體。既可以和防誤綜合操作系統配合完成電站控制、保護、防誤閉鎖和當地功能，還可以獨立成套完成110 kV及以下中小規模無人值守變電站或者作為220 kV及以上變電站中、低壓側的成套保護和測量監控功能。
現就自動化控制系統NZB3系列饋線保護測控裝置的一類典型故障進行分析。
1 NZB3系列智能型保護測控裝置介紹
NZB3系列智能型保護測控裝置由正泰公司生產。這款產品是建立在通用平臺上模塊化設計的數字式機電保護產品，具有豐富的高性能保護功能，可就地安裝在開關柜上或集中組屏使用，是電力自動化系統的理想組成部件。
特點：一體化設計，保護、控制、測量、監測功能一體化設計，使保護和監控之間做到“無縫連接”集成度高，簡化整體系統接線，方便設計、施工，提高了整個系統的可靠性。
靈活的控制邏輯，設計獨特的跳閘和控制方案，減少外部各類繼電器、接觸器，簡化外部連線、節省盤面空間，降低總成本（內部電路板如圖1所示）。
可以實現在線編程（ISP）、故障錄波、自診斷功能。提供一個在線編程通訊接口，可以自由下載各種保護軟件模塊，一次系統圖；再現記錄歷史事件64條，先進先出（FIFO）動態刷新，帶有時間標記，掉電不丟失，有保存記憶功能。可將故障前后各種信息記錄保存，記錄長度為100個周波，為維護人員提供故障分析的直接依據。具備軟、硬件實時自檢、報警、在線檢測裝備內部溫度功能。具有強抗干擾能力、故障率很低的特點。
2 饋線保護測控裝置（NZB311）一類典型故障
2.1 故障現象
監控后臺頻繁報警，本地查看保護測控裝置（綜保），一次開關接線圖頻繁分合，與開關實際位置不符。
2.2 故障判斷
測控裝置誤報警。有兩種可能：（1）雜波干擾；（2）測控裝置開入量和電源板電路故障。
2.3 故障處理
檢查屏蔽情況良好，而且通訊接口信號相互并聯，如果有干擾信號，所有保護測控裝置應同時、同一部位擾，而實際為單一的饋線保護測控裝置故障，故雜波干擾的可能被排除；檢查X2（如圖2）端子相關接線螺絲接觸良好，插接部位緊固、無松動。于是更換開入量和電源電路板，觀察開關一次接線圖與開關實際位置相符，報警消失，運行正常。
2.4 故障分析
保護測控裝置背板有3個端子排X1、X2、X3（如圖2），分別對應模擬通道電路板（X1電路板）、開入量和電源電路板（X2電路板）、輸出繼電器電路板（X3電路板）。模擬通道主要進行取樣和測量；開入量和電源電路板主要是斷路器各種位置及狀態取樣，及主要提供測控裝置所需各類低壓直流電源；輸出繼電器電路板實現自動控制。由于故障現象為斷路器位置不正確，由此可以判斷此故障與X1電路板和X3電路板沒有關系。著重考慮X2電路板電路（如圖1）。
查看圖紙，X2-1端子對應的為斷路器位置，斷路器在合位置，用萬用表直流電壓檔測X2-1端子對公共端子X2-18電壓為直流220 V（正常為220 V），說明斷路器合閘位置開入量正常，因此測控裝置端子板以外電路處理故障不用考慮。
拆下X2電路板，更換備份后顯示正常，監控后臺報警消失。對拆下X2電路板進行分析。X2電路板有18個端子，我們只研究第1個斷路器位置開入量（其他端子原理一樣），將其單獨分離出來，其原理如圖3。
正常情況：當高壓斷路器在開路狀態時，斷路器輔助開關DL斷開狀態（與斷路器同步），從負極到正極（X2-18端子公共端）沒有形成回路。光電耦合器輸出端c、d相當于開關斷開，對應于一次接線圖斷路器斷開位置。
當高壓斷路器在閉合位置時，斷路器輔助開關DL閉合狀態（與斷路器同步），DC220 V直接加在X2-1、X2-18端子上，R1、R2分壓作用使得UR2大于發光二極管導通電壓Uon。
即UR2=×U（U為直流220 V）；UR2≥Uon時，發光二極管中有電流流過，使發光二極管發光，光電耦合器左邊形成通路。光敏元件受到光照后在三O管基極產生電流，使三極管導通，光耦合器輸出端c、d相當于開關閉合，對應一次接線圖斷路器閉合位置。
故障情況下：在斷路器輔助開關DL閉合狀態，光電耦合器右側3、4端沒有導通沒有形成正常運行情況下的對應關系。經過測量分析，X2-1、X2-18端子間電壓正常，說明測控裝置外部電路正常。那么故障只能在測控裝置內部找了。
從最簡單處入手測R1、R2電阻，測得R1=110 V，（R2在網孔中測量不準確，但和好備件比較是好的）與X2備用電路板R1進行比較，故障板電阻R1阻值由100 kΩ增大到了110 kΩ，由公式UR2=×U知R1增大，R2不變，分母增大即UR2減小，當UR2
用高精度100 kΩ的5環電阻更換損壞的電阻R1后，加電試驗運行正常，至此故障原因找到（電阻阻值變大可能是設備長期在惡劣高溫環下運行使其損壞，在今后的維護中對此加以重視、盡量選擇質量好、精度高的元件）。
3 結語
變電站自動控制系統饋線保護測控裝置誤報警故障，是自動化控制過程中比較常見的一類故障。形成的原因比較復雜，在實際維護中維護人員要具體問題具體分析，不可生搬硬套。以上文章分析只是對特定故障分析、處理的一種思路，使維護人員在維護NZB3系列保護測控裝置時，能夠對這類故障更準確、快捷地做出判斷、處理。
【 關鍵詞 】 Altium Designer 9；仿真；定時控制系統
Simulation Application of Altium Designer 9 in Project
You Peng ZhaiI Xiao-dong Hu Ming
(XuHai College,China University of Mining and Technology JiangsuXuzhou 221008)
【 Abstract 】 In order to adapt to changing electronic design technology, improve user productivity and reduce difficulty of the work of PCB design,study the simulation application of Altium Designer 9 in project. Design of a variety of specific functions PCB occupied a very important position in engineering practice.Using Altium Designer 9 to design principle and simulate can greatly shorten the project completion time, improve the success rate and efficiency of design. Study the timing control system of mine, design schematic of timing display and simulate,result reflected design idea truly. Research shows that using the simulation can verify the design result during the design of PCB, improve the success rate of design.
【 Keywords 】 altium designer9; simulate; timing control system
1 煤礦井下定時控制系統計時顯示電路方案的選擇
煤礦井下定時控制系統是采礦作業中非常重要的組成部分，關系到各部分協同工作的一致性。計時顯示電路是定時控制系統中最基礎的部分。實現方案采用脈沖電路、計數電路和顯示電路的組合。利用Altium Designer 9對設計電路進行原理圖設計，通過仿真功能驗證設計結果。
1.1 脈沖電路
定時控制系統計時準確的基礎是脈沖電路。方案中選用的是晶振分頻實現秒脈沖。
1.2 計數電路
計數電路由計數器組成，方案選用74ls290實現計數電路，將74ls290接成十進制計數器，計數脈沖從外部接入，計時電路分為小時、分鐘、秒三部分。
1.3 顯示電路
方案選用CD4511譯碼器和數碼管實驗顯示電路。
2 電路仿真及印刷電路板設計
電路實現方案確定好后就要進行印刷電路板設計及電路仿真。
2.1 Altium Designer 9介紹
Altium于2009年7月推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 9。 Altium Designer9，它是完全一體化電子產品開發系統的一個新版本，也是業界第一款也是唯一一種完整的板級設計解決方案。
Altium Designer 是業界首例將設計流程、電路仿真、集成化 PCB 設計、可編程器件（如 FPGA）設計和基于處理器設計的嵌入式軟件開發功能整合在一起的產品，一種同時進行PCB和FPGA設計以及嵌入式設計的解決方案，具有將設計方案從概念轉變為最終成品所需的全部功能。
這款最新高端版本Altium Designer 9除了全面繼承包括99SE，Protel2004在內的先前一系列版本的功能和優點以外，還增加了許多改進和很多高端功能。Altium Designer9拓寬了板級設計的傳統界限，全面集成了FPGA設計功能和 SOPC設計實現功能，從而允許工程師能將系統設計中的FPGA與PCB設計以及嵌入式設計集成在一起。
