1.3.1 印制电路板的结构布局设计

印制板有许多特点，如印制导线都是平面布置，单面印制板上导线不能相互交叉；铜箔的抗剥离强度较低，接点不易多次焊接；不宜采用一点接地等。因此印制板上元器件布局与布线有其自身特点。

1.按照信号流走向的布局

对整机电路的布局原则是：把整个电路按照功能划分成若干个电路单元，按照电信号的流向，逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位置，使布局便于信号流通，并使信号流尽可能保持一致的方向。在多数情况下，信号的流向安排成从左到右（左输入、右输出）或从上到下（上输入、下输出）。与输入、输出端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。以每个功能电路的核心元器件为中心，围绕它来进行布局。例如，一般是以三极管或集成电路等半导体器件作为核心元器件，根据它们各电极的位置，排布其他元器件。要考虑每个元器件的形状、尺寸、极性和引脚数目，以缩短连线为目的，调整它们的位置及方向。

2.优先确定特殊元器件的位置

电子整机产品的干扰问题比较复杂，它可能由电、磁、热、机械等多种因素引起。所以在着手设计整机电路布局的时候，应该分析电路原理，首先确定那些可能从电、磁、热、机械强度等几方面对整机性能产生影响，或者根据操作要求而固定位置的特殊元器件的位置，然后再安排其他元器件，尽量避免可能产生干扰的因素，并采取措施，使印制板上可能产生的干扰得到最大限度的抑制。

3.印制电路板的热设计

由于印制电路板基材耐温能力和导热系数都比较低，铜箔的抗剥离强度随工作温度的升高而下降。印制电路板的工作温度一般不能超过85℃。如果不采取措施，则过高的温度会导致印制电路板损坏和焊点开裂，还会使安装在印制板上的热敏元件和发热量大的元件无法正常工作。

装在板上的发热元器件（如功耗大的电阻）应当布置在靠近外壳或通风较好的地方，以便利用机壳上开凿的通风孔散热。发热量大的元器件应放置在便于散热的位置，如散热孔附近。如果元件的工作温度高于允许值时应加散热器。散热器体积较小时可直接固定在元件上，体积较大时应固定在底板上。在设计印制板时要考虑到散热器的体积以及温度对周围元件的影响。

对于温度敏感的元器件，如晶体管、集成电路和其他热敏元件、大容量的电解电容器等，不宜放在热源附近或设备内的上部，要和其他元件要有足够的距离，或采用热屏蔽结构。

4.印制电路板的减振缓冲设计

为提高印制板的抗振、抗冲击性能，板上的负荷应合理分布以免产生过大的应力。较重的元件应安排在靠近印制电路板支承点处。对大而重的元件尽可能布置在靠近固定端，并降低其重心或加金属结构件固定。

电路板面尺寸大于200 mm×150 mm时，应考虑电路板的机械强度。应该采用机械边框对它加固，以减少印制板的负荷和变形。位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2 mm。在板上要留出固定支架、定位螺钉和连接插座所用的位置。

5.印制电路板的抗电磁干扰设计

电磁干扰是在整机工作和调试中经常发生的现象，其原因也是多方面的，除了外界因素（如空间电磁波）造成干扰以外，印制板布线不合理，元器件安装位置不恰当等，都可以引起干扰，使设计失败。这些干扰因素，如果在排版设计中事先予以重视，则完全可以避免。

相互可能产生影响或干扰的元器件，应当尽量分开或采取屏蔽措施。要设法缩短高频部分元器件之间的连线，减小它们的分布参数和相互之间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能离得太近。强电部分（或高电压供电的部分）和弱电部分（低电压供电或小信号处理的部分）、输入级和输出级的元件应当尽量分开。直流电源引线较长时，要增加滤波元件，防止受50 Hz交流电干扰。

扬声器、电磁铁、永磁式仪表等元件会产生恒定磁场，高频变压器、继电器等会产生交变磁场。这些磁场不仅对周围元器件产生干扰，同时对周围的印制导线也会产生影响。这类干扰要根据情况区别对待，一般应该注意减少磁力线对印制导线的切割；两个电感类元件的位置，应该使它们的磁场方向相互垂直，减少彼此间的磁力线耦合；对干扰源进行磁屏蔽，屏蔽罩应该良好接地；使用高频电缆直接传输信号时，电缆的屏蔽层应一端接地。

由于某些元器件或导线之间可能有较高电位差，应该加大它们的距离，以免因放电、击穿引起意外短路。金属壳的元器件要避免相互触碰。例如，NPN型三极管的外壳或大功率管的散热片一般接管芯的集电极，在电路中接电源正极或高电位；电解电容器的外壳为负极，在电路中接地或接低电位。如果二者的外壳都不带绝缘，设计电路板时就必须考虑它们的距离，否则在电路工作时，二者相碰就会造成电源短路事故。

为使印制板上的元器件的相互影响和干扰最小，高频电路和低频电路、高电位与低电位电路的元器件不能靠得太近。输入和输出元件应尽量远离。尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。元器件排列方向与相邻的印制导线应垂直交叉。特别是电感器件和有磁芯的元件要注意其磁场方向。线圈的轴线应垂直于印制板面。以求对其他零件的干扰最小。

6.印制电路板的板面设计

（1）元器件应按电原理图顺序成直线排列，力求紧凑以缩短印制导线长度，并得到均匀的组装密度。在保证电性能要求的前提下，元器件应平行或垂直于板面，并和主要板边平行或垂直。在板面上分布均匀整齐，一般不得将元件重叠安放。如果确实需要重叠，应采用结构件加以固定。

（2）通常元器件布置在印制板的一面，此种布置便于加工、安装和维修。对于单面板，元器件只能布置在没有印制电路的一面，元器件的引线通过安装孔焊接在印制导线的焊盘上。双面板主要元器件也是安装在板的一面，在另一面可装一些小型的零件，一般为表面贴装元件。如需绝缘可在元器件和印制电路之间垫绝缘薄膜，或留1 mm～2 mm间隙。

（3）如果由于板面尺寸限制，或由于屏蔽要求而必须将电路分成几块时，应使每一块印制板成为独立的功能电路，以便于单独调整、测试和维修。这时应使每一块印制板的引出线为最少。高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方，应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

（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。若是机内调节，应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节，其位置与调节旋钮要在机箱上。元件的标记或型号应朝向便于观察的一面。