《电子装备设计技术》课件第7章

第7章电子设备组装设计技术7.1元器件的布局7.2典型单元的组装与布局7.3布线与连线技术7.4预加工处理7.5电子设备的总体布局与组装7.1.1元器件的布局原则

元器件布局是指电路单元中各元器件的位置安排。电路单元中各元器件的布局，应遵循以下原则：

（1）电路单元的元器件布局应保证电气性能指标的实现。

电路单元的电气性能通常是指频率特性、信号失真度、增益、工作稳定性、相位、杂音电平、效率等相关指标，电路不同指标各异，元器件布局对电性能有较大的影响。如果在元器件布局时，注意电场、磁场的感应影响，将电磁感应降低到最低限度，就能够减少干扰的产生，否则应采取屏蔽和隔离措施。7.1元器件的布局（2）元器件的位置安排和放置方向以及元器件之间的距离，都直接影响着连线长度和敷设路径，导线长度和走线的合理性将影响其分布参数和电磁感应，最终影响电路性能，因此，在元器件布局时应考虑到布线。

（3）元器件布局应考虑组装结构紧凑，重量分布均衡，排列有序，有利于结构设计。

随着电子设备向小型化、微型化发展，要求设备结构紧凑，提高组装密度。在元器件布局时，应精心考虑，合理安排，在兼顾各方面要求的同时，力求提高组装密度，缩小整机尺寸。在布局时应考虑元器件的重量布置均衡，力求降低重心；应使元器件排列有序、层次分明，便于装配、调试和维修。（4）元器件布局应有利于散热。高温对大多数元器件，特别是半导体器件影响较大，对温度敏感的元件影响更大，在布局时应有利于散热和抗热。

（5）元器件布局应有利于耐冲击振动。对于冲击振动能力较差，或工作性能受冲振影响较大的元器件，在布局时应充分注意防振和耐振问题。7.1.2布局方法和要求

元器件布局时的排列方法和要求，是在按电路图顺序排列的基础上兼顾各级电路、元器件和导线之间的相互影响，合理布设地线。

（1）按电路图顺序成直线排列。

元器件的布局通常按电路图的顺序成直线排列较为理想，各级电路中的晶体管或集成电路按横轴向顺序排列，电路的元器件尽量集中布设；前级管子的输出和后级管子的输入之间的元器件布置在两个管子之间的区域，其他元器件则布置在管子两侧的纵轴区域。元器件成直线排列的优点是：电路的输入级和输出级距离较远，减少了两级间的寄生反馈或寄生耦合；各级电路的地电流主要在本级范围内流动，减少了级间的地电流串扰；便于各级电路的屏蔽和隔离。

但应注意，元器件在按直线布局时，应使各级电路之间有足够的距离，并使前后级电路很好地衔接，应注意管脚的方向，使连线最短。对于集成电路，与之相连的元器件应布置在集成电路块相应的引线附近，距离应稍近。

当电路中既有高电位元器件又有低电位元器件时，高电位元器件应布置在横轴上，低电位元器件应布置在纵轴上，这样可免除地电流窜流，减少高电位元件对低电位元件的干扰。若电路受到安装空间限制，不能作直线布置时，可采用L形或两排平行布置，应采用两块底板，各底板仍然是直线布置，两底板彼此隔离，只应在一点上进行电气连接。

采用印制电路板的电路单元，虽然地电流影响没有采用金属底座的电路单元严重，但布局时也应采取直线布置，使输入、输出远离，寄生反馈减小，而且各级电路印制导线最短，可削弱耦合干扰。（2）注意各级电路、元器件、导线之间的相互影响。

应根据元器件尺寸合理安排各级电路之间的距离，注意前一级输出与后一级输入的衔接，尽量将小型元器件直接连接在电路之间，较重、较大的元器件可以从电路中拉出来另行独立安装，并用导线连入电路。

应正确放置具有磁场的铁芯器件、热敏元件、高压元件，最好远离其他元件，以免元器件之间产生干扰。

对于高频电路，为了减小分布参数的影响，相互靠近的元器件不应平行排列，引线应作不规则排列，也可互相交错排列。（3）注意接地方法和接地点。

如果用金属底座安装元器件，应在底座下表面铺设几根粗铜线作地线，地线应浸锡后焊在底座中央。接地元器件接地时，应选取最短的路径就近焊在粗铜地线上。如果大型元器件安装在其他金属构件上，应单独铺设地线，不能利用金属构件作地线。

如果要在金属底座和金属构件上安装元器件，应留有足够的安装空间，以便装拆。

如果采用印制电路板安装元器件，各接地元器件应就近布置在地线附近，可根据情况采用一点接地和就近接地。（4）元器件布局时应满足电路对元器件的特殊要求。

对于热敏元件和发热量大的元器件，在布局时应注意其热干扰，可采取热隔离或散热措施；对于需要屏蔽的电路和元器件，布局时应留有安装屏蔽结构的空间；对推挽电路、桥式电路或其他要求电性能对称的电路，其元器件排列时应注意做到结构的对称性，即做到元器件位置对称，连线对称，使电路的分布参数尽可能一致。 7.2典型单元的组装与布局

7.2.1稳压电源的组装与布局

1.稳压电源的技术要求

（1）按要求输送给负载规定的直流和电压，保证在最大负荷下保持稳定输出。

（2）在输入电压波动的情况下，能保持输出电压稳定，并有较高的稳压系数。

（3）保证输送给负载的直流接近于恒定直流，波纹因数较小。

（4）电源应具有较高的效率。对大、中功率电源，效率是一项重要的指标，效率高的电源工作时耗散出的热量较少。

2.稳压电源组装布局时应考虑的问题

（1）电源中的主要元器件包括整流管、电源变压器、滤波扼流圈、滤波电容器、泄放电阻等元器件，其中部分元器件体积较大，重量也较大，安装布局时应使重量均衡分布。

多数电源采用水平底座，大的元器件放置在底座上面，小的元器件和走线则在底座下面。对小功率电源，可将整流、稳压部分的多数元器件安装在印制电路板上，变压器等少数重量较大的元器件装在金属底座或支撑架上，并在电路上和印制电路板相连。

由于电源重量较大，在总体布局时，电源应放在设备最下部，以保证整个设备具有很好的稳定性。（2）整流管、稳压管、电解电容器、继电器等易出故障的元器件，应安装在便于更换的部位。元器件布置应便于测试，接线板、控制继电器应布置在侧面外缘，以便维护；电位器、调压器等应布置在靠近面板处，以便通过控制机构调整电压；各种控制旋钮、指示灯、电压表、开关和熔断器等均应布置在面板的适当位置，并便于和内部元器件相连。（3）布局时应便于散热，电源中的变压器、大功率整流管、扼流圈、大容量电解电容器等发热量大的元器件，应安装在空气容易流通的地方。整流管、整流器、硅堆等大功率整流元器件应安装在散热器上，并布置在机箱后板外侧等易散热部位。电解电容器等怕热元件应布置在远离发热元件的地方。（4）电源内通常有高压，应特别注意安全。

为防止电击事故，各种控制机构应和机壳机架相连并妥善接地。高压端子和导线应绝缘，并远离其他金属构件和导线，以免发生电晕和击穿现象；高压部分和低压部分应保持一定距离；各种馈线宜用硬线，并具有良好的固定结构；对具有高压的中等以上功率的电源，应安装门开关，以保障工作人员安全。（5）变压器等铁芯器件会有50Hz的泄漏磁场，当它与低频放大器的某些部分交连时，将产生交流声，因此电源必须与低频电路，特别是放大器隔开，或者将电源的铁芯器件屏蔽起来。

（6）电源变压器的重量较大，布局时应放在底座两端并靠近支撑点，以防止冲击振动时产生过大挠度，如有可能应将变压器直接装固在机架上。如果要求较高，可对变压器采取单独的减振、缓冲措施，此时，对较重的器件安装螺栓必须可靠并采取防松措施。7.2.2放大器的组装与布局

1.放大器的技术要求

（1）低频放大器多用于音频放大，要求有较好的频率特性，其频率范围必须适应所承担的工作，同时非线性失真和杂音电平应小一些。

（2）中频放大器和高频放大器应具有适当的增益，增益直接影响灵敏度及其平稳性，应适当高一些，但增益过高容易引起自激。（3）要求放大器失真程度小，对中频、高频放大器的失真应有严格的要求，否则失真的信号经过低频放大后，失真将更为严重。

（4）要求放大器工作应稳定，不产生自激振荡，放大器具有良好的屏蔽并能抑制反馈。

（5）要求功率放大器有较高的效率。

2.放大器组装布局时应考虑的问题

由于具有一定的增益，放大器工作时对外界的干扰很敏感，干扰将被放大，严重时放大器将无法工作。外界对放大器的干扰包括杂散电磁场的干扰、电源引起的干扰、接地不当引起的干扰等。

为消除或抑制干扰对放大器的影响，在组装、布局时应注意以下问题：

（1）放大器的元器件布局必须按电路顺序直线布置，各级元器件不能交错。级与级之间有足够的空间，前一级的输出要对着后一级的输入，其接线应尽量缩短。前置放大级与末级离得越远越好。（2）为了减少铁芯器件的漏磁场影响，输入、输出、级间各种变压器之间，扼流圈之间以及它们和其他元器件之间应相互垂直布置，即铁芯器件的线包轴线与其他元器件平面或与底座平面垂直。

此外，铁芯器件与钢质底座之间应留有空隙，不能直接贴在底座上。线圈会产生磁场，它与其他元器件之间也应相互垂直布置，必要时应进行屏蔽。

（3）对多级放大器，为了抑制因寄生耦合而形成的反馈，应做到：输入导线和输出导线远离；各级电路应加以屏蔽；与放大器无关的导线不能通过放大器，否则应采用屏蔽线并加去耦电路。（4）要抑制电源对放大器的影响，每级电路集电极回路与电源之间应加去耦电路，消除通过电源内阻和馈线产生的级间耦合。处理好电源引入线的接地点，防止交流分量影响放大器工作。

（5）布置元器件时应注意接地点的选择，低频放大电路的元器件接地应集中连接在一点上，即每一级只选一个接地点；高频放大电路应根据情况多点就近接地。地线应足够宽，频率越高，地线应越宽，以减少地阻抗影响，对印制电路宜采用大面积地线。元器件接地线不宜采用焊片，最好直接焊在地线上，更不允许采用一个共用焊片接地。

（6）高频放大器的组装与布局与一般高频电路相同，可参阅高频系统的组装与布局。7.2.3振荡回路的组装与布局

1.振荡回路的组装与布局应满足的要求

（1）振荡回路自身的损耗应减到最小。应选用介质损耗小和介电常数小的绝缘子作回路元件支架，并要求固定连接、焊接良好。如果活动连接时，增大接触压强，使其接触可靠。

（2）振荡回路应良好屏蔽。振荡回路应单独屏蔽，不允许与其他电路一起整体屏蔽。

（3）振荡回路的元件应足够坚固，元件和导线受冲击振动时不产生位移和变形。

（4）应采取防护措施尽量减小振荡回路中的元器件受温度、湿度、气压的影响，以提高频率稳定度。

（5）安装和布局振荡回路的元器件时，应便于维修和测试调整。

2.频率固定的单振荡回路的组装与布局

频率固定的单振荡回路包括调电感振荡回路和调电容振荡回路。振荡回路的电感和电容应分别固定在底座或绝缘支架上，并用导线接入电路。如果需要将几个单振荡回路布置在一起，则各回路间应保持距离，尽量减小互相间的耦合，并远离其他元器件。

因没有屏蔽，布局时应远离其他元器件以防电磁场干扰。如果需要屏蔽，可采用两种方案，一种方案是只屏蔽线圈，另一种方案是屏蔽整个振荡回路，整个振荡回路屏蔽时的抗干扰能力较好。采用屏蔽结构可使布局紧凑，而且振荡回路的抗干扰能力较强。

3.频率可调的振荡回路的组装与布局

具有固定频率的振荡回路与单振荡回路的不同之处是附加了频率转换装置。振荡回路中电容和电感线圈具有不同的参数，可以通过切换线圈、切换电容、切换振荡回路或同时切换电容和电感、切换串联的线圈等方式以改变振荡频率。

振荡回路的振荡频率决定于回路的特性阻抗，改变L、C即可改变振荡频率。由于增加了转换装置，在结构上不同于固定频率振荡回路，在具体布局时应按照连线最短、相互干扰最小、结构紧凑的原则安排。线圈可安装在一个公共骨架上，并放在屏蔽盒内，为了避免引入损耗而降低回路的品质因数，各线圈之间应留有3～5mm间距。有磁芯的线圈不能用公共骨架，多个线圈如装在一个屏蔽盒内，其间距离应留大些以免相互影响；多个振荡回路在屏蔽时应相互隔开，单独屏蔽；微调电容器可以和振荡回路的其他元器件安装在一起，放在一个屏蔽盒内，若调谐困难也可单独安装。

4.调谐回路的组装与布局

用调电容或调电感的方法调谐，因回路阻抗的变化不同而有所区别。从结构角度看，调电容时结构较简单，频率覆盖较大，但调谐精度较低，通常用于接收系统调谐和一般的发射系统调谐；而调电感时结构较复杂，频率覆盖较小，但调谐精度较高，通常用于要求较高的发射系统调谐。

可变电容器或可变电感器等调谐器件，既要与机械控制部分和指示装置相连，又要与高频回路中其他元器件相连，因此必须考虑机电整体布局，做到机电连接配合好，布置紧凑，连接导线最短，调谐方便。采用可变电容器作调谐元件时，最好把振荡回路的线圈组成组件，并单独屏蔽，也可对振荡回路进行整体屏蔽。微调电容器安装在可变电容支架上，要求便于微调。振荡回路的所有元件应尽可能靠近，接线最短，要求结构紧凑，便于调谐。可变电感器的基本结构包括四种形式：第一种为串联线圈变感器，在固定大线圈内安装转动小线圈，两线圈串联，当小线圈转动时其互感值改变使电感量变化；第二种为变匝数变感器，利用接触簧片在空心线圈上滑动以改变其匝数；第三种也是变匝数变压器，是将铜带绕在瓷筒上和金属筒上，绕在瓷筒上的线圈，由于两筒转动而改变其匝数。变匝数变压器的电感量随其匝数改变而变化；第四种为可调磁芯变感器，调节装在线圈中的磁芯（金属芯）即可改变其电感量，磁芯的轴向移动可采用螺旋也可采用齿轮齿条机构。

采用可变电感器调谐时控制机构较复杂，而且制造可变电感在结构和工艺上难度高于可变电容，故其应用受到限制。可变电感调谐系统与可变电容调谐系统的布局要求相同。7.2.4高频系统的组装与布局

1.高频系统的布局

1）电路元器件的布局

（1）同一级电路的元器件应以晶体管或集成电路为中心尽量靠近布置，连线越短越好。应注意管脚与电路元件以及与其他管子之间的相对位置和方向，以减少相互之间的影响。所有高频元器件都应远离机壳和其他金属板以减小寄生耦合。（2）布局时应注意元器件之间的热影响、电磁影响，这些影响对高频系统尤为严重，应采取远离或隔离、散热和屏蔽等措施。布局时应留有足够的空间来安排防护结构，并防止引入各种寄生耦合。

（3）布局组装高频电路时，尽量不要使用接插件和焊片，数量较少的元器件直接用其引线焊接在电路上，引线越短越好。若必须采用接插件，应保证其电接触可靠。若采用多焊片接线板，虽然结构紧凑便于安装，但相邻焊片间存在分布电容和分布电感。

2）结构零件的布局

高频系统中采用的机械性支撑、固定等结构件会影响电路性能，主要表现为会降低线圈的品质因数，增大介质损耗，增大电容耦合等，因此，在引入结构零件时应慎重并按以下原则进行处理：

（1）机械性装固零件应选用绝缘性能好、介质损耗小的材料制成，如高频陶瓷、聚四氟乙烯等。

（2）没有屏蔽的线圈附近不要安装金属零件，各种金属结构件应安装在屏蔽体外面和接地金属件上，且金属件应远离电路元件。

（3）安装高频组件和高频元器件时，最好利用其自身的结构安装固定，一般情况下不要引入其他机械性装固零件，特别是金属装固件，以免产生寄生耦合。

2.高频系统的屏蔽

屏蔽物的形状、尺寸和材料性能将对高频系统中的元器件和电路的参数产生较大影响，因此在屏蔽高频电路时，应注意以下几个方面的问题：

（1）通常横截面积相等的方形、矩形截面屏蔽罩或屏蔽盒对高频电路或元器件的影响，比圆形截面屏蔽罩或屏蔽盒要小一些，屏蔽罩的内表面与被屏蔽元件的距离越近，其影响越大，因此高频电路或元器件的屏蔽罩尺寸应大一些，截面形状应采用方形或矩形。（2）高频系统的屏蔽物材料，在频率很高时应采用镀银铜板，通常不宜采用铝和黄铜作屏蔽材料，如屏蔽要求不高可采用镀铜黄铜板。

（3）当高频电路与其他电路布置在一个底座或印制板上时，高频电路宜作整体屏蔽。较高频率的导线应采用高频屏蔽线，当要求较高时，可用拉紧的镀银光铜线，外面套上接地金属导管，管内光导线可用高频介质绝缘环支架架空。

3.高频系统的组装要求

（1）组装时应减小各种耦合。

组装高频系统时应减小布线、布局所引起的电感耦合和电容耦合，因此必须减小导线的长度和直径，增大平行导线间的距离，尽可能不引入介质常数大、介质损耗大的绝绝材料和金属构件。为了减小导线间的耦合，不宜将高频导线扎成线扎，各种导线与高频导线不宜平行，可成90°交叉。（2）组装时应满足绝缘性能要求。

高频系统安装用的绝缘件应采用介质常数小、介质损耗小、绝缘电阻高的材料，尽可能不要采用固体介质作绝缘层，最好用空气绝缘层，保持足够的空气隙。采用空气隙作电绝缘时，为防止载流元件产生电晕导致绝缘下降，载流元件在结构上应避免出现棱角和尖端。

由于高频时空气的耐电压强度（即抗电强度）下降，故频率越高空气隙应越大。用于高空的电子设备，因气压降低，抗电强度下降，必须增大空气隙。（3）提高导线刚性。

细而长的导线刚性差，在受冲击、振动时容易变形、移位，导致电路性能变化。减小导线跨度（长度），增大导线直径，都可提高导线刚度。 7.3布线与连线技术

7.3.1导线的选用

在装配连接电路时必须使用导线，选用导线时应考虑以下几方面内容。

1.电气性能要求

（1）允许的工作电流与压降要求。应根据导线要求和允许的工作电流的大小，并结合使用时的具体情况来确定芯线截面积。各种导线在不同的使用条件下，允许的电流密度各不相同。一般的绝缘导线允许的电流密度为2～3A/mm2，散热条件好时最大可达5A/mm2，敞开的无绝缘裸铜线和印制导线允许电流密度为20A/mm2。

导线中电流、允许电流密度与导线截面积、导线直径的关系如下：（7.1）（7.2）式中：I为工作电流，单位为A；J为允许电流密度，单位为A/mm2；S为芯线截面积，单位为mm2；d为导线直径，单位为mm。因为导线具有电阻，通过电流时会产生压降，所以当选用导线时，其压降不能超过允许压降。（2）工作电压与试验电压要求。工作电压的高低对导线的绝缘性能和结构要求都不同，工作电压越高，对导线的绝缘要求也越高。

通常试验电压或耐压是工作电压的2～3倍。在高压电路中，常取电路电压的1.5～2倍作为工作电压；高压交流导线的工作电压应比高压直流导线高些，并且安全系数随频率的升高而提高。

2.工作环境条件

选用导线时应考虑其工作环境条件，在湿热条件下，应考虑导线的耐热性、防潮性；在严寒条件下，应考虑导线的耐寒性、柔软性；存在摩擦、冲击和振动的条件下，应考虑导线的耐磨性、挠性等。

此外，还应根据使用条件考虑导线的耐燃性和阻燃性等安全性能。

3.工艺性和经济性

选择导线时还应考虑其工艺因素和价格，如导线剥头、浸锡性能等。为了区别设备内各种导线的性质、用途，便于装联、检查和维修，通常应根据导线的性质和用途，选用不同的颜色，称之为配色，可根据需要自行规定或按照公众所接受的习惯进行配色。7.3.2布线应考虑的问题

在高频电路中，连接导线的电阻、电容、电感和互感的分布参数不可忽视，从抗干扰的角度考虑，合理布线就是要设法减小电路中的线阻、分布电容、杂散电感，将由此产生的杂散电磁场降低到最小程度，从而使电路的分布电容、漏磁通、电磁互感以及其他由噪声引起的干扰得到抑制。要使布线所引起的噪声干扰在很大程度上得到抑制，必须注意以下几个方面的问题：（1）避免导线间的相互干扰和寄生耦合。

①不同用途和性质的导线不能紧贴在一起，应分开走线。

对于低电平和高电平信号线、输入与输出信号线、交流和直流馈线、不同回路引出的高频导线、继电器内的信号接点连线与线包连线（或功率接点连线）、脉冲输出线与放大的信号线等，在布设时应考虑分开。

②不能紧贴和捆扎在一起的导线，布线时应垂直交叉或隔开一定距离。

如果工作频率不高、放大增益不大，导线平行长度较短或噪声功率不高，导线可考虑捆扎在一起，但应注意，其影响程度必须在允许范围内。③连接导线应较短，特别是对高频电路尤为重要。当导线长度大于1/4工作波长时，必需采用屏蔽线。

④公用电路向各级电路的馈线应分开，并应有各自的去耦电路，以免相互影响。通常情况下应避免外电路的导线穿过本级电路。

(2)处理好接地导线。

①接地线应短而粗，以减少地阻抗。

②输入线、输出线或电源馈线应有各自的接地线，并成对扭绞后布置，避免采用公共地线。不同性质电路的电源地回线应分别各自接地到公共电源接地端，不要让任何一个电路的电源地线经过其他电路的地。

③多级放大器中各级的地线，允许由前级向后级引一条公共地线，并由最后一级接到电源地线，但不允许后级地电流通过前级地线流向电源。

④除了安全地线、屏蔽地线外，应避免用机架或金属底板作地线，必须另设粗钢线或铜带作地线。

(3)注意导线的布设。

①导线布设应整齐、美观、有条理，布线与元器件布局应协调，在不影响电气性能的前提下，同向导线应捆扎成线扎或胶合成线带，并整齐地铺设。导线布设应便于和元器件连接，并使导线最短。

②导线应贴紧底板、面板、框架的内侧边沿或弯角布设，这样布设的目的是保证导线既安全又便于固定，也不影响元器件的安装、调整和维修。架空的导线应采用支柱、支架固定，防止晃动。

用线夹固定导线时，其间距约在200～300mm，线束越细间距应越小。弯曲的导线或线束其曲率半径应大于直径的三倍，并在弯曲处两端用线夹固定。③导线与金属棱边相接触处应采用套管保护；穿过金属孔的导线应采用胶皮衬套和套管保护。

④连接到活动部分的导线，其引出端应固定，但长度应大些以留有活动余地。焊接在元器件或接线板上的导线，应留有1～2次重焊时的备用长度，约留20mm。

⑤若有需要从整机中抽出的分机和单元，如果有线束相连，其线束应足够长，以便带电测试维修。

4.减小布线的环路面积

从场的角度考虑，设法减小近场电场和磁场的感应耦合，这样可以明显抑制干扰场的强度。当电路或导线形成环状时，则环内所耦合到的磁通便能产生感应电压。因此，引线应尽可能避免构成环路，减小环路所形成的面积是布线的另一原则，即连接线越短越好。7.3.3导线的布线原则

1.强电、弱电信号分开布线

（1）信号线与输电线远离。

若强电信号（包括工频市电）与弱电信号线捆扎在一起，或相互平行距离过长，都可能引起强电信号对弱电信号的干扰，且两导线之间的距离越近，干扰越严重。（2）电源线之间的处理。

电子设备系统中的供电电源通常由市电交流220V供电，特别是在一些体积较小的测量仪器、仪表中，供电回路都是将220V交流电源经面板的电源开关又返回变压器。在这种情况下，应特别注意市电噪声对信号回路形成的干扰。实际布线时，如果强、弱信号线不得不平行布线时，可采用双绞线连接，或使用屏蔽线作为电源线，以减小交流干扰。（3）信号线与干扰源远离。

在进行机箱内的布线时，应使信号线尽量远离变压器、接触器、电磁铁等电磁或开关器件，避免这些部件产生的强电磁场和开关火花；同时应远离电动机、可控硅主回路等强电控制电路，避免这些具有大电流快速变化的强电回路。这些器件和电路极易使弱电流、低电平的信号回路受到强烈的噪声干扰。（4）输入和输出信号线远离。

输入回路和输出回路的信号线必须隔离，避免电路产生自激现象，尤其是当输出功率较大时，输出电路的大电流波动足以影响到输入回路。因此，输入回路和输出回路的引线应尽量远离，避免平行走线或捆扎在一起走线。即使不是电路的功率输出级，只要和输入信号回路的电平相差较大，就应分开布线，这是布线的一条基本原则。

2.交流、直流线路分开布线

交流电流流经导线时的电流变化，将在空间形成交变磁场，这种交变磁场对电子线路所形成的干扰，通常比恒定磁场形成的干扰大得多，且在技术处理上也困难得多。

对于低频电路（如音频为20Hz～20kHz），如果受到50Hz或100Hz交流电的干扰，采用滤波器等方法滤波，将同时将这一频率范围内的有用信号滤掉，因此50Hz的工频干扰是低频电路中影响最大的干扰。布线时必须将交流、直流线路分开布设。对交流信号而言，电源线和地线都是零电位，因此在两个易发生干扰的电路之间，可以用电源线或地线将二者隔开，以达到抑制干扰的目的。

从场的观点看，离噪声源越远，噪声电磁场的强度（与距离的平方成反比）就越小。因此在可能的条件下，尽可能增大导线与噪声源的距离，这样有利于减小耦合。

在设计布线时，应将导线分类，同类引线放在一起；交流线和直流线应尽量分开，并且应在不同方向上延伸；反馈检测线等小信号引线应远离噪声源，并与流过脉动电流的引线离得越远越好。结构上的布局对引线的排列影响也较大，为了减小各电路间的相互耦合，通常的办法是按主回路元器件的顺序，从交流输入到直流输出依次排列，交流输入和直流输出设置在同一端面上，也就是从交流输入到直流输出经过一条环形路线，以期得到最短的引线。

为了使各种不同类型的引线尽量不交叉，可以充分利用空间进行分层。例如，交流引线走机箱的一侧，直流小信号引线走机箱的另一侧，而脉动电流线以及大电流引线则在机箱的中间布置等。

3.高压、低压电路分开走线

在同一电路或同一电子系统的不同电路中，如果既有低电平的信号逻辑电路，又有高压电路，必须考虑采取适当的措施来抑制高压电路对低电平电路的干扰。在布线时，应尽量使高压部分的元器件及连线相对集中，并远离低电平的信号逻辑回路，必要时还应采取屏蔽或隔离措施。例如，屏蔽或隔离高压部分的元器件及连接线等；切断其所产生的高频高压电磁辐射向外部的扩散；也可以屏蔽低压部分的电路，以不受外来高压电磁场的影响。

7.4预加工处理

7.4.1导线的加工

1.导线剪裁

进行导线的剪裁时，应按先长后短的顺序用斜口钳、自动剪线机或半自动剪线机进行剪切。对于绝缘导线，应防止绝缘层损坏，影响绝缘性能。手工剪裁绝缘导线时应拉直再剪，细裸导线可用人工拉直，粗裸导线可用调直机拉直。铜管一般用锯剪裁，扁铜带一般在剪床上剪裁。

剪线应按工艺文件中导线加工表的规定进行，长度应符合公差要求。在无特殊要求的情况下，可按表7.1所示的公差进行处理。表7.1导线长度公差

2.导线剥头

将绝缘导线的两端去掉一段绝缘层而露出芯线的操作过程称为剥头。

导线剥头可采用刃剪法和热剪法。刃剪法操作简单，但可能损伤芯线；热剪法操作虽不伤芯线，但绝缘材料会产生有害气体。使用刃剪法之一的剥线钳剥头时，应选择与芯线粗细相配的钳口，对准所需要的剥头距离，剥头时切勿损伤芯线。

剥头长度应符合导线加工表要求，无特殊要求时可按下述要求处理：对于芯线截面积小于1mm2的导线，剥头长度应在8～10mm之间；对于芯线截面积为1.1～2.5mm2的导线，剥头长度应在10～14mm之间。

3.多股芯线捻头

使用多股芯线时，当芯线剥去绝缘层后，多股芯线可能会松散开，此时应进行捻紧，以便浸锡和焊接。在采用手工捻线时用力不宜过大，否则易捻断细线。芯线捻过后，其螺旋角一般在30°～45°之间。捻线时也可使用专用的捻头机。

4.清洁处理

绝缘导线的端头浸锡前应进行清洁处理，去除导线表面的氧化层，提高端头的可焊性。7.4.2导线和元器件浸锡

浸锡是为了提高导线和元器件在整机安装时的可焊性，是防止产生虚焊、假焊现象的有效措施之一。

1.芯线浸锡

绝缘导线经过剥头、捻头和清洁工序后，应进行浸锡。浸锡前应先浸助焊剂，然后再浸锡。浸助焊剂和浸锡时不应将焊剂和焊锡沾到绝缘层上，并且应控制浸锡时间，通常为1～3s，且只能浸到距绝缘层1～2mm处，防止绝缘层因过热而收缩或者破裂。浸锡后应立刻浸入酒精中散热，最后再按工艺图要求进行检验、修整。

2.裸导线浸锡

裸导线、铜带、扁铜带等在浸锡前，应先用刀具、砂纸或专用设备等清除浸锡端面的氧化层，再蘸上助焊剂后进行浸锡。若使用镀银导线，就不需要进行浸锡，但如果银层已氧化，则仍需清除氧化层并浸锡。

3.元器件引线浸锡

元器件的引线在浸锡前应先用刀具或砂纸在离元器件根部2～5mm处开始去除氧化层。浸锡应在去除氧化层后尽快完成，以防止引线再度氧化。浸锡时间应根据引线的粗细酌情掌握，一般为2～5s。若时间太短，引线未能充分预热，易造成浸锡不良；若时间过长，大部分热量传到器件内部，易造成器件变质、损坏。

4.焊片的浸锡

焊片浸锡前首先应清除氧化层。无孔的焊片浸锡的长度应根据焊点的大小或工艺来确定，有孔的小型焊片浸锡应没过小孔2～5mm，浸锡后不能将小孔堵塞。浸锡时间应根据焊片酌情掌握。

元器件引线、焊片浸锡后应立刻浸入酒精中进行散热。经过浸锡后的焊片和元器件的引线，浸锡层应牢固均匀，表面应光滑，不出现孔状、锡瘤等现象。7.4.3元器件引线成型

为了方便地将元器件插到印制板上，提高插件效率，应预先将元器件的引线按照卧式安装或立式安装的成型要求加工成一定的形状。

成型时引线弯折处离根部至少应有2mm，弯曲半径应不小于引线直径的两倍，以防止引线折断或拔出。根据成型后的元件是否直接贴装到印制板上，或是否用于双面印制板或有无散热要求，来确定器件引线的成型，元件安装时与印制板应保持2～5mm的距离。怕热的或易破损的玻璃壳体二极管等元器件在焊接时，多采用有绕环的引线成型而使引线较长，避免元器件变热损坏。凡有标记的元器件，引线成型后其标称值应朝外，以便查看。

折弯所用的工具包括自动折弯机、手动折弯机、手动绕环器和圆嘴钳等，使用圆嘴钳折弯时应注意防止用力过猛，以免损坏元器件。7.4.4线把扎制及电缆加工

1.线把的捆扎

电子产品中的元件或部件间通过导线相连接，在大、中型产品中连接导线多而复杂。为了简化装配，减少空间，便于安装维修，通常在整机总装前用线绳或线扎搭扣将导线分组扎成线把或线扎。线扎可使机内走线整洁有序，保证电路的工作稳定性。导线的扎制应按照线扎图进行，线扎图常称为钉板图，采用1∶1的比例绘制，以便照图直接排线扎制。扎制时应注意以下几个方面：导线长度应合适，排列应整齐；从线扎分支处到焊点间应留有一定的裕量，线扎拐弯处的半径应比线束直径大两倍以上；扎制时导线不要拉得过紧，以免因振动将导线或焊盘拉断；导线的路径应尽量短，并避开电场影响；输入、输出线不应排在一个线扎内，并应与电源线分开，若必须排在一起时，则必须使用屏蔽导线；传输高频信号的导线不要排在线扎内；灯丝线应拧成绳状之后再进行排线，以减少交流干扰；线扎内应留有适量的备用导线，每一线扎内至少要有两根备用导线，备用导线应为线扎中长度最长的导线，线径与最粗的线径相同，以便于更换。表7.2线束直径与线扣距离常见的导线的捆扎包括如下几种方法：

（1）线绳捆扎。该法制作线把较经济，但在大批量生产时工作量较大，效率不高。

捆扎用线有棉线、尼龙线和亚麻线等，捆扎前可先将其放到石蜡或地蜡中浸一下，以增加线绳的涩性，使其不易滑动，线扣不易松脱。对于带有分支点的导线线束，应将线绳在分支拐弯处多绕几圈，起到加固的作用。（2）线扣捆扎。该法比较简单，更换导线方便，但搭扣只能使用一次，且使用时不能拉得太紧，以免将其损坏。

电子产品生产中常用线扎搭扣捆扎线把，线扎搭扣式样很多。用线扎搭扣捆扎导线既可用手工拉紧，也可用专用工具紧固，线把捆扎后应将搭扣的多余长度剪掉。（3）安装套管。安装套管是一种不用捆扎而将导线约束在一起的方法。将多股导线装在套管中就可形成多股导线束。

常用的套管有三种类型：热缩套管、可换套管和拉链套管，后两种使用较少。

用热缩套管扎制线把方法简单，但更换导线较不方便。用热缩套管制作导线束的具体步骤为：①选择相应直径的套管；②剪切一节长度符合要求的套管；③将导线一一穿过套管；④整理导线束；⑤用加热器加热套管。（4）黏合剂结扎。用胶黏的方法制作线束，工艺简便，只适用于平面型布线。

当导线较少时，可用四氢化呋喃将导线黏合成线束。黏线时，用平头毛笔将四氢化呋喃溶液涂在导线表面上，因溶液易挥发，涂抹要迅速，大约半分钟即可胶黏住。

（5）塑料线槽排线。用线槽排线较省事，更换导线较方便，但线槽成本较高。

在电子产品中，为了使机内走线整齐，便于查找和维修，常用塑料线槽排线。线槽装在机座上，线槽的横向有很多出线孔，只要将不同走向的导线依次排入槽内，导线排完后盖上线槽盖即可，无须捆扎。（6）移动线把的扎制。

在电子产品中常有需活动的线束，如CD唱机的光头线等。为使线束弯曲、移动时各导线受力均匀，在扎制线束前应先将线束拧成15°左右的角度。线束扎好后可在它的外面加缠聚氯乙烯带，以增强其可靠性。

2.屏蔽导线与电缆的加工

1）屏蔽导线端屏蔽层的剥离

屏蔽导线端的屏蔽层剥离时，不能剥得过长，否则将失去屏蔽作用。屏蔽层端到绝缘层端的距离应根据导线的工作电压而定，通常工作电压在600V时，剥头长度取10～20mm，工作电压越高，剥头长度应越长。

2）屏蔽导线的地线制作

为使屏蔽导线具有更好的屏蔽效果，剥离后的屏蔽层应可靠接地。屏蔽层的接地线制作包括如下几种不同的方法。

（1）在屏蔽层端绕制镀银铜线。

在剥离出的屏蔽层下面缠2～3层黄绸布，然后在屏蔽层端头上密绕镀银铜线，宽度约为2～6mm。绕制后将铜线与屏蔽层焊接牢固，应焊一圈，焊接时应注意掌握时间，以免时间过长烫坏绝缘层。最后，将镀银铜线空绕一圈并留出一定长度用作接地。（2）直接用屏蔽层制作。在屏蔽层的适当位置上拨开一个小孔，抽出绝缘线，然后将屏蔽层线捻紧，并将线头浸锡。浸锡时要用尖嘴钳夹住，防止锡向上渗进，形成硬结。

（3）在屏蔽层端焊接绝缘导线。剥离一段屏蔽层后，将绝缘导线焊在屏蔽层端头的金属线上，绝缘导线外可套上绝缘套管。

3）低频电缆与插头、插座的连接

低频电缆常作为电子产品中各部件间的连接线，用以传输低频信号。

电缆插头、插座的型号很多，结构各不相同，加工方法存在差异，但总的要求基本一致，即根据插头、插座的引脚数目选择相应的电缆进行剥头处理，将电缆内的各导线焊到引脚上。电缆线束的弯曲半径不能小于线束直径的2倍，在插头根部的弯曲半径不能小于线束直径的5倍，以防止电缆折损。对于非屏蔽电缆与插头座的连接，将电缆外层的棉织套剥离一段适当的长度后，用棉线绑扎，并涂上清漆，以增强扎线强度；然后套上橡皮圈，拧下插头座上的螺钉，拆开插头座，把插头座后环套在线束上，并将绝缘套管套入处理过的导线头内，再将导线依次焊到插头座的引脚上，将绝缘套管推到焊脚根部，以避免引脚间相互短路；最后安装插头座外壳，拧紧螺钉，旋好后环即可。

对于屏蔽电缆与插头座的连接，连接方法与非屏蔽电缆插头座的连接方法基本相同，只是插头座后环套入电缆线后，要将一个金属圆垫圈套过屏蔽层，并把屏蔽层均匀焊到圆垫圈上。然后再焊线，套上套管，拧紧螺钉，旋上后环。

3.屏蔽线的接地

屏蔽线使用中，如果屏蔽层不接地，则不能有效地发挥屏蔽作用，要使屏蔽线具有屏蔽效果，必须将屏蔽层可靠接地。

（1）低频时采用一端接地。屏蔽线的屏蔽层应采取一点接地的方式。

如果所用屏蔽线的屏蔽层有两个以上接地点，有可能通过屏蔽层构成噪声地线回路而产生噪声电流，这种方法对于双绞屏蔽线来讲，屏蔽层中流动的噪声电流将在芯线上耦合出噪声电压；而对普通屏蔽线或同轴电缆而言，屏蔽层中的噪声电流将在其本身的阻抗上形成电压降，噪声电压对包裹芯线必然形成噪声干扰。（2）高频时采用双端或多点接地。

屏蔽层一端接地的方式通常只适用于工作频率低于1MHz的电路，这样可以避免形成地环路，达到屏蔽的目的，同时可以防止工频交流干扰电流流经屏蔽层而使信号电路受到干扰。但对于工作频率高于1MHz的电路，或传输电缆长度超过波长的1/20，即通常所说的高频电路，则不宜采用低频时屏蔽层一点接地的方式。

在高频时，电路杂散电容的影响不可忽视，屏蔽线的杂散电容通过耦合方式，已使电路形成了接地环路，尤其是传输电缆越长，这种分布电容的影响也越显著。为了能有效地保持屏蔽层的地电位，高频时屏蔽层应采取多点接地的方式。电缆屏蔽层的两端接地是高频电路常用的一种接地方法。对于用长电缆传输信号的电路，长电缆则应在每隔约1/10波长处接地一次，以使两接地点间的电缆长度不超过信号波长的1/4，这样处理可以减小接地阻抗，防止电缆传输中的反射干扰。高频电路中采用的两点接地方法，虽然可能由于地电位差在屏蔽层中形成噪声电流（一般为工频及其谐波信号），但由于工作信号频率与其相差甚远，所以很容易用滤波的方法将其滤除，一般不会对电路的工作构成危害。当频率高于1MHz时，由于集肤效应，屏蔽层中的噪声电流只在屏蔽层的外表面流动，信号电流只在屏蔽层的内表面流动，噪声电流和信号电流间的耦合作用将减弱。高频电路中使用同轴电缆时，屏蔽层多点接地的方法还能够同时提供较好的磁屏蔽效果。对于要求宽频带工作的电路，可以采用一个小电容代替杂散电容，来兼顾高频电路多点接地和低频电路一点接地的宽频带要求。高频时，小电容阻抗相当小，可视为短路，电路成为多点接地；而在低频时，小电容的阻抗很大，可视为开路，电路实现一点接地，这种方法在实际使用时比较方便。（3）输入接地与输出接地。

在低频电路中为了得到最好的噪声抑制效果，屏蔽层不应成为信号线；屏蔽线的屏蔽层一定要接地，浮空的屏蔽层往往会形成更严重的干扰；屏蔽层接地点的选择以接信号源的地为最好。

对于多级设备，前级接地有利于抗外来干扰，后级接地有利于抑制本机的干扰，但在实际实施过程中往往很难辨清接地类型，如果按设计的接地方式接地后效果不佳，则可改接另一端。

由于双绞屏蔽线和同轴电缆具有较好的屏蔽防护效果，所以在电子设备中被广泛采用，使用中可采用双绞屏蔽线和同轴电缆的优选接地方案。 7.5电子设备的总体布局与组装

7.5.1电子设备组装的结构形式

电子设备的组装结构通常可采用整机、分机、电路单元，或整件、印制电路板或组件等分级组装的结构形式，其组装结构形式和组装工艺相一致，这种分级组装结构不仅在电路上具有一定的独立性，而且在结构和工艺上也具有相对的独立性。采用分级组装结构便于组织生产、装配和调试，也便于维修和检测。组装结构形式多种多样，根据电子设备的功能、用途而异。通常电路中各种小元器件先组装成印制电路装配板或组件板，并通过插座与底板下的布线相连，有时也可将印制电路装配板或组件板的引出线与电路直接焊接。与插座相连的印制装配板应采用导轨导向和支承，与电路用导线连接的印制装配板和组件板则采用螺钉固定。（1）有些电子设备采用单元盒结构、积木式组装结构，将印制装配板安装在单元盒内。单元盒内的电路是具有特定功能的单元电路，可单独进行测试调整，单元盒也是屏蔽盒，它通过插头座与其他电路接通，单元盒通常应插入机架上相应导轨中，便于装拆维修。

（2）电路中尺寸较大、较重的元器件，通常用紧固件紧固在底板上，其导线在底板下面布设。底板是大型元器件、电路单元、机械部件的安装基础，常和面板相连，这样的结构形式便于将电路、控制与指示部分连接成整体，是目前电子设备中采用较多的一种结构形式。（3）为了便于组装，电子设备宜采用多块小面积底板，有利于削弱地电流串扰。小面积底板是单元电路的安装基础，分别与机架装固，对整机装配也很方便。

（4）对于微波系统的元器件，如同轴线、波导、谐振腔等，其机械安装要求较高，通常多安装在刚强度高的大型底板上。具有驱动电机和机械转动系统的部件及其相连接的器件，也要求安装在刚强度高的大型底板上。（5）有些大型电子设备常采用机柜、插箱组装结构，插箱是较为独立的组装单元，由底板、面板等零件组成，通过插头座、导轨与机柜相连。

在选择组装结构形式时，应综合各方面因素分析权衡，以选取最佳方案。采用何种形式的组装结构取决于电子设备的性能、技术要求，电子设备的复杂程度及其组成状况，组装工艺性与生产批量，防护要求与使用要求等指标。7.5.2组装单元的划分

在电子设备总体布局中，应根据电子设备的电原理图或方框图按级划分组装单元。如电子设备可划分为若干分机或单元；分机或单元又可划分为若干电路单元或整件、功能盒；电路单元或整件、功能盒又可划分为若干印制电路板或组件等。

划分组装单元可根据电子设备的具体情况确定，应遵循以下原则：

（1）划分组装单元的依据是电原理图或方框图，各单元在电路和结构上应具有一定的独立性，能够单独进行调整与测试。（2）划分的单元必须与组装工艺相适应，便于组织生产，组装时各单元之间应不相互影响、相互制约。

（3）同一级组装单元所容纳的元器件、零部件的总体积应大体相近，以便采用统一尺寸的安装结构，如印制电路板、单元盒、底板、插箱等，如果难以做到，可允许其中某一轮廓尺寸成倍增大，但规格不宜太多，以便规格化、标准化。

（4）在划分组装单元时，应注意元器件之间、电路之间的相互干扰，凡在电性能上相互产生干扰或影响的元器件、电路单元，都不能安排在同一个组装单元内。例如，高频和低频、高压和低压等电路均不宜安排在同一个组装单元内。（5）控制系统、指示系统及其相联系的电路，必须安排在同一个组装单元内；在电路上联系较紧密的几个小组装单元，应尽可能安排在同一个高一级的组装单元内。

（6）各组装单元之间的电气连接数目越少越好，特别是对分机、插箱等较大的组装单元，应尽量减少各组装单元的引入、引出导线数，使电接触数减至最低限度。这一原则同样适用于印制电路板，这是因为组装单元对外的导线越多，越易引起寄生耦合和反馈。7.5.3总体布局原则

为了确保电子设备稳定而可靠地工作，并实现预定的技术性能，在总体布局时应遵循以下原则：

（1）总体布局时应力求按照整机方框图的顺序排列各组成单元，使各组成单元之间的相互干扰最少或没有干扰；使各组成单元之间的连线走向合理，并有利于布线。

（2）总体布局时应注意重量分布均衡，使设备重心最低，设备总体尺寸合理，各组成单元的尺寸协调。（3）总体布局时应注意机电协调。设备内的电路系统和机械系统必须协调配合好，如调谐、显示、控制、伺服等系统，都是机电紧密结合的系统，在总体布局时应特别注意。

此外，电路系统中的某些元器件，既是电路元件也是机械零部件，如可变电容器、可变电感器、继电器以及微波设备中的同轴线、波导、谐振腔等，也存在与电路其他元器件相协调的问题，因此在总体布局时应将电路元器件和机械传动部件作为一个整体来考虑。（4）控制系统必须与相连的电路布局在同一组装单元，力求简化并便于操作。显示部分应与相应的机电部件就近布置，并与面板布置相协调。

（5）总体布局应有利于抑制和减少干扰，应注意使敏感电路不受干扰，注意接地点和接地方式的选择以及地线系统的布局等。（6）总体布局应有利于散热，应注意处理好冷却介质的流动途径，做到以最有利的形式把各单元产生的热量带走，同时应不影响热敏元件正常工作；对于组装密度较大、发热较集中且换热条件较差的单元或器件，布局时应使热传导通路的热阻小、热路短；散热系统的各组成部分，如风道、风机、电机及其附属零件的布局，不能对电路形成干扰；散热系统布局应充分利用设备的现有空间等。（7）总体布局时应考虑减振、缓冲方面的要求。

较重的单元应