時間：2023-05-30 08:55:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：印制板；電磁輻射；電磁兼容
一、印制電路板的電磁環(huán)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(chǎn)生，如正在發(fā)射訊號的射頻天線所發(fā)出的移動電荷，便會產(chǎn)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(xiàn)象出現(xiàn)對離電力線幾十米的信息設(shè)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(shù)字系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)的丟失；在設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)級正常工作的破壞；醫(yī)療電子設(shè)備的工作失常；自動化微處理器控制系統(tǒng)的工作失控；導(dǎo)航系統(tǒng)的工作失常；工業(yè)過程控制功能的失效等。
二、 印制電路板的電磁兼容性設(shè)計
所謂電磁兼容性設(shè)計是指在設(shè)計中考慮設(shè)備在各種電磁環(huán)境中能抵御空間存在的各種電磁能的輻射干擾和經(jīng)電源線等連線引入的傳導(dǎo)干擾，同時設(shè)備自身的電磁泄漏也不能干擾同環(huán)境中的其它設(shè)備。為了保證設(shè)備的電磁兼容性，在設(shè)計中應(yīng)從下面幾個方面考慮。
1、導(dǎo)線的布局
導(dǎo)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(dǎo)線電感，但考慮到導(dǎo)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(shè)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(dǎo)線時產(chǎn)生電磁輻射，在布線時應(yīng)采用以下措施：①盡量減少印制導(dǎo)線的不連續(xù)性，印制導(dǎo)線寬度要均勻，導(dǎo)線拐角應(yīng)大于90°，禁止環(huán)狀走線。②由于時鐘信號線最容易產(chǎn)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(yīng)按照圖1方式布線以排列器件。
2、濾波技術(shù)在抗干擾技術(shù)中的應(yīng)用
濾波是抑制傳導(dǎo)干擾、克服感應(yīng)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(fā)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(dǎo)干擾源，因而在電源輸入端應(yīng)加電源專用 EMI濾波器，以降低電源線的傳導(dǎo)發(fā)射，抑制尖峰信號對電路的干擾。數(shù)據(jù)線和印制板線路也是傳導(dǎo)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(huán)和鐵氧體磁珠來抑制數(shù)據(jù)線和電源線上的傳導(dǎo)干擾，吸收印制扳上電路運行時數(shù)據(jù)線和電源線上的電磁能量。在具體電路設(shè)計時，印制板電源線與地線之間應(yīng)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(guān)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(yīng)盡量短。
3、合理安排接地線
接地是抑制傳導(dǎo)干擾的重要途徑，設(shè)計中若能把屏蔽、濾波和接地技術(shù)配合起來使用將會起到事半功備的效果。設(shè)計地線時，應(yīng)綜合考慮信號地、噪聲地和屏蔽地，并分開敷設(shè)。
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(shè)計的關(guān)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(huán)流對干擾影響則較大，因而應(yīng)采用分組敷設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shù)字電路與模擬電路分開敷設(shè)
當印制電路板上數(shù)字電路與模擬電路并存時，應(yīng)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(shù)字電路接地線設(shè)計成閉環(huán)路
單純數(shù)字電路的接地線采用閉環(huán)路設(shè)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(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將地線設(shè)計成環(huán)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(yīng)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(shè)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(nèi)部電路隔開，對電源信號采用AC／DC或DC／DC變換，對數(shù)據(jù)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(dǎo)耦合干擾的重要手段。
5、優(yōu)化信號設(shè)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(yīng)大于信息所必需的頻譜寬度，也就是說，對有用信號規(guī)定必要的帶寬，而優(yōu)化信號波形可減小必需的帶寬。
三、結(jié)束語
以上對電磁兼容設(shè)計的探討僅僅局限于電路的設(shè)計上，考慮到電磁干擾的多種因素，為了提高設(shè)計效果，還可以在電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)備的抗干擾能力?！?/p>
參考文獻
[1]生建友 .電子設(shè)備的防電磁泄漏技術(shù)研究. 軍事通信技術(shù)，1997.18(3):60-65
[2]諸邦田 .電子電路實用抗干擾技術(shù). 北京:人民郵電出版社，1994.10
【關(guān)鍵詞】電路板；功能測試；PXI總線；虛擬儀器；VISA庫；數(shù)據(jù)采集；交換機；調(diào)度機
1.引言
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷加快，因此對自動測量測試系統(tǒng)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(yīng)快速的產(chǎn)品開發(fā)流程。
FAST電路板功能測試系統(tǒng)（Circuit Boards Functional At Speed Tester，簡稱FAST）設(shè)備主要為交換機、調(diào)度機、應(yīng)急通信系統(tǒng)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(shù)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(tǒng)基于PXI（PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展）總線技術(shù)的設(shè)計使其具有開放的系統(tǒng)架構(gòu)，易于系統(tǒng)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(shù)或功能如電壓、電流、傳輸噪聲、傳輸衰減、頻率響應(yīng)等，都是通過虛擬儀器的技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)，不再需要單獨配備相應(yīng)的傳統(tǒng)測試儀器，這樣大幅度降低了系統(tǒng)的成本而不減少測試功能。
2.系統(tǒng)概述
FAST電路板功能測試系統(tǒng)的組成包括主控計算機硬件、測試儀器硬件、操作系統(tǒng)、VISA（Virtual Instrument Software Architecture，虛擬儀器軟件體系）庫、儀器驅(qū)動器和應(yīng)用軟件開發(fā)平臺，以及測試應(yīng)用程序，組成一套完整的從底層到頂層的縱向結(jié)構(gòu)[1]。系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)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(wù)而優(yōu)化的Compact PCI總線，其核心就是一個高性能的數(shù)據(jù)傳輸總線，此外還結(jié)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(shù)據(jù)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(shù)，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(zhuǎn)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(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量。不管是傳統(tǒng)的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的：采集數(shù)據(jù)，對采集來的數(shù)據(jù)進行分析處理，然后顯示處理的結(jié)果。它們之間的不同主要體現(xiàn)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(yīng)用系統(tǒng)所需要的附件。而這種靈活性在由供應(yīng)商定義、功能固定、獨立的傳統(tǒng)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(jīng)過信號調(diào)理單元被數(shù)據(jù)采集模塊連續(xù)采樣，然后對采樣到的信號進行數(shù)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(shù)計算信號的功率譜密度，在這個函數(shù)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(shù)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(tǒng)硬件
FAST電路板功能測試系統(tǒng)采用基于PXI總線技術(shù)的NI65xxHSDIO模式發(fā)生器和PXI 62xx多功能數(shù)據(jù)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(tǒng)硬件，系統(tǒng)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(tǒng)擴展接口）方式、GPIB三種方式。
3.2 專用測試硬件單元
FAST系統(tǒng)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(diào)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(shè)備到音頻總線的接口和控制，包括GPIO接口，鈴流產(chǎn)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(shè)置）接口，成環(huán)控制，A/D電平轉(zhuǎn)換，呼叫進程等功能。
接口單元的主要功能：DTMF成環(huán)鈴流檢測、串行接口轉(zhuǎn)換、提供了控制分系統(tǒng)和遠端分系統(tǒng)之間的命令總線和音頻總線的內(nèi)部連接。還包含內(nèi)置測試繼電器和器件，用于提供對控制、遠端分系統(tǒng)中的音頻總線進行完全的自動診斷。
信號調(diào)理單元，用于DAQ和TR線的接口。為數(shù)據(jù)采集卡PXI62xx和TERM、MEASURE單元提供接口，完成相關(guān)信號的數(shù)據(jù)采集。
PCE（PCM Exchange，PCM交換）單元，與HSDIO（High Speed Digital Input Output，高速數(shù)字輸入輸出）的接口，完成UUT（Unit Under Test，被測單元）測試信號的轉(zhuǎn)接；PCM選定兩個時隙的交換；HSDIO部分的驅(qū)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(tǒng)GPIO上送來的控制信息，并上報相應(yīng)的狀態(tài)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(guān)電路，用于提供從遠端分系統(tǒng)公共音頻總線到外部被測試設(shè)備的連接。
夾具單元提供了和UUT之間的接口。
4.系統(tǒng)軟件
測試軟件是測試系統(tǒng)的運行核心，軟件功能的完備性、易用性、軟件結(jié)構(gòu)的先進性、可擴展性以及軟件系統(tǒng)運行的安全性、可靠性，是測試系統(tǒng)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，F(xiàn)AST的測試程序有一個相對統(tǒng)一的用戶界面，測試過程的控制、文件輸入輸出、數(shù)據(jù)和信息顯示、數(shù)據(jù)和狀態(tài)記錄等功能，通過統(tǒng)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(jié)構(gòu)、主界面及操作、軟件平臺通信、測試儀器通信、數(shù)據(jù)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(chuàng)建，是一個while（1）結(jié)構(gòu)，在exe文件關(guān)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(xiàn)，涉及到對PXI總線的操作，則調(diào)用labVIEW生成的DLL（Dynamic Link Library，動態(tài)鏈接庫）文件，最重要的是必須能控制測試結(jié)構(gòu)，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(shù)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(tǒng)功能函數(shù)；和文件的接口。得到待測板型的各種指標，從而進行比較。應(yīng)用到的技術(shù)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(diào)用、對I/O的操作、對文件的操作。
5.結(jié)語
FAST作為一個專用的自動測試系統(tǒng)，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(chǎn)、開發(fā)環(huán)節(jié)中不可或缺的一項。
FAST電路板功能測試系統(tǒng)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(xiàn)了特定電路板功能測試的專用性和基于PXI總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的自動測試測量系統(tǒng)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(yīng)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(tǒng)集成技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.
[2]秦紅磊.自動測試系統(tǒng)[M].北京：高等教育出版社，2007.
【關(guān)鍵詞】 PROTEL DXP 2004 原理圖 印制電路板 設(shè)計 制版
一、電路原理圖的設(shè)計
原理圖設(shè)計是整個PCB工程的開始，是PCB文檔設(shè)計與最后制版的基礎(chǔ)。一般設(shè)計程序首先要根據(jù)實物的大小，電路的難易復(fù)雜程度來確定設(shè)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(shè)置好元器件的參數(shù)，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(guī)格，就需要加載元件庫亦或自己根據(jù)實物的具體大小和規(guī)格建立元器件庫。在這些都準備妥當后，根據(jù)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(guī)劃。電路板的布局與規(guī)劃主要目的就是確定電路板的層次結(jié)構(gòu)，根據(jù)電路的復(fù)雜程度確定電路板的層數(shù)，內(nèi)部電源層、接地層，信號層，絲印層顏色等。通過執(zhí)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(shè)置。Protel DXP 2004中的PCB生成向?qū)Э梢钥旖莸纳呻娐钒逦募?，在逐步的設(shè)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(shè)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(jù)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(jù)設(shè)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(chǎn)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(dǎo)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(tǒng)計式布局來自動布局。其中統(tǒng)計式布局適用于元器件較多，連接比較復(fù)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(chǎn)工藝來說此類方法并不是最佳的解決方案，大多數(shù)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(yīng)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(shè)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(dǎo)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(zhí)行“放置”“矩形填充”命令可以完成填充。經(jīng)過編輯操作調(diào)整填充區(qū)域，之后經(jīng)過覆銅作業(yè)，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(guān)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(wǎng)絡(luò)表及其仿真設(shè)置因素。仿真時首先通過Analyses setup對話框設(shè)置仿真方式并指定要顯示的數(shù)據(jù)。設(shè)置好仿真環(huán)境后單機OK按鈕，系統(tǒng)自動進行電路仿真并顯示分析結(jié)果。通過對仿真結(jié)果的分析設(shè)計者可以對電路進行合理的調(diào)整直到完全滿意。最后將設(shè)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(chuàng)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(zhuǎn)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(diào)試檢驗包裝成品。2、雙面制板流程。創(chuàng)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(wǎng)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(wǎng)印阻焊圖形常用熱固化綠漆清洗干燥網(wǎng)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(jié)束語
在集成電路發(fā)展的當代，計算機輔助技術(shù)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(shè)計效率和質(zhì)量，要設(shè)計出一塊優(yōu)良的印制電路板需要不斷學(xué)習(xí)和掌握軟件的使用技巧。
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參 考 文 獻
[1]楊旭方.Protel DXP 實訓(xùn)教程.電子工業(yè)出版社. 2007
[2]李精華.用P rotel DXP 設(shè)計電路板的原理和方法.清華大學(xué)出版社.2008
【關(guān)鍵詞】PCB；電磁兼容性；抑制對策
在信息化技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的功能、種類、構(gòu)造等都越發(fā)復(fù)雜，促使PCB設(shè)計逐漸多層次化和高密度化，PCB設(shè)計里的電磁兼容性問題也備受重視與關(guān)注。電磁兼容性（EMC）設(shè)計不僅能確保PCB板上所有電路均正常、穩(wěn)定工作，不相互干擾，還能有效降低PCB對外的輻射發(fā)射以及傳導(dǎo)發(fā)射，確保PCB電路不受外部輻射與傳導(dǎo)干擾。故研究基于PCB設(shè)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(chǎn)生的干擾；二是板層類干擾，通常是由于不科學(xué)設(shè)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(shè)置不合理或是PCB布線方法不當?shù)仍斐傻母蓴_。就PCB干擾類型來說，可分別采取布局規(guī)則、分層對策、走線規(guī)則抑制措施，削弱甚至是消除PCB設(shè)計受干擾的影響，確保符合電磁兼容性設(shè)計標準。
2、PCB干擾種類的對應(yīng)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(yīng)遵循以下六點：一是根據(jù)信號流通位置合理設(shè)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(fā)熱元件；四是結(jié)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(cè)，防止電纜從兩側(cè)引出，降低共模電流輻射；五是I/O驅(qū)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(yīng)掌握電路板設(shè)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(shù)。分層對策的好壞對接地層或是電源層的瞬態(tài)電壓以及電源與信號的電磁場屏蔽有重要影響。根據(jù)實踐經(jīng)驗給出總分層對策，接地層和電源層應(yīng)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(shè)計單雙層板的時候要重點設(shè)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(yīng)在重要信號線兩邊設(shè)置保衛(wèi)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(xiàn)串擾。就雙層板來說，也可以設(shè)置保衛(wèi)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(diào)試雖然簡單方便，但若是如 數(shù)字電路以及數(shù)?；旌想娐返容^復(fù)雜的PCB是不適合使用的。因為缺乏參考平面，輻射會隨著環(huán)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(shè)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(nèi)縮減5到20H（H為介質(zhì)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(dǎo)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(huán)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(yīng)縮減電流流通時的導(dǎo)線環(huán)路面積；四是縮短導(dǎo)線長度增加其寬度，便于降低導(dǎo)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(shè)置分流隔離關(guān)鍵信號，設(shè)置保護路線保護關(guān)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(jié)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(wǎng)狀或是環(huán)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(shù)字地分離，模擬地理的低頻地要多使用單點開聯(lián)，具體布線有問題時可以考慮部分串聯(lián)然后再并聯(lián)，高頻地最好使用多點串聯(lián)。（2）盡可能增加電源線寬度，削弱環(huán)路電阻，確保地線和電源線走向同數(shù)據(jù)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(yīng)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(yīng)做隔離處理，防止形成耦合干擾。關(guān)鍵信號線走線時不能跨越分隔區(qū)，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(guān)鍵信號線距離參考平面邊沿的距離不能小于3H（H表示關(guān)鍵信號線距離參考平面的高度）。敏感及強輻射信號線應(yīng)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(tǒng)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(jié)語
綜上所述，結(jié)合電磁兼容預(yù)測分析得出的結(jié)論，對于不同種類的干擾應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施進行抑制，才能有效提升PCB的設(shè)計質(zhì)量和水平。剛開始設(shè)計產(chǎn)品的時候就使用仿真軟件對PCB實施電磁兼容預(yù)測分析，基本上能分析出PCB設(shè)計的電磁兼容性能，便于后續(xù)PCB設(shè)計的科學(xué)分層、適當布局以及合理走線?？傊?，基于PCB的電磁兼容性設(shè)計是一項技術(shù)性和實踐性都很強的工作，在具體設(shè)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(yù)測分析和相應(yīng)抑制對策，這樣才能有效保障設(shè)計質(zhì)量。
參考文獻
摘要：介紹了在顯示器用外置電視節(jié)目接收盒的理論設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用PROTEL 98電路設(shè)計軟件對整個系統(tǒng)進行原理圖和PCB圖設(shè)計過程。
關(guān)鍵詞： PROTEL 98 電原理圖 網(wǎng)絡(luò)表 PCB圖
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關(guān)鍵詞：模電；數(shù)電；教學(xué)
電子技術(shù)實驗室設(shè)備大部分與理論教學(xué)配套齊全，但是，老師們普遍反映該套實驗設(shè)備陳舊落后，影響教學(xué)質(zhì)量，因此，根據(jù)教學(xué)過程反饋出的問題，設(shè)計了一套科學(xué)、合理而人性化的實驗設(shè)備。
1 舊實驗電路板
圖1和圖2是實現(xiàn)常用模擬電子（模電）和數(shù)字電子（數(shù)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(yīng)用電路和加法器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、集成計數(shù)、譯碼顯示電路、定時器、電子秒表等。
該套電路板教學(xué)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(shù)電常見的基礎(chǔ)電路，但是該平臺實驗功能內(nèi)容密度高，對學(xué)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(shù)量多而密集，容易造成視覺上的疲勞和復(fù)雜感[3-4]；第二，對教學(xué)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(yīng)的原理圖3，設(shè)置了幾處外接電阻，如RL、Rc，實驗開始之前需要準備好給學(xué)生，但是在實驗結(jié)束之后容易丟失、各種電阻容易重復(fù)混在一起。這個問題不僅在圖1的實驗里有體現(xiàn)，在其他實驗內(nèi)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(shè)備維護角度來說，由于電路功能模塊較多，學(xué)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(jù)對舊電路板缺點分析，在功能不減少前提下，重新設(shè)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(chǔ)上進行了多方面改進，首先，該實驗電路板在原來基礎(chǔ)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(shè)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(diào)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(wěn)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(shù)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(shù)值。就實驗內(nèi)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(jù)標注，學(xué)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(jù)集成芯片的應(yīng)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(shù)據(jù)選擇器與觸發(fā)器等實驗電路板
圖6實驗內(nèi)容包含了多種集成芯片應(yīng)用電路，有或門、與門、非門、數(shù)據(jù)選擇器、全加器和觸發(fā)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(nèi)容包含了三種芯片應(yīng)用電路，包括與非門74LS00、計數(shù)器74LS192和555集成芯片，這三種芯片組合可以實現(xiàn)集成計數(shù)、譯碼、顯示電路、電子秒表[1]。
3 教學(xué)效果
新的模電、數(shù)電實驗電路板已經(jīng)投入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)半年時間，總結(jié)出具有以下優(yōu)點，第一，由于電路板的元器件布局已經(jīng)考慮到電路連接最佳位置，減少接線復(fù)雜度，因此，學(xué)生可以更加集中精力去驗證理論內(nèi)容；第二，四種類型實驗電路板設(shè)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(nèi)容，每一塊實驗電路板都內(nèi)容獨立[7]，方便老師講解。根據(jù)抽樣班級實驗情況，同一個實驗內(nèi)容，學(xué)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(xué)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(xué)生分別使用舊實驗電路板和新實驗電路板。
4 結(jié)束語
新實驗電路板已經(jīng)成功使用在實驗教學(xué)，教學(xué)質(zhì)量得到跨步提高。實踐表明，模電與數(shù)電實驗電路板設(shè)計科學(xué)、合理。
參考文獻
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[3]趙青梅.改革高職模電課程，加強實踐教學(xué)力度[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2008，8：119-121.
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[6]李曦雯.高校實驗室儀器設(shè)備維修管理的探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，5：15-17.
一、功能定位分析
印刷電路板高速數(shù)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(shè)備。一個企業(yè)在開發(fā)一種新的印刷電路板高速數(shù)控鉆床之初，需要綜合考慮國內(nèi)外同類產(chǎn)品的性能特點、技術(shù)參數(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)水平等，并要考慮到設(shè)備在市場上的實際應(yīng)用范圍和應(yīng)用地域等。本文結(jié)合作者幾年的印刷電路板高速數(shù)控鉆床學(xué)習(xí)經(jīng)驗，提出印刷電路板高速數(shù)控鉆床的設(shè)計淺論，與君共勉。首先確定印刷電路板高速數(shù)控鉆床應(yīng)具有的功能，具體如下：
（1） 印刷電路板高速數(shù)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(xiàn)XY的定位。第二，垂直于XY平面的Z方向的直線運動以實現(xiàn)鉆孔過程。第三，鉆頭的高速旋轉(zhuǎn)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(shù)控鉆床首先通過數(shù)控系統(tǒng)進行文件處理，即將數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為該機床系統(tǒng)能夠接收的數(shù)據(jù)格式，并對之進行編輯、優(yōu)化，直至成為正式的加工文件。然后通過數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送鉆孔命令，進行鉆孔。鉆孔過程較為簡單，當驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動XY軸到達目標點時，Z向下鉆機構(gòu)實現(xiàn)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(fù)雜，要經(jīng)過以下過程：第 N-1庫區(qū)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(qū)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(xiàn)全閉環(huán)控制，并且控制每次的進給量為預(yù)先設(shè)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(chǎn)生軸向力和扭矩，力的大小與鉆削參數(shù)密切相關(guān)，直接影響鉆頭壽命、孔壁質(zhì)量等，嚴重的會造成加工中鉆頭和工件的報廢，因此根據(jù)鉆削過程中受力的大小來優(yōu)化鉆削加工參數(shù)，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(fā)鉆床需要具備測定鉆削力的功能，而要實現(xiàn)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(shù)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(shù)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(shè)備要具備快速更換主軸的功能，而不是像大多數(shù)生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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(xiàn)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(shè)計的鉆床還應(yīng)具有斷針檢測功能。
（7） 印刷電路板高速數(shù)控鉆床在鉆孔時，會產(chǎn)生由于人為疏忽因素導(dǎo)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(zhì)量下降等。所以印刷電路板高速數(shù)控鉆床應(yīng)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(xiàn)先前準備刀具需要與加工軟件所設(shè)定的尺寸相符才能進行加工作業(yè)。
（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(xué)性能、減小慣性力和提高鉆床的剛度，在進行鉆床設(shè)計時，要合理規(guī)劃鉆孔機的動靜質(zhì)量分配，這就要求加大運動部件的質(zhì)量、減小移動部件質(zhì)量和使機械結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單。
二、整體布局分析
在滿足印刷電路板數(shù)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(fù)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(zhì)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(dǎo)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(dǎo)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(diào)整和維修，便于裝卸印刷電路板板材。
（4） 應(yīng)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(tǒng)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(tǒng)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(shè)計方案分析
印刷電路板高速數(shù)控鉆床的設(shè)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(qū)動）、非線性方案（XYZ三個方向運動均采用伺服馬達驅(qū)動）、Z向線性方案（XY方向運動采用伺服電機驅(qū)動、僅Z方向運動采用直線電機驅(qū)動）、XY線性方案（XY方向運動采用直線電機驅(qū)動、僅Z方向運動采用伺服電機驅(qū)動）方案。本文對國內(nèi)幾家鉆床生產(chǎn)廠家進行調(diào)研和國內(nèi)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(yōu)缺點見表1。
四、整體結(jié)構(gòu)分析
（1） 材料分析 印刷電路板高速數(shù)控鉆床工作時，設(shè)備的振動將會造成鉆頭鉆孔時的滑移，產(chǎn)生孔位偏差或鉆頭的損壞，所以要求設(shè)備具有較高的動態(tài)特性，這就決定了其具有較高的靜態(tài)剛度。因此總體結(jié)構(gòu)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(shù)控鉆床大多采用花崗巖作為底座等總體結(jié)構(gòu)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(jīng)出現(xiàn)變形等現(xiàn)象?；◢弾r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(yōu)點為阻尼大、動態(tài)穩(wěn)定性良好，并且當其受到撞擊時，不會像金屬材料一樣產(chǎn)生毛邊，能夠保持較好的設(shè)備加工平面的平面度，更適合于在無塵室的操作環(huán)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(dǎo)等因素。
（2） 工作臺分析 工作臺臺面法線方向?qū)?yīng)著Z軸進給方向，本設(shè)備在Z軸方向上有一根軸，在進行鉆孔時，工作臺有導(dǎo)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(nèi)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(yù)留量+機頭壓腳預(yù)留量+固定膠條預(yù)留量
工作臺Y方向長度=加工幅面長度+安裝測量器件預(yù)留量+機頭壓腳預(yù)留量+固定膠條預(yù)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(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)和尺寸分析 立柱的尺寸根據(jù)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(jié)構(gòu)主要有兩種，如圖8。
圖8（a）立柱結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，圖8（b）結(jié)構(gòu)簡單，易于加高。
（6） 橫梁尺寸分析 橫梁的尺寸根據(jù)立柱和工作臺的尺寸來確定。
（7） 床身結(jié)構(gòu)和尺寸分析
床身的尺寸根據(jù)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(jié)構(gòu)主要有三種。如圖9所示。三種結(jié)構(gòu)的對比見表4。
五、性能參數(shù)分析
國內(nèi)外部分廠家的印刷電路板高速數(shù)控鉆床的主要規(guī)格和性能指標見表3。
由此可見，開發(fā)印刷電路板高速數(shù)控鉆床需要確定的參數(shù)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(fù)定位精度、鉆孔孔位精度、刀庫容量、XYZ軸驅(qū)動、光柵尺、斷刀檢測裝置、刀具刀徑刀長檢測等。
[關(guān)鍵詞]計算機；電路設(shè)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(shè)計的優(yōu)點
電路設(shè)計，是指按照一定規(guī)則，使用特定方法設(shè)計出符合使用要求的電路系統(tǒng)。在進行計算機輔助電路設(shè)計的過程中，主要是利用計算機能夠模擬的特點取締傳統(tǒng)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(shè)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(shè)計過程的進程比傳統(tǒng)電路設(shè)計的進程速度快得多，同時還保障了電路設(shè)計的效率。
在很多相關(guān)電路設(shè)計的專業(yè)軟件里面都會設(shè)置有電路設(shè)計中會涉及的許多參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及圖形數(shù)據(jù)庫，在進行電路設(shè)計的時候，設(shè)計人員可以通過這些數(shù)據(jù)庫中選取到所需用到的電子元件模型，即使數(shù)據(jù)庫中沒有所需要的電子元件，也能電路設(shè)計之前在相關(guān)界面中設(shè)計出所需的電子元件模型，并設(shè)置其參數(shù)，然后再將其放入進對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，很多電子元件都可以在數(shù)據(jù)庫中直接拿出來使用。另外在對電路板設(shè)計進行印刷的時候，也可以找到相關(guān)專業(yè)的印刷電路板設(shè)計的軟件，這些軟件可以對其電路設(shè)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(yè)的軟件進行制版?？傊谟嬎銠C的輔助下，讓電路設(shè)計更加簡便，大大縮短其設(shè)計周期，同時在一定程度上會可以節(jié)約電路設(shè)計的成本費用。
二、 計算機輔助電路設(shè)計的方法
設(shè)計一個完整的電路，并讓其實現(xiàn)一個功能，其前提就是要設(shè)計好一個完整有效的電路原理圖。通過計算機進行電路設(shè)計是非?？旖莸?，而且還能很容易的將設(shè)計好的電路進行再次的修改，通過計算機的相關(guān)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(shè)計
首先設(shè)計人員通過調(diào)用電路設(shè)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(shè)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(yīng)數(shù)據(jù)庫中沒有，所以設(shè)計人員就要通過元器件生成軟件或者電路設(shè)計軟件中自帶可以設(shè)計元器件的選項，創(chuàng)造出需要的元器件，然后根據(jù)設(shè)計電路構(gòu)思的結(jié)構(gòu)進行電路原理圖的設(shè)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(jié)點的話在電路上應(yīng)該必須標上節(jié)點，否則在后期電路查看和系統(tǒng)會將兩條線認為不相連。
在將電路原理圖設(shè)計完畢之后，就應(yīng)該創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表是作為原理圖和印制線路版圖間的橋梁，只有通過網(wǎng)絡(luò)表才能將電路原理圖轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電路板版圖。調(diào)用PCB圖生成軟件，在其加載相關(guān)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(shè)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(diào)整。
2、 電路板版圖設(shè)計
電路板廠都是按照用戶設(shè)計的PCB圖對電路板進行生產(chǎn)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(shè)計了，通過形成的PCB圖再次進行電路板的生產(chǎn)。
利用刻度尺度量成型的電路板，將對應(yīng)數(shù)據(jù)進行記錄后將數(shù)據(jù)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(yīng)的PCB圖上。而對于元器件較多且線路復(fù)雜的電路板則通常使用掃描儀將其數(shù)據(jù)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(jié)束語
計算機輔助電路設(shè)計的出現(xiàn)，讓電路設(shè)計擺脫了傳統(tǒng)以手工為主的設(shè)計方式，而且在使用計算機進行電路設(shè)計的時候，不僅節(jié)省設(shè)計時間，還能在電路設(shè)計出現(xiàn)錯誤的時候方便及時的對其進行修改，大大提升了電路設(shè)計的效率，還可以做大程度保障設(shè)計的電路產(chǎn)品的性價比。
參考文獻
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一、前言
408UL數(shù)字地震儀器輕便、穩(wěn)定性好、精度高，在國內(nèi)外地震數(shù)據(jù)采集中依然廣泛應(yīng)用。在408UL的整個數(shù)據(jù)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(fā)出的指令，控制排列并為兩邊的采集鏈提供電源，將排列數(shù)據(jù)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(tǒng)采集地震數(shù)據(jù)的功能將無法實現(xiàn)。通過反復(fù)研究試驗，我們設(shè)計并制作了交叉站測試電源及轉(zhuǎn)換接口，研發(fā)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(shù)和方法。
二、 LAUX檢測原理
LAUX內(nèi)部有兩塊電路板：一塊是LPX板，負責數(shù)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(shù)指標的測試是采用儀器主機或TMS408測試系統(tǒng)進行，在檢修中最常用是TMS408測試系統(tǒng)。TMS408測試系統(tǒng)是專用于408UL地面采集設(shè)備功能檢測的測試系統(tǒng)(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(tǒng)可以對交叉站(LAUX)進行電源測試、傳輸測試、內(nèi)部程序測試等，測試結(jié)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(fā)生的原因和故障所在無法進行正確判斷。
我們研發(fā)的自控電源、測試轉(zhuǎn)換接口和故障測試程序軟件開發(fā)，主要是通過選擇測試系統(tǒng)的相關(guān)菜單，依靠測試儀表，然后根據(jù)該項的有關(guān)信號通路和有關(guān)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(shù)的數(shù)值，由測試結(jié)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(tǒng)供電(如圖1)，為此我們設(shè)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(guān)進行充電和供電方式的轉(zhuǎn)換，并具有瞬時觸發(fā)和帶負載電壓顯示功能。
自控電源主要有AC/DC轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換控制、分頻計時、脈寬調(diào)制和輸出調(diào)節(jié)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(guān)進行充電和供電方式的轉(zhuǎn)換，并具有瞬時觸發(fā)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(shù)據(jù)處理板，包含數(shù)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(chǎn)生3.3V喚醒電壓;
(5)LAUX供電電路為LPX板提供工作電壓;
(6)產(chǎn)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(zhuǎn)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(yīng)用
利用開發(fā)的超級終端測試程序?qū)AUX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(tǒng)確定其內(nèi)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(yīng)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(zhuǎn)接連線將兩塊電路板連接;
(6)啟動超級終端測試系統(tǒng)并設(shè)置參數(shù);
(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(tǒng)，依次對待測電路板進行電源電路、內(nèi)部傳輸、外部傳輸、±24V升壓器電路、變壓器阻抗、ADC等測試，根據(jù)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(shù)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(xiàn)象：LAUX加不上電，測試無法進行。
解決方法：參照標準參數(shù)，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(shù)字表測量J5插座4腳與GND間的電阻值，測得阻值應(yīng)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(zhuǎn)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(tǒng)，設(shè)置參數(shù)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(jù)測試結(jié)果找出了故障原點，最后將故障排除。
五、結(jié)語
以往壞站(電路板)大多數(shù)處于外修狀態(tài)，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(yīng)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(xù)為地震儀器設(shè)備的檢修提供技術(shù)支持。
印制電路板是電子行業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，伴隨著半導(dǎo)體設(shè)計和制造技術(shù)的不斷發(fā)展，印制電路板也向著更好的方向發(fā)展，在發(fā)展過程中，印制電路板也面臨更多的挑戰(zhàn)，其中質(zhì)量問題就是一個重點，并且得到了很高的關(guān)注度。
一、我國印制電路板瑕疵視頻檢測的現(xiàn)狀和發(fā)展
相對于國外對于印制電路板瑕疵檢測技術(shù)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(jīng)設(shè)計出了檢測系統(tǒng)產(chǎn)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(yè)實踐過程中還沒有使用。我國臺灣地區(qū)存在許多研究機構(gòu)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(xiàn)狀，并且我國目前許多印制電路板生產(chǎn)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(guī)模相對比較大的生產(chǎn)行業(yè)，人工檢測的辦法并不能夠滿足需求，因此，導(dǎo)致錯誤率就會相對較高，需要不斷進行新技術(shù)和新設(shè)備的開發(fā)。由于我國技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的發(fā)展方向也有了相應(yīng)的改變，這主要是由于當前高密度、高精度的電路板已經(jīng)無法繼續(xù)利用傳統(tǒng)的檢測方法來完成檢測工作。
未來光電傳感器等技術(shù)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(yīng)未來的發(fā)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(tǒng)中設(shè)置好的焊點參數(shù)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(tǒng)的硬件平臺設(shè)計
印制電路板瑕疵檢測系統(tǒng)采用嵌入式系統(tǒng)，從硬件的性能上來說，能夠增加系統(tǒng)的速度。視頻檢測就是數(shù)字圖像處理，系統(tǒng)平臺包括圖像采集設(shè)備、系統(tǒng)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(tǒng)性能的重點。相對于計算機內(nèi)部的處理器不同的是，嵌入式處理器一般都是應(yīng)用在特殊領(lǐng)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(tǒng)的耗能。嵌入式處理器在功能上有很大的優(yōu)勢，為了滿足其正常工作的條件，對環(huán)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(chǎn)品發(fā)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(xiàn)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(yōu)點，在電子檢測行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，在使用的過程中，我們發(fā)現(xiàn)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(shù)的發(fā)展，豐富了嵌入式系統(tǒng)的硬件，于是嵌入式操作系統(tǒng)誕生了并且得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在國防系統(tǒng)和工業(yè)控制等領(lǐng)域都有一定的貢獻。例如：嵌入式操作系統(tǒng)中的Linux操作系統(tǒng)是一個比較優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，具有很明顯的內(nèi)核穩(wěn)定、功能強大等特點，因此Linux的這些優(yōu)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(qū)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(jù)圖像顏色在RGB顏色空間的位置進行合理的分類，將系統(tǒng)當中印制電路板圖像和采集印制電路板圖像進行的導(dǎo)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(jié)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(shù)值時，最終辨別該物體；連通區(qū)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(qū)域標記算法要與概率識別模式相結(jié)合，就能夠避免印制電路板的這兩個問題的發(fā)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(qū)，為了滿足嵌入式應(yīng)用的發(fā)展，在算法的處理上要降低時間復(fù)雜度[4]。
四、結(jié)束語
根據(jù)上文所述，要想優(yōu)化印制電路板瑕疵視頻檢測，主要的技術(shù)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(zhì)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(chǔ)，從而推動印制電路板行業(yè)的發(fā)展。
參考文獻：
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關(guān)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(xiàn)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(fā)展，變電站設(shè)備不斷改造更新，電力自動化控制作為改造方向已發(fā)展多年，目前自動化已相當普及。在日常維護、檢修中，經(jīng)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(jiān)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(tǒng)配合完成電站控制、保護、防誤閉鎖和當?shù)毓δ?，還可以獨立成套完成110 kV及以下中小規(guī)模無人值守變電站或者作為220 kV及以上變電站中、低壓側(cè)的成套保護和測量監(jiān)控功能。
現(xiàn)就自動化控制系統(tǒng)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(chǎn)。這款產(chǎn)品是建立在通用平臺上模塊化設(shè)計的數(shù)字式機電保護產(chǎn)品，具有豐富的高性能保護功能，可就地安裝在開關(guān)柜上或集中組屏使用，是電力自動化系統(tǒng)的理想組成部件。
特點：一體化設(shè)計，保護、控制、測量、監(jiān)測功能一體化設(shè)計，使保護和監(jiān)控之間做到“無縫連接”集成度高，簡化整體系統(tǒng)接線，方便設(shè)計、施工，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。
靈活的控制邏輯，設(shè)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(jié)省盤面空間，降低總成本（內(nèi)部電路板如圖1所示）。
可以實現(xiàn)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(tǒng)圖；再現(xiàn)記錄歷史事件64條，先進先出（FIFO）動態(tài)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(jù)。具備軟、硬件實時自檢、報警、在線檢測裝備內(nèi)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(xiàn)象
監(jiān)控后臺頻繁報警，本地查看保護測控裝置（綜保），一次開關(guān)接線圖頻繁分合，與開關(guān)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(lián)，如果有干擾信號，所有保護測控裝置應(yīng)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(guān)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(guān)一次接線圖與開關(guān)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(yīng)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(tài)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(xiàn)自動控制。由于故障現(xiàn)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(guān)系。著重考慮X2電路板電路（如圖1）。
查看圖紙，X2-1端子對應(yīng)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(jiān)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(tài)時，斷路器輔助開關(guān)DL斷開狀態(tài)（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(guān)斷開，對應(yīng)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(guān)DL閉合狀態(tài)（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(fā)光二極管導(dǎo)通電壓Uon。
即UR2=×U（U為直流220 V）；UR2≥Uon時，發(fā)光二極管中有電流流過，使發(fā)光二極管發(fā)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(chǎn)生電流，使三極管導(dǎo)通，光耦合器輸出端c、d相當于開關(guān)閉合，對應(yīng)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(guān)DL閉合狀態(tài)，光電耦合器右側(cè)3、4端沒有導(dǎo)通沒有形成正常運行情況下的對應(yīng)關(guān)系。經(jīng)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(nèi)部找了。
從最簡單處入手測R1、R2電阻，測得R1=110 V，（R2在網(wǎng)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(huán)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(shè)備長期在惡劣高溫環(huán)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(zhì)量好、精度高的元件）。
3 結(jié)語
變電站自動控制系統(tǒng)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(fù)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?qū)@類故障更準確、快捷地做出判斷、處理。
【 關(guān)鍵詞 】 Altium Designer 9；仿真；定時控制系統(tǒng)
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(tǒng)計時顯示電路方案的選擇
煤礦井下定時控制系統(tǒng)是采礦作業(yè)中非常重要的組成部分，關(guān)系到各部分協(xié)同工作的一致性。計時顯示電路是定時控制系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的部分。實現(xiàn)方案采用脈沖電路、計數(shù)電路和顯示電路的組合。利用Altium Designer 9對設(shè)計電路進行原理圖設(shè)計，通過仿真功能驗證設(shè)計結(jié)果。
1.1 脈沖電路
定時控制系統(tǒng)計時準確的基礎(chǔ)是脈沖電路。方案中選用的是晶振分頻實現(xiàn)秒脈沖。
1.2 計數(shù)電路
計數(shù)電路由計數(shù)器組成，方案選用74ls290實現(xiàn)計數(shù)電路，將74ls290接成十進制計數(shù)器，計數(shù)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(shù)碼管實驗顯示電路。
2 電路仿真及印刷電路板設(shè)計
電路實現(xiàn)方案確定好后就要進行印刷電路板設(shè)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(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設(shè)計解決方案。
Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、電路仿真、集成化 PCB 設(shè)計、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進行PCB和FPGA設(shè)計以及嵌入式設(shè)計的解決方案，具有將設(shè)計方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K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(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)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(shè)計的傳統(tǒng)界限，全面集成了FPGA設(shè)計功能和 SOPC設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計中的FPGA與PCB設(shè)計以及嵌入式設(shè)計集成在一起。
