浅析电子元器件的布局与布线

电子设备是由元器件、组件、连线及零部件等组装而成，只有通过合理的布局、妥善安排其位置，才能有利于保证技术指标的实现，并使其稳定可靠地工作。在电子设备电路单元中，元器件的位置安排称为元器件布局；电子设备内组件位置的安排及元器件、机械零部件的位置安排，统称为布局。各组件、元器件之间的各种导线的连接与走向安排，称为布线。 布局与布线直接影响电子设备的性能、组装工艺。本章主要介绍布局与布线以及电子组装工艺等内容。

元器件的布局原则

1、元器件的布局原则

电子设备、组件中元器件的布局，应遵循以下原则。

元器件布局应保证电性能指标的实现

电性能一般是指：频率特性、信号失真、增益、工作稳定性、相位移、噪声电平、效率等有关指标，具体要随电路不同而异。元器件布局对电性能有较大影响，如低频电路在高增益时，布局不当会产生寄生反馈使输出信号失真或工作不稳定；又如高频装置中布局不当会增大分布参数（分布电容、接线电感、接地阻抗等），使电路参数改变，带来不良后果；而对数字电路而言，如布局不当会引起波形畸变，产生不利影响。如果在元器件布局时，注意电场、磁场的感应影响、并将电、磁感应降低到最低限度，就能够减少上述不良现象的产生，否则应采取屏蔽和隔离措施。

元器件的安装

元器件的位置安装和放置方向，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，导线长度和布线的合理性也影响其分布参数和电磁感应，最终将影响电路性能。因此元器件布局时应考虑到布线，做到相互照顾。

元器件的布局

元器件布局应考虑使安装结构紧凑，重量分布均衡，排列有序、有利于结构设计。

目前电子设备向小型化、微型化发展，要求结构紧凑，提高组装密度。因此在元器件布局时，应精心考虑，巧妙安排，在各方面要求兼顾的条件下，力求提高组装密度，以缩小整机尺寸。 此外，在布局时还应考虑元器件的重量均衡，力求降低重心；同时应做到元器件排列有序、层次分明，便于查找和维修。所有这些都应有利于结构设计，便于装配和调试。

元器件布局应有利于散热和耐冲击振动

高温对大多数元器件，特别是半导体器件影响较大，对温度敏感的元器件影响更大，在布局时要有利于散热，严格按照第２ 章中有关热设计的要求布置。有些元器件耐冲击振动能力较差，或冲击振动对其工作性能有较大影响，在布局时应充分注意防振和耐振问题。

2、元器件布局时的排列方法和要求

按电路图顺序成直线排列是较好的排列方式

如图３.1所示，按电路图中各级电路的顺序，将各级电路排列成直线是常见也是较好的排列方式。各级电路以管子（图中Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３表示晶体管或集成电路块）为中心按横轴顺序排列；各级电路的元器件尽量靠近管子集中布设在管子四周。具体是：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（如图中的１-２区和２-３区），而这一级电路的其他元器件则布置在管子两侧的纵轴区域（如图中的１、２、３ 区域）。

电路元器件成直线排列的优点是：

① 电路的输入级和输出级距离较远，减少了输入与输出之间的寄生反馈（寄生耦合）。

② 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窜扰。

③ 便于各级电路的屏蔽和隔离。必须指出，在按直线布局时，应使各级电路之间有足够的距离，使前后级电路能很好地衔接，并应注意引脚方向，使连线最短。对于集成电路块，与之相连的元器件应布置在集成电路块相应的引线附近，其距离应稍近。

当电路中既有高电位元件又有低电位元件时，高电位元件布置在横轴上，而低电位元件布置在纵轴上，这样可以免除地电流窜流，减少高电位元件对低电位元件的干扰。

当电路受到安装空间限制，不能作直线布置时，可采用角尺形（Ｌ形）或两排平行布置，如图３畅２所示。这时应采用两块底板，各底板仍然是直线布置，两底板彼此隔离，只在一点上工作连接。如图３.２（ａ）中Ｇ１、Ｇ２为一块底板，Ｇ３、Ｇ４为另一块底板，两底板在Ｇ２和Ｇ３间用导线相连；如图３.２（ｂ）中Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３和Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、各用一块底板，两底板在Ｇ３和Ｇ４间用导线相连。图３.２（ｃ）所示锯齿形（Ｗ形）布局是不可取的，因为这种布局虽然面积占用较小但地电流窜扰大，寄生耦合较大，对电路工作不利，一般不能采用。

虽然采用印制电路板的电路单元，地电流影响不像采用金属底座的电路单元那样严重，但布局时也应采取直线布置，这样输入、输出远离，寄生反馈小，而且各级电路印制导线最短，可削弱耦合干扰。

注意各级电路、元器件、导线之间的相互影响

各级电路之间应留有适当的距离，并根据元器件尺寸合理安排，要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跨接在电路之间，较重较大的元器件可以从电路中拉出来另行安装，并用导线连入电路。

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

对高频电路为了减少分布参数的影响，相近元器件最好不要平行排列，其引线也不要平行，可互相交错排列（如一个直立，另一个卧倒）。

排列元器件时，应注意其接地方法和接地点

如果用金属底座安装元器件，最好在底下表面敷设几根粗铜线作地线，地线应热浸锡后焊在底座中央（注意每根粗铜线必须与底座焊牢）。要接地元器件接地时，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，应单独敷设地线，不能利用金属构件做地线。

在金属底座和金属构件上安装元器件时，应留有足够的安装空间，以便装拆。

如采用印制电路板安装元器件，各接地元器件要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。

在元器件布局时应满足电路元器件的特殊要求

对于热敏元器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，排列元器件时应注意做到结构对称，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。