了解试验板和原型板,确保项目顺利启动

在计算机和电路模拟软件大量普及之前的黑暗时代,电子产品设计人员从绘图板改用试验板来评估电路的性能。即使在今天,尽管有 Spice 仿真及其变体,仍然有一些电路需要制作原型。例如,Spice 无法判断音频电路的声音如何,因此必须使用试验板进行试验。

在我年轻的时候,试验板这个词语意指字面意义的板,甚至可能是厨房里的切菜板(图 1)。

图 1:过去的试验板原型示例。各元器件被拧到一块木板上,用钉子作为连接点。(图片来源:Bud Industries)

幸运的是,我们不必再使用妈妈的切菜板,而是用无焊试验板或原型印刷电路板(PC 板)。Bud Industries 的 BB-32621 是一个尺寸为 3.2 英寸 x 2.08 英寸的无焊试验板端子条示例(图 2)。

图 2:BB-32621 是小型无焊试验板端子条的示例。(图片来源:Bud Industries)

该板布置了 4 个沿着板的长度方向排列的水平电源端子条,用于分配电源正极 (+) 和电源负极或接地端子 (-)。较短的竖直端子条沿板的宽度方向排列。这些都是元器件的连接点。中间通道的宽度适合大多数通孔 IC,将连接点母排分隔开来(图 3)。

图 3:BB-32621 的内部视图显示了电源端子条导线和连接点导线的布置。(图片来源:Bud Industries)

试验板的孔间距为 0.1 英寸(2.54 mm),可匹配大多数通孔 IC。无焊端子条约有 400 个连接点:其中 300 个用于元器件连接点连接,100 个用于配电连接。IC 水平布置在中间通道上(图 4)。

图 4:简单的 555 定时器电路及相应的试验板布局。(图片来源:Bud Industries)

鉴于通孔 IC 正在消失,而表面贴装器件 (SMD) 逐渐成为标配,您可能需要借助插座适配器将 SMD 配接至无焊试验板。Logical Systems Inc.PA-SOD3SM18-16 是表面贴装 DIP 封装适配器的示例(图 5)。

图 5:PA-SOD3SM18-16 使 SOIC IC 能够适配引脚间距为 0.1 英寸(适用于无焊试验板)的 16 针 DIP 封装。(图片来源:Logical Systems Inc.)

对于更大规模的项目可以使用 Digilent Inc. 的 340-002-1 等无焊试验板,这是一种 9.06 英寸 x 6.89 英寸(230 x 175 mm) 的框架安装试验板(图 6)。

图 6:340-002-1 是更大尺寸的无焊试验板,安装在钢制框架上,用于更大规模的项目。(图片来源:Digilent Inc.)

340-002-1 是一款复合试验板,有 3 个 630 连接点的端子条和 5 个 100 点配电端子条,全部安装在一个钢制底板上。包含 4 根接线柱,用于电源和接地连接。

这些无焊试验板是教育项目和低频电路的理想选择,但不太适合转换速度较快的高频电路或数字电路,因为所用的大导线会产生较大的寄生电感和电容。这些类型的项目最好建立在原型 PC 板上,例如 Bud Industries 的 EXN-23404-PCB(图 7)。

图 7:图中显示了典型的原型印刷电路板,其中的元器件被焊在板的栅格阵列上。(图片来源:Bud Industries)

该原型 PC 板的尺寸为 4.02 英寸 x 3.87 英寸(102.1 x 98.3 mm),由 0.063 英寸(1.6 mm) 厚的 FR4 环氧玻璃制成。它有一个电镀通孔栅格阵列,0.051 英寸(1.3 mm) 直径的孔位于 0.1 英寸(2.54 mm) 的中心位置。这种类型的原型板可最大限度减少杂散电抗,而且由于孔靠得很近,布线长度可以非常短。可以通过在 PC 板的选定区域焊接铜箔来合成地平面。与无焊试验板一样,可以使用适配器将 IC 与 0.1 英寸孔型配接,以添加表面贴装 IC。

结论

以上展示了一些简单、常用的创建电路原型的方法。与创建和制造印刷电路板布局相比,它们当然更易于使用,而且对了解您的电路很有帮助。不过,您仍须了解它们的局限性。

关于此作者

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Arthur (Art) Pini 是 DigiKey 的特约作者。他拥有纽约城市学院的电气工程学士学位和纽约城市大学的电气工程硕士学位。Art 在电子领域拥有超过 50 年的经验,曾在 Teledyne LeCroy、Summation、Wavetek 和 Nicolet Scientific 担任重要工程和营销职位。Art 对测量技术很感兴趣,在示波器、频谱分析仪、任意波形发生器、数字化仪和功率计方面有着丰富的经验。

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