El millor PCB mètode de disseny: sis coses a tenir en compte a l’hora de seleccionar components de PCB basats en l’embalatge dels components. Tots els exemples d’aquest article es van desenvolupar utilitzant l’entorn de disseny Multisim, però els mateixos conceptes encara s’apliquen fins i tot amb diferents eines EDA.

1. Considereu l’elecció de l’embalatge dels components

En tota l’etapa de dibuix esquemàtic, s’han de tenir en compte l’embalatge dels components i les decisions de patrons de terreny que s’han de prendre en l’etapa de disseny. A continuació es donen alguns suggeriments a tenir en compte a l’hora de seleccionar components basats en l’embalatge dels components.

Recordeu que el paquet inclou les connexions dels coixinets elèctrics i les dimensions mecàniques (X, Y i Z) del component, és a dir, la forma del cos del component i els pins que es connecten a la PCB. Quan seleccioneu components, heu de tenir en compte les restriccions de muntatge o d’embalatge que puguin existir a les capes superior i inferior de la PCB final. Alguns components (com els condensadors polars) poden tenir restriccions d’espai elevat, que s’han de tenir en compte en el procés de selecció de components. Al principi del disseny, primer podeu dibuixar una forma bàsica de marc de placa de circuit i després col·locar alguns components grans o crítics per a la posició (com ara connectors) que voleu utilitzar. D’aquesta manera, la vista en perspectiva virtual de la placa de circuits (sense cablejat) es pot veure de manera intuïtiva i ràpida, i el posicionament relatiu i l’alçada dels components de la placa de circuits i els components es poden donar amb relativa precisió. Això ajudarà a garantir que els components es puguin col·locar correctament a l’embalatge exterior (productes de plàstic, xassís, xassís, etc.) després de muntar la PCB. Invoqueu el mode de vista prèvia 3D des del menú Eines per navegar per tota la placa de circuit.

El patró de terra mostra la terra real o la forma del dispositiu soldat a la PCB. Aquests patrons de coure a la PCB també contenen informació bàsica sobre la forma. La mida del patró de terra ha de ser correcta per garantir la soldadura correcta i la integritat mecànica i tèrmica correcta dels components connectats. Quan dissenyeu el disseny de la PCB, heu de tenir en compte com es fabricarà la placa de circuit o com es soldaran els coixinets si es solda manualment. La soldadura per reflux (el flux es fon en un forn d’alta temperatura controlat) pot gestionar una àmplia gamma de dispositius de muntatge superficial (SMD). La soldadura per ones s’utilitza generalment per soldar el revers de la placa de circuit per arreglar dispositius de forat passant, però també pot gestionar alguns components de muntatge superficial col·locats a la part posterior de la PCB. En general, quan s’utilitza aquesta tecnologia, els dispositius de muntatge superficial inferior s’han de disposar en una direcció específica i, per adaptar-se a aquest mètode de soldadura, és possible que s’hagin de modificar els coixinets.

La selecció dels components es pot canviar durant tot el procés de disseny. Determinar quins dispositius haurien d’utilitzar forats passants (PTH) i quins haurien d’utilitzar tecnologia de muntatge en superfície (SMT) al principi del procés de disseny ajudarà a la planificació general del PCB. Els factors que cal tenir en compte inclouen el cost del dispositiu, la disponibilitat, la densitat de l’àrea del dispositiu, el consum d’energia, etc. Des del punt de vista de la fabricació, els dispositius de muntatge superficial són generalment més barats que els dispositius de forat passant i tenen, en general, una major disponibilitat. Per a projectes de prototipus a petita i mitjana escala, el millor és triar dispositius de muntatge en superfície més grans o dispositius de forat passant, que no només faciliten la soldadura manual, sinó que també faciliten una millor connexió de coixinets i senyals durant la comprovació i la depuració d’errors.

Si no hi ha cap paquet preparat a la base de dades, normalment es crea un paquet personalitzat a l’eina.

2. Utilitzeu un bon mètode de connexió a terra

Assegureu-vos que el disseny tingui suficients condensadors de bypass i plans de terra. Quan utilitzeu un circuit integrat, assegureu-vos d’utilitzar un condensador de desacoblament adequat a prop del terminal d’alimentació a terra (preferiblement un pla de terra). La capacitat adequada del condensador depèn de l’aplicació específica, la tecnologia del condensador i la freqüència de funcionament. Quan el condensador de derivació es col·loca entre els pins d’alimentació i de terra i es col·loca a prop del pin IC correcte, es pot optimitzar la compatibilitat electromagnètica i la susceptibilitat del circuit.

3. Assigna el paquet de components virtuals

Imprimeix una llista de materials (BOM) per comprovar els components virtuals. El component virtual no té embalatge associat i no es transferirà a l’etapa de disseny. Creeu una llista de materials i visualitzeu tots els components virtuals del disseny. Els únics elements haurien de ser els senyals d’alimentació i terra, ja que es consideren components virtuals, que només es processen a l’entorn esquemàtic i no es transmetran al disseny de maquetació. A menys que s’utilitzin amb finalitats de simulació, els components que es mostren a la part virtual s’han de substituir per components encapsulats.

4. Assegureu-vos que teniu les dades completes de la llista de materials

Comproveu si hi ha dades suficients a l’informe de la llista de materials. Després de crear l’informe de la llista de materials, cal comprovar i completar acuradament la informació incompleta del dispositiu, proveïdor o fabricant a totes les entrades de components.

5. Ordena segons l’etiqueta del component

Per tal de facilitar l’ordenació i la visualització de la llista de materials, assegureu-vos que els números de components estiguin numerats consecutivament.

6. Comproveu si hi ha circuits de porta redundants

En termes generals, totes les entrades de les portes redundants haurien de tenir connexions de senyal per evitar que pengen els terminals d’entrada. Assegureu-vos que heu comprovat tots els circuits de la porta redundants o que falten i que tots els terminals d’entrada sense cable estiguin completament connectats. En alguns casos, si el terminal d’entrada està suspès, tot el sistema no pot funcionar correctament. Preneu l’amplificador operacional dual que s’utilitza sovint en el disseny. Si només s’utilitza un dels amplificadors operacionals als components IC de l’amplificador operacional dual, es recomana utilitzar l’altre amplificador operatiu o posar a terra l’entrada de l’amplificador operatiu no utilitzat i desplegar un guany unitari adequat (o un altre guany). Xarxa de comentaris per garantir que tot el component pot funcionar amb normalitat.

En alguns casos, és possible que els circuits integrats amb pins flotants no funcionin normalment dins del rang d’especificacions. Normalment només quan el dispositiu IC o altres portes del mateix dispositiu no funcionen en estat saturat: l’entrada o la sortida està a prop o al carril d’alimentació del component, aquest IC pot complir els requisits d’índex quan funciona. La simulació normalment no pot capturar aquesta situació, perquè el model de simulació generalment no connecta diverses parts del circuit integrat per modelar l’efecte de connexió flotant.