Το καλύτερο PCB μέθοδος σχεδίασης: Έξι πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή εξαρτημάτων PCB με βάση τη συσκευασία των εξαρτημάτων. Όλα τα παραδείγματα σε αυτό το άρθρο αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας το περιβάλλον σχεδιασμού Multisim, αλλά οι ίδιες έννοιες εξακολουθούν να ισχύουν ακόμη και με διαφορετικά εργαλεία EDA.

1. Εξετάστε την επιλογή της συσκευασίας των εξαρτημάτων

Σε ολόκληρο το στάδιο της σχηματικής σχεδίασης, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι αποφάσεις συσκευασίας εξαρτημάτων και σχεδίων γης που πρέπει να ληφθούν στο στάδιο της διάταξης. Μερικές προτάσεις που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή εξαρτημάτων με βάση τη συσκευασία των εξαρτημάτων δίνονται παρακάτω.

Θυμηθείτε ότι η συσκευασία περιλαμβάνει τις συνδέσεις ηλεκτρικού μαξιλαριού και τις μηχανικές διαστάσεις (X, Y και Z) του εξαρτήματος, δηλαδή το σχήμα του σώματος του εξαρτήματος και τις ακίδες που συνδέονται με το PCB. Κατά την επιλογή εξαρτημάτων, πρέπει να λάβετε υπόψη τυχόν περιορισμούς τοποθέτησης ή συσκευασίας που μπορεί να υπάρχουν στο επάνω και στο κάτω στρώμα του τελικού PCB. Ορισμένα εξαρτήματα (όπως οι πολικοί πυκνωτές) μπορεί να έχουν υψηλούς περιορισμούς στο ύψος του κεφαλιού, οι οποίοι πρέπει να ληφθούν υπόψη στη διαδικασία επιλογής εξαρτημάτων. Στην αρχή του σχεδιασμού, μπορείτε πρώτα να σχεδιάσετε ένα βασικό σχήμα πλαισίου πλακέτας κυκλώματος και, στη συνέχεια, να τοποθετήσετε μερικά μεγάλα ή κρίσιμα για τη θέση εξαρτήματα (όπως συνδέσμους) που σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε. Με αυτόν τον τρόπο, η εικονική προοπτική όψη της πλακέτας κυκλώματος (χωρίς καλωδίωση) μπορεί να φανεί διαισθητικά και γρήγορα και η σχετική θέση και το ύψος του εξαρτήματος της πλακέτας κυκλώματος και των εξαρτημάτων μπορούν να δοθούν σχετικά ακριβή. Αυτό θα βοηθήσει να διασφαλιστεί ότι τα εξαρτήματα μπορούν να τοποθετηθούν σωστά στην εξωτερική συσκευασία (πλαστικά προϊόντα, πλαίσιο, πλαίσιο, κ.λπ.) μετά τη συναρμολόγηση του PCB. Επικαλέστε τη λειτουργία προεπισκόπησης 3D από το μενού Εργαλεία για να περιηγηθείτε σε ολόκληρη την πλακέτα κυκλώματος.

Το σχέδιο γης δείχνει την πραγματική γη ή το σχήμα της συγκολλημένης συσκευής στο PCB. Αυτά τα χάλκινα σχέδια στο PCB περιέχουν επίσης ορισμένες βασικές πληροφορίες σχήματος. Το μέγεθος του σχεδίου γης πρέπει να είναι σωστό για να διασφαλιστεί η σωστή συγκόλληση και η σωστή μηχανική και θερμική ακεραιότητα των συνδεδεμένων εξαρτημάτων. Όταν σχεδιάζετε τη διάταξη PCB, πρέπει να λάβετε υπόψη πώς θα κατασκευαστεί η πλακέτα κυκλώματος ή πώς θα συγκολληθούν τα μαξιλαράκια εάν συγκολληθούν χειροκίνητα. Η συγκόλληση με επαναροή (η ροή τήκεται σε κλίβανο ελεγχόμενης υψηλής θερμοκρασίας) μπορεί να χειριστεί ένα ευρύ φάσμα συσκευών επιφανειακής τοποθέτησης (SMD). Η συγκόλληση με κύμα χρησιμοποιείται γενικά για τη συγκόλληση της πίσω πλευράς της πλακέτας κυκλώματος για τη στερέωση συσκευών διαμπερούς οπής, αλλά μπορεί επίσης να χειριστεί ορισμένα εξαρτήματα επιφανειακής βάσης τοποθετημένα στο πίσω μέρος του PCB. Γενικά, όταν χρησιμοποιείται αυτή η τεχνολογία, οι συσκευές στερέωσης στην κάτω επιφάνεια πρέπει να είναι διατεταγμένες σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και για να προσαρμοστούν σε αυτή τη μέθοδο συγκόλλησης, τα τακάκια μπορεί να χρειαστεί να τροποποιηθούν.

Η επιλογή των εξαρτημάτων μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας σχεδιασμού. Ο καθορισμός ποιες συσκευές θα πρέπει να χρησιμοποιούν διαμπερείς οπές (PTH) και ποιες πρέπει να χρησιμοποιούν τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης (SMT) νωρίς στη διαδικασία σχεδιασμού θα βοηθήσει τον συνολικό σχεδιασμό του PCB. Οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη περιλαμβάνουν το κόστος της συσκευής, τη διαθεσιμότητα, την πυκνότητα της περιοχής της συσκευής, την κατανάλωση ενέργειας και ούτω καθεξής. Από κατασκευαστική άποψη, οι συσκευές επιφανειακής τοποθέτησης είναι γενικά φθηνότερες από τις συσκευές διαμπερούς οπής και γενικά έχουν υψηλότερη διαθεσιμότητα. Για πρωτότυπα έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας, είναι καλύτερο να επιλέγετε συσκευές επιφανειακής τοποθέτησης ή συσκευές διαμπερούς οπής, οι οποίες όχι μόνο διευκολύνουν τη χειροκίνητη συγκόλληση, αλλά διευκολύνουν επίσης την καλύτερη σύνδεση των μαξιλαριών και των σημάτων κατά τον έλεγχο σφαλμάτων και τον εντοπισμό σφαλμάτων.

Εάν δεν υπάρχει έτοιμο πακέτο στη βάση δεδομένων, συνήθως δημιουργείται ένα προσαρμοσμένο πακέτο στο εργαλείο.

2. Χρησιμοποιήστε μια καλή μέθοδο γείωσης

Βεβαιωθείτε ότι ο σχεδιασμός διαθέτει επαρκείς πυκνωτές παράκαμψης και επίπεδα γείωσης. Όταν χρησιμοποιείτε ολοκληρωμένο κύκλωμα, βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε έναν κατάλληλο πυκνωτή αποσύνδεσης κοντά στον ακροδέκτη τροφοδοσίας στο έδαφος (κατά προτίμηση επίπεδο γείωσης). Η κατάλληλη χωρητικότητα του πυκνωτή εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή, την τεχνολογία του πυκνωτή και τη συχνότητα λειτουργίας. Όταν ο πυκνωτής παράκαμψης τοποθετηθεί μεταξύ των ακροδεκτών ισχύος και γείωσης και τοποθετηθεί κοντά στη σωστή ακίδα IC, η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα και η ευαισθησία του κυκλώματος μπορούν να βελτιστοποιηθούν.

3. Εκχωρήστε εικονικό πακέτο στοιχείων

Εκτυπώστε έναν λογαριασμό υλικών (BOM) για τον έλεγχο εικονικών στοιχείων. Το εικονικό στοιχείο δεν έχει συσχετισμένη συσκευασία και δεν θα μεταφερθεί στο στάδιο της διάταξης. Δημιουργήστε έναν λογαριασμό υλικών και, στη συνέχεια, προβάλετε όλα τα εικονικά στοιχεία στο σχέδιο. Τα μόνα στοιχεία πρέπει να είναι σήματα ισχύος και γείωσης, επειδή θεωρούνται εικονικά στοιχεία, τα οποία επεξεργάζονται μόνο στο σχηματικό περιβάλλον και δεν θα μεταδοθούν στο σχέδιο διάταξης. Εκτός εάν χρησιμοποιούνται για σκοπούς προσομοίωσης, τα στοιχεία που εμφανίζονται στο εικονικό μέρος θα πρέπει να αντικατασταθούν με ενθυλακωμένα στοιχεία.

4. Βεβαιωθείτε ότι έχετε πλήρη στοιχεία λογαριασμού υλικών

Ελέγξτε εάν υπάρχουν επαρκή στοιχεία στην αναφορά τιμολόγησης υλικών. Μετά τη δημιουργία της αναφοράς τιμολογίου υλικών, είναι απαραίτητο να ελέγξετε προσεκτικά και να συμπληρώσετε τις ελλιπείς πληροφορίες συσκευής, προμηθευτή ή κατασκευαστή σε όλες τις καταχωρήσεις εξαρτημάτων.

5. Ταξινόμηση σύμφωνα με την ετικέτα εξαρτημάτων

Προκειμένου να διευκολυνθεί η ταξινόμηση και η προβολή του λογαριασμού υλικών, βεβαιωθείτε ότι οι αριθμοί των στοιχείων είναι διαδοχικά αριθμημένοι.

6. Ελέγξτε για πλεονάζοντα κυκλώματα πύλης

Γενικά, όλες οι είσοδοι των περιττών πυλών πρέπει να έχουν συνδέσεις σήματος για να αποφευχθεί η ανάρτηση των ακροδεκτών εισόδου. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ελέγξει όλα τα πλεονάζοντα ή λείπουν κυκλώματα πύλης και ότι όλοι οι μη καλωδιωμένοι ακροδέκτες εισόδου είναι πλήρως συνδεδεμένοι. Σε ορισμένες περιπτώσεις, εάν το τερματικό εισόδου είναι σε αναστολή, ολόκληρο το σύστημα δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά. Πάρτε τον διπλό ενισχυτή λειτουργίας που χρησιμοποιείται συχνά στη σχεδίαση. Εάν χρησιμοποιείται μόνο ένας από τους ενισχυτές λειτουργίας στα εξαρτήματα IC διπλού ενισχυτή, συνιστάται είτε η χρήση του άλλου ενισχυτή λειτουργίας είτε η γείωση της εισόδου του αχρησιμοποίητου ενισχυτή λειτουργίας και η ανάπτυξη ενός κατάλληλου κέρδους μονάδας (ή άλλου κέρδους) ) Δίκτυο ανατροφοδότησης για να διασφαλιστεί ότι ολόκληρο το στοιχείο μπορεί να λειτουργήσει κανονικά.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα IC με αιωρούμενες ακίδες ενδέχεται να μην λειτουργούν κανονικά εντός του εύρους προδιαγραφών. Συνήθως μόνο όταν η συσκευή IC ή άλλες πύλες στην ίδια συσκευή δεν λειτουργούν σε κορεσμένη κατάσταση – η είσοδος ή η έξοδος είναι κοντά ή στη ράγα ισχύος του εξαρτήματος, αυτό το IC μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις ευρετηρίου όταν λειτουργεί. Η προσομοίωση συνήθως δεν μπορεί να συλλάβει αυτήν την κατάσταση, επειδή το μοντέλο προσομοίωσης γενικά δεν συνδέει πολλά μέρη του IC μεταξύ τους για να μοντελοποιήσει το εφέ αιωρούμενης σύνδεσης.