بهترین PCB روش طراحی: شش نکته که باید هنگام انتخاب اجزای PCB بر اساس بسته بندی قطعات در نظر گرفته شود. تمام نمونه‌های این مقاله با استفاده از محیط طراحی Multisim توسعه داده شده‌اند، اما مفاهیم مشابه حتی با ابزارهای مختلف EDA هنوز هم اعمال می‌شوند.

1. انتخاب بسته بندی اجزا را در نظر بگیرید

در کل مرحله ترسیم شماتیک، بسته بندی اجزا و تصمیمات الگوی زمین که باید در مرحله چیدمان گرفته شود باید در نظر گرفته شود. برخی از پیشنهاداتی که هنگام انتخاب اجزا بر اساس بسته بندی اجزا باید در نظر گرفته شود در زیر آورده شده است.

به یاد داشته باشید که بسته شامل اتصالات پد الکتریکی و ابعاد مکانیکی (X، Y و Z) قطعه، یعنی شکل بدنه قطعه و پین هایی است که به PCB متصل می شوند. هنگام انتخاب قطعات، باید هرگونه محدودیت نصب یا بسته بندی را که ممکن است در لایه های بالایی و پایینی PCB نهایی وجود داشته باشد، در نظر بگیرید. برخی از قطعات (مانند خازن های قطبی) ممکن است محدودیت های فضای بالای سر داشته باشند، که باید در فرآیند انتخاب قطعه در نظر گرفته شود. در ابتدای طراحی، ابتدا می توانید یک شکل قاب پایه مدار مدار را ترسیم کنید و سپس برخی از اجزای بزرگ یا حیاتی موقعیت (مانند کانکتورها) را که قصد استفاده از آنها را دارید قرار دهید. به این ترتیب، نمای پرسپکتیو مجازی برد مدار (بدون سیم کشی) به طور مستقیم و سریع دیده می شود و موقعیت نسبی و ارتفاع اجزای برد مدار و قطعات را می توان نسبتا دقیق نشان داد. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که قطعات می توانند به درستی در بسته بندی بیرونی (محصولات پلاستیکی، شاسی، شاسی و غیره) پس از مونتاژ PCB قرار گیرند. حالت پیش نمایش سه بعدی را از منوی Tools فراخوانی کنید تا کل برد مدار را مرور کنید.

الگوی زمین زمین واقعی یا از طریق شکل دستگاه لحیم شده روی PCB را نشان می دهد. این الگوهای مسی روی PCB همچنین حاوی اطلاعات اولیه شکل هستند. اندازه الگوی زمین باید درست باشد تا از لحیم کاری صحیح و یکپارچگی مکانیکی و حرارتی صحیح اجزای متصل اطمینان حاصل شود. هنگام طراحی چیدمان PCB، باید در نظر بگیرید که برد مدار چگونه ساخته می‌شود، یا اگر لحیم کاری دستی باشد، لنت‌ها چگونه لحیم می‌شوند. لحیم کاری مجدد (شار در یک کوره با دمای بالا کنترل شده ذوب می شود) می تواند طیف گسترده ای از دستگاه های نصب سطحی (SMD) را اداره کند. لحیم کاری موجی به طور کلی برای لحیم کردن قسمت عقب برد مدار برای تعمیر دستگاه های سوراخ استفاده می شود، اما می تواند برخی از قطعات نصب سطحی را که در پشت PCB قرار داده شده اند نیز انجام دهد. به طور کلی، هنگام استفاده از این فناوری، دستگاه‌های نصب سطح پایین باید در جهت خاصی چیده شوند و برای انطباق با این روش لحیم کاری، ممکن است لنت‌ها نیاز به اصلاح داشته باشند.

انتخاب اجزاء را می توان در طول کل فرآیند طراحی تغییر داد. تعیین اینکه کدام دستگاه‌ها باید از سوراخ‌های روکش شده (PTH) و کدام دستگاه‌ها باید از فناوری نصب سطحی (SMT) در مراحل اولیه طراحی استفاده کنند، به برنامه‌ریزی کلی PCB کمک می‌کند. عواملی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از هزینه دستگاه، در دسترس بودن، تراکم سطح دستگاه، مصرف برق و غیره. از دیدگاه تولید، دستگاه‌های نصب سطحی معمولاً ارزان‌تر از دستگاه‌های سوراخ‌دار هستند و عموماً در دسترس‌پذیری بالاتری دارند. برای پروژه‌های نمونه اولیه در مقیاس کوچک و متوسط، بهتر است دستگاه‌های نصب سطحی یا دستگاه‌های سوراخ‌دار بزرگ‌تر را انتخاب کنید، که نه تنها لحیم کاری دستی را تسهیل می‌کنند، بلکه اتصال بهتر پدها و سیگنال‌ها را در هنگام بررسی خطا و رفع اشکال تسهیل می‌کنند.

اگر بسته آماده ای در پایگاه داده وجود نداشته باشد، معمولاً یک بسته سفارشی در ابزار ایجاد می شود.

2. از یک روش زمینی خوب استفاده کنید

اطمینان حاصل کنید که طرح دارای خازن های بای پس کافی و سطوح زمین است. هنگام استفاده از یک مدار مجتمع، مطمئن شوید که از یک خازن جداکننده مناسب در نزدیکی پایانه برق به زمین (ترجیحاً صفحه زمین) استفاده کنید. ظرفیت مناسب خازن به کاربرد خاص، تکنولوژی خازن و فرکانس کاری بستگی دارد. هنگامی که خازن بای پس بین پایه های برق و زمین قرار می گیرد و نزدیک به پایه آی سی صحیح قرار می گیرد، سازگاری الکترومغناطیسی و حساسیت مدار را می توان بهینه کرد.

3. بسته کامپوننت مجازی را اختصاص دهید

چاپ صورتحساب مواد (BOM) برای بررسی اجزای مجازی. جزء مجازی هیچ بسته بندی مرتبطی ندارد و به مرحله طرح بندی منتقل نمی شود. یک صورتحساب مواد ایجاد کنید و سپس تمام اجزای مجازی در طراحی را مشاهده کنید. تنها آیتم ها باید سیگنال های برق و زمین باشند، زیرا اجزای مجازی در نظر گرفته می شوند که فقط در محیط شماتیک پردازش می شوند و به طراحی چیدمان منتقل نمی شوند. جز در مواردی که برای اهداف شبیه سازی استفاده شود، اجزای نمایش داده شده در قسمت مجازی باید با اجزای کپسوله شده جایگزین شوند.

4. مطمئن شوید که اطلاعات کاملی از صورتحساب مواد دارید

بررسی کنید که آیا داده های کافی در گزارش صورتحساب مواد وجود دارد یا خیر. پس از ایجاد گزارش صورتحساب، لازم است اطلاعات ناقص دستگاه، تامین کننده یا سازنده در تمامی ورودی های قطعات به دقت بررسی و تکمیل شود.

5. مرتب سازی بر اساس برچسب جزء

برای سهولت در مرتب‌سازی و مشاهده صورتحساب، مطمئن شوید که شماره‌های اجزا به صورت متوالی شماره‌گذاری شده‌اند.

6. مدارهای گیت اضافی را بررسی کنید

به طور کلی، تمام ورودی‌های گیت‌های اضافی باید دارای اتصالات سیگنال باشند تا از آویزان شدن پایانه‌های ورودی جلوگیری شود. مطمئن شوید که تمام مدارهای گیت اضافی یا مفقود را بررسی کرده اید و تمام پایانه های ورودی سیمی نشده کاملاً متصل هستند. در برخی موارد، اگر ترمینال ورودی معلق باشد، کل سیستم نمی تواند به درستی کار کند. از آمپلی فایر دوگانه استفاده کنید که اغلب در طراحی استفاده می شود. اگر فقط یکی از آپ امپ ها در اجزای آی سی اپ آمپ دوگانه استفاده می شود، توصیه می شود یا از آپ امپ دیگر استفاده کنید یا ورودی آپ امپ بلااستفاده را زمین کنید و یک بهره واحد (یا بهره دیگر) مناسب را مستقر کنید. شبکه بازخورد برای اطمینان از اینکه کل جزء می تواند به طور عادی کار کند.

در برخی موارد، آی سی های دارای پین های شناور ممکن است به طور معمول در محدوده مشخصات کار نکنند. معمولاً فقط زمانی که دستگاه آی‌سی یا سایر گیت‌ها در همان دستگاه در حالت اشباع کار نمی‌کنند – ورودی یا خروجی نزدیک یا در ریل برق قطعه است، این آی‌سی می‌تواند شرایط شاخص را در هنگام کار برآورده کند. شبیه‌سازی معمولاً نمی‌تواند این وضعیت را به تصویر بکشد، زیرا مدل شبیه‌سازی معمولاً چندین بخش از IC را برای مدل‌سازی اثر اتصال شناور به یکدیگر متصل نمی‌کند.