Paras PCB suunnittelumenetelmä: Kuusi asiaa, jotka on otettava huomioon valittaessa piirilevykomponentteja komponenttipakkauksen perusteella. Kaikki tämän artikkelin esimerkit on kehitetty käyttämällä Multisim-suunnitteluympäristöä, mutta samat käsitteet pätevät silti eri EDA-työkaluilla.

1. Harkitse komponenttipakkauksen valintaa

Koko kaavapiirustusvaiheessa tulee huomioida layoutvaiheessa tehtävät komponenttien pakkaus- ja maakuviopäätökset. Alla on joitakin ehdotuksia, jotka on otettava huomioon valittaessa komponentteja komponenttipakkauksen perusteella.

Muista, että pakkauksessa on mukana komponentin sähköisten tyynyjen liitännät ja mekaaniset mitat (X, Y ja Z) eli komponentin rungon muoto ja piirilevyyn liittävät nastat. Kun valitset komponentteja, sinun on otettava huomioon mahdolliset asennus- tai pakkausrajoitukset, joita voi olla lopullisen piirilevyn ylä- ja alakerroksessa. Joillakin komponenteilla (kuten napakondensaattoreilla) voi olla korkeita rajoituksia, jotka on otettava huomioon komponenttien valintaprosessissa. Suunnittelun alussa voit ensin piirtää peruspiirilevyn rungon muodon ja sitten sijoittaa joitain suuria tai asemakriittisiä komponentteja (kuten liittimet), joita aiot käyttää. Tällä tavalla piirilevyn virtuaalinen perspektiivikuva (ilman johdotusta) voidaan nähdä intuitiivisesti ja nopeasti, ja piirilevyn ja komponenttien suhteellinen sijainti ja komponenttien korkeus voidaan antaa suhteellisen tarkasti. Tämä auttaa varmistamaan, että komponentit voidaan sijoittaa oikein ulkopakkaukseen (muovituotteet, runko, alusta jne.) piirilevyn asennuksen jälkeen. Avaa 3D-esikatselutila Työkalut-valikosta selataksesi koko piirilevyä.

Maakuvio näyttää todellisen maanpinnan tai juotetun laitteen muodon piirilevyllä. Nämä kuparikuviot piirilevyllä sisältävät myös joitain perusmuototietoja. Maakuvion koon on oltava oikea oikean juottamisen ja liitettyjen komponenttien oikean mekaanisen ja termisen eheyden varmistamiseksi. Piirilevyasettelua suunniteltaessa on otettava huomioon, miten piirilevy valmistetaan tai kuinka tyynyt juotetaan, jos se juotetaan käsin. Reflow-juotto (sulate sulatetaan säädetyssä korkean lämpötilan uunissa) pystyy käsittelemään monenlaisia ​​pintaliitoslaitteita (SMD). Aaltojuotosta käytetään yleensä piirilevyn kääntöpuolen juottamiseen läpireikien laitteiden kiinnittämiseksi, mutta sillä voidaan käsitellä myös joitain piirilevyn takaosaan sijoitettuja pinta-asennuskomponentteja. Yleensä tätä tekniikkaa käytettäessä pohjapinta-asennuslaitteet on järjestettävä tiettyyn suuntaan, ja tähän juotosmenetelmään sopeutumiseksi täpliä on ehkä muutettava.

Komponenttivalikoimaa voidaan muuttaa koko suunnitteluprosessin ajan. Piirilevyn yleissuunnittelua helpottaa sen määrittäminen, mitkä laitteet tulisi käyttää pinnoitettuja läpivientejä (PTH) ja mitkä pintaliitostekniikkaa (SMT). Huomioitavia tekijöitä ovat laitteen hinta, saatavuus, laitteen alueen tiheys, virrankulutus ja niin edelleen. Valmistuksen näkökulmasta pinta-asennuslaitteet ovat yleensä halvempia kuin läpimenevät laitteet, ja niiden saatavuus on yleensä parempi. Pienille ja keskisuurille prototyyppiprojekteille on parasta valita isommat pinta-asennuslaitteet tai läpireikälaitteet, jotka helpottavat manuaalista juottamista, mutta helpottavat myös täplien ja signaalien parempaa yhdistämistä virheentarkistuksen ja virheenkorjauksen aikana.

Jos tietokannassa ei ole valmiita paketteja, yleensä luodaan työkaluun mukautettu paketti.

2. Käytä hyvää maadoitusmenetelmää

Varmista, että suunnittelussa on riittävästi ohituskondensaattoreita ja maatasoja. Kun käytät integroitua piiriä, varmista, että käytät sopivaa irrotuskondensaattoria lähellä maadoitusta (mieluiten maatasoa). Kondensaattorin sopiva kapasiteetti riippuu tietystä sovelluksesta, kondensaattoritekniikasta ja toimintataajuudesta. Kun ohituskondensaattori sijoitetaan teho- ja maadoitusnastan väliin ja lähelle oikeaa IC-nastaa, piirin sähkömagneettinen yhteensopivuus ja herkkyys voidaan optimoida.

3. Varaa virtuaalikomponenttipaketti

Tulosta materiaaliluettelo (BOM) virtuaalisten komponenttien tarkistamista varten. Virtuaalikomponentilla ei ole siihen liittyvää pakkausta, eikä sitä siirretä asetteluvaiheeseen. Luo materiaaliluettelo ja tarkastele sitten kaikkia suunnittelun virtuaalisia komponentteja. Ainoat kohteet tulisivat olla teho- ja maasignaaleja, koska ne ovat virtuaalisia komponentteja, joita käsitellään vain kaavamaisessa ympäristössä, eikä niitä välitetä layout-suunnitteluun. Ellei niitä käytetä simulointitarkoituksiin, virtuaaliosassa näkyvät komponentit tulee korvata kapseloiduilla komponenteilla.

4. Varmista, että sinulla on täydelliset materiaaliluettelotiedot

Tarkista, onko materiaaliluetteloraportissa riittävästi tietoja. Materiaaliluetteloraportin luomisen jälkeen on tarpeen huolellisesti tarkistaa ja täydentää puutteelliset laite-, toimittaja- tai valmistajatiedot kaikissa komponenttimerkinnöissä.

5. Lajittele komponenttitarran mukaan

Materiaaliluettelon lajittelun ja katselun helpottamiseksi varmista, että komponenttien numerot on numeroitu peräkkäin.

6. Tarkista redundanttien hilapiirien varalta

Yleisesti ottaen kaikissa redundanttien porttien tuloissa tulee olla signaaliliitännät tuloliittimien roikkumisen välttämiseksi. Varmista, että olet tarkistanut kaikki redundantit tai puuttuvat hilapiirit ja että kaikki johdottamattomat tuloliittimet on kytketty kunnolla. Joissakin tapauksissa, jos tuloliitin on ripustettuna, koko järjestelmä ei voi toimia oikein. Valitse suunnittelussa usein käytetty kaksoisoperaatiovahvistin. Jos vain toista operaatiovahvistista käytetään kahden operaatiovahvistimen IC-komponenteissa, on suositeltavaa joko käyttää toista operaatiovahvistinta tai maadoittaa käyttämättömän operaatiovahvistimen tulo ja ottaa käyttöön sopiva yksikkövahvistus (tai muu vahvistus) ) Palauteverkosto varmistaakseen, että koko komponentti voi toimia normaalisti.

Joissakin tapauksissa kelluvilla pinnoilla varustetut IC:t eivät välttämättä toimi normaalisti määrittelyalueella. Yleensä vain silloin, kun IC-laite tai muut saman laitteen portit eivät toimi kyllästetyssä tilassa – tulo tai lähtö on lähellä komponentin virtakiskoa tai siinä, tämä IC voi täyttää indeksivaatimukset, kun se toimii. Simulaatio ei yleensä pysty kaappaamaan tätä tilannetta, koska simulaatiomalli ei yleensä yhdistä useita IC:n osia toisiinsa mallintaakseen kelluvaa yhteysvaikutusta.