Het beste PCB ontwerpmethode: zes dingen om te overwegen bij het selecteren van PCB-componenten op basis van de verpakking van componenten. Alle voorbeelden in dit artikel zijn ontwikkeld met behulp van de MulTIsim-ontwerpomgeving, maar dezelfde concepten zijn nog steeds van toepassing, zelfs met verschillende EDA-tools.

1. Overweeg de keuze van de verpakking van componenten

In the entire schematic drawing stage, the component packaging and land pattern decisions that need to be made in the layout stage should be considered. Some suggestions to consider when selecting components based on component packaging are given below.

Onthoud dat het pakket de elektrische padaansluitingen en mechanische afmetingen (X, Y en Z) van het onderdeel bevat, dat wil zeggen de vorm van het onderdeellichaam en de pinnen die op de printplaat zijn aangesloten. Bij het selecteren van componenten moet u rekening houden met eventuele montage- of verpakkingsbeperkingen op de bovenste en onderste lagen van de uiteindelijke PCB. Sommige componenten (zoals polaire condensatoren) kunnen hoge hoofdruimtebeperkingen hebben, waarmee rekening moet worden gehouden bij het selectieproces van de componenten. Aan het begin van het ontwerp kunt u eerst een basisvorm van het printplaatframe tekenen en vervolgens enkele grote of positiekritieke componenten (zoals connectoren) plaatsen die u van plan bent te gebruiken. Op deze manier kan het virtuele perspectivische aanzicht van de printplaat (zonder bedrading) intuïtief en snel worden bekeken en kan de relatieve positionering en componenthoogte van de printplaat en componenten relatief nauwkeurig worden gegeven. Dit helpt ervoor te zorgen dat de componenten goed in de buitenverpakking (plastic producten, chassis, chassis, etc.) kunnen worden geplaatst nadat de printplaat is gemonteerd. Roep de 3D-voorbeeldmodus op in het menu Extra om door de hele printplaat te bladeren.

Het landpatroon toont het werkelijke land of via de vorm van het gesoldeerde apparaat op de PCB. Deze koperpatronen op de print bevatten ook wat basisvorminformatie. De grootte van het landpatroon moet correct zijn om correct solderen en de juiste mechanische en thermische integriteit van de aangesloten componenten te garanderen. Bij het ontwerpen van de PCB-lay-out moet u overwegen hoe de printplaat wordt vervaardigd, of hoe de pads worden gesoldeerd als deze handmatig wordt gesoldeerd. Reflow-solderen (het vloeimiddel wordt gesmolten in een gecontroleerde oven op hoge temperatuur) kan een breed scala aan SMD-apparaten (Surface Mount Devices) aan. Golfsolderen wordt over het algemeen gebruikt om de achterkant van de printplaat te solderen om doorlopende apparaten te bevestigen, maar het kan ook omgaan met sommige oppervlaktemontagecomponenten die op de achterkant van de PCB zijn geplaatst. Over het algemeen moeten bij gebruik van deze technologie de apparaten voor montage aan de onderkant in een specifieke richting worden geplaatst en om zich aan deze soldeermethode aan te passen, moeten de pads mogelijk worden aangepast.

De selectie van componenten kan tijdens het gehele ontwerpproces worden gewijzigd. Bepalen welke apparaten geplateerde doorgaande gaten (PTH) en welke oppervlaktemontagetechnologie (SMT) vroeg in het ontwerpproces moeten gebruiken, zal de algehele planning van de PCB helpen. Factoren waarmee rekening moet worden gehouden, zijn onder meer de kosten van het apparaat, de beschikbaarheid, de oppervlaktedichtheid van het apparaat, het stroomverbruik, enzovoort. Vanuit een fabricageperspectief zijn apparaten voor opbouwmontage over het algemeen goedkoper dan apparaten met doorgaande gaten en hebben ze over het algemeen een hogere beschikbaarheid. Voor kleine en middelgrote prototypeprojecten is het het beste om grotere apparaten voor oppervlaktemontage of doorlopende apparaten te kiezen, die niet alleen handmatig solderen vergemakkelijken, maar ook een betere aansluiting van pads en signalen vergemakkelijken tijdens foutcontrole en debugging.

Als er geen kant-en-klaar pakket in de database staat, wordt er meestal een aangepast pakket in de tool gemaakt.

2. Gebruik een goede aardingsmethode

Zorg ervoor dat het ontwerp voldoende bypass-condensatoren en massavlakken heeft. Wanneer u een geïntegreerde schakeling gebruikt, zorg er dan voor dat u een geschikte ontkoppelcondensator gebruikt in de buurt van de voedingsklem naar de aarde (bij voorkeur een aardingsvlak). De juiste capaciteit van de condensator hangt af van de specifieke toepassing, condensatortechnologie en werkfrequentie. Wanneer de bypass-condensator tussen de voedings- en aardingspinnen wordt geplaatst en dicht bij de juiste IC-pin wordt geplaatst, kan de elektromagnetische compatibiliteit en gevoeligheid van het circuit worden geoptimaliseerd.

3. Wijs virtueel componentenpakket toe

Druk een stuklijst (BOM) af voor het controleren van virtuele componenten. De virtuele component heeft geen bijbehorende verpakking en wordt niet overgebracht naar de lay-outfase. Maak een stuklijst en bekijk vervolgens alle virtuele componenten in het ontwerp. De enige items moeten stroom- en grondsignalen zijn, omdat ze worden beschouwd als virtuele componenten, die alleen in de schematische omgeving worden verwerkt en niet naar het lay-outontwerp worden verzonden. Tenzij ze worden gebruikt voor simulatiedoeleinden, moeten de componenten die in het virtuele gedeelte worden weergegeven, worden vervangen door ingekapselde componenten.

4. Zorg ervoor dat u over volledige materiaallijstgegevens beschikt

Controleer of er voldoende gegevens in het stuklijstrapport staan. Na het maken van het stuklijstrapport is het noodzakelijk om de onvolledige apparaat-, leverancier- of fabrikantinformatie in alle onderdeelinvoer zorgvuldig te controleren en in te vullen.

5. Sorteer op componentlabel

Om het sorteren en bekijken van de stuklijst te vergemakkelijken, dient u ervoor te zorgen dat de onderdeelnummers doorlopend genummerd zijn.

6. Controleer op redundante poortcircuits

Over het algemeen moeten alle ingangen van redundante poorten signaalaansluitingen hebben om te voorkomen dat de ingangsklemmen bungelen. Zorg ervoor dat u alle overtollige of ontbrekende poortcircuits hebt gecontroleerd en dat alle niet-bedrade ingangsklemmen volledig zijn aangesloten. In sommige gevallen, als de ingangsklem is onderbroken, kan het hele systeem niet correct werken. Neem de dual op amp die vaak in het ontwerp wordt gebruikt. Als slechts één van de opamps wordt gebruikt in de dual opamp IC-componenten, wordt aanbevolen om ofwel de andere opamp te gebruiken, of de ingang van de ongebruikte opamp te aarden en een geschikte eenheidsversterking (of andere versterking) in te zetten) Feedbacknetwerk om ervoor te zorgen dat het hele onderdeel normaal kan werken.

In sommige gevallen werken IC’s met zwevende pinnen mogelijk niet normaal binnen het specificatiebereik. Gewoonlijk alleen wanneer het IC-apparaat of andere poorten in hetzelfde apparaat niet in een verzadigde toestand werken – de ingang of uitgang bevindt zich dicht bij of in de voedingsrail van het onderdeel, dit IC kan voldoen aan de indexvereisten wanneer het werkt. Simulatie kan deze situatie meestal niet vastleggen, omdat het simulatiemodel over het algemeen niet meerdere delen van het IC met elkaar verbindt om het zwevende verbindingseffect te modelleren.