Najlepšie PCB metóda návrhu: Šesť vecí, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere komponentov PCB na základe balenia komponentov. Všetky príklady v tomto článku boli vyvinuté pomocou návrhového prostredia MulTIsim, ale rovnaké koncepty stále platia aj s rôznymi nástrojmi EDA.

1. Zvážte výber balenia komponentov

V celej fáze schematického výkresu by sa mali zvážiť rozhodnutia o balení komponentov a vzore pozemku, ktoré je potrebné urobiť vo fáze rozloženia. Niektoré návrhy, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere komponentov na základe balenia komponentov, sú uvedené nižšie.

Nezabudnite, že balenie obsahuje pripojenie elektrickej podložky a mechanické rozmery (X, Y a Z) komponentu, teda tvar tela komponentu a kolíkov, ktoré sa pripájajú k doske plošných spojov. Pri výbere komponentov musíte zvážiť všetky obmedzenia týkajúce sa montáže alebo balenia, ktoré môžu existovať na hornej a spodnej vrstve finálnej dosky plošných spojov. Niektoré komponenty (ako napríklad polárne kondenzátory) môžu mať veľké obmedzenia, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri výbere komponentov. Na začiatku návrhu môžete najskôr nakresliť základný tvar rámu dosky plošných spojov a potom umiestniť niektoré veľké alebo pozične kritické komponenty (napríklad konektory), ktoré plánujete použiť. Týmto spôsobom je možné intuitívne a rýchlo vidieť virtuálny perspektívny pohľad na obvodovú dosku (bez káblov) a relatívne presné umiestnenie a výšku komponentov dosky plošných spojov a komponentov. Pomôže to zabezpečiť, že komponenty môžu byť správne umiestnené vo vonkajšom obale (plastové výrobky, šasi, šasi atď.) po zložení PCB. Vyvolajte režim 3D náhľadu z ponuky Nástroje na prehliadanie celej dosky plošných spojov.

Vzor pozemku zobrazuje skutočný povrch alebo tvar cez spájkované zariadenie na doske plošných spojov. Tieto medené vzory na doske plošných spojov obsahujú aj niektoré základné informácie o tvare. Veľkosť vzoru plochy musí byť správna, aby sa zabezpečilo správne spájkovanie a správna mechanická a tepelná integrita pripojených komponentov. Pri navrhovaní rozloženia PCB je potrebné zvážiť, ako bude doska s plošnými spojmi vyrobená, alebo ako budú spájkované podložky, ak sa bude spájkovať ručne. Spájkovanie pretavením (tavivo sa taví v kontrolovanej vysokoteplotnej peci) zvládne širokú škálu zariadení na povrchovú montáž (SMD). Spájkovanie vlnou sa vo všeobecnosti používa na spájkovanie zadnej strany dosky plošných spojov na upevnenie zariadení s priechodnými otvormi, ale dokáže spracovať aj niektoré komponenty na povrchovú montáž umiestnené na zadnej strane dosky plošných spojov. Všeobecne platí, že pri použití tejto technológie musia byť zariadenia na spodnú povrchovú montáž usporiadané v špecifickom smere a na prispôsobenie sa tejto metóde spájkovania môže byť potrebné upraviť podložky.

Výber komponentov sa môže meniť počas celého procesu návrhu. Určenie, ktoré zariadenia by mali používať pokovované priechodné otvory (PTH) a ktoré by mali používať technológiu povrchovej montáže (SMT) na začiatku procesu návrhu, pomôže celkovému plánovaniu PCB. Faktory, ktoré je potrebné zvážiť, zahŕňajú náklady na zariadenie, dostupnosť, hustotu oblasti zariadenia, spotrebu energie atď. Z výrobného hľadiska sú zariadenia na povrchovú montáž vo všeobecnosti lacnejšie ako zariadenia s priechodnými otvormi a vo všeobecnosti majú vyššiu dostupnosť. Pre malé a stredné prototypové projekty je najlepšie zvoliť väčšie zariadenia na povrchovú montáž alebo zariadenia s priechodnými otvormi, ktoré nielen uľahčia manuálne spájkovanie, ale uľahčia aj lepšie pripojenie plôšok a signálov pri kontrole chýb a ladení.

Ak v databáze nie je pripravený balík, zvyčajne sa v nástroji vytvorí vlastný balík.

2. Použite dobrý spôsob uzemnenia

Uistite sa, že dizajn má dostatočné obtokové kondenzátory a uzemňovacie roviny. Pri použití integrovaného obvodu sa uistite, že používate vhodný oddeľovací kondenzátor v blízkosti napájacej svorky voči zemi (najlepšie uzemňovacej rovine). Vhodná kapacita kondenzátora závisí od konkrétnej aplikácie, technológie kondenzátora a prevádzkovej frekvencie. Keď je premosťovací kondenzátor umiestnený medzi napájacie a uzemňovacie kolíky a umiestnený blízko správneho kolíka IC, možno optimalizovať elektromagnetickú kompatibilitu a citlivosť obvodu.

3. Prideľte balík virtuálnych komponentov

Vytlačte kusovník (BOM) na kontrolu virtuálnych komponentov. Virtuálny komponent nemá žiadne pridružené balenie a nebude prenesený do fázy rozloženia. Vytvorte kusovník a potom si pozrite všetky virtuálne komponenty v návrhu. Jedinými položkami by mali byť napájacie a zemné signály, pretože sú považované za virtuálne komponenty, ktoré sú spracované iba v schematickom prostredí a nebudú prenášané do návrhu rozloženia. Pokiaľ sa nepoužívajú na účely simulácie, komponenty zobrazené vo virtuálnej časti by sa mali nahradiť zapuzdrenými komponentmi.

4. Uistite sa, že máte úplné údaje o kusovníku

Skontrolujte, či je v prehľade kusovníka dostatok údajov. Po vytvorení výkazu kusovníka je potrebné dôkladne skontrolovať a doplniť neúplné informácie o zariadení, dodávateľovi alebo výrobcovi vo všetkých záznamoch komponentov.

5. Triediť podľa označenia komponentu

Aby ste uľahčili triedenie a prezeranie kusovníka, uistite sa, že čísla komponentov sú postupne očíslované.

6. Skontrolujte redundantné hradlové obvody

Všeobecne povedané, všetky vstupy redundantných brán by mali mať signálové spojenia, aby sa zabránilo viseniu vstupných svoriek. Uistite sa, že ste skontrolovali všetky nadbytočné alebo chýbajúce obvody hradla a všetky nezapojené vstupné svorky sú úplne pripojené. V niektorých prípadoch, ak je vstupný terminál pozastavený, celý systém nemôže správne fungovať. Vezmite duálny operačný zosilňovač, ktorý sa často používa v dizajne. Ak sa v integrovaných komponentoch duálneho operačného zosilňovača používa iba jeden z operačných zosilňovačov, odporúča sa použiť buď druhý operačný zosilňovač, alebo uzemniť vstup nepoužitého operačného zosilňovača a použiť vhodný jednotný zisk (alebo iný zisk) ) Sieť spätnej väzby, aby sa zabezpečilo, že celý komponent môže normálne fungovať.

V niektorých prípadoch nemusia integrované obvody s pohyblivými kolíkmi fungovať normálne v rámci rozsahu špecifikácií. Zvyčajne iba vtedy, keď zariadenie IC alebo iné brány v tom istom zariadení nepracujú v nasýtenom stave – vstup alebo výstup je blízko alebo v napájacej koľajnici komponentu, môže tento IC spĺňať požiadavky indexu, keď funguje. Simulácia zvyčajne nedokáže zachytiť túto situáciu, pretože simulačný model vo všeobecnosti nespája viacero častí integrovaného obvodu na modelovanie efektu plávajúceho spojenia.