Det bästa PCB designmetod: Sex saker att tänka på när man väljer PCB-komponenter baserat på komponentförpackningar. Alla exempel i den här artikeln har utvecklats med hjälp av designmiljön MulTIsim, men samma koncept gäller fortfarande även med olika EDA-verktyg.

1. Överväg valet av komponentförpackning

I hela det schematiska ritningsskedet bör de komponentförpackningar och markmönsterbeslut som måste fattas i layoutskedet beaktas. Några förslag att tänka på när du väljer komponenter baserat på komponentförpackningar ges nedan.

Kom ihåg att paketet innehåller komponentens elektriska anslutningar och mekaniska dimensioner (X, Y och Z) på komponenten, det vill säga formen på komponentkroppen och stiften som ansluter till kretskortet. När du väljer komponenter måste du ta hänsyn till eventuella monterings- eller förpackningsrestriktioner som kan finnas på de övre och nedre lagren av den slutliga PCB:n. Vissa komponenter (som polära kondensatorer) kan ha höga utrymmesbegränsningar, vilket måste beaktas i komponentvalsprocessen. I början av designen kan du först rita en grundläggande ramform för kretskort och sedan placera några stora eller positionskritiska komponenter (som kontakter) som du planerar att använda. På detta sätt kan den virtuella perspektivvyn av kretskortet (utan ledningar) ses intuitivt och snabbt, och den relativa positioneringen och komponenthöjden för kretskortet och komponenterna kan ges relativt exakt. Detta kommer att hjälpa till att säkerställa att komponenterna kan placeras korrekt i den yttre förpackningen (plastprodukter, chassi, chassi, etc.) efter att kretskortet har monterats. Anropa 3D-förhandsgranskningsläget från menyn Verktyg för att bläddra i hela kretskortet.

Landmönstret visar den faktiska marken eller via formen av den lödda enheten på PCB:n. Dessa kopparmönster på PCB innehåller också en del grundläggande forminformation. Storleken på landmönstret måste vara korrekt för att säkerställa korrekt lödning och korrekt mekanisk och termisk integritet hos de anslutna komponenterna. När du designar PCB-layouten måste du tänka på hur kretskortet kommer att tillverkas, eller hur kuddarna kommer att lödas om det löds manuellt. Återflödeslödning (flussmedlet smälts i en kontrollerad högtemperaturugn) kan hantera ett brett utbud av ytmonteringsenheter (SMD). Våglödning används vanligtvis för att löda baksidan av kretskortet för att fixera enheter med genomgående hål, men det kan också hantera vissa ytmonteringskomponenter placerade på baksidan av kretskortet. Generellt, när man använder den här tekniken, måste bottenytmonteringsanordningarna arrangeras i en specifik riktning, och för att anpassa sig till denna lödmetod kan dynorna behöva modifieras.

Urvalet av komponenter kan ändras under hela designprocessen. Att bestämma vilka enheter som ska använda pläterade genomgående hål (PTH) och vilka som ska använda ytmonteringsteknik (SMT) tidigt i designprocessen kommer att hjälpa den övergripande planeringen av PCB:n. Faktorer som måste beaktas inkluderar enhetskostnad, tillgänglighet, enhetsområdestäthet, strömförbrukning och så vidare. Ur ett tillverkningsperspektiv är ytmonterade enheter i allmänhet billigare än enheter med genomgående hål och har generellt högre tillgänglighet. För små och medelstora prototypprojekt är det bäst att välja större ytmonteringsenheter eller genomhålsenheter, som inte bara underlättar manuell lödning, utan också underlättar bättre anslutning av dynor och signaler under felkontroll och felsökning.

Om det inte finns något färdigt paket i databasen skapas vanligtvis ett anpassat paket i verktyget.

2. Använd en bra jordningsmetod

Se till att konstruktionen har tillräckligt med bypass-kondensatorer och jordplan. När du använder en integrerad krets, se till att använda en lämplig frånkopplingskondensator nära strömuttaget till jord (helst ett jordplan). Lämplig kapacitet hos kondensatorn beror på den specifika applikationen, kondensatortekniken och driftsfrekvensen. När bypass-kondensatorn placeras mellan ström- och jordstiften och placeras nära rätt IC-stift, kan den elektromagnetiska kompatibiliteten och känsligheten hos kretsen optimeras.

3. Tilldela virtuellt komponentpaket

Skriv ut en stycklista (BOM) för kontroll av virtuella komponenter. Den virtuella komponenten har inget associerat paket och kommer inte att överföras till layoutstadiet. Skapa en stycklista och se sedan alla virtuella komponenter i designen. De enda objekten bör vara ström- och jordsignaler, eftersom de anses vara virtuella komponenter, som endast bearbetas i den schematiska miljön och inte kommer att överföras till layoutdesignen. Om de inte används för simuleringsändamål bör komponenterna som visas i den virtuella delen ersättas med inkapslade komponenter.

4. Se till att du har fullständiga styckdata

Kontrollera om det finns tillräckliga uppgifter i styckrapporten. Efter att ha skapat materialstycksrapporten är det nödvändigt att noggrant kontrollera och komplettera den ofullständiga informationen om enheten, leverantören eller tillverkaren i alla komponentposter.

5. Sortera efter komponentetikett

För att underlätta sorteringen och visningen av stycklistan, se till att komponentnumren är löpande numrerade.

6. Kontrollera om det finns redundanta grindkretsar

Generellt sett bör alla ingångar på redundanta grindar ha signalanslutningar för att undvika att ingångsterminalerna dinglar. Se till att du har kontrollerat alla redundanta eller saknade grindkretsar och att alla oanslutna ingångar är helt anslutna. I vissa fall, om ingångsterminalen är avstängd, kan inte hela systemet fungera korrekt. Ta den dubbla op-förstärkaren som ofta används i designen. Om endast en av op-förstärkarna används i de dubbla op-förstärkarnas IC-komponenter, rekommenderas det att antingen använda den andra op-förstärkaren eller jorda ingången på den oanvända op-förstärkaren och använda en lämplig enhetsförstärkning (eller annan förstärkning) ) Återkopplingsnätverk för att säkerställa att hela komponenten kan fungera normalt.

I vissa fall kanske IC:er med flytande stift inte fungerar normalt inom specifikationsintervallet. Vanligtvis bara när IC-enheten eller andra grindar i samma enhet inte fungerar i ett mättat tillstånd – ingången eller utgången är nära eller i komponentens kraftskena, kan denna IC uppfylla indexkraven när den fungerar. Simulering kan vanligtvis inte fånga denna situation, eftersom simuleringsmodellen i allmänhet inte kopplar ihop flera delar av IC:n för att modellera den flytande anslutningseffekten.