ที่สุด PCB วิธีการออกแบบ: หกสิ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกส่วนประกอบ PCB ตามบรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบ ตัวอย่างทั้งหมดในบทความนี้ได้รับการพัฒนาโดยใช้สภาพแวดล้อมการออกแบบ Multisim แต่แนวคิดเดียวกันนี้ยังคงใช้ได้แม้กับเครื่องมือ EDA ที่แตกต่างกัน

1. พิจารณาทางเลือกของบรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบ

ในขั้นตอนการวาดแผนผังทั้งหมด ควรพิจารณาบรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบและรูปแบบที่ดินที่ต้องทำในขั้นตอนการจัดวาง คำแนะนำบางประการที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกส่วนประกอบตามบรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบมีดังต่อไปนี้

โปรดจำไว้ว่าในบรรจุภัณฑ์ประกอบด้วยการต่อแผ่นอิเล็กโทรดและขนาดทางกล (X, Y และ Z) ของส่วนประกอบ นั่นคือ รูปร่างของส่วนประกอบและหมุดที่เชื่อมต่อกับ PCB เมื่อเลือกส่วนประกอบ คุณต้องพิจารณาข้อจำกัดในการติดตั้งหรือบรรจุภัณฑ์ที่อาจอยู่ที่ชั้นบนและด้านล่างของ PCB สุดท้าย ส่วนประกอบบางอย่าง (เช่น ตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว) อาจมีข้อจำกัด headroom สูง ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาในกระบวนการคัดเลือกส่วนประกอบ ในตอนเริ่มต้นของการออกแบบ คุณสามารถวาดรูปร่างของโครงแผงวงจรพื้นฐานก่อน จากนั้นจึงวางส่วนประกอบขนาดใหญ่หรือสำคัญต่อตำแหน่ง (เช่น ตัวเชื่อมต่อ) ที่คุณวางแผนจะใช้ ด้วยวิธีนี้ มุมมองเปอร์สเปคทีฟเสมือนจริงของแผงวงจร (โดยไม่ต้องเดินสาย) จึงสามารถเห็นได้โดยสัญชาตญาณและรวดเร็ว และตำแหน่งสัมพัทธ์และความสูงของส่วนประกอบของแผงวงจรและส่วนประกอบสามารถให้ความแม่นยำได้ค่อนข้างแม่นยำ ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบต่างๆ สามารถวางได้อย่างถูกต้องในบรรจุภัณฑ์ด้านนอก (ผลิตภัณฑ์พลาสติก แชสซี แชสซี ฯลฯ) หลังจากประกอบ PCB เรียกใช้โหมดแสดงตัวอย่าง 3D จากเมนูเครื่องมือเพื่อเรียกดูแผงวงจรทั้งหมด

รูปแบบที่ดินแสดงที่ดินจริงหรือผ่านรูปร่างของอุปกรณ์บัดกรีบน PCB รูปแบบทองแดงเหล่านี้บน PCB ยังมีข้อมูลรูปร่างพื้นฐานบางอย่าง ขนาดของรูปแบบที่ดินต้องถูกต้องเพื่อให้แน่ใจว่ามีการบัดกรีที่ถูกต้องและความสมบูรณ์ทางกลและความร้อนของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อถูกต้อง เมื่อออกแบบเลย์เอาต์ PCB คุณต้องพิจารณาถึงวิธีการผลิตแผงวงจรหรือวิธีการบัดกรีแผ่นอิเล็กโทรดหากบัดกรีด้วยมือ การบัดกรีแบบรีโฟลว์ (ฟลักซ์ละลายในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงแบบควบคุม) สามารถรองรับอุปกรณ์ยึดพื้นผิว (SMD) ได้หลากหลาย โดยทั่วไปแล้วการบัดกรีด้วยคลื่นจะใช้เพื่อประสานด้านหลังของแผงวงจรเพื่อแก้ไขอุปกรณ์เจาะรู แต่ยังสามารถจัดการกับส่วนประกอบยึดพื้นผิวที่วางอยู่ที่ด้านหลังของ PCB ได้ โดยทั่วไป เมื่อใช้เทคโนโลยีนี้ อุปกรณ์ยึดพื้นผิวด้านล่างต้องจัดวางในทิศทางเฉพาะ และเพื่อปรับให้เข้ากับวิธีการบัดกรีนี้ อาจต้องปรับเปลี่ยนแผ่นอิเล็กโทรด

การเลือกส่วนประกอบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างกระบวนการออกแบบทั้งหมด การพิจารณาว่าอุปกรณ์ใดควรใช้การชุบผ่านรู (PTH) และควรใช้เทคโนโลยีการยึดพื้นผิว (SMT) ในช่วงต้นของกระบวนการออกแบบ จะช่วยในการวางแผนโดยรวมของ PCB ปัจจัยที่ต้องพิจารณา ได้แก่ ต้นทุนอุปกรณ์ ความพร้อมใช้งาน ความหนาแน่นของพื้นที่อุปกรณ์ การใช้พลังงาน และอื่นๆ จากมุมมองด้านการผลิต อุปกรณ์ยึดบนพื้นผิวมักจะมีราคาถูกกว่าอุปกรณ์เจาะรูและโดยทั่วไปมีความพร้อมใช้งานสูงกว่า สำหรับโครงการต้นแบบขนาดเล็กและขนาดกลาง เป็นการดีที่สุดที่จะเลือกอุปกรณ์ยึดพื้นผิวขนาดใหญ่หรืออุปกรณ์เจาะรู ซึ่งไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกในการบัดกรีแบบแมนนวลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้การเชื่อมต่อแผ่นอิเล็กโทรดและสัญญาณดีขึ้นในระหว่างการตรวจสอบข้อผิดพลาดและการดีบัก

หากไม่มีแพ็คเกจสำเร็จรูปในฐานข้อมูล โดยปกติแล้ว แพ็คเกจแบบกำหนดเองจะถูกสร้างขึ้นในเครื่องมือ

2. ใช้วิธีการต่อสายดินที่ดี

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการออกแบบมีตัวเก็บประจุบายพาสและระนาบกราวด์เพียงพอ เมื่อใช้วงจรรวม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใช้ตัวเก็บประจุแบบดีคัปปลิ้งที่เหมาะสมใกล้กับขั้วต่อไฟฟ้ากับกราวด์ (ควรเป็นระนาบกราวด์) ความจุที่เหมาะสมของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะ เทคโนโลยีตัวเก็บประจุ และความถี่ในการทำงาน เมื่อวางตัวเก็บประจุบายพาสระหว่างกำลังไฟฟ้าและพินกราวด์ และวางไว้ใกล้กับพิน IC ที่ถูกต้อง ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความอ่อนไหวของวงจรจะสามารถปรับให้เหมาะสมได้

3. จัดสรรแพ็คเกจส่วนประกอบเสมือน

พิมพ์รายการวัสดุ (BOM) สำหรับตรวจสอบส่วนประกอบเสมือน ส่วนประกอบเสมือนไม่มีบรรจุภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องและจะไม่ถูกโอนไปยังลำดับขั้นโครงร่าง สร้างรายการวัสดุแล้วดูส่วนประกอบเสมือนทั้งหมดในการออกแบบ รายการเดียวควรเป็นสัญญาณพลังงานและกราวด์เนื่องจากถือเป็นส่วนประกอบเสมือนซึ่งได้รับการประมวลผลในสภาพแวดล้อมแผนผังเท่านั้นและจะไม่ถูกส่งไปยังการออกแบบเลย์เอาต์ เว้นแต่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการจำลอง ส่วนประกอบที่แสดงในส่วนเสมือนควรถูกแทนที่ด้วยส่วนประกอบที่ห่อหุ้ม

4. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีข้อมูลรายการวัสดุครบถ้วน

ตรวจสอบว่ามีข้อมูลเพียงพอในรายงานรายการวัสดุหรือไม่ หลังจากสร้างรายงานรายการวัสดุแล้ว จำเป็นต้องตรวจสอบอย่างละเอียดและกรอกข้อมูลอุปกรณ์ ซัพพลายเออร์ หรือผู้ผลิตที่ไม่สมบูรณ์ในรายการส่วนประกอบทั้งหมดอย่างละเอียด

5. จัดเรียงตามฉลากส่วนประกอบ

เพื่อความสะดวกในการคัดแยกและการดูรายการวัสดุ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ระบุหมายเลขส่วนประกอบตามลำดับ

6. ตรวจสอบวงจรเกทซ้ำซ้อน

โดยทั่วไปแล้ว อินพุตทั้งหมดของเกทซ้ำซ้อนควรมีการเชื่อมต่อสัญญาณเพื่อหลีกเลี่ยงการห้อยต่อกันของเทอร์มินัลอินพุต ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ตรวจสอบวงจรเกทที่ซ้ำซ้อนหรือขาดหายไปทั้งหมด และขั้วต่ออินพุตแบบไม่มีสายทั้งหมดเชื่อมต่ออย่างแน่นหนา ในบางกรณี หากเทอร์มินัลอินพุตถูกระงับ ระบบทั้งหมดจะไม่ทำงานอย่างถูกต้อง เลือกใช้ dual op amp ที่มักใช้ในการออกแบบ หากใช้ op amp เพียงตัวเดียวในส่วนประกอบ dual op amp IC ขอแนะนำให้ใช้ op amp ตัวอื่น หรือต่ออินพุตของ op amp ที่ไม่ได้ใช้ และปรับใช้ unity gain (หรือ gain อื่นๆ) ที่เหมาะสม เครือข่ายข้อเสนอแนะเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดสามารถทำงานได้ตามปกติ

ในบางกรณี ไอซีที่มีหมุดลอยอาจไม่ทำงานตามปกติภายในช่วงข้อมูลจำเพาะ โดยปกติเฉพาะเมื่ออุปกรณ์ IC หรือประตูอื่นๆ ในอุปกรณ์เดียวกันไม่ทำงานในสถานะอิ่มตัว – อินพุตหรือเอาต์พุตอยู่ใกล้กับหรือในรางพลังงานของส่วนประกอบ IC นี้สามารถตอบสนองข้อกำหนดของดัชนีเมื่อทำงาน การจำลองมักจะไม่สามารถจับภาพสถานการณ์นี้ได้ เนื่องจากแบบจำลองการจำลองโดยทั่วไปไม่ได้เชื่อมต่อหลายส่วนของ IC เข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบบจำลองผลการเชื่อมต่อแบบลอย