Tốt nhất PCB Phương pháp thiết kế: Sáu điều cần xem xét khi lựa chọn các thành phần PCB dựa trên bao bì thành phần. Tất cả các ví dụ trong bài viết này được phát triển bằng cách sử dụng môi trường thiết kế MulTIsim, nhưng các khái niệm tương tự vẫn được áp dụng ngay cả với các công cụ EDA khác nhau.

1. Cân nhắc lựa chọn bao bì thành phần

Trong toàn bộ giai đoạn vẽ sơ đồ, các quyết định về mô hình đất và đóng gói thành phần cần được thực hiện trong giai đoạn bố trí cần được xem xét. Một số gợi ý cần xem xét khi lựa chọn các thành phần dựa trên bao bì thành phần được đưa ra dưới đây.

Hãy nhớ rằng gói bao gồm các kết nối đệm điện và kích thước cơ học (X, Y và Z) của thành phần, tức là hình dạng của thân linh kiện và các chân kết nối với PCB. Khi lựa chọn các thành phần, bạn cần xem xét bất kỳ hạn chế nào về lắp đặt hoặc đóng gói có thể tồn tại trên các lớp trên cùng và dưới cùng của PCB cuối cùng. Một số linh kiện (chẳng hạn như tụ điện cực) có thể có hạn chế về khoảng không cao, điều này cần được xem xét trong quá trình lựa chọn linh kiện. Khi bắt đầu thiết kế, trước tiên bạn có thể vẽ một hình dạng khung bảng mạch cơ bản, sau đó đặt một số thành phần lớn hoặc có vị trí quan trọng (chẳng hạn như đầu nối) mà bạn định sử dụng. Bằng cách này, chế độ xem phối cảnh ảo của bảng mạch (không có dây) có thể được nhìn thấy một cách trực quan và nhanh chóng, đồng thời có thể đưa ra vị trí tương đối và chiều cao linh kiện của bảng mạch và linh kiện tương đối chính xác. Điều này sẽ giúp đảm bảo rằng các thành phần có thể được đặt đúng cách trong bao bì bên ngoài (sản phẩm nhựa, khung, khung, v.v.) sau khi PCB được lắp ráp. Gọi chế độ xem trước 3D từ menu Công cụ để duyệt qua toàn bộ bảng mạch.

Mô hình đất cho thấy đất thực tế hoặc thông qua hình dạng của thiết bị được hàn trên PCB. Các mẫu đồng này trên PCB cũng chứa một số thông tin hình dạng cơ bản. Kích thước của mẫu đất cần phải chính xác để đảm bảo hàn chính xác và tính toàn vẹn cơ và nhiệt của các bộ phận được kết nối. Khi thiết kế bố trí PCB, bạn cần xem xét cách sản xuất bảng mạch, hoặc các miếng đệm sẽ được hàn như thế nào nếu nó được hàn thủ công. Hàn chảy lại (chất trợ dung được nấu chảy trong lò nhiệt độ cao được kiểm soát) có thể xử lý nhiều loại thiết bị gắn trên bề mặt (SMD). Hàn sóng thường được sử dụng để hàn mặt sau của bảng mạch để cố định các thiết bị có lỗ thông, nhưng nó cũng có thể xử lý một số thành phần gắn kết bề mặt được đặt ở mặt sau của PCB. Nói chung, khi sử dụng công nghệ này, các thiết bị gắn kết bề mặt đáy phải được bố trí theo một hướng cụ thể, và để thích ứng với phương pháp hàn này, các tấm đệm có thể cần được sửa đổi.

Việc lựa chọn các thành phần có thể được thay đổi trong toàn bộ quá trình thiết kế. Việc xác định thiết bị nào nên sử dụng thiết bị mạ qua lỗ (PTH) và thiết bị nào nên sử dụng công nghệ gắn kết bề mặt (SMT) sớm trong quá trình thiết kế sẽ giúp lập kế hoạch tổng thể của PCB. Các yếu tố cần được xem xét bao gồm chi phí thiết bị, tính khả dụng, mật độ khu vực thiết bị, điện năng tiêu thụ, v.v. Từ quan điểm sản xuất, các thiết bị gắn trên bề mặt thường rẻ hơn các thiết bị xuyên lỗ và thường có tính khả dụng cao hơn. Đối với các dự án nguyên mẫu quy mô vừa và nhỏ, tốt nhất nên chọn các thiết bị gắn kết bề mặt lớn hơn hoặc thiết bị xuyên lỗ, điều này không chỉ tạo điều kiện cho việc hàn thủ công mà còn tạo điều kiện kết nối tốt hơn các tấm đệm và tín hiệu trong quá trình kiểm tra lỗi và gỡ lỗi.

Nếu không có gói làm sẵn nào trong cơ sở dữ liệu, thì thường một gói tùy chỉnh sẽ được tạo trong công cụ.

2. Sử dụng phương pháp nối đất tốt

Đảm bảo rằng thiết kế có đủ tụ điện rẽ nhánh và mặt phẳng tiếp đất. Khi sử dụng mạch tích hợp, hãy đảm bảo sử dụng tụ điện tách phù hợp gần đầu nối nguồn với mặt đất (tốt nhất là mặt đất). Dung lượng thích hợp của tụ điện phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, công nghệ tụ điện và tần số hoạt động. Khi tụ điện rẽ nhánh được đặt giữa chân nguồn và chân nối đất và đặt gần chân IC chính xác, khả năng tương thích điện từ và tính nhạy cảm của mạch có thể được tối ưu hóa.

3. Phân bổ gói thành phần ảo

In hóa đơn nguyên vật liệu (BOM) để kiểm tra các thành phần ảo. Thành phần ảo không có bao bì được liên kết và sẽ không được chuyển sang giai đoạn bố trí. Tạo một hóa đơn vật liệu và sau đó xem tất cả các thành phần ảo trong thiết kế. Các mục duy nhất nên là nguồn và tín hiệu nối đất, vì chúng được coi là các thành phần ảo, chỉ được xử lý trong môi trường sơ đồ và sẽ không được truyền đến thiết kế bố trí. Trừ khi được sử dụng cho mục đích mô phỏng, các thành phần hiển thị trong phần ảo phải được thay thế bằng các thành phần được đóng gói.

4. Đảm bảo rằng bạn có đầy đủ dữ liệu hóa đơn nguyên vật liệu

Kiểm tra xem có đầy đủ dữ liệu trong báo cáo nguyên vật liệu hay không. Sau khi lập bảng báo cáo nguyên vật liệu, cần kiểm tra kỹ và điền đầy đủ thông tin thiết bị, nhà cung cấp hoặc nhà sản xuất trong tất cả các mục nhập linh kiện.

5. Phân loại theo nhãn thành phần

Để thuận tiện cho việc phân loại và xem hóa đơn nguyên vật liệu, hãy đảm bảo rằng các mã thành phần được đánh số liên tục.

6. Kiểm tra các mạch cổng dự phòng

Nói chung, tất cả các đầu vào của cổng dự phòng phải có kết nối tín hiệu để tránh treo các đầu vào. Đảm bảo rằng bạn đã kiểm tra tất cả các mạch cổng thừa hoặc thiếu và tất cả các thiết bị đầu cuối đầu vào không có dây đều được kết nối hoàn toàn. Trong một số trường hợp, nếu thiết bị đầu cuối đầu vào bị treo, toàn bộ hệ thống không thể hoạt động chính xác. Lấy bộ khuếch đại op kép thường được sử dụng trong thiết kế. Nếu chỉ một trong số các amp op được sử dụng trong các thành phần IC op amp kép, bạn nên sử dụng op amp khác hoặc nối đất đầu vào của op amp không sử dụng và triển khai một độ lợi thống nhất phù hợp (hoặc độ lợi khác)) Mạng phản hồi để đảm bảo rằng toàn bộ thành phần có thể hoạt động bình thường.

Trong một số trường hợp, IC có chân nổi có thể không hoạt động bình thường trong phạm vi thông số kỹ thuật. Thông thường chỉ khi thiết bị IC hoặc các cổng khác trong cùng một thiết bị không hoạt động ở trạng thái bão hòa – đầu vào hoặc đầu ra gần hoặc trong đường ray nguồn của linh kiện, thì IC này mới có thể đáp ứng các yêu cầu về chỉ số khi nó hoạt động. Mô phỏng thường không thể nắm bắt được tình huống này, bởi vì mô hình mô phỏng nói chung không kết nối nhiều phần của vi mạch với nhau để mô hình hóa hiệu ứng kết nối nổi.