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PCB设计时元器件选择的六大技巧

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发表于 2019-9-20 12:55:45 |显示全部楼层
  最佳PCB设计方法:在基于元件封装选择PCB元件时需要考虑的六件事。本文中的所有例子都是用Multisim设计环境开发的,不过即使使用不同的EDA工具,同样的概念仍然适用。
  在整个原理图绘制阶段,就应该考虑需要在版图阶段作出的元件封装和焊盘图案决定。下面给出了在根据元件封装选择元件时需要考虑的一些建议。
  ● 记住,封装包括了元件的电气焊盘连接和机械尺寸(X、Y和Z),即元件本体的外形以及连接PCB的引脚。在选择元件时,需要考虑最终PCB的顶层和底层可能存在的任何安装或包装限制。一些元件(如有极性电容)可能有高度净空限制,需要在元件选择过程中加以考虑。在最初开始设计时,可以先画一个基本的电路板外框形状,然后放置上一些计划要使用的大型或位置关键元件(如连接器)。这样,就能直观快速地看到(没有布线的)电路板虚拟透视图,并给出相对精确的电路板和元器件的相对定位和元件高度。这将有助于确保PCB经过装配后元件能合适地放进外包装(塑料制品、机箱、机框等)内。从工具菜单中调用三维预览模式即可浏览整块电路板。
  ● 焊盘图案显示了PCB上焊接器件的实际焊盘或过孔形状。PCB上的这些铜图案还包含有一些基本的形状信息。焊盘图案的尺寸需要正确才能确保正确的焊接,并确保所连元件正确的机械和热完整性。在设计PCB版图时,需要考虑电路板将如何制造,或者是手工焊接的话,焊盘将如何焊接。回流焊(焊剂在受控的高温炉中熔化)可以处理种类广泛的表贴器件(SMD)。波峰焊一般用来焊接电路板的反面,以固定通孔器件,但也可以处理放置在PCB背面的一些表贴元件。通常在采用这种技术时,底层表贴器件必须按一个特定的方向排列,而且为了适应这种焊接方式,可能需要修改焊盘。
  ● 在整个设计过程中可以改变元件的选择。在设计过程早期就确定哪些器件应该用电镀通孔(PTH)、哪些应该用表贴技术(SMT)将有助于PCB的整体规划。需要考虑的因素有器件成本、可用性、器件面积密度和功耗等等。从制造角度看,表贴器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性较高。对于中小规模的原型项目来说,最好选用较大的表贴器件或通孔器件,不仅方便手工焊接,而且有利于查错和调试过程中更好的连接焊盘和信号。
  确保设计具有足够的旁路电容和地平面。在使用集成电路时,确保在靠近电源端到地(最好是地平面)的位置使用合适的去耦电容。电容的合适容量取决于具体应用、电容技术和工作频率。当旁路电容放置在电源和接地引脚之间、并且靠近正确的IC引脚摆放时,可以优化电路的电磁兼容性和易感性。
  打印一份材料清单(BOM)用于检查虚拟元件。虚拟元件没有相关的封装,不会传送到版图阶段。创建一份材料清单,然后查看设计中的所有虚拟元件。唯一的条目应该是电源和地信号,因为它们被认为是虚拟元件,只在原理图环境中进行专门的处理,不会传送到版图设计。除非用于仿真目的,在虚拟部分显示的元件都应该用具有封装的元件替代。
  检查材料清单报告中是否有足够完整的数据。在创建出材料清单报告后,要进行仔细检查,对所有元件条目中不完整的器件、供应商或制造商信息补充完整。
  一般来说,所有多余门的输入都应该有信号连接,避免输入端悬空。确保您检查了所有多余的或遗漏的门电路,并且所有没有连线的输入端都完全连上了。在一些情况下,如果输入端处于悬浮状态,整个系统都不能正确工作。就拿设计中经常使用的双运放来说。如果双路运放IC元件中只用了其中一个运放,建议要么把另一个运放也用起来,要么将不用的运放的输入端接地,并且布放一个合适的单位增益(或其它增益)反馈网络,从而确保整个元件能正常工作。
  在某些情况下,存在悬浮引脚的IC可能无法正常工作在指标范围内。通常只有当IC器件或同一器件中的其它门不是工作在饱和状态——输入或输出接近或处于元件电源轨时,这个IC工作时才能满足指标要求。仿真通常不能捕捉到这种情况,因为仿真模型一般不会将IC的多个部分连接在一起用于建模悬浮连接效应。
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