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工程師必看:選擇PCB元件的六大技巧

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關(guān)鍵詞:PCB,元件,封裝

      最佳PCB設(shè)計方法:在基于元件封裝選擇PCB元件時需要考慮的六件事。本文中的所有例子都是用Multisim設(shè)計環(huán)境開發(fā)的,不過即使使用不同的EDA工具,同樣的概念仍然適用。

      1.考慮元件封裝的選擇

      在整個原理圖繪制階段,就應(yīng)該考慮需要在版圖階段作出的元件封裝和焊盤圖案決定。下面給出了在根據(jù)元件封裝選擇元件時需要考慮的一些建議。

     ?。?)記住,封裝包括了元件的電氣焊盤連接和機(jī)械尺寸(X、Y和Z),即元件本體的外形以及連接PCB的引腳。在選擇元件時,需要考慮最終PCB的頂層和底層可能存在的任何安裝或包裝限制。一些元件(如有極性電容)可能有高度凈空限制,需要在元件選擇過程中加以考慮。在最初開始設(shè)計時,可以先畫一個基本的電路板外框形狀,然后放置上一些計劃要使用的大型或位置關(guān)鍵元件(如連接器)。這樣,就能直觀快速地看到(沒有布線的)電路板虛擬透視圖,并給出相對精確的電路板和元器件的相對定位和元件高度。這將有助于確保PCB經(jīng)過裝配后元件能合適地放進(jìn)外包裝(塑料制品、機(jī)箱、機(jī)框等)內(nèi)。從工具菜單中調(diào)用三維預(yù)覽模式即可瀏覽整塊電路板。

     ?。?)焊盤圖案顯示了PCB上焊接器件的實際焊盤或過孔形狀。PCB上的這些銅圖案還包含有一些基本的形狀信息。焊盤圖案的尺寸需要正確才能確保正確的焊接,并確保所連元件正確的機(jī)械和熱完整性。在設(shè)計PCB版圖時,需要考慮電路板將如何制造,或者是手工焊接的話,焊盤將如何焊接?;亓骱福ê竸┰谑芸氐母邷貭t中熔化)可以處理種類廣泛的表貼器件(SMD)。波峰焊一般用來焊接電路板的反面,以固定通孔器件,但也可以處理放置在PCB背面的一些表貼元件。通常在采用這種技術(shù)時,底層表貼器件必須按一個特定的方向排列,而且為了適應(yīng)這種焊接方式,可能需要修改焊盤。

      (3)在整個設(shè)計過程中可以改變元件的選擇。在設(shè)計過程早期就確定哪些器件應(yīng)該用電鍍通孔(PTH)、哪些應(yīng)該用表貼技術(shù)(SMT)將有助于PCB的整體規(guī)劃。需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等等。從制造角度看,表貼器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性較高。對于中小規(guī)模的原型項目來說,最好選用較大的表貼器件或通孔器件,不僅方便手工焊接,而且有利于查錯和調(diào)試過程中更好的連接焊盤和信號。

     ?。?)如果數(shù)據(jù)庫中沒有現(xiàn)成的封裝,一般是在工具中創(chuàng)建定制的封裝。

      2.使用良好的接地方法

      確保設(shè)計具有足夠的旁路電容和地平面。在使用集成電路時,確保在靠近電源端到地(最好是地平面)的位置使用合適的去耦電容。電容的合適容量取決于具體應(yīng)用、電容技術(shù)和工作頻率。當(dāng)旁路電容放置在電源和接地引腳之間、并且靠近正確的IC引腳擺放時,可以優(yōu)化電路的電磁兼容性和易感性。

      3.分配虛擬元件封裝

      打印一份材料清單(BOM)用于檢查虛擬元件。虛擬元件沒有相關(guān)的封裝,不會傳送到版圖階段。創(chuàng)建一份材料清單,然后查看設(shè)計中的所有虛擬元件。唯一的條目應(yīng)該是電源和地信號,因為它們被認(rèn)為是虛擬元件,只在原理圖環(huán)境中進(jìn)行專門的處理,不會傳送到版圖設(shè)計。除非用于仿真目的,在虛擬部分顯示的元件都應(yīng)該用具有封裝的元件替代。

      4.確保您有完整的材料清單數(shù)據(jù)

      檢查材料清單報告中是否有足夠完整的數(shù)據(jù)。在創(chuàng)建出材料清單報告后,要進(jìn)行仔細(xì)檢查,對所有元件條目中不完整的器件、供應(yīng)商或制造商信息補(bǔ)充完整。

      5.根據(jù)元件標(biāo)號進(jìn)行排序

      為了有助于材料清單的排序和查看,確保元件標(biāo)號是連續(xù)編號的。

      6.檢查多余的門電路

      一般來說,所有多余門的輸入都應(yīng)該有信號連接,避免輸入端懸空。確保您檢查了所有多余的或遺漏的門電路,并且所有沒有連線的輸入端都完全連上了。在一些情況下,如果輸入端處于懸浮狀態(tài),整個系統(tǒng)都不能正確工作。就拿設(shè)計中經(jīng)常使用的雙運放來說。如果雙路運放IC元件中只用了其中一個運放,建議要么把另一個運放也用起來,要么將不用的運放的輸入端接地,并且布放一個合適的單位增益(或其它增益)反饋網(wǎng)絡(luò),從而確保整個元件能正常工作。

      在某些情況下,存在懸浮引腳的IC可能無法正常工作在指標(biāo)范圍內(nèi)。通常只有當(dāng)IC器件或同一器件中的其它門不是工作在飽和狀態(tài)--輸入或輸出接近或處于元件電源軌時,這個IC工作時才能滿足指標(biāo)要求。仿真通常不能捕捉到這種情況,因為仿真模型一般不會將IC的多個部分連接在一起用于建模懸浮連接效應(yīng)。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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