PCB Tecnico - Come scegliere i componenti PCB

Il miglior metodo di progettazione PCB: sei cose da considerare quando si sceglie un pacchetto basato su componenti. Tutti gli esempi di questo articolo sono stati sviluppati utilizzando l'ambiente di progettazione Multisim, ma gli stessi concetti si applicano ancora anche con diversi strumenti EDA.

1. Considerare la scelta dell'imballaggio dei componenti

Nell'intera fase di disegno schematico, è necessario prendere in considerazione le decisioni relative all'imballaggio dei componenti e al modello del terreno che devono essere prese nella fase di layout. Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti da considerare nella selezione dei componenti in base all'imballaggio dei componenti.

Ricorda, il pacchetto include i collegamenti elettrici del pad e le dimensioni meccaniche (X, Y e Z) del componente, cioè la forma del corpo del componente e i pin che si collegano al PCB. Quando si selezionano i componenti, è necessario considerare eventuali restrizioni di montaggio o imballaggio che possono esistere sugli strati superiori e inferiori del PCB finale. Alcuni componenti (come i condensatori polari) possono avere restrizioni elevate, che devono essere prese in considerazione nel processo di selezione dei componenti. All'inizio del progetto, è possibile prima disegnare una forma base del telaio del circuito stampato e quindi posizionare alcuni componenti di grandi dimensioni o critici per la posizione (come i connettori) che si prevede di utilizzare. In questo modo, la vista prospettica virtuale del circuito stampato (senza cablaggio) può essere vista intuitivamente e rapidamente e il posizionamento relativo e l'altezza dei componenti del circuito e dei componenti possono essere dati relativamente precisi. Ciò contribuirà a garantire che i componenti possano essere correttamente inseriti nell'imballaggio esterno (prodotti di plastica, telaio, telaio, ecc.) dopo che il PCB è stato assemblato. Attivare la modalità anteprima 3D dal menu Strumenti per sfogliare l'intero circuito stampato.

Il modello del terreno mostra la terra effettiva o tramite la forma del dispositivo saldato sul PCB. Questi modelli di rame sul PCB contengono anche alcune informazioni di base sulla forma. Le dimensioni del modello del terreno devono essere corrette per garantire la corretta saldatura e la corretta integrità meccanica e termica dei componenti collegati. Quando si progetta il layout PCB, è necessario considerare come verrà fabbricato il circuito stampato o come i pad saranno saldati se viene saldato manualmente. La saldatura a riflusso (il flusso viene fuso in un forno ad alta temperatura controllato) può gestire una vasta gamma di dispositivi di montaggio superficiale (SMD). La saldatura ad onda è generalmente utilizzata per saldare il lato opposto del circuito stampato per fissare i dispositivi a foro passante, ma può anche gestire alcuni componenti di montaggio superficiale posizionati sul retro del PCB. Generalmente, quando si utilizza questa tecnologia, i dispositivi di montaggio superficiale inferiore devono essere disposti in una direzione specifica e per adattarsi a questo metodo di saldatura, i cuscinetti possono essere modificati.

La selezione dei componenti può essere modificata durante il processo di progettazione. Determinare quali dispositivi dovrebbero utilizzare fori placcati (PTH) e quali dovrebbero utilizzare la tecnologia di montaggio superficiale (SMT) all'inizio del processo di progettazione aiuterà il layout del PCB e la pianificazione generale. I fattori che devono essere considerati includono il costo del dispositivo, la disponibilità, la densità dell'area del dispositivo, il consumo energetico e così via. Dal punto di vista della produzione, i dispositivi a montaggio superficiale sono generalmente più economici dei dispositivi a foro passante e generalmente hanno una maggiore disponibilità. Per progetti prototipi di piccole e medie dimensioni, è meglio scegliere dispositivi di montaggio superficiale più grandi o dispositivi a foro passante, che non solo facilitano la saldatura manuale, ma facilitano anche una migliore connessione di pad e segnali durante il controllo degli errori e il debug.

Se non c'è un pacchetto pronto nel database, di solito viene creato un pacchetto personalizzato nello strumento.

2. Utilizzare un buon metodo di messa a terra

Assicurarsi che la progettazione abbia condensatori bypass sufficienti e piani di terra. Quando si utilizza un circuito integrato, assicurarsi di utilizzare un condensatore di disaccoppiamento adatto vicino al terminale di alimentazione a terra (preferibilmente un piano di terra). La capacità appropriata del condensatore dipende dall'applicazione specifica, dalla tecnologia del condensatore e dalla frequenza di funzionamento. Quando il condensatore di bypass è posizionato tra i pin di alimentazione e di massa e posizionato vicino al pin IC corretto, la compatibilità elettromagnetica e la suscettibilità del circuito possono essere ottimizzate.

3. Assegnare pacchetti di componenti virtuali

Stampa una fattura dei materiali (BOM) per controllare i componenti virtuali. I componenti virtuali non hanno packaging associato e non saranno trasferiti alla fase di layout. Creare una scheda di materiali e quindi visualizzare tutti i componenti virtuali nel progetto. Gli unici elementi dovrebbero essere segnali di alimentazione e di terra, perché sono considerati componenti virtuali, che vengono elaborati solo nell'ambiente schematico e non saranno trasmessi alla progettazione del layout. A meno che non siano utilizzati a fini di simulazione, i componenti visualizzati nella parte virtuale dovrebbero essere sostituiti con componenti incapsulati.

4. Assicurarsi di avere la fattura completa dei dati dei materiali

Verificare se ci sono dati sufficienti nel rapporto sulla fattura dei materiali. Dopo aver creato il rapporto sulla fattura dei materiali, è necessario controllare attentamente e completare le informazioni incomplete sul dispositivo, sul fornitore o sul produttore in tutte le voci dei componenti.

5. Ordina secondo l'etichetta del componente

Per facilitare lo smistamento e la visualizzazione della fattura dei materiali, assicurarsi che i numeri dei componenti siano numerati consecutivamente.

6. Controllare i circuiti ridondanti del cancello

In generale, nella progettazione dei produttori di PCB, tutti gli ingressi ridondanti del gate dovrebbero avere connessioni di segnale per evitare terminali di ingresso penzolanti. Assicurarsi di aver controllato tutti i circuiti di gate ridondanti o mancanti e tutti i terminali di ingresso non collegati sono completamente collegati. In alcuni casi, se il terminale di ingresso è sospeso, l'intero sistema non può funzionare correttamente. Prendi l'amplificatore dual op che viene spesso utilizzato nel design. Se solo uno degli amplificatori op è utilizzato nei componenti IC dual op amp, si consiglia di utilizzare l'altro amplificatore op, o di mettere a terra l'ingresso dell'amplificatore op inutilizzato, e implementare una rete di feedback di guadagno unity (o altro guadagno) adatta per garantire che l'intero componente possa funzionare normalmente.

In alcuni casi, gli IC con perni galleggianti potrebbero non funzionare correttamente all'interno dell'intervallo di specifiche. Di solito solo quando il dispositivo IC o altri cancelli nello stesso dispositivo non funzionano in uno stato saturo, l'ingresso o l'uscita sono vicini o nella guida di alimentazione del componente, il IC può soddisfare i requisiti dell'indice quando funziona. La simulazione di solito non può catturare questa situazione, perché il modello di simulazione generalmente non collega più parti del IC insieme per modellare l'effetto di connessione mobile.