第四节- PCB设计:组件放置
这是第四次部分在返校系列PCB设计师和那些可能想知道更多关于它。
内容
组件的位置
如果您的目标是成为一名全栈开发人员，那么您将在原理图．不好意思，我想倒叙一下。大多数教程会把这一章作为第一章，但我们现在开始了。当我第一次开始做布局时，电气工程师给了我一个手绘草图，CAD人员生成了所有的符号，把它们与脚印结合起来，然后从那里创建了整个示意图。这是一个在熟悉下一个板的同时从上一个板中解压的机会。
然后，在CAD工具上获取原理图成为了电子工程师课程的一部分，任务成为了他们的工作。时光飞逝，现在，很多PCB设计的机会再一次要求这项技能。有些公司还要求我们做3D机械工程。欢迎来到文艺复兴!在我们前进的过程中，某种程度的学位很可能是我们所渴望的。
用原理图驱动组件的放置
无论如何，原理图是我们开发设备之间连接的地方。它也是建立一些设计指导的潜在场所。例如，组件可以被分组到功能部分，这些功能部分保持在很近的距离，也保持与其他电路分离。
放置指导可以基于电磁干扰屏蔽内部的情况或主设备周围的聚集情况。这可以是将属性分配给单个组件的形式，也可以是简单地将部分或原理图的整个页面用一个标签描述属性和板子周围的物理位置。
图1。图片来源:Bois83——模拟芯片的典型示意图符号。
除了驾驶位置之外，一般的路由规则也可以以这样或那样的方式捕获。虽然在这个阶段我们可能不知道传输线的实际几何形状，但我们至少可以将阻抗要求分配给网，以便在放置时考虑到它们。当您以局部注释的形式将这些附加信息放入示意图中时，最好采用一致的方法，使所有这种类型的信息都可搜索。以“布局说明”或类似的词开始每条数据。
所有类型的总线都可以通过使用公共网名来建立。实际的长度匹配要求也可以添加，但这通常留给布局。主要的想法是给出板的总体框架，并允许设计师从那里着手。这并不是说，它不能进一步采取点建立每个旁路电容的位置，通过调用相关的参考指示器和每个帽旁边的设备引脚的引脚编号。
方框图有助于从高层建立楼层规划和布置参数。如果电路板足够复杂，需要一个框图，那么很有可能一个电源树也会派上用场。电源树从顶部的根电压开始，通过各种电源和分压器向下延伸到每个域。每个电压节点的用途包括预期的电流消耗。如果你只打算增加一个额外的智能，那么功率树通常是为子孙后代捕获的最有用的。
图2。模拟芯片的布局，见图1。
除了提供高级布局信息外，材料清单和网络列表都是从示意图中提取的。毕竟，这是原理图的内在目的。我们很容易犯一些会影响输出的小错误。大多数错误都与在生成或放置符号和电线时误用网格有关。即使你没有捕捉到其中的逻辑，可以说，这是你可以挽救局面的地方。
验证逻辑
我看到的最常见的问题是一根电线刚好没有插针。看起来有联系，但其实没有。任何只有一个引脚连接的双引脚组件都是可疑的。第二个最常见的问题是网名的拼写错误。两个网络名称相同的节点，除了一个名称中有CLK，另一个名称中有TCK之外，应该向捕获示意图的人报告，即使您就是捕获示意图的那个人。
在深入研究布局之前，一定要先浏览几页示意图。聪明的工程师会想把他们的指令记录下来留给子孙后代。你可能会发现两个电阻是可选的，它们的公共引脚应该重叠，以创建一个“穷人的开关”。用四根别针做成三根别针。在测试时选择元件值或使用零欧姆电阻是经过深思熟虑的原理图的标志。从演示中获取尽可能多的背景信息，特别是模拟电路。我有说过我要跳过原理图的部分吗?让我们开始安置吧。
楼层规划——就像把城市组织成社区
楼层规划从一个部分开始。哪一部分取决于董事会的性质。一个数字板很可能有一个芯片或一组芯片，占主导地位。设计师如果能从中心向外工作就很好了。充分利用链接预算来优先考虑哪些外围组件靠近主设备。
内存设备通常具有第一优先级。DDR先于flash。晶体和旁路电容都希望保持在各自引脚附近。使所有开关发生的偏置引脚的功率直接来自旁路帽。电源的工作就是给这些瓶盖充电。即便如此，当电源靠近它们的负载时，它们的工作效果最好。
模拟元件放置-如何射频
实际上，只有一些奇怪的传感器或无线电芯片不愿意靠近处理器。传感器和天线在偏远地区蓬勃发展。PCB边缘并不总是最安静的位置，但却是一个开始的好地方。环境很重要。模拟电路的最佳位置取决于芯片组的其余部分。
射频设备被安置在法拉第笼中并不罕见。将每个模拟电路设计成一个紧凑的矩形，每个电路周围都有空间作为屏蔽墙，这就提供了一种选择。射频连接器是一种特殊的品种，单信号引脚被接地引脚包围。链的下一个部分通常是阻塞电容。
图3。模拟板就像好的栅栏。这是一个快速发展的系统，其中宽条是墙壁，可以通过PCB螺丝进入住房权利。
模拟电路中最常见的特征之一是pi pad。需要三种元素才能形成一种;一个分流电阻，然后一个串联电阻，然后另一个分流电阻。当你在原理图上看到这种组合时，要把组打包在一起。运算放大器是另一种常见的电路。一个好的运放电路的关键是反馈电阻，它跨越输入和输出引脚的负极。这个循环必须保持简短。
另一个短回路将是旁路或去耦电容;有时被称为解耦帽。它从电压引脚连接到地面。假设表面安装组件，布线旁路帽从电源通过与宽的轨迹，通过旁路帽和进入电源引脚。通过在衬垫也可以，但通过在帽的引脚上，而不是在设备的电压引脚上。
我详细介绍了从瓶盖到电源引脚的路由，因为存根可能是一个问题。它们也可以是问题的解决方案。在射频传输线上添加一点额外的金属可以用于阻抗匹配。沿着轨迹可以有不止一个这样的宽点。
组件没有附加到存根上，但是您可以将其视为组件。足迹将是一个没有相关部分的单针，有点像测试点，只是有一个形状而不是一个圆。微调收音机可能需要加长或缩短存根。额外的金属小薄片漂浮在存根的末端，这样技术人员可以创建一个焊锡桥或使用金属卡将它从存根焊接到扩展。
研究生院区
吃苦耐劳的部件结温高。将它们分散开来有助于分散它们产生的热能。热对可靠性有害，集中的热点会抑制系统，直到它不再按预期工作。空间镀与地面形状，穿孔与通孔是热组件的最好的朋友。
恶劣的环境和芯片板载应用将受益于欠填。最好有两个或两个以上的边可以接近底填料喷嘴。重做BGA足迹需要清除所有四个方面的工具。无论哪种方式，这个区域都可以作为脚印庭院的一部分。
每个PCB都是不同的。要想有一个好的开始，需要上网浏览设备，找到数据表和应用说明。这可以作为一个基线，当你被问及安置决定时，你可以为自己辩护。不是所有的经销商都会更新图纸，所以如果可能的话最好从实际的供应商那里得到图纸。
图4。超大的SMT衬垫和填充不足的器件是高可靠性pcb的一个特点。在连接器周围涂上一圈粘合剂是另一种保险措施。
相关文档
- 电子组件的可接受性
- 印制板组件安装
- 组件封装与互连
- 强调表面安装
- IPC-SM-782表面贴装设计和地面图案标准