盡管看起來(lái)電路板上的組件是隨意排列的,但它們的布局確實(shí)有秩序和意圖。它們的位置必須不僅可以提供電路的最佳性能,而且還可以使電路板盡可能容易地制造而不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。在電路板設(shè)計(jì)的四個(gè)部分的第二部分中,我們將介紹一些PCB布局最佳實(shí)踐,以幫助工程師創(chuàng)建出色的設(shè)計(jì)。
從原理圖捕獲到電路板布局
在本系列的第一部分中,我們討論了一些用于創(chuàng)建可用原理圖的最佳設(shè)計(jì)實(shí)踐。其中包括使用零件庫(kù)中的最新符號(hào)并在整個(gè)原理圖中建立良好的邏輯流程。我們還討論了使原理圖符號(hào)和文本可讀易懂的重要性,并包括所有相關(guān)的零件號(hào),修訂,日期以及公司法律和聯(lián)系信息。
在原理圖完整且形狀良好的情況下,下一步是確保已準(zhǔn)備好將其耦合到PCB布局:
l每個(gè)符號(hào)必須與用于PCB布局的正確的封裝庫(kù)模型相關(guān)聯(lián)。例如,所有這些電容器符號(hào)都必須分配給正確的封裝,無(wú)論是0402、1206、1812還是通孔軸向引線組件。此外,這些PCB封裝必須全部可用于在布局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中安裝。
l電路板輪廓和層堆疊數(shù)據(jù)也必須在PCB布局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置。根據(jù)所使用的PCB布局工具,這可能包括特定的材料和層堆疊的寬度以及電路板的外形尺寸和規(guī)格。
l接下來(lái),必須在PCB布局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置布局設(shè)計(jì)規(guī)則。這些規(guī)則將控制放置期間組件之間的距離,以及指定走線寬度和間距規(guī)則以將連接布線在一起。根據(jù)所使用的布局工具,這些規(guī)則可能會(huì)變得非常詳細(xì),并針對(duì)高速走線的長(zhǎng)度和路由拓?fù)溥M(jìn)行設(shè)置。
l最后,必須將機(jī)械信息添加到PCB布局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中。許多工具將從機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)導(dǎo)入此數(shù)據(jù),但對(duì)于那些沒(méi)有這樣做的工具,布局設(shè)計(jì)人員將不得不重新創(chuàng)建此信息。數(shù)據(jù)將包括必須與外部接口連接的特定組件的位置,例如連接器,開(kāi)關(guān)以及其他機(jī)械功能部件,例如支架和加勁肋。
一旦完成這些任務(wù),便可以在板上放置其組件了。
良好元件放置的PCB布局最佳實(shí)踐的七個(gè)步驟
為了獲得最佳結(jié)果,布局設(shè)計(jì)人員通常將原理圖用作在板上放置組件的指南。這將使零件之間具有最佳的網(wǎng)絡(luò)連通性,將根據(jù)以下模式進(jìn)行放置:
l固定位置的零件:首先放置的零件是那些具有由機(jī)械輸入指定的特定位置的零件。這些通常是連接器,開(kāi)關(guān),LED或其他與其他系統(tǒng)內(nèi)連接配合或需要人工操作的部件。
l處理器和內(nèi)存:接下來(lái),應(yīng)放置處理器及其相關(guān)的內(nèi)存組件。這些零件需要靠近其連接器放置,以實(shí)現(xiàn)最佳布線,同時(shí)留出足夠的空間將其余的相關(guān)零件放置在它們周?chē)K鼈冞€需要靠近將為其供電的功率組件,并且出于熱的原因,不應(yīng)將它們放在電路板的邊緣。
l電源:這些部件必須位于為電路板供電的連接器和為其供電的大電流組件(例如處理器和內(nèi)存芯片)之間。同時(shí),不同的電源電路之間應(yīng)保持一定距離,以避免在板上產(chǎn)生熱斑。此外,這些組件需要與敏感的數(shù)字電路保持一定距離,以避免被電源開(kāi)關(guān)噪聲污染。
l旁路和去耦電容器:處理器和內(nèi)存組件上通常具有大量電源和接地,所有這些都需要附近的旁路電容器來(lái)獲得干凈的電源。所有這些電容的放置在高引腳數(shù)的零件周?chē)紩?huì)變得非常復(fù)雜,因此需要格外小心,以確保不影響走線布線通道。
l高速邏輯流:放置了主處理器,內(nèi)存和電源組件后,接下來(lái)要放置的部分就是那些屬于高速邏輯流的組件。這些部分必須彼此靠近放置,以確保其信號(hào)路徑具有最佳信號(hào)完整性,這一點(diǎn)很重要。
l一般的間距要求:雖然板的不同組件應(yīng)保持彼此分開(kāi),以確保信號(hào)和電源的完整性,但它們也必須足夠靠近,以縮短布線路徑。但是,與此同時(shí),需要注意其放置位置,以在零件之間留出足夠的布線通道。對(duì)于阻抗控制的走線,差分對(duì)布線和其他敏感信號(hào),某些布線也將有特定的間距要求。所有這些都必須在放置元件的同時(shí)進(jìn)行規(guī)劃,同時(shí)還要遵守可制造性(DFM)間距要求的設(shè)計(jì)。
l非敏感部件:一旦放置了電路板的主要組件,就可以放置其余的部件。但是,即使對(duì)于非關(guān)鍵部件,也應(yīng)將它們放置在適當(dāng)?shù)奈恢茫允顾鼈兊男盘?hào)路徑短,同時(shí)又為它們提供足夠的空間來(lái)滿足路由通道和DFM要求,這仍然是一個(gè)好主意。
是的,在布置電路板時(shí)必須遵循很多放置要求。設(shè)計(jì)人員通常將大部分時(shí)間都花在移動(dòng)已放置的組件上,從上面的清單跳到第五步,只是發(fā)現(xiàn)您需要重新執(zhí)行第三步,這并不稀奇。因此,完全熟悉PCB設(shè)計(jì)工具中提供的所有組件放置實(shí)用程序至關(guān)重要。通過(guò)允許您一次移動(dòng)多個(gè)零件,復(fù)制和粘貼獨(dú)特的放置圖案或自動(dòng)對(duì)齊組件行,這些可以提供幫助。當(dāng)您將零件放置在PCB布局上時(shí),您還可以獲得另一項(xiàng)有用的服務(wù)。
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