元件放置中的PCB设计与风险效益分析

2019年12月12日

孩子玩玩具恐龙的图片

我不知道为什么，但塑料恐龙和填充动物必须按照特定的顺序排列。至少，我的小家伙是这么坚持的。也许在一个3岁孩子的世界里，这种特殊的模式有一定的意义。我不知道有多少次我把剑龙拿给他，却被告知那不是恐龙，我应该更清楚地把霸王龙拿给他。有了这种让动物放置完美的强迫性需求，我只知道他长大后会成为一名伟大的PCB设计师。

将组件放置在正确的模式中是布局印刷电路板设计的一个非常关键的部分。在放置过程中，您需要平衡许多事情，包括信号完整性，机械冲突，当然还有PCB组装问题。对大多数PCB布局工程师来说，在组件放置中进行风险收益分析已成为第二天性，以确保部件放置正确。如果这对你来说是新的，让我解释一下我的意思。

什么是组件放置中的风险效益分析?

风险收益分析是将一种情况的风险与其收益进行比较。在印刷电路板设计，目标是将组件放置在电路板上，使电气性能、机械约束和可制造性要求都得到满足。风险在于最优位置可能影响板的操作或它是如何制造的，而好处是一个完美的运行板，很容易制造。

PCB设计者一直依赖于他们的技能和经验，当放置组件分析板，并做出最佳的位置选择，但这正在改变。越来越复杂的设计和更短的设计周期凸显了设计师在做出这些布局决策时需要额外的帮助。

在电路板上放置组件时，设计人员必须满足许多要求。第一种方法是以这样一种方式来布局组件，即有足够的空间来容纳所有跟踪路由。对于今天的高密度复杂设计，这可能是一个巨大的挑战。

设计师还需要确保组件的安排是最好的适合信号和电源的完整性设计的需求。为了使电路板正确地与最终外壳中的其他系统组件结合在一起，还必须遵守机械约束。最后，组件需要以这样一种方式放置，板将通过所有的制造过程没有任何问题。

成功的PCB设计必须满足所有这些要求，设计师越来越多地求助于他们的设计工具。

组装电路板的组件图片

做出正确的组件放置选择是成功设计的关键

PCB设计工具中的哪些功能可以帮助进行布局分析?

多年来，PCB设计工具不断增强新的功能和功能。他们现在有几个功能，可以帮助PCB设计师分析和做出最佳的组件放置决策。以下是其中的一些特点:

阻抗计算器:组件的放置位置部分取决于它们之间需要如何相互连接。在高速设计，这涉及到了解有多少板层可用于路由，以及如何最好地配置板层堆叠。PCB设计工具中的阻抗计算器将有助于这些决策。
板层堆叠实用程序:这些生成器将获取您所拥有的电路板材料信息，并帮助您创建最适合您的设计的层堆叠．从一个正确的层堆叠开始，可以防止你以后不得不替换组件来适应任何层堆叠的变化。
规则和约束管理:可以设置设计规则，以管理特定组件或组件类别与其他板对象的距离，以获得最佳的可制造性。此外，可以为特定的组装过程设置规则，这将有助于防止在设计周期的后期更改DFM位置。
放置平面布置图:设计工具的规则驱动方法将允许工程师在放置过程中将组件分配到特定区域。这将确保所有所需的电路都被考虑在内，并且没有任何被遗漏的组件会在以后强制更改以适应它们。
路由平面布置图:使用工具中的流程规划和路由引擎功能，PCB设计人员可以提前看到高密度路由区域的位置，并进行相应的规划。这将允许微调组件的位置，以适应所有的在路由之前需要路由启动，使您不必在以后为了找到更多的路由空间而分解布局。
信号和电源完整性工具:通过分析设计的信号和电源需求，您可以更好地定位组件最佳信号性能而且清洁配电．这将使您不必重做已经完成的部分设计，以提高以后的设计性能。
3 d工具:使用您的设计工具的3D查看和检查功能，您可以看到组件的位置将与其他组件、板机械功能，甚至其他系统板和外壳发生冲突。这将节省你重新设计你的板的主要部分，以替换一个组件，在第一个位置不正确。