第4节- PCB设计:组件放置
这是第四个部分在返校系列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，我要往回走一点。大多数教程会把这一章作为第一章，但我们现在开始。当我刚开始做布局时，电气工程师交给我一份手绘草图，CAD人员生成了所有的符号，将它们与脚印结合起来，并从那里创建了整个原理图。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工具上捕获原理图成为了EE课程的一部分，任务成为了他们的工作。时光荏苒，现在，很多PCB设计师机会再一次需要这项技能。有些人还要求我们做3D机械工程。欢迎来到文艺复兴!在我们前进的过程中，人们更有可能渴望获得某种程度的学位。
用原理图驱动元件放置
无论如何，原理图是我们开发设备之间连接的地方。这也是一个潜在的地方，建立一些设计指导。例如，组件可以被分组为功能部分，这些功能部分保持近距离，也与其他电路保持分离。
放置指导可能基于EMI屏蔽内部的内容或围绕主要设备的集群。这可以是分配给单个组件的属性的形式，也可以是简单地围绕部分或原理图的整个页面的矩形，用标签描述板周围的属性和物理位置。
图1。Bois83 -模拟芯片的典型原理图符号。
除了驱动位置之外，还可以以某种方式捕获一般路由规则。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络，以便在放置时考虑它们。当您以局部注释的形式将这些附加信息放入原理图时，最好采用一致的方法，使这种类型的所有信息都可搜索。以“Layout Note”或类似的文字开始每条数据。
所有类型的总线都可以通过使用公共网络名来建立。实际的长度匹配要求也可以添加，但这通常留给布局。主要思想是给出电路板的总体框架，并允许设计师从那里着手。这并不是说它不能进一步通过调用每个帽旁边的设备引脚的相关参考指示器和引脚编号来建立每个旁路电容器的位置。
方框图对于从高层建立平面图和布置参数很有用。如果电路板足够复杂，需要一个框图，那么很有可能还需要一个功率树。电源树从顶部的根电压开始，通过各种电源和分压器向下扩展到每个域。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情报，那么权力树通常是为子孙后代捕获的最有用的。
图2。图片来源:Bois83 -模拟芯片布局，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原理图中提取出来的。毕竟，这是原理图的内在目的。很容易犯一些小错误，从而影响输出。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。即使您没有捕捉到逻辑，也可以说，这是您可以扭转局面的地方。
验证逻辑
我看到的最常见的问题是电线没接住针。它们看起来有联系，但其实不是。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。两个具有相同网络名称的节点，除了一个名称中有CLK，另一个名称中有TCK之外，应该向捕获原理图的人报告，即使您就是捕获原理图的人。
在深入研究布局之前，一定要先看一遍原理图。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”。用四个针做三个针。在测试中选择元件值或使用零欧姆电阻是一个深思熟虑的原理图的特点。从演示中尽可能多地了解背景，特别是模拟电路。我说过我跳过原理图的部分了吗?让我们继续讨论位置问题。
楼层规划——就像把城市组织成社区一样
楼层规划从一部分开始。哪一部分将取决于董事会的性质。一个数字板可能有一个芯片或一组芯片组，占主导地位。设计师从中心向外工作将会得到很好的服务。充分利用链路预算来优先考虑哪些外围组件可以靠近主设备。
内存设备通常具有第一优先级。DDR先于flash。晶体和旁路电容器要靠近各自的引脚。使所有开关发生的偏置引脚的功率直接来自旁路盖。电源的工作就是给这些盖子充电。即便如此，电源在靠近负载时工作最好。
模拟组件放置-如何射频
实际上，只有奇怪的传感器或无线电芯片不想靠近处理器。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是很正常的。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用于屏蔽墙，这就为您提供了这样的选择。射频连接器是一种特殊的品种，具有单个信号引脚，周围是地引脚。链的下一部分通常是阻塞电容器。
图3。图片来源:作者-模拟板像好的栅栏。这是一个快速发展的系统，其中宽条用于墙壁，可以通过PCB拧入壳体。
模拟电路中最常见的功能之一是π pad。它需要三个元素才能形成一个;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个组合时，让这个组打包在一起。运算放大器是另一种常见的电路。一个好的运算放大器电路的关键是跨越输入和输出引脚负极的反馈电阻。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器;有时被称为解耦帽。它从电压引脚到地面。假设表面安装组件，路由旁路帽开始的电源通过一个宽的轨迹，通过旁路帽，并进入电源引脚。通过在衬垫也是可以接受的，但通过在帽的引脚，而不是设备的电压引脚。
我详细介绍了从盖子到电源引脚的路由，因为存根可能是一个问题。它们也可以是问题的解决方案。沿着射频传输线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，但您可能希望将其视为组件。足迹将是一个单一的大头针，没有相关的部分，有点像一个测试点，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短柄。额外金属的小片漂浮在存根的末端，这样技术人员就可以创建一个焊接桥或使用金属卡将其从存根焊接到延伸部分。
研究生区
耐压元件具有较高的结温。分散它们有助于消散它们产生的热能。热量不利于可靠性，集中的热点会抑制系统，直到它不再像预期的那样工作。空间镀与地面形状，穿孔与通孔是热组件的最好的朋友。
恶劣环境和板载芯片应用将受益于底填料。最好有两个或两个以上的侧面便于底部填充喷嘴。重新加工BGA足迹需要在工具的所有四个侧面都有间隙。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。要有一个良好的开端，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，当你被问及关于安置决定的问题时，你可以为自己辩护。并不是所有的经销商都更新图纸，所以如果可能的话，最好从实际的供应商那里得到。
图4。图片来源:-超大的SMT衬垫和填充不足的设备是高可靠性pcb的一个特征。在连接器周围涂一层粘合剂是另一种保险措施。
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