选择PCB元件的六大技巧

中信华 · 发表于 2019-6-18 17:43:54

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最佳PCB设计方法：在基于元件封装选择时需要考虑的六件事。本文中的所有例子都是用Multisim设计环境开发的，不过即使使用不同的EDA工具，同样的概念仍然适用。

1.考虑元件封装的选择

在整个原理图绘制阶段，就应该考虑需要在版图阶段作出的元件封装和焊盘图案决定。下面给出了在根据元件封装选择元件时需要考虑的一些建议。

记住，封装包括了元件的电气焊盘连接和机械尺寸（X、Y和Z），即元件本体的外形以及连接PCB的引脚。在选择元件时，需要考虑最终PCB的顶层和底层可能存在的任何安装或包装限制。一些元件（如有极性电容）可能有高度净空限制，需要在元件选择过程中加以考虑。在最初开始设计时，可以先画一个基本的电路板外框形状，然后放置上一些计划要使用的大型或位置关键元件（如连接器）。这样，就能直观快速地看到（没有布线的）电路板虚拟透视图，并给出相对精确的电路板和元器件的相对定位和元件高度。这将有助于确保PCB经过装配后元件能合适地放进外包装（塑料制品、机箱、机框等）内。从工具菜单中调用三维预览模式即可浏览整块电路板。

焊盘图案显示了PCB上焊接器件的实际焊盘或过孔形状。PCB上的这些铜图案还包含有一些基本的形状信息。焊盘图案的尺寸需要正确才能确保正确的焊接，并确保所连元件正确的机械和热完整性。在设计PCB版图时，需要考虑电路板将如何制造，或者是手工焊接的话，焊盘将如何焊接。回流焊（焊剂在受控的高温炉中熔化）可以处理种类广泛的表贴器件（SMD）。波峰焊一般用来焊接电路板的反面，以固定通孔器件，但也可以处理放置在PCB背面的一些表贴元件。通常在采用这种技术时，底层表贴器件必须按一个特定的方向排列，而且为了适应这种焊接方式，可能需要修改焊盘。

在整个设计过程中可以改变元件的选择。在设计过程早期就确定哪些器件应该用电镀通孔（PTH）、哪些应该用表贴技术（SMT）将有助于PCB的整体规划。需要考虑的因素有器件成本、可用性、器件面积密度和功耗等等。从制造角度看，表贴器件通常要比通孔器件便宜，而且一般可用性较高。对于中小规模的原型项目来说，最好选用较大的表贴器件或通孔器件，不仅方便手工焊接，而且有利于查错和调试过程中更好的连接焊盘和信号。

如果数据库中没有现成的封装，一般是在工具中创建定制的封装。

2.使用良好的接地方法

确保设计具有足够的旁路电容和地平面。在使用集成电路时，确保在靠近电源端到地（最好是地平面）的位置使用合适的去耦电容。电容的合适容量取决于具体应用、电容技术和工作频率。当旁路电容放置在电源和接地引脚之间、并且靠近正确的IC引脚摆放时，可以优化电路的电磁兼容性和易感性。

3.分配虚拟元件封装

打印一份材料清单（BOM）用于检查虚拟元件。虚拟元件没有相关的封装，不会传送到版图阶段。创建一份材料清单，然后查看设计中的所有虚拟元件。唯一的条目应该是电源和地信号，因为它们被认为是虚拟元件，只在原理图环境中进行专门的处理，不会传送到版图设计。除非用于仿真目的，在虚拟部分显示的元件都应该用具有封装的元件替代。

4.确保您有完整的材料清单数据

检查材料清单报告中是否有足够完整的数据。在创建出材料清单报告后，要进行仔细检查，对所有元件条目中不完整的器件、供应商或制造商信息补充完整。

5.根据元件标号进行排序

为了有助于材料清单的排序和查看，确保元件标号是连续编号的。

6.检查多余的门电路

一般来说，所有多余门的输入都应该有信号连接，避免输入端悬空。确保您检查了所有多余的或遗漏的门电路，并且所有没有连线的输入端都完全连上了。在一些情况下，如果输入端处于悬浮状态，整个系统都不能正确工作。就拿设计中经常使用的双运放来说。如果双路运放IC元件中只用了其中一个运放，建议要么把另一个运放也用起来，要么将不用的运放的输入端接地，并且布放一个合适的单位增益（或其它增益）反馈网络，从而确保整个元件能正常工作。

在某些情况下，存在悬浮引脚的IC可能无法正常工作在指标范围内。通常只有当IC器件或同一器件中的其它门不是工作在饱和状态输入或输出接近或处于元件电源轨时，这个IC工作时才能满足指标要求。仿真通常不能捕捉到这种情况，因为仿真模型一般不会将IC的多个部分连接在一起用于建模悬浮连接效应。