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PCB板對板連接器的布局最佳實(shí)踐
PCB板對板連接器的布局最佳實(shí)踐
使用單獨(dú)的印刷電路板構(gòu)建電子系統(tǒng)的優(yōu)勢之一是，由于采用模塊化方法，因此可以輕松進(jìn)行維修或改進(jìn)。這對于經(jīng)常添加內(nèi)存或更換有缺陷的顯卡的計(jì)算機(jī)尤其常見。只需將舊板更換為新板，您就可以重新開始營業(yè)。這個(gè)過程如此有效的原因是電路板通常設(shè)計(jì)有板對板連接器，可以輕松更換 PCB。
在電子系統(tǒng)中將電路板連接在一起的連接器通常并不復(fù)雜。但是，它們之間存在一些差異，具體取決于它們的應(yīng)用程序，并且在將它們放置在布局中時(shí)遵循一些基本規(guī)則很重要。為了充分了解使用 PCB 板對板連接器的要求，讓我們仔細(xì)看看它們是什么以及如何在您的下一個(gè)布局中使用它們。
用連接器互連電路板
板對板連接器或“接頭”使 PCB 能夠在不使用電線或線束的情況下連接在一起。一塊板將有一個(gè)帶針腳的連接器，而另一塊板將有配套的插座。雖然這些連接器的變體可與線束一起使用，但它們板對板接頭的主要優(yōu)點(diǎn)是在兩個(gè)電路板之間提供短而直接的連接。
板對板連接器有多種不同形式，具體取決于它們所連接的 PCB 的需求。它們采用不同的封裝、安裝方式和引腳間距。對于元件較高的電路板，設(shè)計(jì)人員可以選擇相應(yīng)較高的連接器。連接器將用于的應(yīng)用也需要考慮。設(shè)計(jì)人員需要考慮連接器將傳導(dǎo)的電流，并選擇能夠在不損壞的情況下維持該水平的接頭。接下來，我們將深入研究這些可供您使用的連接器的不同變體。
像這樣的接頭用于板對板連接
不同類型的 PCB 板對板連接器
我們已經(jīng)提到了可用的 PCB 板對板連接器在高度和封裝樣式方面的差異，但還有其他差異。以下是在它們之間進(jìn)行選擇時(shí)需要注意的四個(gè)主要連接器區(qū)域。
類型
板對板連接器的類型基于其包含接觸針的塑料底座。連接器要么是插頭、插座，要么是傳統(tǒng)意義上的公頭和母頭。對于直角連接器，插頭可以配置有直引腳或彎曲 90 度的引腳。這些連接器可以堆疊起來，以便在具有更高組件且需要在電路板之間有更大間隙的電路板上提升它們。當(dāng)連接器被塑料覆蓋時(shí)，它們被稱為盒式接頭，通常與帶狀電纜一起使用。這些接頭由一個(gè)連接器上的凸起表面極化，該表面與其配對接頭中的槽口相匹配。
技術(shù)
板對板連接器提供通孔和表面貼裝引腳配置。通孔引腳提供了更強(qiáng)大的物理連接，對于在電路板的整個(gè)生命周期中不斷插入和拔出的連接器非常有用。連接器引腳間距也可用于標(biāo)準(zhǔn)孔間距，使其非常適用于面包板或其他值。另一方面，表面貼裝連接器可以更小，占用的電路板空間更小，成本更低。但是，它們不具有與通孔連接器相同的機(jī)械穩(wěn)定性，這可能會(huì)給某些電路板帶來問題，尤其是那些承受大量物理應(yīng)力的電路板。
板對板連接器中使用的引腳有不同的電鍍選項(xiàng)，包括銅、金、鎳和銀。根據(jù)需要連接的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量，接頭還具有更多行的引腳。考慮連接器將承載的電流量并選擇具有適當(dāng)額定值的連接器也很重要。最后，雖然較小的引腳間距將允許您增加連接器引腳數(shù)，但它們也會(huì)導(dǎo)致電路板上的布線問題。您還需要考慮電路板的布線密度來選擇連接器。
特征
還提供具有獨(dú)特功能的板對板連接器，這些連接器專為電路板的特殊外殼制造或操作環(huán)境需求而設(shè)計(jì)。例如，某些接頭采用“壓合”設(shè)計(jì)，不需要焊接。其他連接器設(shè)計(jì)為氣密密封或耐化學(xué)品，其他連接器配置有過濾器以阻止 EMI。一些接頭還配備了鎖定機(jī)制，以防止意外斷開。
一旦您為您的設(shè)計(jì)選擇了最佳的板對板連接器，下一步就是將接頭整合到您的 PCB 布局中。
此類 PCB 布局設(shè)計(jì)規(guī)則可用于設(shè)置板對板連接器周圍的間隙
使用連接器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的 PCB 布局策略和注意事項(xiàng)
系統(tǒng)內(nèi)電路板配置的需求將決定如何將接頭放置在每個(gè)單獨(dú)的電路板上。以下是一些需要考慮的可能性：
需要相互平行的電路板將使用直排針進(jìn)行堆疊。
需要水平并排的電路板將與直角接頭連接。
需要彼此成直角定位的板將使用一個(gè)板上的直排針和另一塊板上的直角配合連接器的組合。
放置接頭時(shí)，請確保在接頭周圍留出足夠的間隙，以便配合連接器正確就位而不會(huì)出現(xiàn)障礙物。您的 PCB 設(shè)計(jì)工具將對組件到組件的間距進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，如上圖所示，您應(yīng)該確保為您正在使用的接頭正確設(shè)置它們。還要考慮 PCB 的測試和調(diào)試需求，并在接頭附近留出足夠的空間，以便技術(shù)人員在電路板上工作。此外，尋找可能未反映在庫部件中的意外障礙物。如果您不小心，散熱器、支架和其他電路板物體最終會(huì)成為障礙。
您應(yīng)該非常小心的另一個(gè)區(qū)域是連接器的引腳。第一步是確保連接器封裝中的引腳輸出是您根據(jù)用于接頭的原理圖符號執(zhí)行的。其次，檢查并仔細(xì)檢查兩塊板上的配對連接器是否具有相互匹配的引腳。確保您的絲印上有針號標(biāo)記可以幫助進(jìn)行此檢查。您的 PCB 設(shè)計(jì)工具中還有一些其他功能也可以提供幫助，我們接下來將介紹這些功能。
Cadence Allegro 中的 3D 檢查顯示標(biāo)題和另一個(gè)組件之間的碰撞
用于增強(qiáng)連接器放置和布線的設(shè)計(jì)工具功能
您正在使用的 PCB 設(shè)計(jì)工具將具有更多功能，可幫助放置板對板連接器，而不僅僅是常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。您應(yīng)該使用的首要功能之一是可用的庫工具和插件。這些將檢查您的零件以確保您使用的是最新版本，并將您與在線元件供應(yīng)商聯(lián)系起來，以獲取可幫助您進(jìn)行設(shè)計(jì)的符號、封裝、圖像和其他零件信息。
另一個(gè)非常有用的功能是設(shè)計(jì)工具的 3D 查看功能。在上圖中，您可以看到 Cadence Allegro PCB Editor 如何以 3D 方式顯示布局。此外，它正在執(zhí)行 3D 布局的 DRC，并顯示另一部分與連接器沖突的錯(cuò)誤情況。在電路板布局中使用 3D 工具的能力可以讓您對部件與電路板其余部分的實(shí)際外觀有一個(gè)急需的看法。
最后，提取機(jī)械數(shù)據(jù)以及其他系統(tǒng)布局將幫助您設(shè)計(jì) PCB 板對板連接器，了解它們將如何與系統(tǒng)中的其余 PCB 即插即用。這將使您能夠在構(gòu)建原型之前發(fā)現(xiàn)潛在的障礙和沖突，并在產(chǎn)品開發(fā)過程中節(jié)省多次電路板旋轉(zhuǎn)的時(shí)間和金錢。