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緊湊型PCB設(shè)計入門技巧
我指導(dǎo)了一位研究生工程師，他最近第一次遇到了為設(shè)計項目創(chuàng)建高密度布局PCB的問題。作為專業(yè)工程師，這是見證他們?nèi)绾瓮瓿蛇@項任務(wù)的有趣經(jīng)歷。完成后，我問我的導(dǎo)師他們在項目中學(xué)到了什么。他們的反饋非常有啟發(fā)性，因此我想我將與更廣泛的受眾分享每個提出的觀點。
在原理圖設(shè)計期間，請始終仔細考慮布局并選擇具有正確封裝的組件。這在空間有限的高密度布局中尤其重要。放置組件時，請考慮是否可以在其下方布線。
不要自動選擇占地面積最小的組件。選擇占位面積較大的組件并不會總占用最多的空間。有時，放置一個具有較大總體占用空間的組件可以打開在其下方布線的選項。如果沒有此選項，則高密度設(shè)計可能很難布線。
在包含微控制器的高密度設(shè)計中，請研究您的MCU，以便了解其具有的功能以及可以執(zhí)行的功能，以便在不增加附加組件的情況下盡可能多地使用MCU。例如，如果使用包含內(nèi)部下拉和上拉組件的MCU，則可以從設(shè)計中消除任何外部下拉和上拉。
從原理圖設(shè)計中刪除所有不必要的組件。例如，如果您使用MCU的內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能，則可能會在MCU的數(shù)據(jù)手冊中添加推薦的其他外部濾波。但是，如果僅將ADC用于非關(guān)鍵功能（例如電池電量監(jiān)控），那么您真的需要該濾波器嗎？如果卸下過濾器不會對功能造成不利影響，則可以節(jié)省急需的電路板空間。
從組件放置開始，始終從一開始就在地面上添加一個過孔，以確保在需要時有足夠的空間。
從手動布線開始時，請始終從較大的過孔和較寬的走線開始。這樣，布線將更加簡單，并且您將知道，如果通孔和走線不適合，您始終可以選擇使其更小或更薄。
按其功能將各個組件分組在一起，不要將它們散布在整個電路板區(qū)域中。這將使PCB易于布線，因為連接之間的走線會更短，從而節(jié)省了PCB空間，并使該器件更不受EMI（電磁干擾）的影響并發(fā)出更少的輻射。
放置組件時，請同時布線所有關(guān)鍵信號。這意味著您將確保正確布線所有需要特別注意的重要連接。否則，在路由這些信號時很有可能會遇到問題，這意味著您可能需要從頭開始使用其他組件放置。
務(wù)必先放置任何需要特定且嚴格放置的特殊組件，例如連接器。僅在放置了這些組件之后，您才能看到還剩下多少空間來放置所有其他組件。
設(shè)計高密度布局時，請不要忘記PCB設(shè)計的基本規(guī)則。有時，當(dāng)您試圖在較小的區(qū)域中安裝Ev + ry組件時，您可能會忘記，除了類似俄羅斯方塊的挑戰(zhàn)之外，還需要遵循PCB設(shè)計的電氣規(guī)則。這些規(guī)則包括：將去耦電容放置在盡可能靠近IC電源引腳的位置；以最小的電流環(huán)路實現(xiàn)最佳的開關(guān)電源設(shè)計；將TVS二極管與其他連接的串聯(lián)電路放置在盡可能靠近連接器的位置。
如果這是您的第一個高密度設(shè)計，請不要害怕開始。您可能需要再次重做設(shè)計，但這沒關(guān)系；那就是你的學(xué)習(xí)方式。我的研究生工程師不得不重做他們的設(shè)計四到五次，并且每次都學(xué)到一些新東西。如果您認為空間不足，請嘗試重新考慮布局。通常，PCB上有足夠的空間。它只需要被發(fā)現(xiàn)。我的畢業(yè)生認為沒有足夠的空間容納所有東西。仍然，然后我建議他將所有0201 SMD組件都更改為較大的0402 SMD類型，并將連接器更改為較大的連接器，以方便手工組裝原型。為此，他需要打開更多的布線空間并設(shè)法解決該問題。
使用現(xiàn)有的PCB設(shè)計軟件工具。例如，AltiumDesigner?在布局期間為您提供了許多快捷鍵和工具，可節(jié)省您的時間，并讓您知道您的布局是否正確以及是否可以路由。請根據(jù)制造商的能力盡早創(chuàng)建規(guī)則，因為如果事實證明無法制造PCB，則可能會遇到麻煩。
不要害怕在PCB設(shè)計過程中更改您的MCU引腳功能。諸如GPIO之類的引腳在大多數(shù)情況下都可以輕松更改，這可以使您的PCB布局更簡單。
多次檢查設(shè)計，因為在提交工作或訂購PCB后發(fā)現(xiàn)任何錯誤可能為時已晚，無法修復(fù)。錯誤不僅會出現(xiàn)在您的PCB布局上，而且還會出現(xiàn)在原理圖中。例如，我的研究生工程師發(fā)現(xiàn)他們的一些組件沒有任何連接，一開始他們并沒有注意到這一點。如果未糾正這些錯誤，則這些錯誤將很嚴重，并且該設(shè)備將無法正常工作。組裝好設(shè)備后，總是很難發(fā)現(xiàn)它為什么不工作，因為除了簡單的設(shè)計錯誤外，還有更多可能的原因。