PCB设计与布线基础技术 · 基础技术 · 重点理解

foundation-14 Placement基础:器件摆放怎样为布线创造条件

在同一教学板中用机械边界、功能关系与后续空间解释布局选择,并理解布局和布线可以反馈调整。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

板框和孔的位置已经确定,器件也能正确安装。下一步是不是把所有器件排成几条整齐直线就可以?如果连接器对不上外壳、相关器件被拉开、引脚出口被堵住,整齐也不能解决这些问题。

快速理解 · 先安排关系,再形成连接

Placement(布局) 安排器件之间及其与板的空间关系;Routing(布线) 再把连接要求落实成铜。两者相互影响:位置安排不合适,后面就可能没有合适出口。

继续使用上一课的板框、槽口和连接器。保留原有电阻与发光器件,再把上一课已辨认的控制芯片、电源和晶振加入同一教学板。切换两个方案,分别找出固定位置、功能关系和需要留下的空间,不按“更漂亮”评分。

同一教学板:机械边界 → 功能关系 → 后续空间
先看不能任意移动的位置J1连接器要对准外壳接口孔和开口周围也需要空间其余器件还没放;不能为了缩短飞线把固定接口移走。方案甲:几行排得齐,连接关系却分散J1电源MCU晶振R1D1蓝虚线只表达连接需求,穿过图形不代表已有铜连接。方案乙:在机械条件内靠近相关功能J1电源MCU晶振R1D1电源附近的器件控制与指示部分靠近相关端子,同时留出口;不是要求所有器件越近越好。器件之间还要有空间供后续连接J1保留局部连接出口电源MCU晶振R1D1浅蓝只标出拟预留空间,是否真能布线还要检查后续规则。再看热源、工具和检查能否到达J1电源MCU晶振R1D1示意测试位置热源周边先评估色带不是热仿真;工具空间与温升要求按实际产品检查。

板框、孔、槽口和接口位置沿用上一课。连接器应对准外部接口,螺钉和工具也要能到达;其他器件需要在这些条件内安排。

为什么?深入理解 · 器件位置会改变后面的选择

功能关系与空间都要看

Functional Relationship(功能关系) 帮助判断谁需要与谁靠近:电源输入与相关电源器件、控制器与附近支撑器件、接口与相连电路。Routing Space(布线空间) 则提醒你,器件之间需要给后续连接留位置,不能只按外壳刚好不重叠来安排。

图中 MCU(Microcontroller Unit,微控制器) 是控制器,Crystal(晶体谐振器,常简称无源晶振) 是它相关的时钟器件;它们应结合实际相关端子和资料安排,而不是仅比较两个外壳中心的距离。小电容若服务芯片局部电源,也要靠近对应连接位置并给回到地的连接留空间。电流不会到地就消失;完整闭合回路沿用基础第8课的认识。

飞线是线索,不是实体走线或美观评分

Ratsnest / Airwire(飞线) 表达 Net(网络) 的连接需求。挪动或旋转器件后,飞线形态可能改变;这可以提示绕远或关系分散,却不能证明新的方案已经可布通。虚线穿过器件不等于真实铜短接,交叉更少也不保证电源、机械和其他要求全部满足。

“相关就尽量挤在一起”同样不对。端子出口、焊接间隔、热量和测试工具都需要空间。较合理的布局是在约束内取得平衡,不是把所有距离压到最小。

空间还属于装配、热与测量

Thermal(热相关考虑) 提醒我们识别可能发热的器件及温度敏感的器件,结合铜连接、外壳与实际散热条件评估。Test Point(测试点) 要让探针或工具能够接触;被高器件完全挡住的位置,即使电气上接通,也可能不好测量。

本课热色带只提醒检查,不表示精确温度。器件间距、热设计和工具空间按真实器件、装配方法与产品要求决定,不使用统一距离口诀。

工程应用 · 用几次有目的的检查安排器件
  1. 先固定边界条件。 对照 Mechanical Constraint(机械约束),确定孔、槽、外壳开口和 Connector(连接器)。还要检查插头进入和拔出的空间。
  2. 按功能理解网络。 看 Power / Signal / GND(电源 / 信号 / 地) 各自的连接关系,再找相关器件和关键端子。不能只按器件大小或飞线长短决定所有先后顺序。
  3. 比较位置和朝向。 Orientation(方向) 改变端子出口朝向,编号身份不变。旋转后再次检查1脚、极性、固定接口和周围障碍。
  4. 保留后续空间。 除了可见外壳,还看焊盘出口、拟连接区域、装配、测试与维修工具能否到达。
  5. 遇到堵塞允许回调。 若后续连接走不出去,先判断是否来自器件位置;移动或旋转部分器件后,再检查全部受影响条件。

新人常见错误

  • 只把所有器件排齐,却把电源输入与电源处理器件分到板两端。
  • 为了缩短某条飞线,把接口移离规定开口。
  • 只看器件外壳不重叠,没有给焊盘出口、螺钉或工具留空间。
  • 认为“布局结束”后永远不能调整,只能在布线时硬挤。

现在只需要记住

布局是在机械边界内安排功能关系,并为铜连接、装配和检查留下空间。 本图是一版判断示例,不是唯一正确布局,也不表示所有网络已实际布通。

后续深入:第7阶段:为什么布局不是摆整齐;第7阶段:完整初步布局练习。下一课进入本章布线基础,后续实际操作见第8阶段:布线判断。

器件都放进了板框,但连接器偏离外壳开口,芯片引脚出口也被小器件堵住,应该怎样处理?
提示

布局需要同时服务固定条件、功能关系与后续空间。

资料依据与示意边界

依据用户提供《印制电路板(PCB)设计基础》(Christopher T. Robertson著、刘雷波译)印刷第43、70~74、94~97、101~102页作原创解释。图示不按比例,不是软件截图;教材历史工艺数值不作为本课制造规则。

教材关于固定位置、装配可达和布局布线相互影响的内容用于原创例子;不采用固定摆放顺序、统一间距或“所有器件必须同朝向”的规则。

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基础PCB设计与布线基础技术未学习
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02PCB 连接未学习
03层叠未学习
04阻抗未学习
05Allegro未学习
06封装未学习
07布局未学习
08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

11项目实战待开放

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