每个电子设备都需要元件才能正常运转,并且需要在CAD程序中创建这些元件的模型。所有PCB元件都包含具体的信息集,这些信息存储在原理图符号、PCB元件封装和元件的3D模型中。为了使元件能够在PCB设计中被显示、放置和布线,它们都需要包含这些信息。一个经常被提及的问题是:PCB元件的每个功能究竟是什么,以及如何创建它们?
PCB元件比较容易创建,只需要一些标准的CAD工具即可完成。元件数据是通过将特定信息绘制到CAD应用程序中来创建的,并且会在库中封装,以便在新项目中重复使用。我们将在本文中深入了解PCB元件的创建,以及您可以在设计软件中用于创建元件的一些CAD工具。
元件选择是前端工程流程的重要组成部分,这依赖于能够获得正确的供应链数据集和元件的电气规格。您为电路板选择的元件都应是可采购的,意味着这些元件应有库存且可从授权来源获取。您还需要元件的技术数据,以便根据需要创建CAD模型、进行仿真和外壳设计。
遗憾的是,即使您为电路板找到了完美的部件,它可能也不带有相应的符号或封装。这种情况下,您需要手动创建这些CAD数据。PCB设计软件带有创建任何电子元件基本组成部分的实用工具,以便您可以将其纳入PCB布局中。
任何元件均具备原理图符号和PCB元件封装两个基本部件。原理图符号用于在前端工程中定义原理图的连接性,这将确定PCB布局中相应的网络。原理图符号不包含设计中的任何物理信息,只包含需要在PCB上反映的电气连接。
另一方面,PCB元件封装包含在2D图纸中展示元件所需的物理数据。PCB元件封装中的信息稍后将用于创建PCB布局的Gerber和组装数据。您在PCB元件封装中加入的数据须准确反映元件数据表中的焊盘和封装信息。
下表总结了须放置在原理图符号和PCB元件封装中的数据,以便元件能够准确反映在您的原理图和PCB布局中。
元件信息 |
原理图符号 |
PCB元件封装 |
制造商零件编号 |
X |
X |
供应商信息 |
X |
X |
连接盘图形 |
X |
|
封装外形 |
X |
|
引脚标志 |
X |
X |
引脚名称 |
X |
X |
丝印层信息 |
X |
|
阻焊层数据 |
X |
|
引脚I/O定义 |
X |
当您为元件分配封装时,原理图符号中的许多信息将自动镜像到PCB封装中。您无需将这些信息复制到封装中。此外,当您在设计更新期间同步原理图和PCB布局时,符号中的信息将提供给封装,以确保两个文档中的元件数据始终匹配。
PCB元件所需的最后一个重要信息是3D模型。虽然PCB生产无需此模型,但现代设计通常会需要在3D中进行一定程度的机械检查和可视化。MCAD工具可用于外壳设计、检查机械干扰以及为PCB布局创建电路板形状。
为PCB创建了元件之后,这些元件通常会被编译到库中。设计人员可借助库在单个文件中纳入PCB布局和原理图图纸集所需的所有元件数据。然后可以按需要,与其他合作者、制造商或客户共享元件数据。
库中可以包含原理图符号、元件封装或完整的元件(符号和PCB元件封装)。许多需要跨多个项目跟踪数千个组件的公司会聘请全职PCB库管理员。该员工的工作是在为客户将所有元件数据纳入新项目之前,确保数据的准确性和有效性。元件数据需要核查准确性和有效性,以确保在需要时能够按规模采购相关新设计。
创建元件和库之后,便可以使用这些元件启动新项目了。使用经过验证的现有元件集启动新项目是减少设计时间的好方法。每次需要重复使用某个组件时,只需从现有库中提取,并将其放置在所需的原理图中即可。
如果设计中的元件附带了3D模型(通常为STEP文件),通常即可直接在您的PCB设计软件中对其进行3D检查。完成PCB布局之后,应检查设计中的元件是否符合机械约束,以便确保元件、电路板和外壳之间没有不必要的干扰或冲突。通过使用最佳的PCB设计工具,可以直接从PCB库中提取2D和3D设计数据,在3D中自动检查间隙和干扰。
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Zachariah Peterson拥有学术界和工业界广泛的技术背景。在从事PCB行业之前,他曾在波特兰州立大学任教。他的物理学硕士研究课题是化学吸附气体传感器,而应用物理学博士研究课题是随机激光理论和稳定性。他的科研背景涵盖纳米粒子激光器、电子和光电半导体器件、环境系统以及财务分析等领域。他的研究成果已发表在若干经同行评审的期刊和会议论文集上,他还为多家公司撰写过数百篇有关PCB设计的技术博客。Zachariah与PCB行业的其他公司合作提供设计和研究服务。他是IEEE光子学会和美国物理学会的成员。
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