Où vont-ils tous ? Lignes directrices pour le placement des composants dans la topologie du PCB

Quand j'ai appris à jouer à la « Dame de pique » pour la première fois, j'étais toujours inquiet de savoir comment passer ces trois cartes dès le départ. Et si je venais en aide à ceux contre qui je joue ? J'ai fini par m'y faire et avec assez de parties à mon actif, j'arrive maintenant à reconnaître les configurations de cartes pour faire les meilleurs choix, mais jusqu'à ce que j'y arrive, j'avais l'impression de jouer des cartes au hasard.

Mes premières conceptions de cartes de circuits imprimés n'étaient pas très éloignées de ma stratégie en matière de cartes à jouer, en particulier avec les lignes directrices recommandées pour le placement des composants PCB. Je n'avais pas encore appris pourquoi certains devaient être placés à côté d'autres, et je ne comprenais pas non plus que je devais utiliser le schéma pour m'aider à prendre les meilleures décisions en matière de placement. Je me basais sur l'endroit que les guides indiquaient, même si ce n'était pas là où la pièce devait vraiment aller.

Au fil du temps, cependant, à mesure que mes expériences en matière de conception de PCB s'amélioraient, j'ai développé un bon flux de travail pour effectuer mes placements. Il y a quelques étapes importantes pendant le placement, telles que la planification du niveau plancher et l'ordre dans lequel vous placez les composants qui peuvent vous être d'une grande aide si vous les réalisez correctement.

Organisez vos composants et planifiez votre placement

De la même manière que j'organise mes cartes à jouer par couleur dans ma main, j'ai découvert qu'il est vraiment utile de ranger tous mes composants selon l'endroit où ils doivent être placés. Je le fais en deux étapes, la première étant réaliser le plan de masse de mon placement. Un plan de masse est un plan esquissé de votre placement avant que vous ne commenciez à mettre les composants sur la carte.

Que je crée ce plan moi-même ou qu'il vienne de quelqu'un d'autre, je trouve que c'est une bonne idée de savoir vers où il faut aller avant de commencer à visionner les composants sur l'écran. Cela m'aide à créer un placement qui permet un routage des pistes et une distribution uniforme de l'alimentation.

Ensuite, j'affiche mes composants à l'écran en groupes logiques à partir du schéma. Pour ce faire, il est particulièrement utile de sélectionner les composants à l'aide d'une vérification croisée dans le schéma. Je peux sélectionner un groupe de composants qui sont tous reliés ensemble dans un circuit, et placer ce groupe à l'extérieur du bord de la carte près de l'endroit où je sais qu'ils finiront par se retrouver d'après mon plan. 

^{L'emplacement des composants pour les connecteurs doit correspondre exactement au reste du système}

Lignes directrices pour le placement des composants dans la topologie du PCB

Quand vous jouez à la dame de pique vous jouez certaines cartes en premier de façon stratégique pour, par exemple, tirer la reine de pique. De la même façon, vous devrez examiner votre stratégie avant de passer au placement des composants, en utilisant certaines de ces directives :

• Placez d'abord vos points d'ancrage fixe : Cela inclut tout ce qui doit interagir avec le reste du système dans lequel votre carte va être utilisée. Connecteurs, interrupteurs, haut-parleurs, lumières, etc. Ce sont autant d'exemples de composants qui doivent être placés dans des endroits fixes afin de fonctionner avec le reste du système. Les éléments mécaniques tels que les supports, les écrous et boulons et les éjecteurs devront également être placés à des endroits fixes.

• Placer les circuits des composants principaux : Une fois les composants fixes en place, vous pouvez commencer par le circuit principal. C'est là que ce plan de masse vous sera vraiment utile pour vous donner une cartographie de tous vos circuits principaux.

• Placer des condensateur de dérivation et autres circuits connexes : Ceux-ci doivent être positionnés alignés et à côté des composants auxquels ils sont connectés. Par exemple, les résistances qui font partie d'une ligne de transmission ne peuvent pas être placées de l'autre côté de la carte. Cela ruinerait complètement la topologie du routage de la ligne de transmission. Des composants comme ces résistances doivent être placés de la même manière que dans le schéma du circuit.

• Tenir compte des besoins en matière de routage du signal et de l'alimentation : Bien qu'il soit facile de ne pas tenir compte des directives de placement des composants du PCB et d'oublier les besoins de routage dont ont besoin les composants séparés, il est important de les garder à l'esprit pour optimiser l'efficacité de la conception de votre produit.

• Vérifier s'il y a un risque d'EMI ou de problèmes thermiques : La chaleur, la diaphonie et les interférences peuvent sérieusement nuire aux capacités de la topologie de votre conception.

^{Une carte de circuit imprimé avec les placements terminés}

Finalisation du placement et quelques astuces qui peuvent vous aider

Une fois vos composants fixes et le circuit principal placés, vous pouvez terminer le placement avec le reste des composants périphériques. Bien que ces composants soient tout aussi importants, leur emplacement n'aura pas d'impact sur les topologies de routage critiques et vous aurez plus de flexibilité avec leurs emplacements. Cela vous permet d'étaler leur placement et de donner un peu d'espace à votre conception.

Lorsque vous placez vos composants, gardez à l'esprit que vos outils de conception de PCB ont beaucoup de fonctionnalités intégrées pour vous aider. Il y a différents modules de placement à utiliser, ainsi que la possibilité de changer l'affichage afin de vous aider à organiser et réaliser le placement sur votre votre carte. Comme je l'ai mentionné plus tôt, la vérification croisée entre le schéma et la topologie est une ressource très utile à mettre à votre disposition.

Une autre ressource importante à avoir est un outil d'analyse du réseau de distribution de l'alimentation. Cela peut faire la différence entre une conception réussie ou non pour la distribution de l'alimentation sur votre topologie. Après tout, les fonctionnalités de votre logiciel de conception de PCB sont destinées à rendre votre processus de conception intuitif et convivial afin que vous puissiez arrêter de fouiller dans les fichiers et passer du temps à réaliser la conception proprement dite. Heureusement, Altium Designer^® dispose de la fonctionnalité de placement et d'autres fonctionnalités méthodologiques utiles.

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