Какие электронные компоненты могут снизить стоимость печатной платы?

Дизайн печатных плат (PCB) постоянно совершенствуется, требуя от разработчиков электроники предоставления новых функций и надежности, при этом всегда уделяя внимание эффективности затрат. Понимая взаимосвязь между выбором компонентов и их влиянием на стоимость PCB, дизайнеры и инженеры могут принимать более обоснованные решения при оптимизации своих проектов с точки зрения производительности и стоимости. 

В этой статье рассматриваются различные классификации электронных компонентов, которые могут влиять на стоимость производства печатных плат. Мы также предоставим некоторые рекомендации о том, как лучше всего выбирать детали, которые не только соответствуют требованиям дизайна, но и способствуют снижению затрат. 

Конденсаторы

Конденсаторы являются ключевыми элементами, используемыми в любой типичной компоновке PCB, где они помогают сбалансировать функциональность и цену в зависимости от используемого типа, будь то пленочные, керамические или электролитические.

Керамические конденсаторы зарекомендовали себя как надежные и недорогие, поэтому они широко используются. Они хороши для применений высокой частоты, таких как развязка и подавление помех, поскольку имеют низкие ESL/ESR. Многослойные керамические конденсаторы (MLCC) обладают высокой плотностью емкости в малом размере, что делает их идеальными для многих общих целей.

Электролитические конденсаторы следует выбирать, когда требуются высокие значения емкости, например, для фильтров блоков питания. Алюминиевые электролитические конденсаторы дешевле, чем танталовые или полимерные типы при одинаковых уровнях потребностей в емкости.

Пленочные конденсаторы, хотя и дороже керамических, следует выбирать перед другими типами, когда наиболее важна точность, например, в схемах тайминга и приложениях высококачественного аудио.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Советы по выбору экономичных конденсаторов

• Оцените необходимую емкость: Рассмотрите минимальную емкость, которая удовлетворяет вашему приложению, поскольку избыточные спецификации значения емкости приводят к ненужным расходам.
• Выбирайте стандартные значения/размеры: Рекомендуется выбирать стандартные размеры и значения, что позволяет экономить деньги благодаря доступным каналам массового производства этих распространенных компонентов.

Резисторы

Как и конденсаторы, резисторы необходимы при проектировании печатных плат (PCB), и выбранный тип может существенно повлиять как на стоимость, так и на производительность данного дизайна.

Резисторы с углеродной пленкой являются самыми дешевыми среди вариантов, поэтому их можно использовать во многих приложениях, не требующих высокой точности. Они обеспечивают стабильную работу по низким ценам, что делает их подходящими для бюджетных проектов.

Толстопленочные резисторы хорошо сбалансированы по соотношению цены и качества, поэтому они широко используются в различных областях, где не требуется максимальная точность.

Металлопленочные резисторы обеспечивают высокую точность и надежность, поэтому их следует использовать там, где точность имеет решающее значение. Они стоят дороже толстопленочных, но дешевле тонкопленочных.

Тонкопленочные резисторы занимают первое место по применению в областях, требующих высокой стабильности и точности, таких как коммуникационное оборудование или медицинские устройства. Несмотря на более высокую цену по сравнению с толстопленочными типами, они обладают лучшими характеристиками по шумам, а также термической стабильностью.

Стратегии экономичного выбора резисторов

• Используйте стандартные значения резисторов: Всегда старайтесь использовать общепринятые значения резисторов, поскольку эти массово производимые продукты имеют более низкую цену.
• Внимательно подходите к требованиям к допускам: В случаях, когда очень высокая точность не важна, выбор стандартных допусков, таких как 5%, поможет снизить затраты.

Интегральные схемы

ИС оказывают большое влияние на расходы, связанные с печатными платами, а также на возможности платы. Правильный выбор ИС на этапе проектирования может привести к значительному снижению уровня сложности и производственных затрат за счет объединения множества функций в одном физическом пакете.

Микроконтроллеры (MCU) vs. Стандартные логические ИС: Память и интерфейсы периферийных устройств часто включены в микроконтроллеры, что означает, что они обеспечивают лучшую интеграцию, чем стандартные логические ИС. Это может сократить количество компонентов, необходимых на печатной плате, и, таким образом, снизить ее стоимость. Однако, простые логические ИС обычно дешевле, чем MCU. Поэтому разработчикам необходимо знать возможности продукта и тщательно взвешивать компромиссы. Расширенные возможности поиска и фильтрации базы данных компонентов Octopart.com помогают разработчикам в этом начинании.

Аналоговые против Цифровых ИС: Высокая точность, требуемая для производства аналоговых интегральных схем, используемых для обработки сигналов, делает их дорогими. В отличие от этого, цифровые ИС обычно дешевы из-за их широкого использования в приложениях цифровой обработки сигналов и управления.

Выбор между ASIC и FPGA: Специализированные интегральные схемы (ASIC) разрабатываются специально для определенных приложений. Это может значительно снизить себестоимость единицы продукции, но только в условиях массового производства, когда начальные инвестиции в разработку окупаются. Полевые программируемые логические массивы (FPGA) предлагают более быстрый выход на рынок вместе с большей гибкостью; однако они, как правило, более дорогие при производстве в небольших и средних объемах.

Рекомендации по выбору экономически эффективных ИС

• Выбирайте многофункциональные ИС: По возможности выбирайте интегральную схему, которая объединяет несколько функций в одном чипе; такой дизайн снижает количество компонентов, общий размер печатной платы и стоимость сборки.
• Оцените общую стоимость системы: Сравните общие системные расходы, связанные с использованием более дорогой сложной ИС, по сравнению с применением нескольких дешевых ИС.
• Используйте преимущества масштаба: Для продуктов, которые, как ожидается, будут пользоваться стабильным спросом в течение длительного времени, рассмотрите возможность разработки заказных ASIC для максимизации общей стоимости в течение всего срока службы за счет преимуществ масштаба.

Разъемы

Коннекторы могут и не выглядеть впечатляюще, но они играют ключевую роль в интеграции различных компонентов, модулей и систем на типичной печатной плате. Разумный выбор коннекторов может значительно повлиять на экономическую эффективность вашего проекта, поэтому важно быть в курсе технологий коннекторов.

Тип и сложность: Базовые штыревые разъемы относительно дешевы и могут использоваться во многих приложениях. Однако более продвинутые коннекторы, такие как USB или HDMI, необходимы в большинстве современных проектов, хотя они и стоят дороже. Дизайнерам необходимо находить способы предоставления требуемых функций, не превышая ограничения по стоимости.

Плотность и шаг: Коннекторы высокой плотности позволяют увеличить количество соединений на единицу площади, что потенциально может уменьшить размер печатной платы и также снизить затраты. Тем не менее, эти типы коннекторов могут быть относительно дорогими из-за требований к точности производства.

Материал и долговечность: Состав материала коннекторов влияет как на их цену, так и на срок службы. Коннекторы с позолоченными контактами обеспечивают лучшую электропроводность и устойчивость к коррозии по сравнению с коннекторами с оловянным покрытием, но, очевидно, стоят дороже.

Стратегии выбора коннекторов

• Стандартизация типов разъемов: Использование одинаковых разъемов в различных линейках продукции упрощает управление запасами для вашей организации, а также позволяет совершать оптовые закупки, привлекающие объемные скидки.
• Оценка необходимости разъемов: По возможности, припаивайте компоненты непосредственно к плате, вместо использования дополнительных разъемов.
• Выбор подходящего качества: Всегда старайтесь покупать разъемы у производителей с хорошей репутацией, которые умеют сбалансировать цену и качество, чтобы получить надежные разъемы по доступной цене.

Оптимизация затрат в дизайне ПП:

Когда речь идет об управлении затратами в дизайне печатных плат, тщательный выбор компонентов должен сочетаться с эффективной компоновкой. Выбирая компоненты стратегически и используя различные техники уменьшения размера, вы можете значительно сэкономить на затратах, не ухудшая качество или функциональность вашего конечного продукта. Дизайнеры и инженеры могут использовать эти советы, чтобы не отставать от конкурентов и гарантировать, что проекты достигают технического совершенства и экономической эффективности.