PCB Hardware Leitfaden

1. PCB-Klassifizierungssystem

Klassifizierung nach strukturellen Schichten

Typ	Merkmale	Anwendungsszenarien
Einseitige Tafel	Verdrahtung nur auf einer Seite, geringe Kosten, einfache Konstruktion	Grundlegende Schaltungen, z. B. für Spielzeug, einfache Haushaltsgeräte
Doppelseitiges Brett	Beidseitige Verdrahtung, verbunden durch Durchkontaktierungen, höhere Verdrahtungsdichte	Leistungsmodule, industrielle Steuergeräte
Mehrschichtige Platte	4 oder mehr leitende Schichten laminiert, hochdichte Verdrahtung, starke Anti-Interferenz	Komplexe Geräte wie Mobiltelefone, Computer-Motherboards

Klassifizierung nach Grundmaterial

Typ	Kernmaterialien	Merkmale und Anwendungen
Starrer Karton	FR-4 Glasfaser-Epoxidharz	Fest installierte Geräte, wie Fernseher, Desktop-Computer
Flexible Platte (FPC)	Polyimid (PI)	Anwendungen, die ein Biegen erfordern, wie faltbare Bildschirme, Kameramodule
Starr-Flex-Platte	Starre + flexible Verbundwerkstoffe	Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Ausgleich von Kraft und Flexibilität
Spezial-Substrat-Platten	Rogers-Hochfrequenzplatinen, Aluminiumsubstrate, Keramiksubstrate	Hochfrequenzschaltungen, hohe Anforderungen an die Wärmeableitung, Umgebungen mit hohen Temperaturen

Klassifizierung nach besonderen Verfahren

HDI-LEITERPLATTE: Micro-Via- und Blind-/Buried-Via-Technologie, feine Verdrahtung, geeignet für Smartphones, Wearable Devices
Metall-Substrat: Ausgezeichnete thermische Leistung, wichtig für Leistungsgeräte
Hochfrequenz-Hochgeschwindigkeits-Board: Niedrige Dielektrizitätskonstante (Dk), niedriger Verlust (Df), geeignet für RF-/Mikrowellenschaltungen

2. Detaillierte Analyse der wichtigsten elektronischen Komponenten

2.1 Hauptsteuerchipfamilie

Vergleichstabelle Klassifizierung und Merkmale

Chip-Typ	Wesentliche Merkmale	Typische Anwendungen
MCU	Integrierte CPU, Speicher, Peripheriegeräte, geringe Größe, niedriger Stromverbrauch	Fernbedienungen, Sensoren, eingebettete Systeme
MPU	Leistungsstarker CPU-Kern, erfordert externen Speicher	PCs, Server, Smartphones
SoC	Hochintegriert, verarbeitet digitale/analoge Mischsignale	Tablets, Smartwatches, Drohnen
DSP	Professionelle Fähigkeit zur digitalen Signalverarbeitung	Bildverarbeitung in Echtzeit, Bewegungssteuerung
AI-Chip	Dedizierte Beschleunigung von AI-Algorithmen	Spracherkennung, Bilderkennung
FPGA	Programmierbare logische Gatteranordnung	Flexible Logiksteuerung, Signalverarbeitung

Funktionsmatrix

Systemsteuerung: Koordiniert die Hardware-Ressourcen, implementiert die Gesamtsteuerung
Datenverarbeitung: Verarbeitung von Sensordaten, Ausführung von Kontrollalgorithmen
Koordinierung der Kommunikation: Gewährleistet eine zuverlässige Kommunikation zwischen den Systemen
Sicherheitsschutz: Überlastschutz, Kurzschlussschutz und Notabschaltung
Energiemanagement: Optimiert Betriebsparameter, verbessert die Energieeffizienz

2.2 Treiber-Chip-System

Motorantrieb Spezialisierung

Schrittmotor-Antrieb: A4988, DRV8825 (präzise Positionssteuerung)
DC-Motorantrieb: L298N, L293D (Geschwindigkeits- und Richtungssteuerung)
Bürstenloser Motorantrieb: DRV10983 (hocheffiziente Motorsteuerung)
Servo-Motor-Antrieb: Präzisionssteuerung in Industriequalität mit geschlossenem Regelkreis

Display und Power Drive

LCD/OLED-Laufwerk: ILI9341, SSD1306 (Display-Steuerung)
LED-Ansteuerung: Konstantstrom/PWM-Dimmtechnik
Energieverwaltung: DC-DC-Wandlung, lineare Regelung

2.3 Energiemanagement-Chips

Klassifizierung Architektur

Power Management Chips
├── AC/DC-Wandlerchips (AC zu DC)
├─── DC/DC-Umwandlungschips
│ ├── Aufwärtswandler
│ ├── Abwärtswandler
│ └─── Buck-Boost-Wandler
├─── Linearregler (LDO)
├─── Batteriemanagement-Chips
├─── Schutzchips (OVP/OCP/OTP)
├─── Schnellladeprotokoll-Chips
└── PFC-Leistungsfaktorkorrektur-Chips

Wichtige technische Parameter

Umwandlungswirkungsgrad: >90% (hocheffizientes Design)
Welligkeitsrauschen: <10mV (Präzisionsanwendungen)
Lastregelung: ±1% (stabiler Ausgang)
Temperaturbereich: -40℃~125℃ (Industriequalität)

2.4 Technische Daten der passiven Komponenten

Technische Indikatoren für Widerstände

Paket-Spezifikationen: 0201, 0402, 0603, 0805 (SMD-Widerstände)
Genauigkeitsklassen: ±1%, ±5%, ±10%
Besondere Typen: Thermistoren (NTC/PTC), Varistoren, Photoresistoren

Kondensatortechnik System

Klassifizierung Anwendungstabelle

Kondensator Typ	Merkmale	Anwendungsszenarien
Elektrolytkondensator	Großes Fassungsvermögen, polarisiert	Leistungsfilterung, Energiespeicherung
Keramik-Kondensator (MLCC)	Unpolarisiert, gute Hochfrequenzeigenschaften	Entkopplung, Hochfrequenzfilterung
Filmkondensator	Hohe Stabilität, geringer Verlust	Präzise Zeitmessung, Audioschaltungen

System zur Kapazitätsumwandlung
1F = 10³mF = 10⁶μF = 10⁹nF = 10¹²pF

Induktivitäten und Quarzoszillatoren

Induktor-Funktionen: Energiespeicherung, Filterung, Impedanzanpassung
Funktionen des Quarzoszillators: Taktsignalerzeugung, Zeitsteuerung, Referenz
Wichtige Parameter: Induktivitätswert (H), Gütefaktor Q, Eigenresonanzfrequenz

2.5 Diskrete Halbleiterbauelemente

Technische Merkmale der Diode

Gleichrichterdioden: AC-DC-Wandlung
Zenerdioden: Regelung der Durchbruchsspannung in umgekehrter Richtung
Schottky-Dioden: Geringer Durchlassspannungsabfall, hohe Schaltgeschwindigkeit
LEDs: Sichtbare/IR-Lichtemission

Transistor-Technologie-Matrix

BJT-Betriebszustände

Grenzwertiger Bereich: Ib=0, vollständig ausgeschaltet
Aktiver Bereich: Ic=β×Ib, lineare Verstärkung
Sättigungsbereich: Vollständig eingeschaltet, Schaltfunktion

MOSFET Vorteile

Spannungsgesteuertes Gerät, einfacher Antrieb
Schnelle Schaltgeschwindigkeit, hohe Effizienz
Geringer Einschaltwiderstand, geringer Leistungsverlust

3. Steckeranschlusstechnik

Strukturelles Klassifizierungssystem

Rundsteckverbinder

Eigenschaften: Hervorragende Abdichtung, Vibrationsfestigkeit
Anwendungen: Raue industrielle Umgebungen

Rechteckige Steckverbinder

Merkmale: Hohe Dichte, Multi-Signal-Übertragung
Anwendungen: Unterhaltungselektronik, Kommunikationsgeräte

Board-to-Board-Verbinder

FPC-Steckverbinder: Flexible Schaltungsverbindungen
Platine-zu-Platine: Interboard-Verbindungen mit hoher Packungsdichte

Professionelle Anwendungssteckverbinder

Hochgeschwindigkeits-Steckverbinder

Impedanzanpassung: 50Ω/75Ω-Standards
Crosstalk-Kontrolle: <-40dB@10GHz
Einfügungsdämpfung Index: <0,5dB/Zoll

RF-Steckverbinder

SMA/BNC-Schnittstellen: RF-Signalübertragung
Charakteristische Impedanz: 50Ω Standard
Frequenzbereich: DC~18GHz

Faseroptische Steckverbinder

LC/SC/ST-Schnittstellen: Optische Signalübertragung
Einfügungsdämpfung: <0,3dB
Rückflussdämpfung: >50dB

4. Fachterminologie der Industrie

Terminologie der PCB-Herstellung

HDI: High-Density Interconnect
Impedanzkontrolle: ±10% Toleranz
ENIG/HASL: Verfahren zur Oberflächenbehandlung
Blinde/vergrabene Vias: Spezielle Via-Strukturen in mehrlagigen Leiterplatten