Elektronisches Design - Häufige Probleme beim Leiterplattendesign

In High-Speed PCB Design, Die charakteristische Impedanz steuerbarer Impedanzplatten und -leitungen ist eines der wichtigsten und häufigsten Probleme. Verstehen Sie zuerst die Definition einer Übertragungsleitung: Eine Übertragungsleitung besteht aus zwei Leitern mit einer bestimmten Länge, ein Leiter wird verwendet, um Signale zu senden, and the other is used to receive signals (remember the concept of "loop" instead of "ground"). In einem Mehrschichtige Leiterplatte, jede Leitung ist ein Teil der Übertragungsleitung, und die angrenzende Bezugsebene kann als zweite Linie oder Schleife verwendet werden. Der Schlüssel zu einer "guten Leistung"-Übertragungsleitung besteht darin, ihre charakteristische Impedanz während der gesamten Leitung konstant zu halten..
Der Schlüssel, damit eine Leiterplatte zu einer "steuerbaren Impedanzplatte" wird, besteht darin, dass die charakteristische Impedanz aller Schaltungen einen regulären Wert erreicht, normalerweise zwischen 25-Ohm und 70-Ohm. In Mehrschichtplatinen, Der Schlüssel zu guter Übertragungsleitungsleistung besteht darin, seine charakteristische Impedanz während der gesamten Leitung konstant zu halten..
Aber was ist doch die charakteristische Impedanz?? Der einfachste Weg, die charakteristische Impedanz zu verstehen, ist zu sehen, was das Signal während der Übertragung trifft. Beim Fahren entlang einer Übertragungsleitung mit demselben Querschnitt, Dies ist ähnlich der Mikrowellenübertragung in Abbildung 1. Angenommen, eine Spannungsschrittwelle von 1 Volt wird dieser Übertragungsleitung hinzugefügt. Zum Beispiel, a 1 volt battery is connected to the front end of the transmission line (it is located between the transmission line and the loop). Einmal verbunden, Das Spannungswellensignal bewegt sich entlang der Linie mit Lichtgeschwindigkeit. Vermehrung, seine Geschwindigkeit ist normalerweise etwa 6 Zoll/Nanosekunde. Natürlich, Dieses Signal ist tatsächlich die Spannungsdifferenz zwischen der Übertragungsleitung und der Schleife, und es kann von jedem Punkt der Übertragungsleitung und dem angrenzenden Punkt der Schleife gewogen werden. Abb. 2 ist ein Diagramm, das die Übertragung des Spannungssignals zeigt.
Zens Ansatz besteht darin, ein Signal zu erzeugen und es dann entlang dieser Übertragungsleitung mit einer Geschwindigkeit von 6 Zoll pro Nanosekunde zu verbreiten.. Die erste 0.01 Nanosekundenwege 0.06 Zoll. Zur Zeit, die sendende Leitung hat überschüssige positive Ladung, und die Schleife hat überschüssige negative Ladung. Es ist die Differenz zwischen diesen beiden Ladungen, die die 1-Volt-Spannungsdifferenz zwischen den beiden Leitern beibehält. Und diese beiden Leiter bilden einen Kondensator.
In der nächsten 0.01 Nanosekunde, um die Spannung eines 0 einzustellen.06 Zoll Übertragungsleitung von 0 bis 1 Volt, Es ist notwendig, eine positive Ladung zur Sendelinie hinzuzufügen und eine negative Ladung zur Empfangsleitung hinzuzufügen. Für jede 0.06 Zoll Bewegung, mehr positive Ladung muss auf die Übertragungsleitung addiert werden, und mehr negative Ladung muss der Schleife hinzugefügt werden. Alle 0.01 Nanosekunden, Es ist notwendig, die Aufladung eines anderen Teils der Übertragungsleitung zu stoppen, und dann beginnt sich das Signal entlang dieses Abschnitts zu verbreiten. Die Ladung kommt von der Batterie am vorderen Ende der Übertragungsleitung. Wenn es sich entlang dieser Linie bewegt, es lädt den kontinuierlichen Teil der Übertragungsleitung, So entsteht eine Spannungsdifferenz von 1 Volt zwischen der Übertragungsleitung und der Schleife. Alle 0.01 Nanosekunde der Reise, some charge (±Q) is taken from the battery, and the constant amount of electricity (±Q) flowing out of the battery within a constant time distance (±t) is a constant current. Der negative Strom, der in die Schleife fließt, ist praktisch gleich dem positiven Strom, der aus der Schleife fließt, und es ist gerade am vorderen Ende der Signalwelle. Der Wechselstrom fließt durch den Kondensator, der von den oberen und unteren Schaltkreisen gebildet wird, um den gesamten Zyklus abzuschließen.
PCB (Leiterplatte) abbreviation for Leiterplatte.

The detailed method is as follows
1. Purpose and Function
1.1 Standardentwurfsarbeiten, Verbesserung der Verbrauchseffizienz und Verbesserung der Produktqualität.
2. Scope of application
1.1 VCD Super VCDDVD Sound und andere Produkte der Entwicklungsabteilung der XXX Firma.
3. Verantwortung. manner
3.1 Alle Elektroniker, Techniker und Computer-Zeichner in der XXX Entwicklungsabteilung.
4. Qualifications and training
4.1 Have a foundation in electronic technology;
4.2 Have basic computer operation knowledge;
4.3 Vertraut mit der Anwendung von Computer PCB Zeichnungssoftware.
5. Work instruction (the length unit is MM)
5.1 Mindestlinie Breite der Kupferfolie: 0.3mm für die Platte, 0.2mm für die Platte, und 1.0mm minimum for the edge copper foil
5.2 Mindestspalt der Kupferfolie: Platte: 0.3MM, Panel: 0.2MM.
5.3 Der Mindestabstand zwischen der Kupferfolie und der Leiterplattenkante beträgt 0.55MM, Der Mindestabstand zwischen Bauteil und Platinenkante beträgt 5.0MM, und der minimale Abstand zwischen der Platte und der Brettkante ist 4.0MM
5.4 The Größe (diameter) of the pad of ordinary through-hole device components is twice the aperture, das Minimum an doppelseitiger Platte ist 1..5MM, und das Minimum an einseitigem Brett ist 2.0MM. Wenn Sie keine runden Pads verwenden können, Verwenden Sie Taillenkreis Shaped Pad, as shown in the figure below (if there is a standard component library,
Then the standard component library shall prevail)
The relationship between the long side and short side of the pad and the hole is:
5.5 Elektrolytkondensatoren können Heizelemente nicht berühren, Hochleistungswiderstände, Varistoren, Spannungsgeräte, Heizgeräte, etc. Der Mindestabstand zwischen Entgasungsmittel und Heizkörper beträgt 10.0MM, und der minimale Abstand zwischen dem Bauteil und dem Heizkörper ist 2.0MM.
5.6 Large-scale components (such as transformers, Elektrolytkondensatoren mit einem Durchmesser von 15.0mm oder mehr, Hochstrombuchsen, etc.) increase the copper foil and upper tin area as shown in the figure below; the shadow local area must be the same as the pad area.
5.7 There can be no copper foil (except grounding request) components within the screw hole radius of 5.0MM. ((gemäß der Strukturzeichnung)).
5.8 Es sollte kein Sieböl auf der oberen Zinnposition sein.
5.9 Wenn der mittlere Abstand zwischen den Pads kleiner als 2 ist.5MM, Die angrenzenden Pads müssen mit Sieböl umwickelt werden, und die Breite der Tinte ist 0.2MM (0.5MM is recommended).
5.10 Stellen Sie keine Jumper unter den IC oder unter den Motoren, Potentiometer, und andere Bauteile mit groben Metallschalen.
5.11 Im Großraum PCB-Design ((ca. 500CM2)), Vermeiden Sie das Biegen der Leiterplatte beim Durchgang durch den Lötofen, and leave a 5 to 10mm wide gap in the middle of the PCB board without placing components (wiring), der zum Durchfahren des Lötofens verwendet wird. Beim Hinzufügen von Druckstreifen, um ein Biegen der Leiterplatte zu vermeiden, the shaded area in the following figure::
5.12 Jeder Transistor muss mit e gekennzeichnet sein, c, b Füße auf der Leinwand.
5.13 Für Bauteile, die nach Durchgang durch den Zinnofen gelötet werden müssen, Die Platte muss von der Zinnposition weggefahren werden, und die Richtung ist entgegengesetzt zur Durchgangsrichtung. Die Größe des Sichtlochs ist 0.5MM bis 1.0MM as shown in the figure below:
5.14 Beim Entwurf einer Doppelplatte, Achten Sie auf die Metallschalenkomponenten. Schale und Leiterplatte sind beim Einstecken mit der Leiterplatte in Kontakt. Das obere Pad darf nicht geöffnet werden. It must be covered with green oil or silk screen oil (such as two-pin crystal oscillator).
5.15 Um den Kurzschluss der Lötstellen zu reduzieren, Alle doppelseitigen Druckplatten haben keine grünen Ölfenster in den Durchgangslöchern.
5.16 Ein fester Pfeil muss verwendet werden, um die Richtung des Zinnofens auf jede Leiterplatte:
5.17 Das Mindestintervall zwischen den Löchern beträgt 1.25MM (double panel is invalid)
5.18 Bei der Planung, die Platzierungsrichtung des DIP verpackte IC muss senkrecht zur Richtung durch den Lötofen liegen, nicht parallel, wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt; bei Planungsschwierigkeiten, the allowable placement of the IC (OP verpackte IC placement direction is opposite to DIP ).
5.19 Die Verdrahtungsrichtung ist Grad oder vertikal, und der Grad der Drehung von vertikal zum Grad muss 45 Grad gehen, um einzugehen.
5.20 Die Platzierung der Komponenten erfolgt horizontal oder vertikal.
5.21 Die Siebdruckzeichen sind in Grad oder 90 Grad rechts platziert.
5.22 Wenn die Breite der Kupferfolie in das runde Pad kleiner als der Durchmesser des runden Pad ist, dann Tränentropfen hinzugefügt werden. As shown in the figure:
5.23 Der Materialcode und die Designnummer sollten auf dem leeren Raum der Platte platziert werden.
5.24 Angemessene Verwendung der Mitte ohne Verdrahtung als Erdung oder Stromversorgung.
5.25 Die Verkabelung sollte so kurz wie möglich sein. Achten Sie besonders auf die kürzere Verkabelung von Taktleitungen, Niederpegelleitungen und alle Hochfrequenzschleifen.
5.26 Das Erdungskabel und das Stromversorgungssystem der analogen Schaltung und der digitalen Schaltung sollten vollständig getrennt sein.
5.27 If there is a large area of ground wire and power wire area on the printed board (the area exceeds 500 Quadrat millimeters), Teil des Fensters sollte geöffnet werden. As shown in the figure:
5.28 Die Positionierlochregeln der elektrischen Steckplatine sind wie folgt. Komponenten können nicht im Schatten platziert werden, mit Ausnahme von handgestopften Bauteilen. Der Bereich von L ist 50 330mm, und der Bereich von H ist 50 250mm., Wenn es 330X250 überschreitet, es wird durch eine manuelle Platine ersetzt. Das Positionierloch muss auf der langen Seite sein.
Grundkonzept der PCB-Design
1) Use as little as possible
Once a via is selected, Achten Sie darauf, die Lücke zwischen ihm und den umliegenden Entitäten zu handhaben, Besonders die Lücke zwischen den Linien und den Vias, die leicht von den mittleren Schichten und den Vias ignoriert werden. Wenn es sich um ein automatisches Routing handelt, Sie können den Eintrag "on" im Untermenü Via Minimiz8tion auswählen, um ihn automatisch zu verarbeiten. (2) The larger the current-carrying capacity required, je größer die Größe der erforderlichen Durchkontaktierungen. Zum Beispiel, Die Durchkontaktierungen, die verwendet werden, um die Leistungsschicht und die Bodenschicht mit anderen Schichten zu verbinden, werden größer sein.
3. Silk screen layer (Overlay)
In order to facilitate the installation and maintenance of the circuit, Die benötigten Logomuster und Textcodes werden auf die Ober- und Unterseite der Leiterplatte gedruckt, wie Bauteiletikett und Nennwert, Bauteilumriss und Herstellerlogo, Verbrauchsdatum, etc. Bei der Gestaltung des relevanten Inhalts der Siebschicht, Viele Anfänger achten nur auf die einheitliche und schöne Platzierung der Textsymbole, und vernachlässigen den durch die Praxis erzeugten PCB-Effekt. Auf der Leiterplatte, die sie entworfen haben, Die Zeichen wurden entweder durch das Bauteil blockiert oder in den Lötbereich eingedrungen und weggewischt, und einige der Komponenten wurden auf den angrenzenden Komponenten markiert. Solche verschiedenen Designs bringen viel zur Montage und Wartung. unbequem. Die richtige Richtlinie für das Layout von Zeichen auf der Siebdruckschicht lautet: "Keine Ambiguität, siehe Stiche, schön und großzügig".
4. The particularity of SMD
There are a large number of SMD packages in the Protel package library, das ist, Oberflächenlötgeräte. Das größte Merkmal dieser Art von Gerät neben seiner geringen Größe ist die einseitige Dispergierung von Stiftlöchern. Daher, bei der Auswahl dieses Gerätetyps, it is necessary to define the surface of the device to avoid "missing pins (Missing Plns)". Darüber hinaus, Die entsprechenden Textannotationen dieses Bauteiltyps können nur entlang der Oberfläche platziert werden, auf der sich das Bauteil befindet.
5. Grid-like filling area (External Plane) and filling area (Fill)
Just like the names of the two, Der netzförmige Füllbereich soll eine große Fläche Kupferfolie in ein Netzwerk entsorgen, und der Füllbereich ist nur, um die Kupferfolie intakt zu halten. Anfänger sehen oft nicht den Unterschied zwischen den beiden am Computer während des Designprozesses. Im Wesentlichen, Sie müssen nur auf das Bild zoomen, um es zu verstehen. Genau deshalb, weil es normalerweise schwierig ist, den Unterschied zwischen den beiden zu erkennen, also bei der Verwendung, Es ist noch sorgloser, zwischen den beiden zu unterscheiden.. Es sollte betont werden, dass ersteres einen starken Effekt auf die Unterdrückung von Hochfrequenzstörungen in Schaltungseigenschaften hat, und für die Bedürfnisse geeignet ist. Ein großflächig gefülltes Zentrum eignet sich besonders, wenn bestimmte Bereiche als Abschirmbereiche genutzt werden, Trennbereiche, oder Hochstromleitungen. Letzteres wird meist in der Mitte von gewöhnlichen Linienenden oder Transferbereichen verwendet, in denen eine kleine Fläche gefüllt werden muss.
6. Pad
The pad is the most frequently contacted and most important concept in PCB-Design, aber Anfänger sind leicht, seine Auswahl und Änderung zu ignorieren, und verwenden Sie kreisförmige Pads im Design. So wählen Sie den Pad-Typ des Bauteils aus, es ist notwendig, die Form umfassend zu betrachten, size, Layout, Vibrations- und Heizbedingungen, und Kraftrichtung des Bauteils. Protel bietet eine Reihe von Pads in verschiedenen Größen und Formen in der Paketbibliothek, wie rund, square, achteckig, Rund- und Positionierpads, Aber manchmal reicht das nicht und muss von mir selbst bearbeitet werden. Zum Beispiel, für wärmeerzeugende Pads, stärkeren Belastungen ausgesetzt sind, und größere Strömungen haben, Sie können in eine "Tränenform" gestaltet werden. Im Design der Line Output Transformator Pin Pads der Farb-TV-Leiterplatte, die jeder kennt, Viele Hersteller sind gerade auf diese Weise. Im Allgemeinen, zusätzlich zu den oben genannten, wenn Sie ein Pad selbst bearbeiten, you should also consider the following guidelines:
(1) When the shape does not differ in length, consider that the difference between the connection width and the specific side length of the pad should not be too large;
(2) It is often necessary to use asymmetric pads with asymmetrical length when wiring between component lead angles;
(3) The size of the pad hole of each component should be edited separately according to the thickness of the component pin. Die Richtlinie ist, dass die Größe des Lochs 0 ist.2 bis 0.4 mm größer als der Durchmesser des Stifts.
7. Various types of membranes (Mask)
These films are not only indispensable in the PCB manufacturing process, aber auch eine notwendige Voraussetzung für das Bauteilschweißen. Entsprechend der Position der "Membran" und ihrer Funktion, the "membrane" can be divided into component surface (or welding surface) soldering mask (TOp or Bottom) and component surface (or soldering surface) solder mask (TOp or BottomPaste Mask). Es ist einfach so. Die Lötmaske ist eine Filmschicht, die auf das Pad aufgetragen wird, um die Lötbarkeit zu verbessern, das ist, Die hellen runden Flecken auf dem grünen Brett sind etwas größer als das Pad. Die Situation der Lötmaske ist genau das Gegenteil, Die fertige Platine entspricht Lötverfahren wie Wellenlöten, und es ist erforderlich, dass die Kupferfolie auf dem Nicht-Pad auf der Platine nicht verzinnt werden kann. Daher, Eine Farbschicht muss auf alle anderen Teile als das Pad aufgetragen werden, um zu verhindern, dass Zinn auf diese Teile aufgetragen wird. Sichtbar, Diese beiden Membranen sind eine komplementäre Beziehung. Aus dieser Diskussion, it is not difficult to be sure that the menu
Similar to the settings of "solder Mask En1argement" and other items.
8. Flugleine, flying line has two meanings:
(1) A rubber band-like network connection used for inspection during automatic wiring. Nachdem die Komponenten über die Netzwerktabelle importiert wurden und ein Vorplan erstellt wurde, Mit dem Befehl "Show command" kann die Netzwerkverbindung unter dem Plan angezeigt werden., Passen Sie die Position der Komponenten von Zeit zu Zeit an, um diese Art von Verzahnung zu minimieren, um die größte automatische Verdrahtungsrate zu erhalten. Dieser Schritt ist sehr wichtig, Es kann gesagt werden, dass das Schärfen des Messers und nicht das Schneiden von Brennholz versehentlich, es braucht mehr Zeit und Wert! Darüber hinaus, automatische Verkabelung nach Beendigung, welche Netze nicht eingerichtet wurden, Sie können diese Funktion auch verwenden, um herauszufinden,. Nach der Ermittlung des Netzwerks, das nicht bereitgestellt wurde, Sie können manuell kompensieren, Wenn du nicht wirklich kompensieren kannst, Sie werden die zweite Bedeutung von "fliegende Linie" verwenden, das ist, Verwenden Sie Kabel, um diese Netzwerke auf der Leiterplatte zu verbinden. Was zu gestehen ist, ist, dass wenn die Leiterplatte eine große automatische Linienproduktion ist, Diese Fluglinie kann als Widerstandselement mit einem 0-ohm Widerstand und einem gleichmäßigen Padabstand betrachtet werden.
Um das Design zu stoppen.
Leiterplatte (PCB) ist fast in jeder Art von elektronischen Geräten vorhanden. Wenn sich elektronische Teile in einem bestimmten Gerät befinden, Sie werden alle auf Leiterplatten unterschiedlicher Größe montiert. Neben der Befestigung verschiedener Kleinteile, Die Hauptfunktion der Leiterplatte besteht darin, elektrische Verbindung zwischen den oberen Teilen bereitzustellen. Da elektronische Geräte immer komplexer werden, immer mehr Teile werden benötigt, und die Schaltungen und Teile auf der Leiterplatte werden immer dichter. Die Standard-Leiterplatte sieht so aus. The bare board (no parts on it) is also often called "Printed Wiring Board (PWB)".
Die Bodenplatte der Platte selbst besteht aus isolierenden und wärmeisolierenden Materialien, die nicht leicht zu biegen sind. Das kleine Schaltungsmaterial, das außen zu sehen ist, ist Kupferfolie. Die Kupferfolie war ursprünglich auf der gesamten Platine abgedeckt, aber ein Teil davon wurde während des Herstellungsprozesses weggeätzt, und der restliche Teil wurde zu einem Netz von kleinen Linien. . Diese Leitungen werden Leitermuster oder Verdrahtung genannt, und werden verwendet, um Schaltungsanschlüsse für Teile auf der Leiterplatte bereitzustellen.
Um die Teile auf der Leiterplatte zu befestigen, wir löten ihre Pins direkt auf die Verdrahtung. On the most fundamental PCB (single panel), die Teile sind auf einer Seite konzentriert, und die Drähte sind auf der anderen Seite konzentriert. Auf diese Weise, Wir müssen Löcher in das Brett machen, damit die Stifte durch das Brett auf die andere Seite gehen können, So werden die Stifte der Teile auf die andere Seite gelötet. Aus diesem Grund, Die Vorder- und Rückseite der Leiterplatte werden Komponentenseite bzw. Lötseite genannt