Elektronisches Design - Welche Kenntnisse sind für das Leiterplattendesign erforderlich?

Welche Kenntnisse sind erforderlich für PCB-Design?

PCB-Design-Ingenieure müssen eine breite Palette von Wissenssystemen beherrschen, die elektrische Dieorie, Komponentenleistung, digitale Schaltungen und analoge Schaltungen, PCBA-Verarbeitungstechnologie und DFM-Herstellbarkeitstheorie, Schweißpraxisoperationen, Schaltplan-Zeichnung und Layout, Mikrocontroller-Programmlogik und Grundprinzipien usw. umfassen.

1. Wenn das entworfene Schaltungssystem FPGA-Geräte enthält, Die Quartus II Software muss verwendet werden, um die Pinszuordnung vor dem Zeichnen des Schaltplans zu überprüfen. ((Einige spezielle Pins im FPGA können nicht als gewöhnliches IO verwendet werden)).

(2). Die 4-lagige Platte von oben nach unten ist: Signalebene Schicht, Boden, Leistung, Signalebene; Die 6-Lagen-Platine von oben nach unten ist: Signalebene, Boden, Signal innere elektrische Schicht, Signal innere elektrische Schicht, Energie- und Signalebene. For Bretts with 6 layers or more (the advantage is: anti-interference radiation), die interne elektrische Schichtverdrahtung wird bevorzugt, und die ebene Schicht darf nicht gehen. It is forbidden to wire from the ground or power layer (reason: the power layer will be divided, resulting in parasitic effects).

3. Verdrahtung des Multi-Stromversorgungssystems: Wenn FPGA+DSP-System von 6-Lagenplatte gemacht wird, gibt es mindestens 3.3V+1.2V+1.8V+5V.

3.3V ist im Allgemeinen die Hauptstromversorgung, und die Leistungsschicht wird direkt verlegt, und es ist einfach, das globale Stromnetz durch Durchkontaktierungen zu routen;

5V kann im Allgemeinen der Stromeingang sein, und nur eine kleine Fläche von Kupfer wird benötigt. Und so dick wie möglich.

1.2V und 1.8V sind die Kernstromversorgung (wenn Sie direkt die Drahtverbindungsmethode verwenden, werden Sie große Schwierigkeiten bei BGA-Geräten haben). Versuchen Sie, 1.2V und 1.8V während des Layouts zu trennen, und lassen Sie 1.2V oder 1.8V anschließen Die Komponenten sind in einem kompakten Bereich angeordnet und durch Kupfer verbunden

Kurz gesagt, weil das Stromversorgungsnetz über die gesamte PCB, Es wird sehr kompliziert und lang zu gehen sein, wenn es geroutet wird. Die Methode der Kupferverlegung ist eine gute Wahl!

4. Die Verdrahtung zwischen benachbarten Schichten nimmt eine Kreuzmethode an: sie kann elektromagnetische Störungen zwischen parallelen Drähten reduzieren und die Verdrahtung erleichtern.

5. Was ist die Isolationsmethode für analoge und digitale Isolation? Trennen Sie die Geräte, die für analoge Signale verwendet werden, von denen, die für digitale Signale während des Layouts verwendet werden, und schneiden Sie dann über den AD-Chip quer über die Platine!

Das analoge Signal wird mit einer analogen Masse verlegt, und die analoge Masse/analoge Stromversorgung und die digitale Stromversorgung sind an einem einzigen Punkt durch eine Induktivität/magnetische Perle verbunden.

6. PCB-Design basierend auf PCB-Design Software kann auch als Software-Entwicklungsprozess betrachtet werden. Software Engineering legt größten Wert auf die Idee der "iterativen Entwicklung", um die Wahrscheinlichkeit von PCB Fehler.

(1) Überprüfen Sie das schematische Diagramm, achten Sie besonders auf die Leistung und Masse des Geräts (Leistung und Masse sind das Blut des Systems, und es kann keine Fahrlässigkeit geben);

(2) PCB-Paketzeichnung (bestätigen Sie, ob die Pins im Schaltplan falsch sind);

(3) Nachdem Sie die PCB-Paketgröße nacheinander bestätigt haben, fügen Sie ein Verifizierungsetikett hinzu und fügen Sie es der Paketbibliothek dieses Designs hinzu;

(4) Importieren Sie die Netzliste, passen Sie die Signalfolge im Schaltplan während des Layouts an (die automatische Nummerierungsfunktion der OrCAD-Komponenten kann nach dem Layout nicht mehr verwendet werden).

Im spezifischen Designprozess gehören zu den Grundkenntnissen, die gemeistert werden müssen:

1. Vorbereitungen

Einschließlich der Erstellung von Bauteilbibliotheken und Schaltplänen. Bevor wir mit dem PCB-Design fortfahren, müssen wir zuerst die schematische SCH-Komponentenbibliothek und die PCB-Komponentenverpackungsbibliothek vorbereiten.

Die PCB-Komponentenpaket-Bibliothek wird am besten vom Ingenieur basierend auf den Standardgrößendaten des ausgewählten Geräts erstellt. Richten Sie im Prinzip zuerst die PC-Komponentenpaketenbibliothek ein und richten Sie dann die schematische SCH-Komponentenbibliothek ein.

PCB-Komponentenpaket-Bibliotheksanforderungen sind hoch, was sich direkt auf die Installation der PCB auswirkt; Die Anforderungen an die SCH-Bauteilbibliothek sind relativ locker, achten Sie jedoch darauf, die Pin-Attribute und die entsprechende Beziehung zur PCB-Bauteilpaketbibliothek zu definieren.

2. Leiterplattenstruktur

Zeichnen Sie entsprechend der ermittelten Leiterplattengröße und der verschiedenen mechanischen Positionierung den Leiterplattenrahmen in der PCB-Designumgebung und platzieren Sie die erforderlichen Anschlüsse, Tasten/Schalter, Schraubenlöcher, Montagelöcher usw. entsprechend den Positionierungsanforderungen.

Berücksichtigen und bestimmen Sie vollständig den Verdrahtungsbereich und den Verdrahtungsbereich (wie viel Fläche um das Schraubenloch zum Verdrahtungsbereich gehört).

3. PCB Layout Design

Das Layout-Design besteht darin, die Komponenten entsprechend den Designanforderungen in den Leiterplattenrahmen zu platzieren. Generieren Sie die Netzliste (Design-CreateNetlist) im Schaltplan-Tool und importieren Sie dann die Netzliste (Design-ImportNetlist) in die PCB-Software. Nachdem die Netzliste erfolgreich importiert wurde, existiert sie im Hintergrund der Software. Durch die Platzierungsoperation können alle Geräte aufgerufen werden, und es gibt eine Flying Line Prompt Verbindung zwischen den Pins. Zu diesem Zeitpunkt kann das Layout-Design des Geräts durchgeführt werden.

PCB Layout Design ist der erste wichtige Prozess im gesamten PCB Design Prozess. Je komplexer die Leiterplatte, desto besser kann das Layout die Schwierigkeit der späteren Verdrahtung direkt beeinflussen.

Layoutdesign hängt von den grundlegenden Schaltungskenntnissen und der reichen Designerfahrung des Leiterplattendesigners ab, die eine höhere Anforderung für den Leiterplattendesigner ist. Elementare Leiterplattendesigner haben wenig Erfahrung und eignen sich für kleine Modullayoutentwürfe oder PCB-Layoutentwurfsaufgaben mit geringerer Gesamtschwierigkeit der Leiterplatte.

4. Leiterplattenverdrahtung

PCB-Layout-Design ist der Prozess mit der größten Arbeitsbelastung im gesamten PCB-Design, der sich direkt auf die Leistung der Leiterplatte auswirkt.

Im PCB-Designprozess hat die Verdrahtung im Allgemeinen drei Bereiche:

Die erste ist die Verteilung, die die grundlegendste Eingangsvoraussetzung für PCB-Design ist;

Die zweite ist die Zufriedenheit mit der elektrischen Leistung, die ein Standard ist, um zu messen, ob eine Leiterplatte qualifiziert ist. Nachdem die Verkabelung verlegt ist, stellen Sie die Verkabelung sorgfältig ein, um die beste elektrische Leistung zu erzielen;

Drittens, ordentliche und schöne, chaotische Verdrahtung, selbst wenn die elektrische Leistung übergeben wird, verursacht es große Unannehmlichkeiten für die spätere Änderung der Platinenoptimierung und Prüfung und Wartung. Die Verdrahtungsanforderungen sind ordentlich und einheitlich, und sie können nicht gekreuzt und ungeordnet werden.

5. Verdrahtungsoptimierung und Siebdruckplatzierung

"PCB-Design ist nicht das Beste, nur besser", "PCB-Design ist eine Kunst der Fehler", dies liegt hauptsächlich daran, dass PCB-Design die Designanforderungen aller Aspekte der Hardware realisieren muss, und individuelle Anforderungen können miteinander in Konflikt stehen. Bärenpfote kann nicht beides haben.

Zum Beispiel: Ein PCB-Designprojekt muss nach Bewertung durch den Leiterplattendesigner als 6-Lagenplatte entworfen werden, aber die Produkthardware muss aus Kostengründen als 4-Lagenplatte ausgelegt werden, so dass die Signal-Abschirmungs-Masseschicht nur geopfert werden kann, was zu benachbarten Verdrahtungen führt. Das Signal-Übersprechen zwischen Schichten nimmt zu und die Signalqualität nimmt ab.

Die allgemeine Konstruktionserfahrung ist: Die Zeit zur Optimierung der Verkabelung ist doppelt so lang wie die erste Verkabelung. Nachdem die PCB-Layoutoptimierung abgeschlossen ist, ist eine Nachbearbeitung erforderlich. Das erste, was zu tun ist, ist das Siebdrucklogo auf der Leiterplattenoberfläche. Die unteren Siebdruckzeichen müssen während des Designs gespiegelt werden, um Verwechslungen mit dem oberen Siebdruck zu vermeiden.

6. Inspektion des Netzes DRK und Strukturinspektion

Die Qualitätskontrolle ist ein wichtiger Teil des PCB-Designprozesses. Allgemeine Qualitätskontrollmethoden umfassen: Entwurfs-Selbstinspektion, Entwurfs-gegenseitige Inspektion, Expertenprüfungen, spezielle Inspektionen usw.

Schematische Diagramme und Strukturelementdiagramme sind die grundlegendsten Entwurfsanforderungen. Netzwerk-DRC-Inspektion und Strukturinspektion sollen bestätigen, dass das PCB-Design die beiden Eingangsbedingungen der Schaltnetzliste und des Strukturelementdiagramms erfüllt.

Im Allgemeinen haben Leiterplattendesigner ihre eigene kumulierte Design-Qualitäts-Checkliste, bei der die Einträge teilweise aus den Spezifikationen des Unternehmens oder der Abteilung stammen und der andere Teil aus ihren eigenen Erfahrungszusammenfassungen stammt. Besondere Inspektionen umfassen Valor Inspektion und DFM Inspektion des Designs. Diese beiden Teile konzentrieren sich auf das PCB-Design und die Ausgabe Back-End-Verarbeitung Gerber-Dateien.

7. Leiterplattensystem

Bevor die Leiterplatte formal verarbeitet und hergestellt wird, muss der Leiterplattendesigner mit dem PE des Leiterplattenlieferanten kommunizieren, um die Bestätigungsfragen des Herstellers zur Leiterplattenbearbeitung zu beantworten.

Dies beinhaltet, ist aber nicht beschränkt auf: Auswahl von Leiterplattemodel, Einstellung der Leitungsbreite und des Leitungsabstands der Schaltungsebene, Anpassung der Impedanzsteuerung, Anpassung der PCB Stapeldicke, Oberfläche treatment Prozessing technology, Normen für Blendentoleranz und Auslieferung, etc.