Leiterplatte Blog - Wie entwerfe ich Leiterplattenverdrahtung?

Leiterplattenverdrahtung ist der Prozess der Verlegung eines Pfades zum Verbinden verschiedener Geräte mit Einschaltsignalen. Leiterplattenverdrahtung ist der Prozess der Verlegung eines Pfades zum Verbinden verschiedener Geräte mit Einschaltsignalen.

Leiterplattenverdrahtung

Im PCB-Design ist die Verdrahtung ein wichtiger Schritt beim Abschluss des Produktdesigns. Es kann gesagt werden, dass die vorherigen Vorbereitungsarbeiten dafür durchgeführt werden.Im gesamten PCB-Design hat der Verdrahtungsentwurf die höchste Grenze, die detailliertesten Fähigkeiten und die größte Arbeitsbelastung. Leiterplattenverdrahtung umfasst einseitige Verdrahtung, doppelseitige Verdrahtung und mehrschichtige Verdrahtung.

Es gibt auch zwei Arten der Verkabelung: automatische Verkabelung und interaktive Verkabelung. Vor dem automatischen Routing. Es ist möglich, interaktive Vorverdrahtung für Leitungen mit strengen Anforderungen zu verwenden, und die Verdrahtung zwischen Eingang und Ausgang sollte benachbarte Parallelität vermeiden, um Reflexionsstörungen zu vermeiden. Bei Bedarf sollten Erdungskabel zur Isolierung hinzugefügt werden. Die Verdrahtung benachbarter Schichten sollte senkrecht zueinander sein, während parallele Schichten anfällig für parasitäre Kopplung sind.

Die Verdrahtungsrate der automatischen Verdrahtung hängt von einem guten Layout ab, und die Routingregeln können voreingestellt werden, einschließlich der Anzahl der Biegungen in der Verdrahtung, der Anzahl der Durchgangslöcher und der Anzahl der Schritte. Im Allgemeinen wird zunächst explorative Verdrahtung durchgeführt, um kurze Leitungen schnell zu verbinden, und dann wird Labyrinthverdrahtung durchgeführt. Die zu verlegende Verdrahtung wird zunächst für globale Verdrahtungswege optimiert, die die verlegten Leitungen bei Bedarf trennen können.

Verdrahtungsregeln für Leiterplatten

1. Der Abstand zwischen SMD-Geräten sollte größer sein als.

2. Der Abstand zwischen der Außenseite des SMD-Gerätepads und der Außenkante benachbarter THD-Komponenten sollte größer als 2mm sein.

3. Regeln für den Erdkreislauf

Die Mindestregel der Schleife ist, dass die Fläche der Schleife, die von der Signalleitung und ihrer Schleife gebildet wird, so klein wie möglich sein sollte. Je kleiner die Schleifenfläche, desto weniger externe Strahlung und desto geringer die von außen empfangene Störung. Als Reaktion auf diese Regel ist es bei der Segmentierung der Erdungsebene notwendig, die Verteilung der Erdungsebene und wichtiger Signalleitungen zu berücksichtigen, um Probleme zu vermeiden, die durch Erdungsschlitze und andere Faktoren verursacht werden; Bei der Konstruktion von Doppelschichtplatten sollte der verbleibende Teil mit Referenzmasse gefüllt werden und einige notwendige Löcher hinzugefügt werden, um die doppelseitigen Massesignale effektiv zu verbinden. Für einige Schlüsselsignale sollte die Erdungskabelisolierung so weit wie möglich verwendet werden. Für einige Hochfrequenzdesigns sollte dem Problem der Erdungsebene-Signalschaltung besondere Beachtung geschenkt werden, und es wird empfohlen, mehrschichtige Platinen zu verwenden.

4. CrossTalk-Steuerung bezieht sich auf die gegenseitige Interferenz, die durch lange parallele Verdrahtung zwischen verschiedenen Netzwerken auf einer Leiterplatte verursacht wird, hauptsächlich aufgrund der verteilten Kapazität und Induktivität zwischen parallelen Leitungen. Die wichtigsten Maßnahmen zur Überwindung von Übersprechen sind, den Abstand der parallelen Verdrahtung zu erhöhen und der 3W-Regel zu folgen; Setzen Sie einen geerdeten Isolationsdraht zwischen parallelen Linien ein. Verringern Sie den Abstand zwischen der Verdrahtungsschicht und der Erdungsebene.

5. Abschirmungsschutz

Die entsprechenden Masseschaltungsregeln zielen tatsächlich darauf ab, die Schaltungsfläche des Signals so weit wie möglich zu minimieren und werden häufig in einigen wichtigen Signalen wie Taktsignalen und Synchronisationssignalen gesehen; Für Signale, die besonders wichtig sind und hohe Frequenzen haben, sollte eine Abschirmungsstruktur des Kupferwellenkabels in Betracht gezogen werden, was bedeutet, dass die Drähte an und neben der Leitung durch Massedrähte auf der linken und rechten Seite getrennt sind, und es ist auch notwendig zu überlegen, wie die Abschirmung Masse effektiv mit der tatsächlichen Masseebene kombiniert werden kann.

6. Richtungsregeln für die Verdrahtung

Die Routenrichtung benachbarter Schichten ist orthogonal aufgebaut. Vermeiden Sie, verschiedene Signalleitungen in der gleichen Richtung in benachbarten Schichten zu führen, um unnötige Interferenzen zwischen den Schichten zu reduzieren; Wenn es schwierig ist, diese Situation aufgrund von Einschränkungen der Leiterplattenstruktur (wie bestimmte Backplanes) zu vermeiden, insbesondere wenn die Signalrate hoch ist, sollte in Betracht gezogen werden, jede Verdrahtungsschicht mit einer Erdungsebene und jede Signalleitung mit einer Erdungssignalleitung zu isolieren.

7. Regeln der offenen Schleife für die Verdrahtung

Im Allgemeinen sind baumelnde Leitungen mit einem Ende schwimmend nicht erlaubt, hauptsächlich um "Antenneneffekte" zu vermeiden und unnötige Störstrahlung und Empfang zu reduzieren, andernfalls können unvorhersehbare Ergebnisse auftreten.

8. Regeln für die Überprüfung der Impedanz-Übereinstimmung

Die Verdrahtungsbreite des gleichen Netzwerks sollte konsistent sein. Die Änderung der Linienbreite führt zu einer ungleichmäßigen charakteristischen Impedanz der Linie. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit hoch ist, tritt Reflexion auf. Diese Situation sollte bei der Konstruktion so weit wie möglich vermieden werden. Unter bestimmten Bedingungen, wie Verbindungsleitungen und BGA-verpackte Leitungen mit ähnlichen Strukturen, ist es möglicherweise nicht möglich, Änderungen der Leitungsbreite zu vermeiden, und die effektive Länge inkonsistenter Teile in der Mitte sollte so weit wie möglich minimiert werden.

9. Vorschriften zur Kontrolle des geschlossenen Regelkreises der Verkabelung

Verhindern Sie, dass Signalleitungen Selbstschleifen zwischen verschiedenen Schichten bilden. Diese Art von Problem ist anfällig für das Design von Mehrschichtplatinen, und Selbstzirkulation verursacht Strahlungsstörungen.

10. Kontrollregeln für Abzweiglänge der Verdrahtung

Versuchen Sie, die Länge der Zweige so weit wie möglich zu kontrollieren, und die allgemeine Anforderung ist Tdelay<=Trise/20.

11. Resonanzregeln für die Verkabelung

Hauptsächlich für Hochfrequenzsignaldesign sollte die Verdrahtungslänge kein ganzzahliges Vielfaches seiner Wellenlänge sein, um Resonanzphänomen zu vermeiden.

12. Regeln zur Kontrolle der Linienlänge

Die Kurzleitungsregel lautet, dass bei der Auslegung die Verdrahtungslänge so kurz wie möglich sein sollte, um Störungen durch zu lange Verdrahtung zu reduzieren. Gerade bei wichtigen Signalleitungen, wie Taktleitungen, ist es wichtig, ihre Oszillatoren sehr nahe am Gerät zu platzieren. Bei der Ansteuerung mehrerer Geräte sollte die Entscheidung, welche Netzwerktopologie verwendet werden soll, von der jeweiligen Situation abhängen.

13. Integritätsregeln für Strom- und Bodenschichten

Für Bereiche mit dichten leitfähigen Löchern sollte darauf geachtet werden, Verbindungen zwischen den Löchern im ausgegrabenen Bereich der Stromversorgung und der Bildung zu vermeiden, eine Teilung der ebenen Schicht zu bilden, wodurch die Integrität der ebenen Schicht beschädigt wird und zu einer Erhöhung des Schaltungsbereichs der Signalleitung in der Formation führt.

14. Regeln für die Überlappung von Energie- und Bodenschichten

Unterschiedliche Leistungsschichten sollten Überlappungen im Raum vermeiden. Der Hauptzweck besteht darin, Interferenzen zwischen verschiedenen Stromquellen zu reduzieren, insbesondere bei einigen Stromquellen mit erheblichen Spannungsunterschieden. Das überlappende Problem der Stromversorgungsebenen muss vermieden werden, und wenn es schwierig zu vermeiden ist, können Zwischenisolationsschichten in Betracht gezogen werden.

Fähigkeiten und Vorsichtsmaßnahmen zur Verdrahtung von Leiterplatten

1. Vorsichtsmaßnahmen für die Verdrahtung zwischen Stromversorgung und Erdungskabel

1) Die Kopplungskapazität wird zwischen der Stromversorgung und der Masse addiert. Vergewissern Sie sich, dass das Netzteil nach Durchgang des Entkopplungskondensators mit dem Pin des Chips verbunden ist. (Der Entkopplungskondensator hat im Allgemeinen zwei Funktionen: eine ist, einen momentanen Strom des Chips bereitzustellen, und die andere ist, Leistungsrauschen zu entfernen).

2) Versuchen Sie, die Strom- und Erdungskabel so weit wie möglich zu verbreitern, vorzugsweise mit dem Erdungskabel breiter als die Stromleitung und der Stromleitung breiter als die Signalleitung.

3) Eine große Fläche der Kupferschicht kann als Massedraht verwendet werden, der ungenutzte Bereiche auf der Leiterplatte mit der Erde für die Verwendung als Massedraht verbindet. Oder es kann zu einer mehrschichtigen Platine gemacht werden, mit einer Schicht für die Stromversorgung und einer Schicht für den Erdungskabel.

2. Verarbeitung beim Mischen von digitalen und analogen Schaltungen

Heutzutage sind viele Leiterplatten keine Einzelfunktionsschaltungen mehr, sondern bestehen aus einer Mischung aus digitalen und analogen Schaltungen. Daher ist es bei der Verdrahtung notwendig, das Problem der gegenseitigen Störung zwischen ihnen zu berücksichtigen, insbesondere die Störung auf dem Erdungskabel. Aufgrund der hohen Frequenz digitaler Schaltungen und der starken Empfindlichkeit analoger Schaltungen sollten hochfrequente Signalleitungen so weit wie möglich von empfindlichen analogen Schaltungskomponenten entfernt sein. Für die gesamte Leiterplatte kann die Leiterplatte jedoch nur einen externen Knoten haben, so dass es notwendig ist, das Problem der digitalen und analogen Signale zu behandeln, die Masse innerhalb der Leiterplatte teilen. Innerhalb der Leiterplatte sind jedoch die Masse der digitalen Schaltung und die Masse der analogen Schaltung tatsächlich getrennt, nur an der Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Außenwelt. Es gibt einen Kurzschluss zwischen der Masse der digitalen Schaltung und der Masse der analogen Schaltung. Bitte beachten Sie, dass es nur einen Anschlusspunkt gibt und es auch Fälle gibt, in denen es keine Gemeinsamkeit auf der Leiterplatte gibt, die durch das Systemdesign bestimmt wird.

3. Behandlung von Linienecken

Normalerweise gibt es Dickenänderungen an den Ecken der Linie, aber wenn sich der Durchmesser der Linie ändert, treten einige Reflexionsphänomene auf. Ecken haben den schlimmsten Effekt auf die Dickenvariation von Linien, wobei ein rechter Winkel der schlechteste ist, ein 45-Grad-Winkel der bessere und eine abgerundete Ecke der beste. Abgerundete Ecken sind jedoch im PCB-Design umständlicher zu handhaben, so dass sie im Allgemeinen basierend auf der Empfindlichkeit des Signals bestimmt wird. Generell reicht ein 45-Grad-Winkel für Signale aus, abgerundete Ecken werden nur für besonders empfindliche Linien verwendet.

Eine gute Leiterplattenverdrahtung kann einige praktische Probleme bewältigen, die im Schaltplan-Design nicht vollständig berücksichtigt werden, wie z. B. Anpassung des Bauteillayouts, Handhabung der Drahtdicke, des Abstandes und der Routing, um Produktionsstandards zu erfüllen.