Leiterplattentechnisch - Wie macht man eine gute Leiterplatte?

Jeder weiß, dass die Herstellung einer Leiterplatte darin besteht, ein entworfenes Schaltplan in eine echte Leiterplatte zu verwandeln. Bitte unterschätzen Sie diesen Prozess nicht. Es gibt viele Dinge, die im Prinzip funktionieren, aber im Engineering schwer zu erreichen sind, oder was andere erreichen können, andere nicht. Daher ist es nicht schwierig, eine Leiterplatte herzustellen, aber es ist nicht einfach, eine gute Leiterplatte zu machen.

Die beiden größten Schwierigkeiten im Bereich der Mikroelektronik sind die Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen und schwachen Signalen. In dieser Hinsicht, die Höhe der Leiterplattenproduktion ist besonders wichtig. Das gleiche Prinzip Design, die gleichen Komponenten, und Leiterplatten, die von verschiedenen Menschen hergestellt werden, haben unterschiedliche Ergebnisse., Wie können wir dann eine gute Leiterplatte herstellen? Basierend auf unseren bisherigen Erfahrungen, Ich möchte über meine Ansichten zu folgenden Aspekten sprechen:

1. Machen Sie klare Designziele

Empfangen einer Entwurfsaufgabe, Wir müssen zuerst seine Entwurfsziele klären, ob es sich um eine gewöhnliche Leiterplatte handelt, a Hochfrequenz-Leiterplatte Brett, eine kleine signalverarbeitende Leiterplatte, oder eine Leiterplatte mit Hochfrequenz- und Kleinsignalverarbeitung. Wenn es sich um eine gewöhnliche Leiterplatte handelt, Solange das Layout und die Verkabelung vernünftig und ordentlich sind, und die mechanischen Abmessungen sind genau, bei mittleren und langen Leitungen, Es müssen bestimmte Maßnahmen ergriffen werden, um die Belastung zu verringern, und die lange Linie muss gestärkt werden, um zu fahren, und der Fokus ist, lange Linien Reflexionen zu verhindern. Wenn Signalleitungen über 40MHz auf der Platine liegen, Besondere Überlegungen zu diesen Signalleitungen sind zu beachten, wie Übersprechen zwischen Zeilen. Wenn die Frequenz höher ist, Es gibt eine strengere Grenze für die Länge der Verkabelung. Nach der Netzwerktheorie der verteilten Parameter, Das Zusammenspiel zwischen Hochgeschwindigkeitsschaltung und Verdrahtung ist ein entscheidender Faktor und kann bei der Anlagenauslegung nicht ignoriert werden. Wenn die Gate-Übertragungsgeschwindigkeit steigt, der Widerstand auf den Signalleitungen wird entsprechend zunehmen, und das Übersprechen zwischen benachbarten Signalleitungen wird proportional zunehmen. Allgemein, Der Energieverbrauch und die Wärmeableitung von Hochgeschwindigkeitsstrecken sind ebenfalls sehr groß, so werden Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten hergestellt. Es sollte genügend Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Wenn auf der Platine schwache Signale auf Millivolt- oder sogar Mikrovolt-Niveau vorhanden sind, benötigen diese Signalleitungen besondere Aufmerksamkeit. Kleine Signale sind zu schwach und sehr anfällig für Störungen durch andere starke Signale. Abschirmungsmaßnahmen sind oft notwendig, da sie sonst das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich reduzieren. Dadurch wird das nützliche Signal von Rauschen untertaucht und kann nicht effektiv extrahiert werden.

Die Inbetriebnahme der Platine sollte auch in der Designphase berücksichtigt werden. Die physikalische Lage des Prüfpunktes, die Isolierung des Prüfpunktes und andere Faktoren können nicht ignoriert werden, da einige kleine Signale und Hochfrequenzsignale nicht direkt zur Messung der Sonde hinzugefügt werden können.

Darüber hinaus sollten andere relevante Faktoren berücksichtigt werden, wie die Anzahl der Schichten der Platte, die Packungsform der verwendeten Komponenten und die mechanische Festigkeit der Platte. Bevor Sie eine Leiterplatte herstellen, müssen Sie eine gute Vorstellung von den Designzielen für das Design haben.

2, verstehen Sie die Anforderungen an das Layout und das Routing der Funktionen der verwendeten Komponenten

Wir wissen, dass einige spezielle Komponenten besondere Anforderungen an Layout und Routing haben, wie der analoge Signalverstärker von LOTI und APH. Der analoge Signalverstärker benötigt eine stabile Stromversorgung und kleine Ripple. Halten Sie den analogen kleinen Signalteil so weit wie möglich vom Stromgerät entfernt. Auf der OTI-Platine ist der kleine Signalverstärker auch speziell mit einer Abschirmabdeckung ausgestattet, um die streunenden elektromagnetischen Störungen abzuschirmen. Der GLINK-Chip auf dem NTOI-Board verwendet ECL-Technologie, die viel Strom verbraucht und Wärme erzeugt. Besonderes Augenmerk muss auf das Problem der Wärmeableitung im Layout gelegt werden. Bei natürlicher Wärmeableitung muss der GLINK-Chip an einem Ort mit relativ gleichmäßiger Luftzirkulation platziert werden., Und die abgestrahlte Wärme kann keinen großen Einfluss auf andere Chips haben. Wenn die Platine mit Lautsprechern oder anderen Hochleistungsgeräten ausgestattet ist, kann dies zu einer ernsthaften Verschmutzung der Stromversorgung führen. Auch diesem Punkt sollte genügend Aufmerksamkeit geschenkt werden.

3, die Berücksichtigung des Bauteillayouts

Der erste Faktor, der bei der Auslegung von Komponenten berücksichtigt werden muss, ist die elektrische Leistung. Stellen Sie eng miteinander verbundene Komponenten so weit wie möglich zusammen, insbesondere für einige Hochgeschwindigkeitsleitungen, machen Sie sie bei der Auslegung von Leistungssignalen und kleinen Signalgeräten so kurz wie möglich. Um getrennt zu werden. Unter der Voraussetzung, die Schaltungsleistung zu erfüllen, müssen die Komponenten sauber und schön platziert und einfach zu testen sein. Auch die mechanische Größe der Platine und die Lage der Buchse müssen sorgfältig berücksichtigt werden.

Die Erdung und die Übertragungsverzögerungszeit auf der Verbindungsleitung im Hochgeschwindigkeitsnetz sind ebenfalls die ersten Faktoren, die bei der Systemauslegung berücksichtigt werden müssen. Die Übertragungszeit auf der Signalleitung hat einen großen Einfluss auf die Gesamtsystemgeschwindigkeit, insbesondere bei Hochgeschwindigkeits-ECL-Schaltungen. Obwohl der integrierte Schaltungsblock selbst sehr schnell ist, ist es auf die Verwendung gewöhnlicher Verbindungsleitungen auf der Backplane zurückzuführen (die Länge jeder 30cm Linie ist ungefähr Die Verzögerungsmenge von 2ns) erhöht die Verzögerungszeit, die die Systemgeschwindigkeit erheblich reduzieren kann. Wie Schichtregister werden Synchronzähler und andere synchron arbeitende Komponenten am besten auf derselben Steckplatine platziert, da die Übertragungsverzögerungszeit der Taktsignale auf verschiedene Steckplatinen nicht gleich ist, was dazu führen kann, dass das Schaltregister größere Fehler verursacht. Auf einer Platine, bei der Synchronisation der Schlüssel ist, muss die Länge der Taktleitungen, die von der gemeinsamen Taktquelle zu den Steckplatinen verbunden sind, gleich sein.

4, die Verdrahtungstechnologie der Leiterplatte

Ob Sie bei der Herstellung einer Leiterplatte eine doppelseitige oder eine mehrschichtige Leiterplatte wählen, hängt von der höchsten Betriebsfrequenz, der Komplexität des Schaltungssystems und den Anforderungen an die Montagedichte ab. Es ist am besten, eine mehrschichtige Platine zu wählen, wenn die Taktfrequenz 200MHZ überschreitet. Wenn die Betriebsfrequenz 350MHz überschreitet, ist es am besten, eine Leiterplatte mit PTFE als dielektrische Schicht zu wählen, da ihre Hochfrequenzdämpfung kleiner ist, die parasitäre Kapazität kleiner ist und die Übertragungsgeschwindigkeit schneller ist. Großer und niedriger Stromverbrauch, die folgenden Prinzipien sind für die Verdrahtung der Leiterplatte erforderlich

(1) Halten Sie so viel Platz wie möglich zwischen allen parallelen Signalleitungen, um Übersprechen zu reduzieren. Wenn es zwei Signaldrähte gibt, die nah beieinander liegen, ist es am besten, einen Erdungskabel zwischen den beiden Drähten zu führen, der eine abschirmende Rolle spielen kann.

(2) Vermeiden Sie beim Entwerfen von Signalübertragungsleitungen scharfe Wendungen, um Reflexionen zu verhindern, die durch plötzliche Änderungen der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung verursacht werden. Versuchen Sie, eine einheitliche Bogenlinie mit einer bestimmten Größe zu entwerfen.

Die Breite der gedruckten Linie kann nach der oben genannten charakteristischen Impedanzberechnungsformel der Mikrostreifenlinie und der Bandlinie berechnet werden. Die charakteristische Impedanz der Mikrostreifenleitung auf der Leiterplatte liegt im Allgemeinen zwischen 50 und 120Ω. Um eine große charakteristische Impedanz zu erhalten, muss die Linienbreite sehr schmal sein. Aber sehr dünne Linien sind nicht einfach zu machen. Unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren ist es im Allgemeinen angebracht, einen Impedanzwert von etwa 68Ω zu wählen, da die charakteristische Impedanz von 68Ω das beste Gleichgewicht zwischen Verzögerungszeit und Stromverbrauch erzielen kann. Eine 50Ω Übertragungsleitung verbraucht mehr Strom; Natürlich kann eine größere Impedanz den Stromverbrauch verringern, aber es erhöht die Übertragungsverzögerungszeit. Die negative Leitungskapazität erhöht die Übertragungsverzögerungszeit und verringert die charakteristische Impedanz. Jedoch ist die intrinsische Kapazität pro Einheitslänge des Leitungssegments mit sehr niedriger Kennimpedanz relativ groß, so dass die Übertragungsverzögerungszeit und die charakteristische Impedanz weniger von der Lastkapazität beeinflusst werden. Ein wichtiges Merkmal einer ordnungsgemäß beendeten Übertragungsleitung ist, dass die kurze Nebenstrecke keinen Einfluss auf die Leitungsverzögerungszeit haben sollte. Wenn Z0 50Ω. Die Länge des Aststubs muss auf 2,5 cm oder weniger begrenzt sein. Um lautes Klingeln zu vermeiden.

(4) Für doppelseitige Platten (oder vierschichtige Linien in sechsschichtigen Platten). Die Leitungen auf beiden Seiten der Leiterplatte sollten senkrecht zueinander stehen, um Übersprechen durch gegenseitige Induktion zu verhindern.

(5) If there are high-current devices on the Leiterplatte, wie Relais, Kontrollleuchten, Lautsprecher, etc., Ihre Erdungskabel sollten getrennt werden, um Geräusche auf dem Erdungskabel zu reduzieren. Die Erdungskabel dieser Hochstromgeräte sollten mit einem unabhängigen Massebus auf der Steckplatine und Backplane verbunden werden, und diese unabhängigen Erdungskabel sollten auch mit dem Erdungspunkt des gesamten Systems verbunden werden.

(6) Wenn es einen kleinen Signalverstärker auf der Platine gibt, sollte die schwache Signalleitung vor der Verstärkung weit von der starken Signalleitung entfernt sein, und die Spur sollte so kurz wie möglich sein, und wenn möglich, sie mit einem Erdungskabel abschirmen.