Leiterplattentechnisch - Erklären Sie die vier gemeinsamen Fähigkeiten im Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesignprozess

This article will discuss four basic (and important) techniques and strategies for both novices and veterans. Solange Sie diesen Fähigkeiten im Design mehr Aufmerksamkeit schenken, Sie können die Anzahl der PCB Entwurfszyklen, Planungszeit und allgemeine Diagnoseschwierigkeiten.
Tip 1: Pay attention to the research of manufacturing methods and foundry chemical treatment process
In this era of factoryless IC companies, Viele Ingenieure kennen die Schritte und die chemische Verarbeitung, die bei der Erzeugung von PCBs aus ihren Entwurfsdateien. Das ist eigentlich nicht überraschend. Dieser Mangel an praktischem Wissen führt oft dazu, dass Designanfänger komplexere Designentscheidungen treffen, die nicht notwendig sind. Zum Beispiel, Ein häufiger Fehler von Neulingen ist zu entwerfen PCB Layouts mit besonders präzisen Abmessungen, das ist, Verwendung orthogonaler Drähte, die mit einem dichten Gitter verbunden sind. Endlich, Es wird festgestellt, dass nicht jede PCB-Verarbeitung Anlage kann sie vor Ort produzieren. Es ist so konzipiert, dass eine ausreichende Zuverlässigkeit während der Lebensdauer gewährleistet ist.
Eine Fabrik mit diesen Fähigkeiten kann möglicherweise nicht in der Lage sein, die wirtschaftlichsten PCB Preis. Muss das Design wirklich so kompliziert sein?? Kann PCB Layout auf einem größeren Raster entworfen werden, um zu reduzieren PCB Kosten und Zuverlässigkeit verbessern? Andere Missverständnisse, auf die Design-Neulinge stoßen, sind zu kleine Durchgangsgrößen und blinde und vergrabene Durchkontaktierungen.. Diese fortschrittlichen Via-Strukturen sind das Produkt leistungsfähiger Werkzeuge in der PCB Werkzeugkasten für Ingenieure, aber ihre Wirksamkeit hängt stark von spezifischen Situationen ab. Nur weil sie in der Werkzeugkiste sind, bedeutet das nicht, dass sie verwendet werden sollten.
Bert Simonovichs Blog "Design Notes" sprach über das Seitenverhältnis von Vias: "Ein Via mit einem Seitenverhältnis von 6:1 kann sicherstellen, dass Ihr PCB kann überall hergestellt werden."Für die meisten PCB Design, mit ein wenig Gedanken und Planung, Diese HDI-Funktionen können vollständig vermieden werden, dadurch wieder Kosten sparen und die Herstellbarkeit des Designs verbessern. Die Physik und Strömungsdynamik, die für die Kupferbeschichtung dieser ultrakleinen oder Single-Port-Vias erforderlich sind, sind nicht das, was alle Leiterplattenfabriken sind gut in. Erinnern Sie sich, Ein schlechter Durchgang kann die gesamte PCB; wenn Sie 20 haben,000-Durchgänge in Ihrem Design, dann hast du 20,000-Chancen des Scheiterns. Inklusion unnötiger HDI durch Technologie, dann steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit nur noch.

Tip 2: Believe in the flying line
Sometimes drawing schematics when designing a simple PCB scheint Zeitverschwendung zu sein, besonders nachdem Sie ein oder zwei Entwürfe gemacht haben. Aber für Anfänger Designer, Schaltpläne zeichnen kann auch eine beängstigende Aufgabe sein. Skip the schematic ist eine Taktik, die oft von Anfängern und mäßig versierten Menschen angewendet wird. Aber wir müssen diesem starken Wunsch widerstehen. Beginnen Sie mit der Entwicklung Ihres Layouts aus einem vollständigen Schaltplan, den Sie als Referenz verwenden können, um sicherzustellen, dass Ihre Layoutverbindungen vollständig abgeschlossen sind. Einige Erklärungen sind unten gegeben.
Zunächst einmal, Der Schaltplan ist eine visuelle Beschreibung der Schaltung, die Informationen auf vielen Ebenen kommunizieren kann. Die Unterabschnitte der Schaltung können auf mehreren Seiten detailliert gezeichnet werden, und die Komponenten können nah an ihren Funktionsblöcken angeordnet werden, unabhängig von ihrem endgültigen physischen Layout. Da jeder Pin auf jeder Komponente im Schaltplan-Symbol angezeigt wird, Es ist einfach, die nicht verdrahteten Pins zu überprüfen. Mit anderen Worten, ob die formalen Regeln für die Beschreibung der Strecke eingehalten werden oder nicht, Das schematische Diagramm hilft Ihnen, diese Tatsache schnell visuell festzustellen.
In einer Gruppe von Diskussionen über Stack Overflow, Ein Poster kommentierte: "Wenn ein Schaltplan die Leute irreführen kann, die es betrachten, Dann muss es ein schlechter Schaltplan sein, Egal was es sich herausstellt... in der Tat ist es richtig schematisch. Das Problem ist klar. Ein technisch korrekter, aber verwirrender Schaltplan ist immer noch ein schlechter Schaltplan.Obwohl dieser Ansicht leicht zuzustimmen ist, Ein unlesbarer Schaltplan kann weiterhin in CAD-Programmen verwendet werden. Das Ausdrücken von Verbindungsinformationen, die die Schaltung beschreiben, ist immer noch nützlich im Layoutdesign.
Das Fazit lautet: bei der Gestaltung der LeiterplattenLayout, Ein schematisches Diagramm als goldene Referenz kann die Arbeit erleichtern. Verwenden Sie Symbole, um die Verbindung abzuschließen; Sie müssen bei Routing-Herausforderungen nicht gleichzeitig an die Verbindung denken. Endlich, Ich fand heraus, dass die Drahtverbindungen, die Sie in der ersten Version des Designs vergessen haben, die Anzahl der Wiederholungen sparen können.
Tipp 3: Verwenden Sie einen Auto-Router, but don’t rely entirely on the auto-router
Most professional PCB CAD-Werkzeuge verfügen über automatische Router. Aber es sei denn, Sie entwerfen die PCB sehr professionell, Der automatische Router schließt die Verkabelung auf einmal ab; für die PCB Verbindung, Der automatische Router ist keine Lösung, die mit einem Klick abgeschlossen werden kann. Sie sollten immer noch wissen, wie man manuelle Verkabelung durchführt.
Autorouter ist ein hoch konfigurierbares Tool. Um ihrer Rolle das volle Spiel zu geben, Router-Parameter müssen sorgfältig und durchdacht für jede Aufgabe eingestellt werden, und sogar jedes Modul in einem einzigen PCB Design muss separat festgelegt werden. Es gibt keine universelle Standardeinstellung, die für jeden Anlass geeignet ist.
Wenn Sie einen erfahrenen Designer fragen "was ist der beste Auto-Router", their usual answer is "the thing between your ears (eyes)". Das ist kein Witz., sie/Sie nehmen ernst. Als Prozess, Verkabelung ist so künstlerisch wie Algorithmen; Verkabelung selbst ist heuristisch, So ist es sehr ähnlich zu traditionellen Backtracking Algorithmen. For constrained path selection applications (such as mazes and puzzles), Der Backtracking Algorithmus eignet sich sehr gut, um Antworten zu finden, aber in offenen und ungezwungenen Situationen, wie gedruckt PCBs mit vorgefertigten Komponenten, Algorithmen sind nicht gut, um optimale Lösungen zu finden. Es sei denn, die Einschränkungen des Auto-Routers werden vom Designer sehr sorgfältig angepasst, Die Ergebnisse des Auto-Routers müssen noch manuell auf Schwächen in den Ergebnissen des Backtracking-Algorithmus überprüft werden.
Drahtgröße ist eine weitere Schwierigkeit. Der Auto-Router kann nicht zuverlässig bestimmen, wie viel Strom auf einem Kabel fließt, So kann es Ihnen nicht helfen zu bestimmen, wie breit ein Draht verwendet werden soll. Als Ergebnis, Die Breite der Drähte, die von den meisten automatischen Routern verlegt werden, entspricht nicht den Anforderungen. Viele Auto-Router ermöglichen es Ihnen, Referenzdrahtbeschränkungen anzugeben. In einem Forumsbeitrag auf der stackexchange.com website, der Autor Martin Thompson schrieb, “Every board I make has used an automatic router (sorry, Es ist ein sehr High-End Router...). Wenn Ihre Einschränkungen ähnlich sind: nur auf dieser Ebene, Diese beiden Signale bilden ein Differenzpaar, Diese Netze müssen der Länge entsprechen, dann müssen Sie dem Autorouter diese Bedingungen mitteilen. "Wenn Sie den Autorouter verwenden möchten, Man muss sich fragen: "Wenn ich die Einschränkungen des automatischen Routers für die PCB, vielleicht sogar die Einschränkungen für jeden Draht im Schaltplan festlegen, wie viele manuelle Verkabelungen mit dieser Zeit abgeschlossen werden?"
Experienced designers put a lot of energy on the initial component layout, and almost half of the entire design time is spent on optimizing the component layout:
Simplified wiring-minimize the crossing of flying wires, etc.;
Devices are close-shorter routing means better wiring;
Signal timing considerations.

Im Benutzerforum, ein Beitrag sagte, "Achten Sie mehr auf das Layout der Komponenten. Layout der Komponenten auf eine Weise, die einfacher zu routen ist. Das Layout der Komponenten macht 70% der gesamten Auslastung aus. Platziere den ersten Draht, bevor du ihn auslegst. Alle Komponenten...use flying leads (these lines indicate the connection relationship that has not been completed yet) as a rough guide to the complexity of the wiring."
The older generations often used mixed methods for wiring-hand-laid some important key lines, und verriegelte diese Leitungen nach der Verdrahtung. Verwenden Sie dann den automatischen Router, um nicht kritische Leitungen zu verarbeiten und den "Fluchtzustand" im Routing-Algorithmus zu verwalten. Diese Methode ist manchmal ein guter Kompromiss zwischen kontrollierter manueller Verdrahtung und schneller automatischer Verdrahtung.
Tipp 4: Leiterplattengeometrie and current
Most people who work in electronic design know that, Wie ein Fluss entlang eines Flusses, Elektronik kann auf Kehlpunkte und Engpässe stoßen. Dies wurde direkt bei der Konstruktion von Kfz-Sicherungen angewendet. By controlling the thickness and shape of the wire (U-shaped bending, V-förmiges Biegen, S-förmig, etc.), Die kalibrierte Sicherung explodiert bei Überlastung am Halspunkt. Das Problem ist, dass PCB-Designer occasionally produce similar electrical throat points in their LeiterplattenDesigns. Zum Beispiel: Verwenden Sie eine 90-Grad-Biegung, wo zwei schnelle 45er verwendet werden können, um einen Winkel zu bilden; Die Biegung ist größer als 90 Grad, um eine Zickzackform zu bilden. Im besten Fall, Diese Drähte verringern die Geschwindigkeit der Signalausbreitung; im schlimmsten Fall, sie/Sie würden gleichmachen, die am Widerstandspunkt blasen wird.