Diseño electrónico - Soluciones a los problemas centrales del diseño de PCB

El diseño de PCB se refiere a la producción de placas de circuito al menor costo posible a través de esquemas de diseño y diseño de circuitos. En el pasado, esto solía hacerse con la ayuda de herramientas especializadas caras, pero ahora, con la creciente popularidad de herramientas de software gratuitas de alto rendimiento y modelos de diseño, el diseño de los diseñadores de placas de circuito se ha acelerado considerablemente.

Aunque los diseñadores de ingeniería saben que el diseño perfecto es la mejor manera de evitar problemas, sigue siendo una pérdida de tiempo y dinero, al tiempo que cura los síntomas pero no las causas fundamentales. Por ejemplo, si se detectan problemas durante la fase de prueba de compatibilidad electromagnética (emc), se producirán grandes inversiones de costos e incluso se necesitarán ajustes y rediseños del diseño original, lo que llevará meses.

El diseño es el primer problema que los diseñadores deben enfrentar. Este problema depende de parte del contenido en el gráfico y es necesario configurar algunos dispositivos juntos sobre la base de consideraciones lógicas. Sin embargo, hay que tener en cuenta que los componentes más sensibles a la temperatura, como los sensores, deben instalarse por separado de los componentes que generan calor, incluidos los convertidores de potencia. Para diseños con múltiples configuraciones de potencia, los convertidores de potencia de 12 y 15 voltios se pueden configurar en diferentes posiciones de la placa de circuito, ya que generan ruido térmico y electrónico que afecta la fiabilidad y el rendimiento de otros componentes y placas de circuito.

Los componentes anteriores también pueden afectar el rendimiento electromagnético del diseño del circuito. Esto no solo es importante para el rendimiento y el consumo de energía de la placa de circuito, sino que también tiene un gran impacto en la economía de la placa de circuito. Por lo tanto, todos los equipos de placas de circuito vendidos en Europa deben obtener la marca CE para demostrar que no interfiere con otros sistemas. Sin embargo, esto suele ser solo en términos de energía y hay muchos dispositivos que emiten ruido, como convertidores DC - DC y convertidores de datos de alta velocidad. Debido a defectos en el diseño de la placa de circuito, estos ruidos pueden ser capturados por el canal y radiados como pequeñas antenas, lo que resulta en ruido disperso y áreas anormales de frecuencia.

El problema de la interferencia electromagnética de campo lejano (emi) se puede resolver instalando filtros en puntos de ruido o utilizando carcasas metálicas para bloquear la señal. Sin embargo, se presta suficiente atención a los dispositivos capaces de liberar interferencias electromagnéticas (emi) en las placas de circuito, lo que permite a las placas de circuito elegir carcasas más baratas, lo que reduce efectivamente el costo de todo el sistema.

En el proceso de diseño de la placa de circuito, la interferencia electromagnética (emi) es realmente un factor que debe tomarse en serio. La conversación cruzada electromagnética puede acoplarse al canal, lo que interfiere con la señal en ruido y afecta el rendimiento general de la placa de circuito. Si el ruido de acoplamiento es demasiado alto, la señal puede estar completamente cubierta, por lo que se debe instalar un amplificador de señal más caro para volver a la normalidad. Sin embargo, si el diseño del Circuito de señal se puede considerar plenamente al principio del diseño de la placa de circuito, se pueden evitar los problemas anteriores. Debido a que el diseño de la placa de circuito variará según los diferentes equipos, los diferentes lugares de uso, los diferentes requisitos de disipación de calor y las diferentes condiciones de interferencia electromagnética (emi), la plantilla de diseño será útil.

Los condensadores también son un problema importante que no se puede ignorar en el diseño de la placa de circuito, porque los condensadores pueden afectar la velocidad de propagación de la señal y aumentar el consumo de energía. El canal se acoplará a la Línea lateral o pasará verticalmente por las dos capas del circuito, formando así inadvertidamente un capacitor. Los problemas anteriores se pueden resolver relativamente fácilmente reduciendo la longitud de las líneas paralelas, agregando torceduras a una de ellas para cortar el acoplamiento, etc. Sin embargo, esto también requiere que los ingenieros tengan plenamente en cuenta los principios de diseño de producción para garantizar que el diseño sea fácil de fabricar, evitando al mismo tiempo cualquier radiación acústica causada por el ángulo de flexión excesivo del circuito. La distancia entre líneas también puede ser demasiado cercana, lo que producirá anillos cortos entre líneas, especialmente en las curvas de la línea. Con el tiempo, aparecerán "barbas" metálicas. La detección de reglas de diseño generalmente puede indicar áreas con un riesgo de bucle superior a lo normal.

Este problema es particularmente prominente en el diseño del plano del suelo. La capa de circuito metálico puede formar un acoplamiento con todas sus líneas superiores e inferiores. aunque la capa metálica puede bloquear eficazmente el ruido, la capa metálica también genera condensadores relacionados, lo que afecta la velocidad de funcionamiento de la línea y aumenta el consumo de energía.

En lo que respecta al diseño de placas de circuito multicapa, el diseño de agujeros a través entre diferentes capas de placas de circuito puede ser el tema más controvertido, ya que el diseño de agujeros a través traerá muchos problemas a la producción de placas de circuito. Los agujeros a través entre las capas de la placa de circuito afectarán el rendimiento de la señal y reducirán la fiabilidad del diseño de la placa de circuito, por lo que se debe prestar plena atención.

Soluciones:

En el proceso de diseño de pcb, se pueden utilizar muchos métodos diferentes para resolver varios problemas. Entre ellos, no solo hay ajustes en el propio esquema de diseño, como ajustar el diseño del circuito para reducir el ruido; También existen métodos para el diseño de placas de circuito impreso. Los componentes de diseño se pueden instalar automáticamente a través de la herramienta de diseño, pero si se puede ajustar manualmente el diseño automático, ayudará a mejorar la calidad del diseño de la placa de circuito. Con esta medida, la detección de las reglas de diseño se basará en documentos técnicos para garantizar que el diseño de la placa de circuito pueda cumplir con los requisitos del fabricante de la placa de circuito.

La separación de diferentes capas de placas de circuito puede reducir los condensadores relacionados. Sin embargo, esto aumentará el número de capas de placas de circuito, lo que aumentará los costos y traerá más problemas de a través. Aunque el uso de sistemas de alimentación de red ortogonal y el diseño de circuitos de tierra puede aumentar el tamaño físico de la placa de circuito, puede desempeñar eficazmente el papel de la formación de conexión en la placa de circuito de doble capa, reduciendo la capacidad y complejidad de la fabricación de la placa de circuito.

Muchas herramientas de diseño de PCB pueden ayudar a los diseñadores de ingeniería a resolver muchos problemas al principio del diseño, pero los diseñadores de ingeniería todavía necesitan comprender completamente los requisitos de diseño de las placas de circuito impreso (pcb). Por ejemplo, si el editor de la placa de circuito impreso (pcb) necesita conocer el número de capas de la placa de circuito al principio del diseño, por ejemplo, la placa de circuito de doble capa necesita una capa de conexión y una capa de alimentación, compuesta por dos capas independientes. La tecnología de diseño de componentes automáticos es muy útil y puede ayudar a los diseñadores a pasar más tiempo diseñando el área de diseño del equipo. Por ejemplo, si el dispositivo de alimentación está demasiado cerca de la línea de señal sensible o de la zona con mayor temperatura, habrá muchos problemas. De la misma manera, el cable de señal también se puede cableado automáticamente, evitando al mismo tiempo la mayoría de los problemas. Sin embargo, el análisis de las zonas de alto riesgo y las operaciones manuales ayudarán a mejorar considerablemente la calidad del diseño de las placas de circuito impreso (pcb), aumentar los ingresos y reducir los costos Generales.

La detección de reglas de diseño también es una herramienta muy poderosa que puede detectar líneas para asegurarse de que la distancia entre líneas no sea demasiado cercana, lo que resulta en ciclos demasiado cortos. Sin embargo, el diseño general todavía tiene un alto valor económico. Las herramientas de detección de planificación de diseño también se pueden utilizar para detectar y ajustar la capa de potencia y la formación de tierra para evitar grandes áreas de condensadores relacionadas.

Las herramientas mencionadas también serán de gran ayuda para Gerber y excellón, ayudándoles a imprimir circuitos y placas de circuito, así como a perforar a través de agujeros para producir el producto de diseño final. De esta manera, los documentos técnicos están estrechamente vinculados a los fabricantes de placas de circuito.

Resumen:

Hay muchos problemas que deben considerarse en el proceso de diseño de pcb, y las herramientas de diseño de PCB pueden manejar eficazmente la mayoría de ellos. Al adoptar ciertas guías de mejores prácticas, los diseñadores de ingeniería pueden reducir efectivamente los costos, mejorar la fiabilidad de las placas de circuito, al tiempo que cumplen con las especificaciones del sistema y obtener la certificación del sistema de desviación a un costo más bajo, evitando así más problemas.