Diseño electrónico - Proceso de diseño de PCB de 6 capas de placas de circuito de PCB

Proceso de diseño de PCB de 6 capas de placas de circuito de PCB

El fabricante de procesamiento de chips SMT detalló el proceso de diseño de PCB de la placa de circuito y los problemas a los que se debe prestar atención. En el proceso de diseño, los componentes comunes y algunos componentes especiales adoptan diferentes principios de diseño; Comparar las ventajas y desventajas del cableado manual, el cableado automático y el cableado interactivo; Se introducen los circuitos de PCB y las medidas pertinentes adoptadas para reducir la interferencia entre los circuitos. En combinación con la experiencia de diseño personal, tomando como ejemplo el diseño de PCB de la placa central del sistema integrado móvil autónomo basado en arm, se presenta brevemente el proceso de diseño de PCB de la placa de circuito de cuatro capas y los problemas relacionados a los que se debe prestar atención.

La placa de circuito impreso (pcb) desempeña un papel de soporte de componentes y dispositivos de circuito en productos electrónicos, al tiempo que proporciona conexiones eléctricas entre componentes y equipos de circuito. De hecho, el diseño del PCB no es solo para organizar y fijar los componentes, sino también para conectar los pines de los componentes es muy simple. Su calidad tiene un gran impacto en la capacidad antiinterferencia del producto. Incluso juega un papel decisivo en el rendimiento de los productos futuros. Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica, el tamaño de los componentes y productos es cada vez más pequeño y la frecuencia de trabajo es cada vez mayor, lo que aumenta en gran medida la densidad de los dispositivos superiores de PCB y la dificultad del diseño y procesamiento de pcb. Por lo tanto, se puede decir que el diseño de PCB siempre ha sido uno de los contenidos más importantes en el desarrollo y diseño de productos electrónicos. 1 el llamado Diseño de diseño es organizar razonablemente todos los componentes del diagrama de circuito en un PCB de área limitada. Desde el punto de vista de la señal, hay tres tipos principales de placas de circuito de señal digital, placas de circuito de señal analógica y placas de circuito de señal mixta. Al diseñar la placa de circuito de señal mixta, debemos considerar cuidadosamente y colocar manualmente el componente en la placa de circuito para separar los componentes digitales y analógicos.

En el proceso de organización del diseño de los pcb, las cuestiones más críticas son: interruptores, botones, perillas y otros componentes operativos y estructurales (denominados "componentes especiales"), que deben organizarse en la posición designada (adecuada) con antelación. Después de colocarlos, puede configurar las propiedades de los componentes y seleccionar los elementos de bloqueo, para que pueda evitar moverlos por error en el futuro; Para la ubicación de otros componentes, se debe considerar la tasa de diseño del cableado y el mejor rendimiento eléctrico. Optimización, así como la tecnología de producción futura y los costos y muchos otros factores. El llamado "equilibrio" es a menudo un desafío al nivel y la experiencia de los diseñadores.

Principios de diseño de componentes especiales

1. el cableado entre los componentes debe acortarse en la medida de lo posible para minimizar sus parámetros de distribución e interferencia electromagnética mutua. Los componentes vulnerables a las interferencias electromagnéticas no deben colocarse demasiado cerca y los componentes de entrada y salida deben mantenerse lo más alejados posible entre sí.

2. puede haber una alta diferencia de potencial entre ciertos componentes o cables eléctricos, por lo que se debe aumentar la distancia entre ellos para evitar cortocircuitos accidentales causados por descargas eléctricas; Al mismo tiempo, desde el punto de vista de la seguridad, los elementos de alta tensión deben organizarse en la medida de lo posible en lugares difíciles de tocar durante el proceso de puesta en marcha.

3. para equipos grandes con una masa superior a 15g, se deben fijar con soportes antes de la soldadura. Los componentes grandes, pesados y calientes no deben instalarse en la placa de circuito impreso, sino en la placa inferior del chasis de toda la máquina; Y se debe considerar la disipación de calor. Además del dispositivo de protección de temperatura).

4. para el diseño de componentes ajustables como potenciómetros ajustables, inductores, condensadores variables y microinterruptores, se deben considerar los requisitos estructurales de toda la máquina. Si se ajusta en el interior de la máquina, se debe colocar en una placa de circuito impreso que facilite el ajuste; Si se ajusta fuera de la máquina, su posición debe coincidir con la posición de la perilla de ajuste en el panel del chasis.

Diseño de componentes comunes

1. organizar la ubicación de cada unidad de circuito de acuerdo con el proceso del circuito para que el diseño facilite la circulación de la señal y trate de mantener la dirección de la señal consistente.

2. centrándonos en los componentes centrales de cada circuito funcional, diseñemos en torno a ellos. los componentes deben estar dispuestos de manera uniforme, ordenada y compacta en el pcb. Minimizar y acortar los cables y conexiones entre dispositivos.

3. para los circuitos que funcionan a alta frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución entre los componentes. En circunstancias normales, los circuitos deben estar dispuestos en paralelo tanto como sea posible, lo que no solo puede lograr un efecto estético, sino que también es fácil de instalar, soldar y producir en masa.

4. los componentes ubicados en el borde de la placa de circuito generalmente no están a menos de 2 mm del borde de la placa de circuito; La mejor forma de la placa de circuito es el rectángulo, cuya relación de aspecto puede ser de 3: 2 o 4: 3. Cuando el tamaño de la placa de circuito sea superior a 200 mm * 150 mm, se debe considerar la resistencia mecánica de la placa de circuito. Si en el proceso de diseño real no se puede determinar el tamaño requerido de la placa de PCB al principio, el diseño puede ser un poco más grande. Una vez completado el trabajo de diseño de pcb, puede seleccionar "forma de placa de diseño" y "redefinir forma de placa" en protel dxp para cortar correctamente el PCB original.

Además, según mi experiencia laboral real, si quieres expandir o reducir algunas de las funciones de las placas de circuito existentes, necesitas rediseñar un nuevo pcb. En el diseño real, se puede hacer referencia al diseño en la placa base y organizar manualmente los componentes en su lugar; En el proceso de cableado, se ajustan de acuerdo con las necesidades reales para mejorar aún más la tasa de distribución.

El cableado es conectar todos los cables eléctricos de acuerdo con el esquema estableciendo un diagrama de cableado de lámina de cobre después del diseño. Obviamente, la racionalidad del diseño afectará directamente la tasa de éxito del cableado, por lo que a menudo es necesario ajustar adecuadamente el diseño durante todo el proceso de cableado. el diseño del cableado puede utilizar cableado de doble capa y cableado de una sola capa; Para diseños extremadamente complejos, también se pueden considerar esquemas de cableado de varias capas.

En el diseño de pcb, el cableado es un paso importante para completar el diseño del producto. Se puede decir que todos los preparativos anteriores están Listos. el cableado de PCB incluye cableado de un solo lado, cableado de dos lados y cableado de varias capas. hay dos maneras de cableado: cableado automático y cableado interactivo.

En el diseño de pcb, los diseñadores suelen querer poder usar cableado automático. En circunstancias normales, no hay problema en el uso de cableado automático para placas de circuito de señal digital pura (especialmente bajo nivel de señal y baja densidad de placas de circuito). Sin embargo, en el diseño de la señal analógica. Cuando se utilizan señales mixtas o placas de circuito de alta velocidad, si también se utiliza cableado automático, puede haber problemas e incluso puede causar graves problemas de rendimiento del circuito.

En la actualidad, aunque ya hay algunas herramientas de cableado automático muy potentes que suelen alcanzar una tasa de distribución del 100%, la apariencia general no es muy hermosa, a veces el cableado está desordenado y el cableado entre los dos Pines no es la ruta más corta (óptima). Para el diseño relativamente complejo del circuito, trate de no usar el cableado automático por completo. Se recomienda utilizar métodos interactivos para preestablecer líneas con requisitos estrictos antes de adoptar el cableado automático. Al mismo tiempo, los bordes de los extremos de entrada y salida deben evitar ser adyacentes y paralelos para evitar interferencias reflectantes; Los cables de las dos capas adyacentes deben ser perpendiculares entre sí, y el paralelismo es propenso al acoplamiento parasitario. Esta restricción se puede agregar a las reglas de cableado. La tasa de distribución del cableado automático depende de un buen diseño. Las reglas de cableado deben establecerse con antelación, incluido el número de codos, el número de agujeros a través y el número de escalones.

En términos generales, primero explore las líneas urbanas y conecte rápidamente las líneas cortas; Luego se realiza el cableado laberinto, primero se optimiza la ruta de cableado global de la línea a colocar, se pueden desconectar las líneas colocadas según sea necesario y volver a cableado para mejorar el efecto general. En el proceso de cableado manual, para garantizar la implementación correcta del circuito, es necesario seguir algunas reglas generales de diseño: tratar de utilizar el plano de tierra como circuito de corriente; Separar el plano de tierra analógico del plano de tierra digital; Si el plano de puesta a tierra está separado por la línea de señal, se reduce la puesta a tierra. Para la interferencia del circuito actual, el rastro de la señal debe ser vertical al plano de tierra; Los circuitos analógicos deben colocarse lo más cerca posible del borde de la placa de circuito, y los circuitos digitales deben colocarse lo más cerca posible del extremo de conexión de la fuente de alimentación. Esto se hace para reducir el efecto di / DT causado por el interruptor digital.

El diseño antiinterferencia de los circuitos y circuitos de PCB está estrechamente relacionado con los circuitos específicos, y también es un problema técnico muy complejo. Las siguientes son algunas breves presentaciones basadas en la experiencia del proceso de diseño de pcb. 1. diseño del cable de alimentación. De acuerdo con el tamaño de la corriente del pcb, hacer que el ancho del cable de alimentación sea lo más grueso posible (en las reglas de diseño del cableado, se pueden establecer nuevas reglas de restricción para el ancho del cable de alimentación y el cable de tierra, respectivamente), reducir la resistencia del circuito y prestar especial atención al cable de alimentación, que Tiene la dirección de alimentación opuesta a la dirección de transmisión de datos y señales, lo que ayuda a mejorar la resistencia al ruido. 2. diseño del cable de tierra. El cable de tierra no es sólo un cable de alimentación especial, sino también un cable de señal.

Además de seguir los principios de diseño de los cables de alimentación, también se debe lograr: la puesta a tierra digital y la puesta a tierra analógica deben separarse; Si hay tanto un circuito lógico como un circuito lineal en la placa de circuito, debe separarse en la medida de lo posible; La puesta a tierra de los circuitos de baja frecuencia debe ser lo más única posible. Los puntos están conectados en paralelo, si el cableado real es difícil, se puede conectar parcialmente en serie y luego en paralelo; Los circuitos de alta frecuencia deben estar conectados en serie multipunto. El cable de tierra debe ser corto y grueso.

Utilizar cobre en forma de cuadrícula alrededor de elementos de alta frecuencia en la medida de lo posible; Trate de ampliar el ancho del cable de alimentación y el cable de tierra. Es mejor hacer que el cable de tierra sea más ancho que el cable de alimentación. La relación entre sus anchos es el cable de tierra > Cable de alimentación > Cable de señal.

La puesta a tierra del sistema de circuitos digitales forma un circuito cerrado, es decir, forma una red de puesta a tierra, que puede mejorar la capacidad de resistencia al ruido.

La corriente digital no debe fluir a través del equipo analógico, y la corriente de alta velocidad no debe fluir a través del equipo de baja velocidad. 5. aumentar el capacitor de desacoplamiento entre los cables de tierra de la fuente de alimentación para mejorar la capacidad antiinterferencia del Circuito de alimentación.