Diseño electrónico - Proceso de diseño de PCB e instrucciones de producción de placas de PCB

Análisis completo del diseño de pcb: un proceso detallado desde la preparación de la información hasta la inspección del cableado

Información clave necesaria para el diseño de pcb:

Esquema: generar un documento electrónico detallado de una tabla de red precisa.

Dimensiones mecánicas: indicar claramente la dirección específica y el logotipo de dirección del dispositivo de posicionamiento, así como el área de restricción de altura específica.

Lista bom: verificar e inspeccionar la información de embalaje del dispositivo en el esquema.

Guía de cableado: detalla los requisitos específicos para señales específicas, así como los estándares de diseño como impedancias y laminaciones.

Los pasos centrales del diseño de pcb:

1. preprocesamiento

Preparar la Biblioteca de componentes y el esquema: como dice el refrán, "para hacer un buen trabajo, primero debes aprovechar al máximo tus herramientas". Para fabricar placas de circuito de alta calidad, además de los principios de diseño, también deben dibujarse bien. Antes de comenzar el diseño de pcb, primero debe preparar el repositorio de esquemas (sch) y el repositorio de PCB (este es un paso clave). La Biblioteca de componentes puede elegir la Biblioteca que viene con protel, pero generalmente es difícil encontrar una precisa, lo mejor es crear su propia biblioteca de componentes basada en los datos de tamaño estándar del dispositivo seleccionado. En principio, primero se hace una biblioteca de componentes de PCB y luego una biblioteca de componentes sch. Los requisitos de la Biblioteca de componentes de PCB son altos, lo que afecta directamente la instalación de la placa de circuito; Los requisitos del repositorio Sch son relativamente laxos, siempre y cuando se preste atención a la definición de los atributos de pin, se puede definir la relación correspondiente con los componentes de pcb. Al mismo tiempo, preste atención a los pines ocultos en la Biblioteca estándar. Después de completar el diseño esquemático, se puede comenzar el diseño de pcb.

Al hacer la Biblioteca de principios, asegúrese de que el pin está conectado correctamente a la placa de PCB de salida / entrada y verifique cuidadosamente el archivo de la biblioteca.

2. diseño de la estructura de PCB

De acuerdo con el tamaño determinado de la placa y todo tipo de posicionamiento mecánico, dibuja el contorno del PCB en el entorno de diseño del pcb, coloca el conector necesario, botón / interruptor, tubo digital, indicador, puerto de entrada / salida, etc., y establece el agujero de tornillo y el agujero de instalación de acuerdo con los requisitos de posicionamiento. Durante este proceso, se deben considerar y determinar plenamente las áreas de cableado y las áreas no de cableado (por ejemplo, alrededor de los agujeros de tornillo hay áreas no de cableado). Se debe prestar especial atención a las dimensiones reales del equipo (superficie ocupada y altura), la posición relativa entre los equipos (dimensiones espaciales) y el nivel de colocación del equipo para garantizar el rendimiento eléctrico de la placa de circuito, la viabilidad y conveniencia de la producción e instalación. Bajo la premisa de garantizar que los principios anteriores se reflejen, el equipo se puede ajustar para hacer el diseño más ordenado. Si un dispositivo similar necesita colocarse cuidadosamente en la misma dirección, no lo coloque juntos a voluntad.

3. diseño de PCB

¡¡ es crucial garantizar la precisión antes del diseño del esquema! Después de completar el diagrama esquemático, es necesario comprobar si la red eléctrica, la red de puesta a tierra, etc. son correctas.

El diseño debe prestar atención a la colocación del nivel del dispositivo (especialmente los plug - ins, etc.) y la colocación del dispositivo (inserción directa en la colocación horizontal o vertical) para garantizar la viabilidad y conveniencia de la instalación.

Coloque el equipo en la placa para el diseño. En este momento, si todos los preparativos anteriores se han completado, se puede generar una tabla de red en el esquema (diseño - > Crear una tabla de red) y luego importarla al PCB (diseño - > cargar la red). En este momento, puede ver la pila completa del dispositivo, con la conexión de la punta del cable volador entre los pines, y luego el diseño del dispositivo.

El diseño debe seguir los siguientes principios:

Determinar el nivel de colocación del dispositivo: normalmente, el dispositivo SMD debe colocarse en el mismo lado, y el dispositivo enchufable debe determinarse de acuerdo con las circunstancias específicas. De acuerdo con la división razonable del rendimiento eléctrico, generalmente se divide en áreas de circuitos digitales (propensas a interferencias, interferencias), áreas de circuitos analógicos (propensas a interferencias) y áreas de accionamiento de energía (fuentes de perturbación). Colocar los circuitos con la misma función lo más cerca posible y ajustar los componentes para garantizar la conexión más simple; Al mismo tiempo, ajuste la posición relativa entre los bloques funcionales para que se establezca la conexión más concisa entre los bloques funcionales. Para los equipos con altos requisitos de calidad, se debe considerar su posición de instalación y resistencia de instalación; Los elementos de calefacción deben colocarse por separado de los elementos sensibles a la temperatura y, si es necesario, deben tenerse en cuenta las medidas de convección térmica. Los generadores de relojes (como cristales o relojes) deben estar lo más cerca posible del dispositivo que utiliza el reloj. El diseño debe ser equilibrado y escaso para evitar la cabeza pesada o unilateral.

4. cableado

El cableado es la parte más crítica del diseño de PCB y afectará directamente el rendimiento de los pcb.

En el proceso de diseño de pcb, el cableado generalmente se divide en tres niveles. El primero es la conexión, que es el requisito básico del diseño de pcb. Si la línea no está colocada y hay líneas voladoras por todas partes, entonces será una placa no calificada, se puede decir que el diseño aún no ha comenzado. El segundo es cumplir con el rendimiento eléctrico, que es un indicador importante de si la placa de PCB está calificada. Después de la conexión, es necesario ajustar cuidadosamente el cableado para lograr el mejor rendimiento eléctrico, teniendo en cuenta la estética. Si el cableado es correcto, pero desordenado y colorido, incluso si el rendimiento eléctrico es bueno, es una placa inferior a los ojos de los demás. Esto ha traído grandes inconvenientes a las pruebas y el mantenimiento. El cableado debe ser ordenado y uniforme, sin desorden. Estos objetivos deben alcanzarse al tiempo que se garantiza el rendimiento eléctrico y se cumplen otros requisitos personales.

El cableado debe seguir los siguientes principios:

Por lo general, primero se deben cableado los cables de alimentación y los cables de tierra para garantizar el rendimiento eléctrico de la placa de circuito. En estas condiciones, trate de ampliar el ancho del cable de alimentación y el cable de tierra. El cable de tierra es más ancho que el cable de alimentación. Su relación es: tierra > fuente de alimentación > línea de señal. Por lo general, el ancho de la línea de señal es de 0,2 a 0,3 mm, y el ancho más delgado puede ser de 0,05 a 0,07 mm; El cable de alimentación suele ser de 1,2 a 2,5 mm. Para los PCB de circuitos digitales, se puede utilizar un cable de tierra ancho para formar un circuito para formar una red de tierra (la tierra de los circuitos analógicos no se puede usar de esta manera).

Al preprocesar líneas exigentes, como las de alta frecuencia, se debe evitar la vecindad paralela de los bordes de entrada y salida para evitar interferencias reflectantes. Si es necesario, se puede agregar un cable de tierra, y las dos capas de cableado adyacentes deben ser perpendiculares entre sí, ya que el cableado paralelo es propenso al acoplamiento parasitario. La carcasa del Oscilador está fundamentada, el cable del reloj debe ser lo más corto posible y no debe conducir demasiado largo a voluntad. Debajo del circuito oscilante del reloj y de la sección especial del circuito lógico de alta velocidad, se debe aumentar el área de tierra y no se debe caminar hacia otras líneas de señal para que el campo eléctrico circundante tiende a cero. Trate de usar líneas plegables de 45 ° y evite usar líneas plegables de 90 ° para reducir la radiación de señales de alta frecuencia (para líneas exigentes se pueden usar arcos dobles).

Evitar cualquier bucle en la línea de señal, si es inevitable, el bucle debe ser lo más pequeño posible; El número de agujeros en la línea de señal debe ser lo menos posible. Las líneas clave deben ser lo más cortas y gruesas posible y protegerse en ambos lados. Al transmitir señales sensibles y señales de campo de ruido a través de cables planos, la extracción debe realizarse mediante "señal de tierra a tierra". Reserva puntos de prueba para señales clave para pruebas de puesta en marcha, producción y mantenimiento. Después de completar el cableado esquemático, se debe optimizar el cableado. Al mismo tiempo, después de que la inspección inicial de la red y la inspección DRC sean correctas, se pone a tierra la zona no conectada y se utiliza una gran capa de cobre como base para conectar la zona no utilizada de la placa de circuito impreso al suelo o hacer una placa multicapa para que la fuente de alimentación y el suelo ocupen una capa cada uno.

5. añadir lágrimas

Las lágrimas son una conexión en forma de gota entre la almohadilla y el cable o entre el cable y el agujero del cable. El objetivo de la configuración de las lágrimas es evitar que los puntos de contacto entre la almohadilla y el cable o entre el cable y el agujero del cable se desconecten cuando la placa de Circuito está sujeta a una fuerza externa mayor. Además, la configuración de las lágrimas también puede hacer que la placa de circuito PCB se vea más hermosa. En el diseño de la placa de circuito, para que la almohadilla sea más robusta y evite la rotura entre la almohadilla y el conductor durante la producción de la placa mecánica, generalmente se establece una película de cobre de zona de transición entre la almohadilla y el cable, cuya forma es similar a las lágrimas, por lo que generalmente se llama lágrimas.

6. inspección y verificación

Primero compruebe la capa de aislamiento, la capa superior, la capa inferior, la impresión de pantalla superior y la impresión de pantalla inferior. Luego revise las reglas eléctricas: verifique los agujeros a través (no se permiten 0 agujeros a través; el ancho de la línea límite es de 0,8), la tabla de red desconectada, la distancia mínima (10 mils) y los cortocircuitos (analice cada parámetro uno por uno). A continuación, verifique si hay interferencia en el cable de alimentación y el cable de tierra (el capacitor de filtro debe estar cerca del chip). Después de completar el diseño del pcb, vuelva a cargar la tabla de red para comprobar si no ha sido modificada y asegúrese de que la placa de circuito funcione correctamente. Finalmente, verifique el cableado del equipo central para garantizar la precisión.

El diseño de PCB es el núcleo de la innovación de productos electrónicos. la optimización continua del proceso de diseño y la aplicación de la tecnología mejorarán en gran medida la competitividad de los productos y llevarán a la industria electrónica a nuevas alturas.