Tecnología de microondas - Cómo mejorar el nivel de cableado de PCB

PCB Board El cableado es muy importante en todo el diseño de PCB. Vale la pena estudiar cómo lograr un cableado rápido y eficiente y hacer que su circuit boards parezca alto.

1.Procesamiento de tierra común de circuito digital y circuito analógico

En la actualidad,Muchos PCB ya no son circuitos de una sola función, Pero están compuestos por una mezcla de circuitos digitales y analógicos.Así que,La interferencia entre ellos debe ser considerada en el cableado, Especialmente la interferencia acústica en el suelo.La frecuencia de los circuitos digitales es alta,La sensibilidad del circuito analógico es muy fuerte.Línea de señal,Las líneas de señal de alta frecuencia deben mantenerse lo más alejadas posible de los equipos de circuitos analógicos sensibles.Cable de tierra,Todo el PCB tiene un nodo con el mundo exterior.Así que,Es necesario resolver el problema de la puesta a tierra común digital y analógica en el PCB,El interior de la placa de Circuito está prácticamente separado digital y analógicamente.No hay conexión entre ellos,Pero en la interfaz entre el PCB y el mundo exterior. Hay una conexión de cortocircuito entre la puesta a tierra digital y la puesta a tierra analógica.Tenga en cuenta que sólo hay un punto de conexión.También hay puesta a tierra no pública en el PCB, Depende del diseño del sistema.

2.La línea de señal se coloca sobre la capa eléctrica
In the multi-layer printed board wiring,Porque no hay muchos cables sin pavimentar en la capa de cable de señal, Añadir más capas causará desperdicios y aumentará la carga de trabajo de producción.Los costos aumentarán en consecuencia.Para resolver esta contradicción, Se puede considerar el cableado en la capa eléctrica.En primer lugar,debe considerarse la capa de alimentación, El segundo nivel es el nivel del suelo.Porque mantiene la integridad de la formación.

3.Tratamiento de los tramos de conexión en conductores de gran superficie

En grandes áreas de puesta a tierra,Las patas de los componentes comunes están conectadas a ellas.El tratamiento de la pierna de conexión debe ser considerado de manera integral. En términos de rendimiento eléctrico,Es preferible que la almohadilla de la pierna de soporte del componente esté completamente conectada a la superficie de cobre,Sin embargo, la soldadura de componentes tiene algunos problemas ocultos en el proceso de montaje.Por ejemplo,la soldadura requiere calentadores de alta potencia.es fácil crear juntas de soldadura virtuales. Así que,Almohadillas de soldadura en las que las propiedades eléctricas y los requisitos del proceso se hacen en patrones cruzados,Se llama aislamiento térmico,A menudo se llama almohadilla aislante,Por lo tanto,la posibilidad de producir juntas de soldadura virtuales debido al calor excesivo de la sección transversal en el proceso de soldadura puede reducirse en gran medida..

4.El papel del sistema de red en el cableado

En muchos sistemas CAD,Determinar el cableado de acuerdo con el sistema de red.La cuadrícula es demasiado densa,Aunque el camino es cada vez más largo,Pero este paso es demasiado pequeño,Y la cantidad de datos en este campo es demasiado grande. Esto inevitablemente requerirá un mayor espacio de almacenamiento para el dispositivo,Y la velocidad de cálculo de los productos electrónicos informáticos. Gran influencia.Algunas rutas no son válidas,Un componente, por ejemplo, ocupado por una almohadilla o un agujero de montaje o un agujero de fijación en la pierna de un componente. La red demasiado escasa y el canal demasiado pequeño tienen un gran efecto en la tasa de distribución.Por lo tanto,debe haber un sistema de red razonable para apoyar el cableado.La distancia entre las piernas de las piezas estándar es de 0.1 pulgada, Por lo tanto, la base del sistema GRID se establece generalmente en 0.1Un múltiplo entero de 1 pulgada o menos pulgada, Ejemplo: 0.05 in, 0.025 in, 0.02 in, Etc.

5.Tratamiento del cable de alimentación y de tierra

Aunque el cableado de toda la placa de circuito impreso esté muy bien hecho,La interferencia causada por la consideración inadecuada de la fuente de alimentación y el cable de tierra puede reducir el rendimiento del producto.A veces incluso afecta la tasa de éxito del producto.Así que,Se debe prestar atención al cableado de la fuente de alimentación y el cable de tierra, La interferencia acústica de la fuente de alimentación y del cable de tierra debe reducirse al mínimo para garantizar la calidad del producto.

Cada ingeniero que trabaja en el diseño de productos electrónicos entiende la causa del ruido entre el cable de tierra y el cable de alimentación, Ahora sólo se expresa una reducción de la supresión del ruido: Es bien sabido que se han añadido fuentes de alimentación y cables de tierra.Condensador de loto.Ensanchar el ancho del cable de alimentación y el cable de tierra tanto como sea posible. Anchura de la línea de tierra en relación con la línea de alimentación.Su relación es: cable de tierra>cable de alimentación>cable de señal.Normalmente la anchura de la línea de señal es 0.2 ⅱž0.3 mm, Anchura fina hasta 0.05 ⅱž0.07 mm. El cable de alimentación es 1.2 ⅱ 2.5 mm. PCB para circuitos digitales, Se puede utilizar un cable de tierra más amplio para formar un bucle,Formar una red de puesta a tierra para su uso.La puesta a tierra de circuitos analógicos no se puede utilizar de esta manera. Una gran área de cobre se utiliza como alambre de tierra.Todos los lugares utilizados están conectados a tierra como cables de tierra. O puede ser multicapa, El cable de alimentación y el cable de tierra ocupan una capa cada uno.

6.Comprobación de las normas de diseño (DRC)

Una vez finalizado el diseño del cableado,El diseño del cableado debe comprobarse cuidadosamente para cumplir las normas establecidas por el diseñador.Al mismo tiempo,También es necesario confirmar si las normas establecidas cumplen los requisitos del proceso de producción de PCB.

La Inspección General incluye los siguientes aspectos: líneas y líneas, Si la línea está a la misma distancia que el componente, Alambre y orificio, Almohadilla de montaje y orificio, A través del agujero y a través del agujero es razonable, Cumplimiento de los requisitos de producción. Si el ancho del cable de alimentación y del cable de tierra es adecuado, Hay un acoplamiento estrecho entre el cable de alimentación y el cable de tierra? Si hay un cable de tierra ampliado en el PCB? Se han adoptado medidas para las líneas de señal críticas, Como una longitud corta, Línea de protección,Las líneas de entrada y salida están claramente separadas. 

Si los circuitos analógicos y digitales tienen cables de tierra separados.Si los gráficos (como iconos, anotaciones) añadidos a la placa de circuito impreso provocarán cortocircuitos en la señal. Modificar algunas formas de línea no deseadas.Hay alguna línea de proceso en el PCB?Si la placa de soldadura cumple los requisitos del proceso de producción,Tamaño adecuado de la máscara de soldadura,Y si el logotipo de caracteres se presiona en el teclado del dispositivo, Para no afectar la calidad del equipo eléctrico. Si el borde del marco exterior de la capa de tierra de la fuente de alimentación en la placa multicapa se reduce, Si la lámina de cobre de la capa de tierra de la fuente de alimentación está expuesta fuera del tablero de circuitos, Es fácil causar cortocircuitos.

7.Via design
Las vías son uno de los componentes más importantes de los circuitos impresos multicapa,Los costos de perforación suelen representar entre el 30% y el 40% de los costos de fabricación de PCB. En pocas palabras, Cada agujero en un PCB se puede llamar a través del agujero.Desde el punto de vista funcional, Los orificios se pueden dividir en dos tipos: uno se utiliza para la conexión eléctrica entre capas; Otro dispositivo de fijación o localización. En el aspecto del proceso, A través del agujero generalmente se divide en tres tipos, Agujero ciego, Agujero enterrado y a través del agujero.

El agujero ciego se encuentra en la superficie superior e inferior de la placa de circuito impreso y tiene cierta profundidad.. Se utilizan para conectar líneas superficiales con líneas internas inferiores.La profundidad del agujero no suele exceder de una determinada proporción. Un agujero enterrado es un agujero de conexión situado en la capa interna de una placa de circuito impreso.No se extenderá a la superficie de la placa de circuito. Ambos tipos de agujeros se encuentran en la capa interna de la placa de circuito.El proceso de formación a través del agujero se completa antes de la laminación., Durante la formación del orificio, varias capas internas pueden superponerse.El tercer tipo se llama a través del agujero,Penetra a través de todo el tablero y puede ser utilizado para la interconexión interna o como un agujero de montaje de componentes Debido a que el orificio es más fácil de implementar en el proceso, el costo es menor,Se utiliza en la mayoría de las placas de circuitos impresos en lugar de los otros dos tipos de a través de agujeros. A través del agujero mencionado a continuación,Salvo disposición en contrario,Se considera un orificio.

1)Desde el punto de vista del diseño,El orificio se compone principalmente de dos partes,Uno es el agujero en el Medio,El otro es el área de la almohadilla alrededor del agujero.El tamaño de estas dos partes determina el tamaño del orificio.Obviamente, En el diseño de PCB de alta velocidad y alta densidad,Los diseñadores siempre quieren que los agujeros sean más pequeños, Mejor, Esto deja más espacio de cableado en el tablero.Además,Cuanto más pequeño es el orificio,Parásito mismo.Menor Capacitancia, Más adecuado para circuitos de alta velocidad. Sin embargo,, La reducción del tamaño del agujero también aumenta el costo,Además, el tamaño del orificio no puede reducirse indefinidamente.. Está limitado por técnicas de perforación y galvanoplastia: cuanto más pequeño es el agujero,Cuanto más tiempo dure el taladro. Más largo,Cuanto más fácil es desviarse de la posición central; Cuando la profundidad del agujero es 6 veces mayor que el diámetro del agujero,No se puede garantizar el recubrimiento uniforme de cobre en la pared del agujero. Por ejemplo:, El espesor de los PCB de 6 capas es de aproximadamente 50 milímetros,Por lo tanto,los fabricantes de PCB sólo pueden proporcionar una abertura de 8 mm.

2) la capacitancia parásita del propio orificio de la vía tiene una capacitancia parásita respecto a tierra.Si se sabe que el diámetro del agujero de aislamiento en la formación a través del agujero es D2, El diámetro de la almohadilla a través del agujero es D1,El espesor del PCB es T , La constante dieléctrica de la placa de circuito es de 1 μ,La Capacitancia parasitaria del orificio es de aproximadamente: C="1".41 μ td1/(D2-D1) The main effect of the parasitic capacitance of the via on the circuit is to extend the signal.

El tiempo de subida reduce la velocidad del circuito.Por ejemplo:Para PCB de 50 milímetros de espesor, Si se utiliza un orificio con un diámetro interior de 10 mm y un diámetro de almohadilla de 20 mm,La distancia entre la almohadilla y la zona de cobre de puesta a tierra es de 32 mils,La Capacitancia parasitaria del agujero es aproximadamente: C = 1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032 - 0.020)=0.517 PF,La variación del tiempo de subida causada por esta Capacitancia es: T10 - 90 = 2.2C(Z0/2)= 2.2x0.517x(55/2)=31.28p.De acuerdo con estos valores,Se puede ver que, aunque la influencia de la Capacitancia parasitaria de un solo orificio en el retraso de aumento no es obvia,Si los agujeros se utilizan varias veces en el rastreo para cambiar entre capas, Los diseñadores todavía deben considerar cuidadosamente.

3) Inductancia parásita de las vías Del mismo modo,Inductancia parasitaria y Capacitancia parasitaria en el orificio. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, El daño causado por la Inductancia parasitaria a través del agujero es generalmente mayor que el efecto de la Capacitancia parasitaria.La Inductancia parasitaria de la serie debilitará la contribución del condensador de derivación y el efecto de filtrado de todo el sistema de potencia.La Inductancia parasitaria aproximada a través del agujero se puede calcular simplemente con la siguiente fórmula: L = 5.08h[ln(4h/d)+1] where L refers to the inductance of the via,H es la longitud del orificio, D es el diámetro del agujero central.De la fórmula se puede ver que el diámetro del orificio tiene poca influencia en la Inductanci, La longitud del orificio tiene un efecto en la Inductancia.El ejemplo anterior todavía está en uso,La Inductancia del orificio se puede calcular como: L = 5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nh. Si el tiempo de subida de la señal es de 1 ns, Entonces su impedancia equivalente es: XL = 1 / L/T10 - 90 = 3.19 ©. Cuando la corriente de alta frecuencia pasa, esta impedancia ya no puede ser ignorada.Al conectar la superficie de la fuente de alimentación y el suelo, se debe prestar especial atención a la necesidad de que el condensador de derivación pase a través de dos orificios.Por lo tanto, la Inductancia parasitaria a través del agujero aumentará exponencialmente.

4) Diseño de vías en placas de circuito impreso de alta velocidad Mediante el análisis anterior de las características parasitarias de las vías,Podemos ver esto en el diseño de PCB de alta velocidad,Un orificio aparentemente simple a menudo afecta el diseño del circuito. Un gran impacto negativo. Con el fin de reducir los efectos adversos causados por el efecto parasitario a través de los poros,se puede hacer lo siguiente en el diseño:
1.Considerar tanto el costo como la calidad de la señal, Seleccionar un tamaño razonable por tamaño. Por ejemplo:Diseño de PCB para módulos de memoria de 6 - 10 capas,Preferiblemente 10/Orificio de 20 mm.Para algunos circuitos pequeños de alta densidad,También puede intentar usar 8/18 millones de orificios.En las condiciones técnicas actuales,Es difícil usar agujeros más pequeños.Para el suministro de energía o el paso a tierra,Usted puede considerar el uso de tamaños más grandes para reducir la Impedancia.
2.Las dos fórmulas discutidas anteriormente pueden llegar a la conclusión de que el uso de PCB más delgados puede ayudar a reducir los dos parámetros parasitarios del orificio.
3.Trate de no cambiar la capa de traza de señal en el PCB,Es decir,Trate de no usar agujeros innecesarios.
4.La fuente de alimentación y los pines de puesta a tierra se perforarán cerca, El cable entre el orificio y el pin debe ser lo más corto posible, Porque aumentan la Inductancia. Al mismo tiempo, El cable de alimentación y el cable de tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la Impedancia.

5) Colocar algunas vías conectadas a tierra cerca de las vías de la capa de cambio de señal para proporcionar un bucle cerrado para la señal.Incluso se pueden colocar muchos agujeros redundantes de puesta a tierra en PCB.Por supuesto.El diseño requiere flexibilidad.El modelo a través del agujero discutido anteriormente es el caso de almohadillas en cada capa.A veces, Podemos reducir o incluso eliminar algunas capas de relleno.Especialmente cuando la densidad del orificio es muy alta, Esto puede conducir a la formación de una ranura de desconexión que separa los circuitos de la capa de cobre. Para resolver el problema, Además de mover la posición del orificio, También podemos considerar la colocación de agujeros a través de la capa de cobre. Reducción del tamaño de la almohadilla