Tecnología de PCB - Nueve mejores prácticas para el cableado de PCB

El objetivo del diseño de PCB es crear una placa de circuito totalmente funcional, y estoy totalmente de acuerdo con esto. Sin embargo, mi primer objetivo en el proceso de diseño de PCB fue conectar la placa de circuito al 100%. El diseño debe establecer primero los parámetros de diseño y luego colocar los componentes para cumplir con sus requisitos eléctricos, mecánicos y de fabricación. Lo único que queda después de eso es conectar todas las redes juntas. ¿Esto debería sonar fácil, ¿ verdad? A veces es cierto, pero la mayoría de las veces la situación es más complicada de lo que la gente se da cuenta.

Para cableado exitoso de placas de circuito impreso, hay que considerar y resolver muchos detalles. Por ejemplo, se deben configurar líneas de alimentación y líneas de tierra para proporcionar una buena ruta de retorno de señal limpia para redes sensibles, y los rastros que llevan señales sensibles deben tener un cierto ancho y mantenerse alejados de los circuitos de alto ruido que pueden afectar su funcionamiento. Estas son solo algunas de las cosas que los diseñadores deben considerar al cableado de las placas de circuito. En la tercera parte de la serie de diseño de placas de circuito, compuesta por cuatro partes, se presentan aquí algunas de las mejores prácticas para el cableado de PCB con más detalle.

Buenos hábitos de cableado de PCB comienzan con las mejores prácticas de diseño de PCB en cualquier rastro

En la primera parte de esta serie se estudian las mejores prácticas de diseño de PCB para el desarrollo de esquemas de diseño de placas de circuito impreso. Usando esquemas como base para el diseño, vi algunas de las mejores prácticas de diseño para colocar componentes en el diseño en la segunda parte de esta serie. Ahora, en la Tercera parte, verá cómo todos los preparativos realizados hasta ahora ayudarán a colocar las conexiones de red entre estos componentes colocados.

Sin embargo, antes de completar el cableado, es mejor revisar el diseño y asegurarse de que está listo para el siguiente paso:

¿¿ la base de datos se ha configurado correctamente con la pila de capas aprobada?

¿¿ se han instalado todas las reglas de diseño y cualquier restricción de cableado única?

¿¿ todos los componentes están a bordo?

¿¿ se ha optimizado la colocación de componentes para el mejor modo de conexión?

Suponiendo que todos estos proyectos se hayan completado, puede comenzar a rastrear la ruta.

Las mejores prácticas para el diseño de nueve PCB en el diseño de placas de circuito

Hay muchos tipos y estilos diferentes de trazas que requieren cableado en la placa de circuito, y las siguientes nueve mejores prácticas cubrirán la mayoría de los métodos que usará:

Herramientas de cableado: el primer paso en una placa de circuito de cableado es asegurarse de que entiende cómo usar las herramientas de diseño que está utilizando. No es raro que los diseñadores pierdan tiempo en tareas de cableado manual porque no saben que las funciones de automatización en las herramientas se harán mejor.

Ruta de escape: todos los pines de componentes de alto número de pin (como el chip de procesador bga de 600 pin) deben ser enrutados a través del agujero para que puedan conectarse a la capa Interior. Los agujeros y microporos en la soldadura se utilizan generalmente para escapar del cableado, y las tapas de derivación y otras pequeñas piezas discretas conectadas a estos mismos Pines suelen estar conectadas simultáneamente.

Fuente de alimentación: utilizar trazas cortas y anchas para cableado de circuitos de alimentación para ayudar a reducir la inducción de trazas y controlar la interferencia electromagnética (emi) y el calor. Al cableado de estos rastros o redondos, es mejor usar un ángulo de 45 grados. Es mejor mantener el cableado en una sola capa y evitar el uso de agujeros cruzados, ya que los agujeros cruzados requieren la mejor ubicación del componente de alimentación.

Ruta de la señal: en los circuitos de alta velocidad, la ruta de la señal es muy importante. Es importante utilizar senderos directos cortos para conectarse a estas redes. Al igual que la fuente de alimentación, esto depende en gran medida de la colocación de la pieza, y el esquema debe servir de guía para la colocación y el cableado.

Líneas de transmisión de alta velocidad: debido a la necesidad de controlar la energía de las líneas de transmisión, estos rastros deben colocarse en la capa interior adyacente a las dos capas del plano de referencia o entre ellas. Esto se llama configuración de capa de MICROSTRIP o banda y es crucial para proporcionar la ruta de retorno de señal más clara y directa. Esto también es importante cuando se encadenan líneas de transmisión sin pasar por planos separados, ya que esto puede destruir la ruta de retorno de la señal, generando así muchos ruidos innecesarios en la placa. Las líneas de transmisión de alta velocidad tienen muchas formas. Sus herramientas CAD de diseño de PCB suelen tener algunas funciones incorporadas para enrutar líneas de Resistencia controladas, pares diferenciales o señales sensibles que requieren un espaciamiento adicional.

Enrutamiento de autobuses: los circuitos digitales suelen tener un grupo de red a enrutar, llamado bus. Estos autobuses suelen ser líneas de datos y direcciones entre procesadores y componentes de memoria, por lo que pueden aumentar las restricciones de diseño de alta velocidad. Los autobuses deben conectarse juntos para que su longitud coincida con la cronología de la señal, y algunos sistemas CAD proporcionan funciones especiales de cableado interactivo automático para estas redes juntos.

Enrutamiento analógico: el enrutamiento analógico debe aislarse del enrutamiento digital en la medida de lo posible. Debería tener su propio plano de referencia independiente para el retorno de la señal para evitar que el ruido de la señal analógica contamine los circuitos digitales.

Cables de alimentación y cables de tierra: los cables de alimentación y los cables de tierra deben ser muy anchos, especialmente para circuitos con mayor corriente. Recuerde usar un disipador de calor para conectar los pines a través del agujero y los componentes separados para evitar desequilibrios térmicos durante la soldadura. En la medida de lo posible, es mejor utilizar un plano metálico sólido, que debe mantenerse alejado de las ranuras, incisiones y grietas como una ruta clara de retorno de la señal. Si es inevitable usar el plano de división, asegúrese de que la División no esté en el área de cableado de alta velocidad.

Limpieza: esto no es solo para que el cableado se vea limpio. En algunos casos, como los rastros flotantes, puede afectar la integridad de la señal de la placa de circuito, ya que se comportan como si la antena estuviera irradiando energía. Asegúrese de usar las herramientas necesarias para encontrar y corregir cualquier problema restante en el enrutamiento.

Estas nueve mejores prácticas de diseño de PC pueden completar la mayor parte del cableado de rastreo necesario en el diseño de PC.