Tecnología de PCB - Algunas reglas básicas para el diseño de PCB

Dado que el campo eléctrico entre la capa de energía y la formación es variable, la interferencia electromagnética irradiará desde el borde de la placa. Se llama efecto de borde.

La solución es reducir la capa de energía, De manera que el campo eléctrico sólo se lleve a cabo en el plano de puesta a tierra. Taking an H (dielectric thickness between power supply and ground) as a unit, Si el campo eléctrico se retrae 20 h, El 70% del campo eléctrico puede limitarse al borde del plano de puesta a tierra, El 98% del campo eléctrico puede limitarse a 100 h.

Otras consideraciones para el diseño de PCB

1. Normas generales

1.1 las áreas de enrutamiento de señales digitales, analógicas y DAA están pre - divididas en PCB.

1.2 Los componentes digitales y analógicos y el cableado correspondiente se separarán en la medida de lo posible y se colocarán en sus respectivas zonas de cableado.

1.3 El enrutamiento de señales digitales de alta velocidad debe ser lo más corto posible.

1.4 El enrutamiento de las señales analógicas sensibles debe ser lo más corto posible.

1.5 distribución racional de la energía y puesta a tierra.

1.6 dgnd, agnd y separación de campo.

1.7 Se utilizarán cables anchos para el suministro de energía y el enrutamiento de señales críticas.

1.8 el circuito digital se encuentra cerca de la interfaz paralela bus / serie DTE y el circuito DAA se encuentra cerca de la interfaz de línea telefónica.

Reglas y habilidades básicas del cableado de PCB

2. Colocación de componentes

2.1 En el diagrama esquemático del Circuito del sistema:

División de circuitos digitales, analógicos, DAA y circuitos relacionados;

Dividir los componentes digitales, analógicos y mixtos digitales / analógicos en cada circuito;

Preste atención a la ubicación de la fuente de alimentación y el pin de señal de cada chip IC.

2.2 División preliminar del área de cableado de los circuitos digitales, analógicos y DAA en PCB (generalmente 2 / 1 / 1). Los componentes digitales y analógicos y su cableado correspondiente se mantendrán lo más alejados posible de sus respectivas zonas de cableado y se limitarán a ellas.

Nota: cuando el circuito DAA represente una gran proporción, habrá más señales de control / Estado cableadas a través de su área de cableado, que se pueden ajustar de acuerdo con las reglas locales, tales como espaciamiento de componentes, supresión de alta tensión, limitación de corriente, etc.

2.3 después de la División inicial, coloque los componentes del conector y del enchufe:

Coloque el enchufe alrededor del conector y el enchufe;

Dejar espacio para el suministro de energía y el cableado de tierra alrededor de los componentes;

Coloque el enchufe correspondiente alrededor del enchufe.

2.4 componentes híbridos de primer BIT (por ejemplo, dispositivos de módem, chips de conversión a / D, D / A, etc.):

Determinar la dirección de colocación de los componentes e intentar que los pines de señal digital y analógica se enfrenten a sus respectivas regiones de cableado;

Coloque los componentes en las conexiones entre las áreas de cableado de señales digitales y analógicas.

2.5 coloque todos los simuladores:

Colocación de componentes de circuitos analógicos, incluidos circuitos DAA;

Los simuladores se acercan entre sí y se colocan en un lado del PCB que contiene el cableado de señales txa1, txa2, Rin, VC y vref;

Evite colocar componentes de alto ruido alrededor del cableado de señales txa1, txa2, Rin, VC y vref;

DTE EIA / TIA - 232 - E para módulos DTE en serie

El receptor / conductor de la señal de interfaz de serie debe estar lo más cerca posible del conector y alejado del cableado de la señal de reloj de alta frecuencia para reducir / evitar el aumento de los dispositivos de supresión de ruido, como estrangulamientos y condensadores, en cada línea.

2.6 colocación de componentes digitales y condensadores de desacoplamiento:

Colocación centralizada de componentes digitales para reducir la longitud del cableado;

Coloque un condensador de desacoplamiento de 0,1 UF entre la fuente de alimentación / puesta a tierra del CI y la ruta de conexión debe ser lo más corta posible para reducir el IME;

Para módulos de bus paralelo, los componentes están cerca unos de otros

Los bordes del conector se colocarán de acuerdo con las normas de la interfaz de bus de aplicación, por ejemplo, la longitud del cableado del bus Isa se limitará a 2,5 pulgadas;

Para el módulo DTE serie, el circuito de interfaz está cerca del conector;

El circuito Oscilador de cristal debe estar lo más cerca posible de su conductor.

2.7 Los cables de tierra de cada zona suelen estar conectados a uno o más puntos de resistencia o carga de 0 ohmios.

3. Enrutamiento de señales

3.1 en el enrutamiento de la señal del módem, debe mantenerse lo más alejado posible de las líneas de señal susceptibles al ruido y a la interferencia. Si es inevitable, se debe utilizar una línea de señal neutral para el aislamiento.

Los pines de señal, los pines de señal neutral y los pines de señal susceptibles a la interferencia del módem se muestran en la siguiente tabla:

Línea de señal del módem

Las señales de Puerto serie RS - 232c se dividen en tres tipos: señales de transmisión, señales de contacto y líneas de tierra.

Señal de transmisión: se refiere a txd (línea de señal de transmisión de datos) y rxd (línea de señal de recepción de datos). El formato de la información transmitida a través de txd y recibida a través de rxd es que la unidad de transmisión (Byte) se compone de bits de inicio, bits de datos, bits de paridad y bits de parada.

Señal de contacto: se refiere a las señales RTS, CTS, dtr, DSR, DCD y Ri, cuyas funciones son:

RTS (transmisión de solicitudes) es la señal de contacto enviada por el PC al módem. Alto nivel indica que el PC solicita la transmisión de datos al módem

CTS (clear Transmission) es una señal de contacto enviada por el módem al PC. Un alto nivel indica que el módem responde a la señal RTS enviada por el PC y está listo para enviar datos al módem remoto.

Dtr (terminal de datos listo) es la señal de contacto que el PC envía al módem. La pantalla de alta potencia indica que el PC está listo para establecer un canal de comunicación entre el módem local y el módem remoto. Si se trata de una pantalla de baja potencia, el módem se ve obligado a terminar la comunicación.

DSR (dispositivo de datos listo) es una señal de contacto enviada por el módem al PC. Indica el Estado de funcionamiento del módem local. El nivel alto indica que el módem no está en el Estado de prueba de llamada y que el canal se puede establecer con el módem remoto.

DCD (transmission Detection) es una señal de Estado enviada por un módem a un PC. Un alto nivel significa que el DCE local recibe una señal portadora de un módem remoto.

Ri (indicación de anillo) es una señal de Estado enviada por el módem al PC. Un alto nivel indica que el módem local recibe una señal de anillo del módem remoto.

La señal de tierra (gnd) proporciona el mismo punto de referencia potencial para el PC Conectado y el módem.

El módem de alta velocidad 56k es un módem de alta velocidad dial - up introducido en 1997, cuya velocidad de transmisión es superior a la velocidad límite de 33,6 kbps en la línea telefónica tradicional, ya que adopta una tecnología de modulación y demodulación completamente diferente de 33,6 kbps, y su principio de trabajo y requisitos de aplicación son diferentes de 33,6 kbps.

El estándar de conexión entre DTE y DCE incluye cctv.10 / X.26;

3.2 El cableado de señales digitales se colocará en la zona de cableado de señales digitales en la medida de lo posible;

En la medida de lo posible, el cableado de señales analógicas se colocará en la zona de cableado de señales analógicas;

(el cableado aislado se puede colocar de antemano para limitar el cableado e impedir que se extienda más allá de la zona de cableado.)

El cableado de señales digitales es perpendicular al cableado de señales analógicas para reducir el acoplamiento cruzado.

3.3 limitar el cableado de señales analógicas al área de cableado de señales analógicas utilizando cableado aislado (generalmente conectado a tierra).

El cableado de puesta a tierra aislado de la zona analógica rodea la zona de cableado de la señal analógica y se coloca a ambos lados del tablero de PCB, con una anchura de línea de 50 a 100 mils;

El cableado aislado de la zona digital rodeará la zona de cableado de la señal digital, la zona de cableado se colocará a ambos lados del PCB, la anchura de la línea será de 50 a 100 mils y el borde de un PCB será de 200 mils.

3.4 El ancho de la línea de cableado de la señal de interfaz de bus paralelo es de 10 mils (generalmente 12 - 15 mils), como / HCS, / HRD, / hwt, / reset.

3.5 ancho de cableado de la señal analógica: 10 mils (generalmente 12 - 15 mils), como micm, micv, spkv, VC, vref, txa1, txa2, rxa, telin y teout.

3.6 El cableado de todas las demás señales debe ser lo más amplio posible, el ancho de línea debe ser de 5 mil (generalmente 10 mil), el cableado entre los componentes debe ser lo más corto posible (los componentes deben ser colocados con antelación).

3.7 la anchura del cableado del condensador de derivación al ci correspondiente será de 25 mils y se evitarán los orificios en la medida de lo posible.

3.8 las líneas de señal que atraviesen diferentes regiones (por ejemplo, las señales típicas de control / Estado de baja velocidad) pasarán por el cable de tierra aislado en un punto (preferido) o en dos puntos. Si el cableado está en un solo lado, el cable de tierra aislado se puede conectar al otro lado del PCB para saltar el cableado de la señal y mantener la continuidad.

3.9 El cableado de señales de alta frecuencia debe evitar la flexión del ángulo de 90 grados, debe utilizar el arco liso o el ángulo de 45 grados.

3.10 El cableado de señales de alta frecuencia debe reducir el uso de conexiones a través de agujeros.

3.11 todas las rutas de señal deben estar alejadas del circuito Oscilador de cristal.

3.12 el enrutamiento de señales de alta frecuencia debe adoptar un enrutamiento continuo de un solo segmento para evitar que el enrutamiento de múltiples segmentos se extienda desde un punto.

3.13 en el bucle DAA, deje al menos 60 ml de espacio (todas las capas) alrededor de la perforación.

3.14 limpiar el circuito de tierra para evitar que la retroalimentación de corriente accidental afecte a la fuente de alimentación.

4. Fuente de alimentación

4.1 determinar la relación de conexión de la fuente de alimentación.

4.2 en la zona de cableado de señales digitales, un Condensador electrolítico de 10 UF o un condensador de tantalio está conectado en paralelo con un condensador de chip cerámico de 0,1 UF y luego conectado entre la fuente de alimentación y el suelo. Coloque uno en la entrada de energía y el extremo más lejano del tablero de PCB para evitar la interferencia acústica causada por el pulso de pico de potencia.

4.3 para las placas de doble cara, en la misma capa del Circuito de alimentación, el circuito está rodeado por líneas de alimentación de 200 milímetros de ancho de línea en ambos lados. (el valor del otro lado debe ser el mismo.)

4.4 En general, las líneas de alimentación se colocan primero y luego las líneas de señal.

5. Land

5.1 En un tablero de doble cara, las áreas no utilizadas alrededor y debajo de los componentes digitales y analógicos (excepto DAA) están llenas de áreas digitales o analógicas. Los diferentes niveles de los mismos dominios de área están conectados entre sí, y los diferentes niveles de los mismos dominios de área están conectados a través de múltiples canales: el pin dgnd del módem está conectado a la región digital, el pin agnd está conectado a la región analógica; Las áreas digitales y analógicas están separadas por una brecha lineal.

5.2 en un panel de cuatro niveles, los componentes digitales y analógicos se cubren con zonas digitales y analógicas (excepto DAA); El PIN dgnd del módem está conectado al área digital y el pin agnd está conectado al área analógica. Las áreas digitales y analógicas están separadas por una brecha lineal.

5.3 si se requiere un filtro EMI en el diseño, se debe reservar espacio en el extremo del enchufe de la interfaz para permitir la colocación de la mayoría de los dispositivos EMI (cuentas / condensadores). El área no está poblada y debe estar conectada a la carcasa blindada.

5.4 La fuente de alimentación de cada módulo se separará. Los módulos funcionales pueden dividirse en: interfaz de bus paralelo, pantalla, circuito digital (SRAM, EPROM, módem), DAA, etc. cada módulo funcional sólo puede conectarse a la fuente de alimentación / tierra.

5.5 para el módulo DTE serie, el condensador de desacoplamiento se utiliza para reducir el acoplamiento de potencia, y la misma operación se puede hacer en la línea telefónica.

5.6 los cables de tierra se conectan a través de un punto y, si es posible, se utilizan juntas de soldadura; Si se requiere supresión del IME, se permite la conexión a tierra a otros lugares.

5.7 todos los cables de tierra deben ser lo más anchos posible, de 25 a 50 mils.

5.8 todos los condensadores de potencia / tierra IC serán lo más cortos posible y no se utilizarán a través de agujeros.

6. Circuito vibratorio de cristal

6.1 todas las líneas conectadas a la entrada / salida del cristal (por ejemplo, xtli, xtlo) son lo más cortas posible para reducir la interferencia acústica y el efecto de la Capacitancia distribuida en el cristal. Xtlo es lo más corto posible y el ángulo de giro no es inferior a 45 grados. (debido a que xtlo está conectado a un tiempo de subida rápido, por lo que el conductor de alta corriente)

6.2 no hay capa de tierra en la placa de doble cara. El cable de tierra del condensador de cristal se conectará al Pin dgnd más cercano a la oscilación del cristal del dispositivo con el cable más corto posible y se reducirá al mínimo el orificio.

6.3 si es posible, la carcasa del cristal está conectada a tierra.

6.4 conecte una resistencia de 100 ohmios entre el pin xtlo y el nodo Oscilador / condensador de cristal.

6.5 el condensador vibratorio de cristal está conectado directamente al Pin gnd del módem. No conecte el condensador al Pin gnd del módem usando un área de tierra o un cable de tierra.

7. Diseño de módem independiente con interfaz EIA / TIA - 232

7.1 utilizar una carcasa metálica. Si se requiere una carcasa de plástico, se debe aplicar una lámina metálica o un recubrimiento conductor en el interior para reducir el IME.

7.2 coloque el mismo modo de estrangulamiento en cada línea de alimentación.

El conector con el componente 7.3 está cerca de la interfaz EIA / TIA - 232.

7.4 todos los equipos EIA / TIA - 232 están conectados a la fuente de alimentación / puesta a tierra independientemente del punto de alimentación. La fuente de alimentación / puesta a tierra será la entrada de energía en el tablero o la salida del chip regulador de tensión.

7.5 La señal de cable EIA / TIA - 232 está conectada a tierra digital.

Para las señales analógicas, se dan más detalles:

El diseño de circuitos analógicos es la parte más difícil y mortal de los ingenieros. Aunque el desarrollo de circuitos digitales y circuitos integrados a gran escala es muy rápido, el diseño de circuitos analógicos sigue siendo inevitable y a veces no puede ser reemplazado por circuitos digitales, como el diseño de circuitos RF. En este trabajo se resumen los problemas a los que se debe prestar atención en el diseño de circuitos analógicos. Algunos son puramente empíricos. ¡Esperamos que pueda añadir más y criticar más!

Con el fin de obtener un circuito de retroalimentación con buena estabilidad, por lo general se requiere una pequeña resistencia externa o estrangulamiento para proporcionar un Buffer para la carga capacitiva.

El circuito de retroalimentación integral generalmente requiere una pequeña resistencia (aproximadamente 560 euros) en serie con cada condensador integral superior a 10 PF.

En lugar de utilizar circuitos activos fuera del Circuito de retroalimentación para filtrar o controlar el ancho de banda de radiofrecuencia de EMC, utilice sólo componentes pasivos (preferiblemente circuitos RC). La retroalimentación integral sólo es efectiva cuando la ganancia de bucle abierto es mayor que la ganancia de bucle cerrado. A frecuencias más altas, el circuito integrado no puede controlar la respuesta de frecuencia.

Para obtener un circuito lineal estable, todas las conexiones deben protegerse mediante filtros pasivos u otros métodos de supresión, como el aislamiento fotoeléctrico.

Utilizando un filtro EMC, el filtro de correlación IC debe estar conectado al plano de referencia local 0v.

Los filtros de entrada y salida se colocarán en las conexiones de cables externos. Debido al efecto antena, cualquier conexión de cable sin sistema de blindaje necesita ser filtrada. El filtrado también es necesario en las conexiones dentro del sistema de blindaje de un convertidor con un modo de procesamiento digital de señales o conmutación.

Al igual que el ci digital, la fuente de alimentación del CI analógico y el pin de referencia de puesta a tierra requieren un desacoplamiento de radiofrecuencia de alta calidad. Sin embargo, los CI analógicos a menudo requieren desacoplamiento de potencia a baja frecuencia, ya que el aumento de la relación de rechazo de ruido de potencia (psrr) de los componentes analógicos rara vez supera los 1 kHz. Los filtros RC o LC se aplican a las líneas de alimentación analógicas de cada amplificador operativo, comparador y convertidor de datos. La frecuencia angular del filtro de potencia compensará la frecuencia angular y la pendiente del psrr del dispositivo para obtener el psrr deseado en todo el rango de frecuencia de funcionamiento. 2 P% U - S; Y3 a8 f

Para las señales analógicas de alta velocidad, la tecnología de la línea de transmisión es necesaria en función de su longitud de conexión y frecuencia de comunicación máxima. Incluso para las señales de baja frecuencia, el uso de la tecnología de la línea de transmisión puede mejorar su capacidad anti - interferencia, pero la falta de una línea de transmisión adecuada producirá efectos de antena.

Evite el uso de entradas o salidas de alta impedancia muy sensibles al campo eléctrico.

Dado que la mayor parte de la radiación se produce a partir de tensiones y corrientes de modo común y que la mayor parte de la interferencia electromagnética en el medio ambiente se debe a problemas de modo común, la tecnología de transmisión y recepción equilibradas (modo diferencial) en circuitos analógicos tendrá un buen efecto EMC y reducirá la conversación cruzada. El conductor del Circuito de equilibrio (circuito diferencial) no utiliza el sistema de referencia 0v como circuito de retorno de corriente, por lo que evita el circuito de alta corriente y reduce la radiación RF.

El comparador debe tener histéresis (retroalimentación positiva) para evitar la transformación de la salida incorrecta causada por el ruido y la interferencia, y para evitar la oscilación en el punto de interrupción. No utilice un comparador más rápido de lo que necesita (reduzca el DV / DT tanto como sea posible mientras cumple sus requisitos).

Algunos ci analógicos son especialmente sensibles a los campos de radiofrecuencia, por lo que estos elementos analógicos suelen estar protegidos por pequeñas cajas de blindaje metálico instaladas en PCB y conectadas a la superficie de puesta a tierra de PCB. Tenga cuidado de asegurar las condiciones de disipación de calor.

CPLD es la abreviatura de PLD complejo. Como su nombre indica, es un elemento lógico más complejo que el PLD. CPLD es un componente lógico de alta integración. Debido a su alta integración, tiene las ventajas de mejorar el rendimiento, mejorar la fiabilidad, reducir el área de PCB y reducir el costo. El componente CPLD es básicamente una combinación de muchos bloques lógicos. Cada bloque lógico es similar a un componente PLD simple (por ejemplo, 22v10). Las relaciones entre bloques lógicos consisten en arquitecturas de conexión variable que integran todo el circuito lógico.

Los componentes comunes de CPLD son las series max5000 y max7000 de altera. En las series Max 340 y flash370 de Cypress, el número de puertas de los componentes CPLD suele oscilar entre 1000 y 7000.