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La conception de PCB se réfère à la production de cartes de circuits imprimés au coût le plus bas possible en concevant des schémas et des configurations de circuits. Dans le passé, cela a souvent été fait à l'aide d'outils spécialisés coûteux, mais maintenant, avec la popularité croissante des outils logiciels gratuits haute performance et des modèles de conception, la vitesse de conception des concepteurs de cartes est considérablement accélérée.
Bien que les concepteurs d'ingénierie sachent que le schéma de conception parfait est le meilleur moyen d'éviter les problèmes, il s'agit toujours d'une perte de temps et d'argent tout en guérissant les coûts. Par exemple, si un problème est identifié au cours de la phase de test de compatibilité électromagnétique (CEM), il en résultera un investissement de coûts important et même un ajustement et une refonte de la conception originale, ce qui prendra plusieurs mois.
La mise en page est le premier problème auquel les concepteurs doivent faire face. Ce problème dépend de certaines parties du graphique et nécessite que certains appareils soient configurés ensemble en fonction de considérations logiques. Il convient toutefois de noter que les composants plus sensibles à la température, tels que les capteurs, doivent être installés séparément de ceux qui génèrent de la chaleur, y compris les convertisseurs de puissance. Pour les conceptions avec plusieurs réglages de puissance, les convertisseurs de puissance de 12 et 15 volts peuvent être installés à différents endroits sur la carte, car la chaleur et le bruit électronique qu'ils génèrent peuvent affecter la fiabilité et les performances des autres composants et cartes.
Les composants ci - dessus affectent également les propriétés électromagnétiques de la conception du circuit. Cela est important non seulement pour les performances et la consommation d'énergie de la carte, mais aussi pour l'économie de la carte. Par conséquent, tous les dispositifs de circuits imprimés vendus en Europe doivent obtenir le marquage CE pour prouver qu'ils ne causent pas d'interférences avec d'autres systèmes. Cependant, cela n'est généralement que du côté de l'alimentation et il existe de nombreux dispositifs émettant du bruit, tels que les convertisseurs DC - DC et les convertisseurs de données haute vitesse. En raison de défauts dans la conception de la carte, ces bruits peuvent être captés par les canaux et rayonnés comme de petites antennes, ce qui entraîne des bruits parasites et des zones d'anomalies de fréquence.
Le problème des interférences électromagnétiques en champ lointain (EMI) peut être résolu en installant des filtres sur les points bruyants ou en utilisant un boîtier métallique pour masquer le signal. Cependant, une attention suffisante est accordée aux dispositifs capables de libérer des interférences électromagnétiques (EMI) sur la carte, ce qui permet de choisir un boîtier moins coûteux pour la carte, réduisant ainsi efficacement le coût de l'ensemble du système.
Les interférences électromagnétiques (EMI) sont vraiment un facteur qui doit être pris au sérieux lors de la conception de la carte. La diaphonie électromagnétique peut être couplée au canal, perturbant ainsi le signal en bruit et affectant les performances globales de la carte. Si le bruit de couplage est trop élevé, le signal peut être complètement couvert, il faut donc installer un amplificateur de signal plus coûteux pour revenir à la normale. Cependant, les problèmes ci - dessus peuvent être évités si la disposition du circuit de signalisation peut être suffisamment prise en compte au début de la conception de la carte. Étant donné que la conception de la carte variera en fonction de différents appareils, de différents lieux d'utilisation, de différentes exigences de dissipation thermique et de différentes conditions d'interférence électromagnétique (EMI), les modèles de conception seront utiles.
La capacité est également un problème important à ne pas négliger dans la conception de la carte, car elle affecte la vitesse de propagation du signal et augmente la consommation d'énergie. Les canaux seront couplés avec des lignes à côté ou traverseront verticalement les deux couches de circuit, formant ainsi involontairement des condensateurs. Les problèmes mentionnés ci - dessus peuvent être résolus relativement facilement en réduisant la longueur des lignes parallèles, en ajoutant un vrillage à l'une des lignes pour couper l'accouplement, etc. Cependant, cela nécessite également que les concepteurs techniques tiennent pleinement compte des principes de conception de la production pour s'assurer que la conception est facile à fabriquer tout en évitant tout rayonnement sonore résultant d'un angle de courbure trop important du circuit. La distance entre les lignes peut également être trop proche, ce qui créera de courts anneaux entre les lignes, en particulier dans les virages des lignes. Au fil du temps, des « moustaches» métalliques apparaissent. La détection de règles de conception peut généralement indiquer des zones où le risque de boucle est plus élevé que la normale.
Ce problème est particulièrement important dans la conception du plan de sol. Une couche de circuit métallique peut former un couplage avec toutes les lignes au - dessus et au - dessous de celle - ci. Bien que la couche métallique puisse bloquer efficacement le bruit, elle crée également une capacité associée, ce qui affecte la vitesse de fonctionnement de la ligne et augmente la consommation d'énergie.
La conception de Vias entre les différentes couches de la carte est probablement la question la plus controversée en termes de conception de cartes multicouches, car la conception de Vias peut poser de nombreux problèmes pour la production de cartes. Les Vias entre les couches de la carte peuvent affecter les performances du signal et réduire la fiabilité de la conception de la carte, de sorte qu'une attention suffisante doit être accordée.
La solution:
Il existe de nombreuses approches différentes qui peuvent être utilisées pour résoudre divers problèmes lors de la conception de PCB. Parmi eux, il n'y a pas seulement l'ajustement du schéma de conception lui - même, comme l'ajustement de la disposition du circuit pour réduire le bruit; Il existe également des méthodes d'agencement de cartes de circuits imprimés. Les composants de conception peuvent être installés automatiquement via l'outil de mise en page, mais si la mise en page automatique peut être ajustée manuellement, cela aidera à améliorer la qualité de la conception de la carte. Grâce à cette mesure, Design Rule Detection s'appuiera sur la documentation technique pour s'assurer que la conception de la carte peut répondre aux exigences des fabricants de cartes.
La séparation des différentes couches de la carte peut réduire les capacités associées. Cependant, cela augmenterait le nombre de couches de la carte, ce qui augmenterait les coûts et poserait plus de problèmes de vias. Bien que l'utilisation d'un système d'alimentation à grille orthogonale et d'une conception de circuit de mise à la terre puisse augmenter la taille physique de la carte, elle peut jouer efficacement le rôle de la couche de mise à la terre dans une carte à double couche, réduisant la capacité et la complexité de la fabrication de la carte.
De nombreux outils de conception de PCB peuvent aider les concepteurs techniques à résoudre de nombreux problèmes au début de la conception, mais les concepteurs techniques doivent encore bien comprendre les exigences de conception des cartes de circuit imprimé (PCB). Par exemple, si un éditeur de carte de circuit imprimé (PCB) a besoin de connaître le nombre de couches de la carte au début de la conception, par exemple, une carte à double couche nécessite une couche de mise à la terre et une couche d'alimentation composée de deux couches distinctes. La technologie de mise en page automatique des éléments est utile et peut aider les concepteurs à passer plus de temps à concevoir les zones de mise en page de leurs appareils. Par exemple, si un périphérique d'alimentation est trop proche d'une ligne de signal sensible ou d'une zone de température élevée, de nombreux problèmes peuvent survenir. De la même manière, les lignes de signal peuvent également être câblées automatiquement, tout en évitant la plupart des problèmes. Cependant, l'analyse et la manipulation manuelle des zones à haut risque permettront d'améliorer considérablement la qualité de conception des circuits imprimés (PCB), d'augmenter les revenus et de réduire les coûts globaux.
La détection de règles de conception est également un outil très puissant qui détecte les lignes pour s'assurer que la distance entre les lignes n'est pas trop proche, ce qui entraîne un cycle trop court. Cependant, la conception globale a encore une valeur économique élevée. Les outils de détection de planification de conception peuvent également être utilisés pour détecter et ajuster les couches de puissance et de terre afin d'éviter de grandes zones capacitives associées.
Les outils mentionnés ci - dessus seront également d'une grande aide pour gerber et excellon en leur permettant d'imprimer des circuits et des cartes, ainsi que de percer des trous traversants pour produire le produit de conception final. De cette façon, la documentation technique est étroitement liée au fabricant de la carte.
Résumé:
De nombreuses questions doivent être prises en compte dans le processus de conception de PCB et les outils de conception de PCB peuvent traiter efficacement la plupart d'entre eux. En adoptant certains guides de bonnes pratiques, les concepteurs techniques peuvent réduire efficacement les coûts, améliorer la fiabilité des cartes tout en respectant les spécifications du système et obtenir la certification du système de déflexion à moindre coût, évitant ainsi plus de problèmes.
