Conception électronique - Processus de conception PCB pour carte PCB à six couches

Processus de conception PCB pour carte PCB à six couches

Les fabricants de puces SMT détaillent le processus de conception de PCB pour les cartes et les problèmes à surveiller. Dans le processus de conception, différents principes de disposition ont été adoptés pour les pièces communes et certaines pièces spéciales; Comparer les avantages et les inconvénients du câblage manuel, du câblage automatique et du câblage interactif; Les circuits des circuits imprimés et les méthodes de réduction des interférences entre circuits ainsi que les mesures connexes sont présentés. En combinaison avec l'expérience de conception personnelle, prenez l'exemple de la conception de carte PCB de base de système embarqué mobile autonome basée sur arm pour une brève introduction au processus de conception de carte PCB à quatre couches et aux problèmes connexes qui devraient être notés.

Les cartes de circuit imprimé (PCB) jouent un rôle dans le soutien des composants de circuit et des dispositifs dans les produits électroniques tout en fournissant une connexion électrique entre les composants de circuit et les dispositifs. En fait, la conception d'un PCB ne se limite pas à la disposition et à la fixation des éléments, mais les broches reliant les éléments sont également simples. Sa qualité a une grande influence sur la capacité anti - interférence du produit. Il joue même un rôle décisif dans la performance des futurs produits. Avec le développement rapide de la technologie électronique, la taille des composants et des produits est de plus en plus petite et la fréquence de travail est de plus en plus élevée, ce qui augmente considérablement la densité des composants sur le PCB et augmente également la difficulté de conception et de traitement du PCB. Par conséquent, on peut dire que la conception de PCB a toujours été l'un des éléments les plus importants dans le développement et la conception de produits électroniques. 1 mise en page la mise en page, c'est la disposition rationnelle de tous les éléments d'un schéma de circuit sur un morceau de PCB de surface limitée. Du point de vue du signal, il existe principalement trois types de circuits imprimés à signaux numériques, de circuits imprimés à signaux analogiques et de circuits imprimés à signaux mixtes. Lors de la conception d'une carte à signaux mixtes, nous devons réfléchir soigneusement et placer manuellement les composants sur la carte pour séparer les composants numériques et analogiques.

Le problème le plus critique lors de l'agencement d'une disposition de PCB est le suivant: les composants opérationnels tels que les interrupteurs, les boutons, les boutons et les composants structurels (appelés simplement « composants spéciaux»), etc., doivent être disposés à l'avance à l'emplacement spécifié (approprié). Après le placement, vous pouvez définir les caractéristiques des pièces et sélectionner l'élément Lock, ce qui peut éviter de déplacer les pièces par erreur à l'avenir; Pour l'emplacement des autres composants, le taux de câblage et les performances électriques optimales doivent être pris en compte. Optimisation, ainsi que de nombreux facteurs tels que les technologies de production et les coûts futurs. Ce qu'on appelle « l'équilibre» est souvent un défi pour le niveau et l'expérience des concepteurs.

Principes de disposition des composants spéciaux

1. Le câblage entre les composants doit être aussi court que possible et minimiser leurs paramètres de distribution et les interférences électromagnétiques mutuelles. Les composants sensibles aux perturbations électromagnétiques ne doivent pas être placés trop près et les composants d'entrée et de sortie doivent être éloignés l'un de l'autre autant que possible.

2. Il peut y avoir une différence de potentiel élevée entre certains composants ou fils, de sorte que la distance entre eux devrait être augmentée pour éviter un court - circuit accidentel causé par une décharge; Dans le même temps, du point de vue de la sécurité, les composants à haute tension doivent être disposés autant que possible dans des endroits qui ne sont pas facilement accessibles lors de la mise en service.

3. Pour les gros équipements avec une masse supérieure à 15g, il doit être fixé avec un support avant le soudage. Ces composants gros, lourds et générateurs de chaleur ne doivent pas être montés sur la carte de circuit imprimé, mais sur le châssis de la machine entière; Et la question de la dissipation de chaleur doit être prise en compte. à l'exception des dispositifs de protection de la température).

4. La disposition des éléments réglables tels que les potentiomètres réglables, les inductances, les condensateurs variables, les micro - interrupteurs et autres doit tenir compte des exigences structurelles de la machine entière. Si le réglage est effectué à l'intérieur de la machine, il doit être placé sur une carte de circuit imprimé facilitant le réglage; Si le réglage est effectué à l'extérieur de la machine, sa position doit être adaptée à celle du bouton de réglage sur le panneau du châssis.

Disposition des composants communs

1. Arrangez l'emplacement de chaque unité de circuit selon le processus de circuit, de sorte que la disposition facilite la circulation du signal et essaie de garder le signal dans la même direction.

2. Centré sur le composant de base de chaque circuit fonctionnel et disposé autour de lui, les composants doivent être disposés uniformément, soigneusement et compactement sur le PCB. Minimisez et raccourcissez les cordons et les connexions entre les appareils.

3. Pour les circuits fonctionnant à haute fréquence, les paramètres de distribution entre les éléments doivent être pris en compte. Dans des circonstances normales, les circuits doivent être disposés en parallèle autant que possible, ce qui permet non seulement d'obtenir un effet esthétique, mais aussi d'installer facilement le soudage et la production en série.

4. Composants situés sur le bord de la carte, généralement à une distance d'au moins 2 mm du bord de la carte; La forme optimale de la carte est un rectangle dont le rapport d'aspect peut être de 3: 2 ou 4: 3. Lorsque la taille de la carte est supérieure à 200mm * 150mM, la résistance mécanique de la carte doit être prise en compte. La conception peut être légèrement plus grande si, dans le processus de conception réelle, il n'est pas possible de déterminer la taille souhaitée de la carte PCB au début. Une fois le travail de conception de PCB terminé, vous pouvez sélectionner Design Board shape redefine Board shape dans Protel DXP pour découper correctement le PCB original.

De plus, selon mon expérience de travail pratique, si vous souhaitez étendre ou réduire certaines fonctionnalités de votre carte existante, vous devrez repenser un nouveau PCB. Dans la disposition réelle, vous pouvez vous référer à la disposition sur la carte mère et organiser manuellement les composants en place; Au cours du câblage, des ajustements sont effectués en fonction des besoins réels pour améliorer encore le taux de distribution.

Câblage le câblage se réfère à la connexion de tous les fils selon le schéma de principe en définissant le schéma de câblage de la Feuille de cuivre après la mise en page. De toute évidence, le degré raisonnable de la disposition aura un impact direct sur le taux de réussite du câblage, de sorte que des ajustements appropriés de la disposition sont souvent nécessaires tout au long du processus de câblage. La conception du câblage peut utiliser un câblage à double couche et un câblage à couche unique; Pour des conceptions extrêmement complexes, des schémas de câblage multicouches peuvent également être envisagés.

Dans la conception de PCB, le câblage est une étape importante pour compléter la conception du produit. On peut dire que tous les préparatifs précédents l'ont préparé. Le câblage PCB comprend le câblage simple face, le câblage double face et le câblage multicouche. Il existe deux façons de câblage: le câblage automatique et le câblage interactif.

Dans la conception de PCB, les concepteurs veulent souvent pouvoir utiliser le câblage automatique. Dans des conditions normales, il n'y a aucun problème à utiliser un câblage automatique pour les cartes à signaux numériques purs (en particulier les niveaux de signal bas et la faible densité de carte). Cependant, lors de la conception du signal analogique. Lors de l'utilisation de signaux mixtes ou de cartes à haute vitesse, des problèmes peuvent survenir et même entraîner de graves problèmes de performance du circuit si le câblage automatique est également utilisé.

À l'heure actuelle, bien qu'il existe déjà des outils de câblage automatique qui sont très puissants et peuvent généralement atteindre un taux de distribution de 100%, l'apparence générale n'est pas très esthétique, parfois le câblage est désordonné et le câblage entre deux broches n'est pas le chemin le plus court (Optimal). Pour la conception relativement complexe du circuit, essayez de ne pas utiliser complètement le câblage automatique. Il est recommandé de pré - câbler d'abord les lignes qui ont des exigences strictes en utilisant une méthode interactive avant d'adopter le câblage automatique. Dans le même temps, les bords de l'entrée et de la sortie doivent éviter d'être parallèles les uns aux autres pour éviter les interférences par réflexion; Le câblage des deux couches adjacentes doit être perpendiculaire l'un à l'autre, le parallélisme pouvant générer des couplages parasites. Cette contrainte peut être ajoutée à la règle d'association. Le taux de distribution du câblage automatique dépend d'une bonne disposition. Les règles de câblage doivent être définies à l'avance, y compris le nombre de virages, le nombre de trous percés et le nombre de marches.

En général, Explorez les lignes de la ville en premier et connectez - vous rapidement aux lignes courtes en premier; Le câblage en labyrinthe est ensuite effectué, en optimisant d'abord le chemin de câblage global de la ligne à poser, il est possible de déconnecter la ligne posée au besoin et de la recâbler pour améliorer l'effet global. Lors du câblage manuel, certaines règles de conception communes doivent être suivies pour assurer la bonne mise en œuvre du circuit: essayez d'utiliser le plan de masse comme boucle de courant; Séparer le plan de masse analogique du plan de masse numérique; Si le plan de masse est séparé par une ligne de signal, réduisez la masse. Pour les perturbations de la boucle de courant, les traces de signal doivent être perpendiculaires au plan de masse; Les circuits analogiques doivent être placés aussi près que possible du bord de la carte et les circuits numériques aussi près que possible de l'extrémité de la connexion d'alimentation. Ceci est fait pour réduire l'effet di / DT causé par les interrupteurs numériques.

Circuits PCB et mesures anti - brouillage des circuits la conception anti - brouillage a une relation étroite avec des circuits spécifiques et est également un problème technique très complexe. Ci - dessous est une introduction simple basée sur l'expérience acquise dans le processus de conception de PCB. 1. Conception du cordon d'alimentation. En fonction de l'importance du courant PCB, rendre la largeur de la ligne d'alimentation aussi épaisse que possible (dans les règles de conception de câblage, de nouvelles règles de contrainte peuvent être établies pour les largeurs de ligne de la ligne d'alimentation et de la ligne de masse, respectivement), réduire la résistance de boucle et accorder une attention particulière à la ligne d'alimentation, la ligne de masse étant alimentée dans le sens opposé au sens de transmission des données et des signaux, contribuant à renforcer la résistance au bruit. 2. Conception du fil de terre. Le fil de terre est à la fois un fil d'alimentation spécial et un fil de signal.

En plus de suivre les principes de conception du cordon d'alimentation, il faut le faire: la mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique doivent être séparées; S'il existe à la fois des circuits logiques et des circuits linéaires sur la carte, ils doivent être séparés autant que possible; La mise à la terre du circuit basse fréquence doit être aussi simple que possible. Les points sont en parallèle, si le câblage réel est difficile, il peut être partiellement en série, puis en parallèle; Le circuit haute fréquence doit être en série avec plusieurs points. Le fil de terre doit être court et épais.

Utiliser autant que possible du cuivre en forme de grille autour de l'élément haute fréquence; Essayez d'élargir la largeur du cordon d'alimentation et du fil de terre. Il est préférable de rendre le fil de terre plus large que le fil d'alimentation. La relation entre leurs largeurs est Ground Line > Power Line > Signal Line.

La mise à la terre du système de circuit numérique forme une boucle fermée, c'est - à - dire forme un réseau de mise à la terre, qui peut améliorer la résistance au bruit.

Le courant numérique ne doit pas traverser l'appareil analogique et le courant à grande vitesse ne doit pas traverser l'appareil à faible vitesse. 5. Ajouter un condensateur de découplage entre les lignes de masse d'alimentation, améliorer la capacité anti - interférence du circuit d'alimentation.