Technologie PCBA - Comment concevoir des PCB haute vitesse avec le logiciel de conception de circuits Protel

La signification du logiciel de conception de circuits réside dans la conception de circuits. Sans logiciel de conception de circuits, la conception de circuits deviendra très gênante. Pour les logiciels de conception de circuits, de petites séries ont été introduites dans de nombreux articles précédents. Pour continuer à améliorer notre compréhension des logiciels de conception de circuits, cet article explique comment concevoir des circuits imprimés haute vitesse sur la base du logiciel de conception de circuits Protel. Si vous êtes intéressé par les logiciels de conception de circuits, continuez à lire.

Tout d'abord, poser des questions

Dans la conception de circuits à grande vitesse, l'inductance et la capacité des lignes de la carte rendent les lignes équivalentes aux lignes de transmission. Une mauvaise disposition des composants terminaux ou un câblage incorrect des signaux à grande vitesse peut entraîner des problèmes d'effet de ligne de transmission, ce qui peut entraîner des données incorrectes de sortie du système, un fonctionnement anormal du circuit ou même une absence totale de fonctionnement. Sur la base du modèle de ligne de transmission, on peut conclure que la ligne de transmission peut avoir des effets néfastes sur la conception du circuit, tels que la réflexion du signal, la diaphonie, les interférences électromagnétiques, l'alimentation et le bruit de terre.

Afin de concevoir une carte PCB fiable et à grande vitesse, il est nécessaire de tenir pleinement compte de la conception, de résoudre certains problèmes de mise en page et de câblage peu fiables, de raccourcir le cycle de développement des produits et d'améliorer la compétitivité du marché.

Dans le processus de mise en œuvre de la conception de circuits imprimés à grande vitesse avec le logiciel de conception Protel, cet article traite de certains principes connexes de mise en page et de câblage et fournit des techniques pratiques et éprouvées de mise en page et de câblage de circuits imprimés à grande vitesse qui améliorent la fiabilité et l'efficacité du travail de conception de circuits imprimés à grande vitesse. Les résultats montrent que la conception peut raccourcir le cycle de développement du produit et améliorer la compétitivité du marché.

II. Conception de la disposition du système haute fréquence

Dans la conception de circuits imprimés, le schéma de configuration est un lien important, et le mauvais ou le mauvais résultat du schéma de configuration affectera directement l'effet de câblage et la fiabilité du système, ce qui prend du temps tout au long de la conception de la carte Printed. L'environnement complexe des PCB à haute fréquence rend difficile la conception de schéma de configuration pour les systèmes à haute fréquence, ce qui nécessite que le personnel de schéma de configuration ait une vaste expérience de la fabrication de PCB à haute vitesse afin de réduire la séparation dans le processus de conception et d'améliorer la fiabilité et l'efficacité du fonctionnement du circuit. Dans le processus de mise en page, il doit être considéré de manière intégrée en termes de structure mécanique, de desserrage, d'interférence électromagnétique, de commodité du câblage futur, d'esthétique, etc.

Tout d'abord, avant la disposition, le circuit entier doit être divisé fonctionnellement, séparant le circuit haute fréquence du circuit basse fréquence, le circuit analogique et le circuit numérique, et chaque circuit fonctionnel doit être aussi proche que possible de la puce comme centre, et la connexion doit être d'autant plus courte, Pour éviter les retards de transmission dus à des fils trop longs et améliorer l'effet de découplage du condensateur. En outre, Notez la position relative et l'orientation des broches avec les éléments de circuit et d'autres tuyaux pour réduire les interactions. Tous les composants haute fréquence doivent être éloignés du boîtier et des autres plaques métalliques afin de minimiser les couplages parasites.

Deuxièmement, il convient de noter les effets thermiques et électromagnétiques entre les composants dans la disposition. Ces effets sont particulièrement graves pour les systèmes à haute fréquence et des mesures doivent être prises pour les éloigner ou les isoler, dissiper la chaleur et les protéger. Les redresseurs de forte puissance et les tubes de régulation doivent être équipés de radiateurs et doivent être éloignés du transformateur. Les condensateurs électrolytiques et autres éléments résistants à la chaleur doivent être éloignés de l'élément chauffant, sinon l'électrolyte sera séché, entraînant une augmentation de la résistance et de mauvaises performances qui affectent la stabilité du circuit. La disposition doit laisser suffisamment de place à la structure de protection et empêcher l'introduction de divers couplages parasites. Pour éviter le couplage électromagnétique entre les bobines sur le PCB, les deux bobines doivent être placées à angle droit pour réduire le coefficient de couplage. L'isolation par plaques verticales peut également être utilisée. Soudez directement sur le circuit avec les fils de ses composants, aussi courts que possible, n'utilisez pas de connecteurs et de soudures, car il existe une capacité de distribution et une inductance de distribution entre les soudures adjacentes. Évitez de placer des composants bruyants autour de l'oscillateur à cristal, du Rin, du câblage des signaux de tension analogique et de tension de référence.

Afin de prendre en compte l'esthétique générale tout en garantissant la qualité inhérente et la fiabilité, la planification rationnelle de la carte, les composants doivent être parallèles ou perpendiculaires à la surface de la carte et parallèles ou perpendiculaires au bord de la carte mère. Les composants doivent être répartis uniformément sur des plaques de même densité. De cette façon, il est non seulement beau et facile à installer pour le soudage, mais aussi facile à produire en série.

Câblage du système haute fréquence

Dans les circuits haute fréquence, les paramètres de répartition de la résistance, de la capacité, de l'inductance et de l'inductance mutuelle des fils connectés ne sont pas négligeables. Considéré du point de vue de l'anti - interférence, le câblage raisonnable est de minimiser la résistance de ligne, la capacité de distribution et l'inductance parasite dans le circuit et de réduire le champ magnétique parasite qui en résulte à. Ainsi, il est possible de supprimer les capacités distribuées, les fuites de flux magnétique, les inductances mutuelles électromagnétiques et autres perturbations causées par le bruit.

Voici quelques - unes des fonctionnalités spéciales offertes par l'outil Protel99 se.

(1) plus la courbure de fil entre les broches du dispositif de circuit à haute fréquence est petite, mieux c'est, utilisez la ligne entière. En flexion, il est possible d'utiliser une ligne de pliage à 45° ou une courbure en arc de cercle pour réduire l'émission externe des signaux haute fréquence et le couplage entre eux. Lorsque vous utilisez Protel pour la flexion, sélectionnez 45 degrés ou un angle arrondi dans l'angle de flexion dans les règles de la conception. Vous pouvez également utiliser les touches Shift + Space pour changer rapidement de ligne.

(2) plus le fil entre les broches du dispositif de circuit à haute fréquence est court, mieux c'est.

Un moyen efficace de répondre au câblage court avec Protel 99 est de réserver le câblage pour certains réseaux critiques à haut débit avant le câblage automatique. Modifier la topologie sous règles dans le menu conception

Choisissez le plus court.

(3) moins il y a de couches de fil alternées entre les broches d'un dispositif de circuit haute fréquence, mieux c'est. C'est - à - dire, moins de trous sont utilisés lors de la connexion, mieux c'est.

Un seul via peut fournir une capacité répartie de l'ordre de 0,5 PF, et la réduction du nombre de via peut augmenter considérablement la vitesse.

(4) pour le câblage des circuits à haute fréquence, il convient de prêter attention aux « interférences croisées», c'est - à - dire à la diaphonie introduite par les voies parallèles des lignes de signal dans la distance d'entrée. S'il n'est pas possible d'éviter une distribution parallèle, il est possible de disposer une grande surface de "masse" en regard des lignes de signal parallèles.

Réduction drastique des perturbations. Le câblage parallèle dans la même couche est presque inévitable, mais dans les deux couches adjacentes, les directions de câblage doivent être perpendiculaires l'une à l'autre, ce qui est facile à faire dans Protel, mais facile à ignorer. Sélectionnez horizontal au niveau supérieur de routinglayers dans le menu règles de conception et vertical au niveau inférieur. De plus, le "Plan polygonal" est prévu dans "position".

(5) Mettre en œuvre des mesures de contournement de la ligne de terre pour les lignes de signalisation ou les unités locales particulièrement importantes. Un objet de sélection de contour est disponible dans Outils pour "envelopper" automatiquement les lignes de signal clés sélectionnées.

(6) en général, le câble d'alimentation et le câble de mise à la terre doivent être réglés plus large que le câble de signal. Vous pouvez utiliser les catégories du menu conception pour classer les réseaux en réseaux électriques et en réseaux de signalisation. En combinaison avec les règles de câblage, vous pouvez facilement changer la largeur du câble d'alimentation et du câble de signal.

(7) Divers câblage ne peut pas former une boucle, la terre ne peut pas former une boucle de courant. Si une boucle est générée, elle peut causer beaucoup de perturbations au système. À cet égard, les chrysanthèmes peuvent être utilisés pour le câblage, ce qui peut efficacement éviter la formation de boucles, de branches ou de souches lors du câblage, mais pose également des problèmes qui ne sont pas faciles à câbler.

(8) Estimation du courant à travers les lignes électriques et détermination de la largeur de fil requise à partir des données et de la conception des différentes puces. W (largeur de ligne) â ¥ l (MM / a) * I (A) selon la formule empirique.

Selon la taille du courant, augmentez la largeur de la ligne d'alimentation autant que possible et réduisez la résistance de la boucle. Dans le même temps, la direction du câble d'alimentation et du câble de mise à la terre doit être alignée sur la direction de transmission des données, ce qui contribue à renforcer la résistance au bruit. Si nécessaire, un étrangleur haute fréquence en Ferrite enroulé autour d'un fil de cuivre peut être chargé sur la ligne d'alimentation et la ligne de masse pour bloquer la transmission du bruit haute fréquence.

(9) la largeur de câblage du même réseau doit être constante. Les variations de largeur de ligne entraînent une inhomogénéité de l'impédance caractéristique de la ligne. Lorsque la vitesse de transmission est élevée, des reflets apparaissent et doivent être évités autant que possible dans la conception. Dans le même temps, augmentez la largeur des lignes parallèles. Lorsque la distance entre les centres des lignes ne dépasse pas 3 fois la largeur des lignes, il est possible de maintenir 70% des champs électriques sans interférence mutuelle, ce qui est connu sous le nom de principe 3W. De cette manière, il est possible de s'affranchir des effets de la capacité et de l'inductance distribuées apportées par les lignes parallèles.