Technologie PCB - Résumé de l'expérience en conception de circuits imprimés

1. Dimensions de la carte de circuit imprimé et disposition de l'équipement

La taille du PCB doit être modérée. Quand il est trop grand, la ligne imprimée est longue et l'impédance augmente, ce qui réduit non seulement la résistance au bruit, mais augmente également le coût. En ce qui concerne la disposition des dispositifs, comme pour les autres circuits logiques, les dispositifs liés les uns aux autres doivent être placés le plus près possible, ce qui permet d'obtenir un meilleur effet anti - bruit. Le générateur d'horloge, l'oscillateur à cristal et l'entrée d'horloge du CPU sont tous sensibles au bruit, ils devraient donc être plus proches les uns des autres. Il est très important que les dispositifs sensibles au bruit, les circuits à faible courant et les circuits à courant élevé soient éloignés autant que possible des circuits logiques. Si possible, une carte de circuit séparée doit être faite.

2. Configuration du condensateur de découplage

Dans une boucle d'alimentation en courant continu, un changement de charge provoque un bruit d'alimentation. Par exemple, dans un circuit numérique, lorsque le circuit passe d'un état à l'autre, de grands courants de pointes sont générés sur la ligne de puissance, formant une tension de bruit transitoire. La configuration des condensateurs de découplage permet de supprimer le bruit causé par les variations de charge, ce qui est une pratique courante dans la conception de la fiabilité des circuits imprimés.

Les principes de configuration sont les suivants:

Un condensateur électrolytique de 10 - 100µf est connecté aux entrées d'alimentation. Si la position de la carte de circuit imprimé le permet, l'effet anti - interférence de l'utilisation de condensateurs électrolytiques au - dessus de 100 µF est meilleur.

Configurez un condensateur en céramique de 0,01 µF pour chaque puce de circuit intégré. Si l'espace de la carte de circuit imprimé est petit et ne peut pas être installé, vous pouvez configurer un condensateur électrolytique au tantale de 1 - 10uf pour chaque 4 - 10 puces. L'impédance haute fréquence de ce dispositif est particulièrement faible, inférieure à 1 dans la gamme 500 kHz - 20 MHz. Et le courant de fuite est très faible (moins de 0,5 µa).

Pour les dispositifs ayant une faible capacité de bruit et de fortes variations de courant lors de l'arrêt, ainsi que pour les dispositifs de stockage tels que rom et Ram, un condensateur de découplage doit être connecté directement entre la ligne d'alimentation de la puce (VCC) et la masse (GNd).

Les conducteurs des condensateurs de découplage ne doivent pas être trop longs, en particulier les condensateurs de dérivation haute fréquence ne doivent pas avoir de conducteurs.

Iii. Conception de dissipation thermique PCB

Du point de vue favorable à la dissipation de chaleur, la plaque d'impression est de préférence montée debout, la distance entre la plaque et la plaque ne doit pas être inférieure à 2 cm, la disposition des équipements sur la plaque d'impression doit suivre certaines règles:

1. Pour les appareils refroidis à l'aide d'air à convection libre, il est préférable de disposer le circuit intégré (ou un autre appareil) verticalement; Pour les appareils utilisant le refroidissement par air forcé, il est préférable d'aligner les circuits intégrés (ou d'autres appareils) horizontalement.

2. L'équipement sur la même plaque d'impression doit, dans la mesure du possible, être agencé en fonction de son pouvoir calorifique et de son degré de dissipation thermique. Les équipements à faible pouvoir calorifique ou à faible résistance thermique (par exemple, petits Transistors de signalisation, petits circuits intégrés, condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés à la couche supérieure (entrée) du flux d'air de refroidissement, Les dispositifs qui génèrent beaucoup de chaleur ou qui résistent bien à la chaleur (tels que les transistors de puissance, les grands circuits intégrés, etc.) sont situés dans la partie la plus basse du flux d'air de refroidissement.

3. Dans la direction horizontale, le dispositif de haute puissance est placé le plus près possible du bord de la plaque d'impression pour raccourcir le chemin de transfert de chaleur; Dans le sens vertical, les dispositifs de forte puissance sont placés le plus près possible du Haut de la plaque d'impression pour abaisser la température des autres dispositifs pendant que ceux - ci fonctionnent. Impact

4. L'équipement sensible à la température est le mieux placé dans la zone où la température est la plus basse (par exemple, le bas de l'équipement). Ne le placez jamais directement au - dessus du dispositif de chauffage. Il est préférable de placer plusieurs appareils en quinconce sur un plan horizontal.

5. La dissipation de chaleur de la carte de circuit imprimé dans l'équipement repose principalement sur le flux d'air, de sorte que le chemin du flux d'air doit être étudié lors de la conception et configurer raisonnablement l'équipement ou la carte de circuit imprimé. Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler là où la traînée est faible, de sorte que lors de la configuration de l'appareil sur une carte de circuit imprimé, évitez de laisser un grand espace aérien dans une certaine zone.

Iv. Conception de compatibilité électromagnétique

La compatibilité électromagnétique fait référence à la capacité des appareils électroniques à fonctionner de manière coordonnée et efficace dans divers environnements électromagnétiques. Le but de la conception de compatibilité électromagnétique est de permettre à l'électronique de supprimer toutes sortes de perturbations externes, permettant à l'électronique de fonctionner correctement dans un environnement électromagnétique particulier, tout en réduisant les interférences électromagnétiques de l'électronique elle - même sur d'autres appareils électroniques.

1. Choisissez une largeur de ligne raisonnable

Comme les perturbations de choc générées par les courants transitoires sur la ligne imprimée sont principalement causées par l'inductance de la ligne imprimée, le coefficient d'induction de la ligne imprimée doit être minimisé. L'inductance d'un fil imprimé est proportionnelle à sa longueur et inversement proportionnelle à sa largeur, de sorte qu'un fil court et précis favorise la suppression des interférences. Les lignes de signal des conducteurs d'horloge, des conducteurs de ligne ou des conducteurs de bus transportent généralement des courants transitoires importants et les conducteurs imprimés doivent être aussi courts que possible. Pour les circuits à composants discrets, les exigences peuvent être entièrement satisfaites lorsque la largeur du fil imprimé est d'environ 1,5 mm; Pour les circuits intégrés, la largeur de la ligne imprimée peut être choisie entre 0,2 mm et 1,0 mm.

2. Adoptez la bonne stratégie de câblage

L'utilisation d'un câblage égal peut réduire l'inductance du fil, mais l'inductance mutuelle et la capacité de distribution entre les fils augmentent. Si la disposition le permet, il est préférable d'utiliser une structure de câblage en grille. La méthode spécifique consiste à câbler horizontalement un côté de la plaque d'impression et l'autre côté. Il est alors relié aux trous métallisés au niveau des trous croisés. Afin de supprimer la diaphonie entre les conducteurs de la carte de circuit imprimé, l'isocâblage sur de longues distances doit être évité autant que possible lors de la conception du câblage.

V. Conception de ligne de sol

Dans les appareils électroniques, la mise à la terre est un moyen important de contrôler les interférences. La plupart des problèmes d'interférence peuvent être résolus si la mise à la terre et le blindage peuvent être utilisés correctement ensemble. La structure de mise à la terre de l'électronique comprend approximativement une mise à la terre du système, une mise à la terre du châssis (mise à la terre blindée), une mise à la terre numérique (mise à la terre logique) et une mise à la terre analogique. La conception de la ligne de sol devrait prêter attention aux points suivants:

1. Choisissez correctement la mise à la terre unique et multipoint

Dans les circuits basse fréquence, la fréquence de fonctionnement du signal est inférieure à 1 MHz, l'inductance entre son câblage et le dispositif a peu d'influence, le courant circulant formé par le circuit de masse a une plus grande influence sur les interférences, de sorte qu'un point de masse doit être adopté. Lorsque la fréquence de fonctionnement du signal est supérieure à 10 MHz, l'impédance de masse devient très importante. À ce stade, l'impédance de mise à la terre doit être réduite autant que possible et les points multiples les plus proches doivent être utilisés pour la mise à la terre. Lorsque la fréquence de fonctionnement est de 1ï½ 10 MHz, la longueur de la ligne de terre ne doit pas dépasser 1 / 20 de la longueur d'onde si un point de mise à la terre unique est utilisé, sinon une méthode de mise à la terre multipoints doit être utilisée.

2. Séparer le circuit numérique du circuit analogique

Il y a à la fois des circuits logiques à grande vitesse et des circuits linéaires sur la carte. Ils doivent être aussi séparés que possible, les lignes de masse des deux ne doivent pas être mélangées et doivent être connectées aux lignes de masse des bornes d'alimentation. Essayez d'augmenter la zone de mise à la terre du circuit linéaire.

3. Rendre le fil de terre aussi épais que possible

Si la ligne de terre est fine, le potentiel de terre peut varier avec le changement de courant, ce qui entraîne une instabilité du niveau du signal de synchronisation de l'électronique et une diminution des performances anti - bruit. Le fil de terre doit donc être aussi épais que possible pour permettre le passage du courant admissible sur la carte de circuit imprimé. Si possible, la largeur du fil de terre doit être supérieure à 3 mm.

4. Former le fil de terre en circuit fermé

Lorsque le PCB conçoit un système de ligne de masse pour une carte de circuit imprimé composée uniquement de circuits numériques, faire de la ligne de masse une boucle fermée peut améliorer considérablement la résistance au bruit. La raison en est qu'il y a beaucoup d'éléments de circuit intégré sur la carte de circuit imprimé, en particulier lorsqu'il y a des éléments qui consomment beaucoup d'énergie, en raison de la limitation de l'épaisseur du fil de masse, une grande différence de potentiel est créée sur la jonction de masse, ce qui entraîne Une diminution de la résistance au bruit. Si la structure de masse forme une boucle, La différence de potentiel diminuera et la résistance au bruit de l'électronique augmentera.