Technologie PCB - Quelques règles de base pour la mise en page de PCB

Comme le champ électrique entre la couche de puissance et la formation est variable, les perturbations électromagnétiques rayonnent des bords de la plaque. C'est ce qu'on appelle l'effet edge.

La solution consiste à rétrécir la couche de puissance pour que le champ électrique ne conduise que dans les limites du plan de masse. En H (épaisseur diélectrique entre l'alimentation et la terre), si le champ électrique est indenté de 20h, 70% du champ électrique peut être limité aux bords du plan de masse et 98% à moins de 100H.

Autres considérations pour la mise en page de PCB

1. Généralités

1.1 Les zones de câblage des signaux numériques, analogiques et DAA sont prédéfinies sur le PCB.

1.2 Les composants numériques et analogiques et le câblage correspondant doivent être séparés autant que possible et placés dans leurs zones de câblage respectives.

1.3 le routage des signaux numériques à grande vitesse doit être aussi court que possible.

1.4 le routage du signal analogique sensible doit être aussi court que possible.

1.5 distribution rationnelle de l'alimentation et de la mise à la terre.

1.6 dgnd, agnd et séparation des champs.

1.7 l'alimentation et le routage des signaux critiques doivent utiliser des fils larges.

1.8 Le circuit numérique est placé près de l'interface bus parallèle / DTE série et le circuit DAA est placé près de l'interface de la ligne téléphonique.

Règles et compétences de base pour le câblage PCB

2. Placement des membres

2.1 Dans le schéma du circuit du système:

A) diviser les circuits numériques, analogiques, DAA et leurs circuits associés;

B) Division des composants numériques, analogiques et hybrides numériques / analogiques dans chaque Circuit;

C) Notez l'emplacement des broches d'alimentation et de signal de chaque puce IC.

2.2 Division préliminaire de la zone de câblage des circuits numériques, analogiques et DAA sur le PCB (généralement 2 / 1 / 1). Les composants numériques et analogiques et leur câblage respectif doivent être éloignés et limités autant que possible à leurs zones de câblage respectives.

Remarque: lorsque les circuits DAA représentent une grande partie, il y aura plus de signaux de contrôle / d'état routés à travers leur zone de câblage qui peuvent être ajustés en fonction des règles locales telles que l'espacement des éléments, la suppression de haute tension, la limitation du courant, etc.

2.3 Après la Division préliminaire, placez les composants du connecteur et de la prise:

A) placer des Inserts autour des connecteurs et des prises;

B) laisser de la place pour l'alimentation et le câblage de terre autour des composants;

C) placez le plug - in correspondant autour de la prise.

2.4 composants hybrides à la première position (p. ex., modem, puce de conversion A / D, D / a, etc.):

A) déterminer la direction dans laquelle les éléments sont placés et essayer de faire les broches de signal numérique et analogique face à leurs zones de câblage respectives;

B) Placer les composants à la jonction des zones de câblage des signaux numériques et analogiques.

2.5 placer tous les simulateurs:

A) placer des composants de circuits analogiques, y compris des circuits DAA;

B) Les simulateurs sont placés à proximité les uns des autres, du côté du circuit imprimé contenant le câblage des signaux txa1, txa2, rin, VC et vref;

C) Évitez de placer des composants bruyants autour du câblage des signaux txa1, txa2, rin, VC et vref;

D) pour les modules DTE série DTE EIA / TIA - 232 - E

Le récepteur / pilote du signal d'interface série doit être placé le plus près possible du connecteur et loin de l'acheminement des signaux d'horloge haute fréquence afin de réduire / éviter l'augmentation des dispositifs de suppression du bruit tels que les selfs et les capacités sur chaque ligne.

2.6 placer les éléments numériques et les condensateurs de découplage:

A) Les éléments numériques sont placés de manière centralisée afin de réduire la longueur du câblage;

B) placer un condensateur de découplage de 0,1 µF entre l'alimentation / la masse de l'IC et le chemin de connexion doit être aussi court que possible pour réduire l'EMI;

C) pour les modules de bus parallèles, les composants sont proches les uns des autres

Les bords des connecteurs doivent être placés conformément aux normes d'interface de bus d'application, telles que la limite de longueur de routage de bus ISA de 2,5 pouces;

D) pour les modules DTE série, le circuit d'interface est à proximité du connecteur;

E) le circuit de l'oscillateur à cristal doit être aussi proche que possible de son conducteur.

2.7 Les lignes de terre de chaque zone sont généralement connectées à un ou plusieurs points ou roulements de résistance 0 ohm.

3. Routage du signal

3.1 Dans le routage du signal modem, il faut s'éloigner autant que possible des lignes de signal sensibles au bruit et des lignes de signal sensibles aux interférences. Si cela est inévitable, une ligne de signal neutre doit être utilisée pour l'isolation.

Les broches de signal, les broches de signal neutre et les broches de signal auxquelles le modem est vulnérable aux interférences sont indiquées dans le tableau ci - dessous:

Ligne de signal Modem

Les signaux de port série RS - 232C sont divisés en trois catégories: signal de transmission, signal de contact et ligne de masse

(1) signal de transmission: signifie TxD (ligne de signal de transmission de données) et rxd (ligne de signal de réception de données). Le format des informations transmises par TxD et reçues par rxd est le suivant: une unité de transmission (octet) est composée d'un bit de départ, d'un bit de données, d'un bit de parité et d'un bit d'arrêt.

(2) signaux de contact: signaux RTS, CTS, DTR, DSR, DCD et Ri dont les fonctions sont les suivantes:

RTS (Request to Transfer) est un signal de contact envoyé par le PC au modem. Le niveau haut indique que l'ordinateur demande l'envoi de données au modem

CTS (Clear Transmission) est le signal de contact envoyé par le modem au PC. Le niveau haut indique que le modem répond au signal RTS envoyé par le PC et est prêt à envoyer des données au modem distant.

Le DTR (Data Terminal ready) est le signal de contact envoyé par le PC au modem. Un écran haute puissance indique que le PC est prêt et qu'un canal de communication peut être établi entre le modem local et le modem distant. S'il s'agit d'un écran basse consommation, forcez le modem à mettre fin à la communication.

Le DSR (Data Device ready) est le signal de contact que le modem envoie au PC. Il indique l'état de fonctionnement du modem local. Le niveau haut indique que le modem n'est pas dans l'état d'appel de test et qu'un canal peut être établi avec le modem distant.

Le DCD (transmission detection) est le signal d'état envoyé par le modem au PC. Le niveau haut indique que le DCE local reçoit un signal porteur du modem distant.

Ri (ringing indication) est le signal d'état envoyé par le modem au PC. Le niveau haut indique que le modem local reçoit un signal de sonnerie du modem distant.

(3) Le signal de ligne de masse (GNd) fournit le même point de référence potentiel pour le PC et le modem connectés.

Le modem haut débit 56K est un modem haut débit à numérotation commutée introduit en 1997. Son taux de transmission est plus élevé que le taux limite de 33,6 kbit / s sur une ligne téléphonique traditionnelle, en raison de l'adoption d'une technologie de modulation - démodulation complètement différente de celle de 33,6 kbit / S. son principe de fonctionnement et ses exigences d'application diffèrent également de ceux d'un modem haute vitesse 33,6 kbit / S.

Les normes de connexion entre DTE et DCE incluent cctv.10 / x.26;

3.2 Le câblage du signal numérique doit être placé, dans la mesure du possible, dans la zone de câblage du signal numérique;

Le câblage du signal analogique doit être placé, dans la mesure du possible, dans la zone de câblage du signal analogique;

(le câblage isolé peut être pré - placé pour limiter le câblage et empêcher le câblage de se propager au - delà de la zone de câblage)

Le routage du signal numérique est perpendiculaire au routage du signal analogique pour réduire le couplage croisé.

3.3 limitez le câblage du signal analogique à la zone de câblage du signal analogique en utilisant un câblage isolé (généralement mis à la terre).

A) Le câblage de masse isolé de la zone analogique entoure la zone de câblage du signal analogique, qui est disposée de part et d'autre de la carte PCB avec une largeur de ligne de 50 à 100 mm;

B) Le câblage isolé de la zone numérique doit entourer la zone de câblage du signal numérique, qui doit être disposée de part et d'autre d'un circuit imprimé d'une largeur de ligne de 50 à 100 ml, et le bord d'un circuit imprimé doit être disposé d'une largeur de 200 ml.

3.4 largeur de câblage du signal d'interface de bus parallèle "10mil (généralement 12 - 15mil), comme / HCS, / HRD, / hwt, / reset.

3.5 largeur de câblage du signal analogique: 10mil (généralement 12 - 15mil), comme MICM, micv, spkv, VC, vref, txa1, txa2, rxa, telin, telout.

3.6 le routage de tous les autres signaux doit être aussi large que possible, la largeur de la ligne doit être de 5 Mil (généralement 10 mil) et le routage entre les composants doit être aussi court que possible (les composants doivent être placés à l'avance).

3.7 La largeur de la ligne de câblage du condensateur de dérivation à l'IC correspondant doit être de 25 mil et les trous excessifs doivent être évités autant que possible.

3.8 Les lignes de signalisation qui traversent différentes zones (p. ex., les signaux de commande / d'état typiques à basse vitesse) doivent traverser la ligne de terre isolée en un point (de préférence) ou en deux points. Si le câblage n'est que d'un côté, un fil de terre isolé peut conduire de l'autre côté du PCB pour sauter le câblage du signal et maintenir la continuité.

3.9 le routage des signaux à haute fréquence doit éviter une courbure angulaire de 90 degrés et un arc de cercle lisse ou un angle de 45 degrés doivent être utilisés.

3.10 Le câblage des signaux à haute fréquence doit réduire l'utilisation de connexions à trous croisés.

3.11 toutes les routes de signal doivent être éloignées du circuit de l'oscillateur à cristal.

3.12 le routage des signaux à haute fréquence doit être effectué par un seul routage continu, évitant ainsi que plusieurs segments de routage ne s'étendent à partir d'un point.

3.13 dans un circuit DAA, laisser un espace d'au moins 60 mil autour des perforations (toutes les couches).

3.14 effacer la boucle de mise à la terre pour empêcher la rétroaction accidentelle du courant d'affecter l'alimentation.

4. Puissance

4.1 déterminer la relation de connexion d'alimentation.

4.2 Dans la zone de câblage du signal numérique, un condensateur électrolytique de 10 µF ou un condensateur au tantale est connecté en parallèle avec un condensateur à feuille de céramique de 0,1 µF, puis connecté entre l'alimentation / la masse. Placez - en un à l'entrée d'alimentation et à l'extrémité la plus distale de la carte PCB pour éviter les interférences de bruit causées par les impulsions de crête de puissance.

4.3 Pour les panneaux à double face, entourez le circuit avec des lignes d'alimentation d'une largeur de 200 mil des deux côtés dans la même couche du circuit d'alimentation. (l'autre côté doit être traité avec le même numéro)

4.4 En général, le câblage d'alimentation doit être mis en place avant le câblage de signal.

5. Terres

5.1 Dans un panneau double face, les zones inutilisées autour et sous les composants numériques et analogiques (autres que les AAD) sont remplies de zones numériques ou analogiques. Les mêmes domaines régionaux de différents niveaux sont reliés entre eux et les mêmes domaines régionaux de différents niveaux sont reliés par plusieurs voies: la broche Modem dgnd est reliée à la zone numérique et la broche agnd est reliée à la zone analogique; Les zones numériques et analogiques sont séparées par un espace rectiligne.

5.2 Dans un panneau à quatre couches, couvrir les composants numériques et analogiques (à l'exception de la DAA) avec des zones numériques et analogiques; La broche dgnd du modem relie la zone numérique et la broche agnd relie la zone analogique; Les zones numériques et analogiques sont séparées par un espace rectiligne.

5.3 si un filtre EMI est requis dans la conception, un espace doit être réservé à l'extrémité de la prise de l'interface pour la plupart des dispositifs EMI (billes magnétiques / condensateurs). Les zones inutilisées sont remplies de zones et doivent être connectées au boîtier blindé.

5.4 L'alimentation électrique de chaque module doit être séparée. Les modules fonctionnels peuvent être divisés en: interface de bus parallèle, affichage, circuits numériques (SRAM, EPROM, modem), DAA, etc. chaque module fonctionnel ne peut connecter l'alimentation / la masse qu'au point source de l'alimentation / la masse.

5.5 Pour les modules DTE série, l'utilisation de capacités de découplage pour réduire le couplage de puissance peut également faire la même chose pour les lignes téléphoniques.

5.6 Le fil de terre est relié par un point, si possible avec un Bead; Si la suppression de l'EMI est nécessaire, autorisez le fil de terre à se connecter ailleurs.

5.7 tous les fils de mise à la terre doivent être aussi larges que possible, 25 - 50 mils.

5.8 tous les condensateurs d'alimentation / terre IC sont aussi courts que possible et n'utilisent pas de via.

6. Circuit de vibration de cristal

6.1 toutes les lignes connectées aux entrées / sorties du cristal (par exemple xtli, xtlo) sont aussi courtes que possible afin de réduire les interférences sonores et l'impact de la capacité répartie sur le cristal. Le temps de fonctionnement xtlo est aussi court que possible, avec un angle de virage d'au moins 45 degrés. (Driver à courant élevé dû à la connexion xtlo à un temps de montée rapide)

6.2 pas de couche de fil de terre à l'intérieur du double panneau. Le fil de masse capacitif du cristal doit être connecté à la broche dgnd de l'appareil la plus proche de l'oscillation du cristal, en utilisant le fil court le plus court possible et en minimisant les vias.

6.3 si possible, le boîtier de cristal est mis à la terre.

6.4 Connectez une résistance de 100 ohms entre la broche xtlo et le noeud oscillateur / condensateur à cristal.

Le condensateur de vibration 6.5 Crystal est directement connecté à la broche GNd du modem. N'utilisez pas la zone de mise à la terre ou le câble de mise à la terre pour connecter la capacité à la broche GNd du modem.

7. Conception de modem indépendante utilisant l'interface EIA / TIA - 232

7.1 utilisez un boîtier métallique. Si un boîtier en plastique est nécessaire, une feuille métallique ou un spray conducteur doit être utilisé à l'intérieur pour réduire l'IME.

7.2 placez une Self du même mode sur chaque ligne d'alimentation.

Un connecteur de 7,3 composants est placé près de l'interface EIA / TIA - 232.

7.4 tous les appareils EIA / TIA - 232 sont connectés à l'alimentation / à la terre séparément du point d'alimentation. La source d'alimentation / mise à la terre doit être l'entrée d'alimentation sur la carte ou la sortie de la puce du régulateur de tension.

7.5 Le signal du câble EIA / TIA - 232 est connecté à la masse numérique.

Pour les signaux analogiques, plus de détails sont donnés:

La conception des circuits analogiques est la partie la plus difficile, mais aussi la plus mortelle, pour les ingénieurs. Bien que le développement actuel des circuits numériques et des circuits intégrés à grande échelle soit très rapide, la conception de circuits analogiques reste inévitable et ne peut parfois pas être remplacée par des circuits numériques, par exemple la conception de circuits RF RF! Voici un résumé des problèmes à surveiller dans la conception de circuits analogiques. Certains sont purement expérientiels. Nous espérons que vous serez plus critique!

(1) pour obtenir un circuit de rétroaction avec une bonne stabilité, une petite résistance ou un anneau d'étranglement à l'extérieur de l'anneau de rétroaction est généralement nécessaire pour fournir un tampon à la charge Capacitive.

(2) les circuits de rétroaction intégrés nécessitent généralement une petite résistance (environ 560 ohms) en série avec chaque condensateur intégré supérieur à 10 PF.

(3) n'utilisez pas de circuits actifs en dehors de la boucle de rétroaction pour filtrer ou contrôler la bande passante RF de l'EMC, mais uniquement des composants passifs (de préférence des circuits RC). La rétroaction intégrée n'est efficace que pour les fréquences où le gain en boucle ouverte est supérieur au gain en boucle fermée. Aux fréquences plus élevées, le circuit d'intégration ne peut pas contrôler la réponse en fréquence.

(4) pour obtenir un circuit linéaire stable, toutes les connexions doivent être protégées par des filtres passifs ou d'autres méthodes de réjection telles que l'isolation photoélectrique.

(5) en utilisant un filtre Cem, le filtre associé au ci doit être connecté au plan de référence local 0V.

(6) Les filtres d’entrée et de sortie doivent être placés aux raccordements des câbles externes. En raison de l'effet d'antenne, tout câblage sans système de blindage doit être filtré. Un filtrage est également nécessaire au niveau du câblage au sein d'un système de blindage d'un convertisseur à traitement numérique du signal ou à commutation.

(7) Tout comme les circuits intégrés numériques, l'alimentation analogique des circuits intégrés et les broches de référence de mise à la terre nécessitent un découplage RF de haute qualité. Cependant, les circuits intégrés analogiques nécessitent généralement un découplage de puissance à basse fréquence, car le rapport de réjection du bruit de puissance (PSRR) de l'élément analogique n'augmente pratiquement pas au - delà de 1 kHz. Un filtre RC ou LC doit être utilisé sur la ligne d'alimentation analogique de chaque amplificateur opérationnel, comparateur et convertisseur de données. La fréquence angulaire du filtre de puissance doit compenser la fréquence angulaire PSRR et la pente du dispositif pour obtenir le PSRR requis sur toute la plage de fréquences de fonctionnement. 2 P% U - S; Y3 A8 pieds

(8) pour les signaux analogiques à grande vitesse, la technologie de la ligne de transmission est nécessaire en fonction de leur longueur de connexion et de la fréquence maximale de communication. Même pour les signaux à basse fréquence, l'utilisation de la technologie de la ligne de transmission peut améliorer sa résistance aux interférences, mais l'absence d'une ligne de transmission correctement adaptée crée un effet d'antenne.

(9) Évitez les entrées ou les sorties à haute impédance qui sont très sensibles aux champs électriques.

(10) Étant donné que la majeure partie du rayonnement est produite par des tensions et des courants de mode commun et que la plupart des perturbations électromagnétiques dans l'environnement sont causées par des problèmes de mode commun, la technologie d'émission et de réception équilibrée (mode différentiel) dans les circuits analogiques aura un bon effet CEM et réduira La diaphonie. Le pilote du circuit d'équilibrage (circuit différentiel) n'utilise pas le système de référence 0v comme boucle de retour, évitant ainsi les boucles à fort courant et réduisant ainsi le rayonnement RF.

(11) le Comparateur doit avoir une hystérésis (rétroaction positive) pour éviter les transformations de sortie erronées dues au bruit et aux interférences et pour éviter les oscillations aux points de coupure. N'utilisez pas de comparateur plus rapide que nécessaire (Réduisez le DV / DT autant que possible tout en répondant à vos besoins).

(12) certains circuits intégrés analogiques sont particulièrement sensibles aux champs RF, il est donc souvent nécessaire de protéger ces éléments analogiques avec de petits boîtiers de blindage métalliques montés sur le circuit imprimé et connectés à la surface de masse du circuit imprimé. Veillez à assurer ses conditions de dissipation de chaleur.

CPLD est l'abréviation de Complex PLD. Comme son nom l'indique, c'est un élément logique plus complexe que le PLD. Le CPLD est un élément logique de haut niveau d'intégration. En raison de son haut niveau d'intégration, il a l'avantage d'améliorer les performances, d'augmenter la fiabilité, de réduire la surface du PCB et de réduire les coûts. Un élément CPLD est essentiellement une combinaison de nombreux blocs logiques. Chaque bloc logique est similaire à un simple élément PLD (par exemple 22v10). Les relations entre les blocs logiques sont constituées d'architectures de connexions variables qui synthétisent l'ensemble du circuit logique.

Les éléments CPLD courants sont les séries max5000 et max7000 d'altera. Les séries max340 et flash370 de saipras ont généralement un nombre de portes compris entre 1000 et 7000 pour les éléments CPLD.