Progettazione PCB - Tecniche geniali per la disposizione dei PCB

PCB (edCircuitBoard), il nome cinese è circuito stampato, noto anche come circuito stampato, circuito stampato, è un componente elettronico importante, un supporto per componenti elettronici e un fornitore di connessioni elettriche per componenti elettronici. Poiché è fatto dalla stampa elettronica, è chiamato circuito stampato.

Poiché i requisiti di dimensione PCB stanno diventando sempre più piccoli, i requisiti di densità del dispositivo stanno diventando sempre più alti e la progettazione PCB diventa sempre più difficile. Come ottenere un'alta velocità di layout PCB e accorciare il tempo di progettazione, qui l'autore parla delle abilità di progettazione di pianificazione, layout e cablaggio PCB.

Prima di avviare il cablaggio, il design dovrebbe essere attentamente analizzato e il software utensile dovrebbe essere impostato con attenzione, il che renderà il design più in linea con i requisiti.

1. Determinare il numero di strati del PCB

La dimensione del circuito stampato e il numero di strati di cablaggio devono essere determinati nella fase iniziale della progettazione. Il numero di strati di cablaggio e il metodo STack-up influenzeranno direttamente il cablaggio e l'impedenza delle linee stampate. La dimensione della scheda aiuta a determinare il metodo di impilamento e la larghezza della linea stampata per ottenere l'effetto di progettazione desiderato. Attualmente, la differenza di costo tra schede multistrato è molto piccola ed è meglio utilizzare più strati di circuito e rendere la distribuzione del rame uniformemente all'inizio della progettazione.

2. Norme e restrizioni di progettazione

Per completare con successo il compito di cablaggio, gli strumenti di cablaggio devono funzionare secondo le regole e le restrizioni corrette. Per classificare tutte le linee di segnale con requisiti speciali, ogni classe di segnale dovrebbe avere una priorità. Più alta è la priorità, più severe sono le regole. Le regole riguardano la larghezza delle linee stampate, il numero massimo di vias, il grado di parallelismo, l'influenza reciproca tra le linee di segnale e la limitazione degli strati. Queste regole hanno una grande influenza sulle prestazioni dello strumento di cablaggio.

Un'attenta considerazione dei requisiti di progettazione è un passo importante per un cablaggio di successo.

3. Il layout dei componenti

Nel processo di assemblaggio ottimale, le regole di progettazione per fabbricabilità (DFM) impongono restrizioni alla disposizione dei componenti. Se il reparto assemblaggio consente ai componenti di muoversi, il circuito può essere opportunamente ottimizzato, il che è più conveniente per il cablaggio automatico. Le regole e i vincoli definiti influenzeranno il design del layout. Lo strumento di cablaggio automatico considera solo un segnale alla volta. Impostando i vincoli di cablaggio e impostando lo strato della linea di segnale, lo strumento di cablaggio può completare il cablaggio come immaginava il progettista.

Ad esempio, per il layout del cavo di alimentazione:

Nel layout PCB, il circuito di disaccoppiamento dell'alimentazione elettrica dovrebbe essere progettato vicino ai circuiti pertinenti, piuttosto che posizionato nella parte di alimentazione, altrimenti non influenzerà solo l'effetto bypass, ma anche la corrente pulsante fluirà sulla linea elettrica e sulla linea di terra, causando interferenze;

Per la direzione dell'alimentazione elettrica all'interno del circuito, l'alimentazione dovrebbe essere fornita dalla fase finale alla fase precedente e il condensatore del filtro dell'alimentazione elettrica di questa parte dovrebbe essere disposto vicino alla fase finale;

Per alcuni canali di corrente principali, come la disconnessione o la misurazione della corrente durante il debug e il test, gli spazi di corrente dovrebbero essere disposti sui fili stampati durante il layout.

Inoltre, va notato che l'alimentazione regolata dovrebbe essere disposta su un circuito stampato separato il più possibile durante il layout. Quando l'alimentazione elettrica e il circuito condividono un circuito stampato, nel layout, dovrebbe essere evitato che l'alimentazione stabilizzata e i componenti del circuito siano mescolati o l'alimentazione elettrica e il circuito condividano il filo di terra.

Poiché questo tipo di cablaggio non solo è facile da produrre interferenze, ma anche incapace di scollegare il carico durante la manutenzione, solo una parte dei fili stampati può essere tagliata in quel momento, danneggiando così la scheda stampata.

4. Fan-out design

Nella fase di progettazione fan-out, ogni pin del dispositivo di montaggio superficiale PCB dovrebbe avere almeno una via, in modo che quando sono necessarie più connessioni, il circuito stampato possa eseguire la connessione interna, i test online e il ritrattamento del circuito.

Al fine di massimizzare l'efficienza dello strumento di routing automatico, la dimensione via più grande e la linea stampata devono essere utilizzate il più possibile e l'intervallo è idealmente impostato a 50mil. Utilizzare il tipo via che massimizza il numero di percorsi di routing. Dopo attenta considerazione e previsione, la progettazione del circuito test online può essere effettuata nella fase iniziale della progettazione e realizzata nella fase successiva del processo produttivo.

Determinare il tipo di via fan-out in base al percorso di cablaggio e test online del circuito. L'alimentazione elettrica e la messa a terra influenzeranno anche il cablaggio e il design fan-out.

5. Cablaggio manuale ed elaborazione dei segnali chiave

Il cablaggio manuale è un processo importante di progettazione del circuito stampato ora e in futuro. L'uso del cablaggio manuale aiuta gli strumenti automatici di cablaggio per completare il lavoro di cablaggio.

Routing e fissaggio manuale della rete selezionata (net), è possibile creare un percorso che può essere utilizzato per il routing automatico.

I segnali chiave vengono prima cablati, manualmente o in combinazione con strumenti di cablaggio automatici. Dopo che il cablaggio è completato, il personale tecnico e tecnico competente controllerà il cablaggio del segnale. Dopo che l'ispezione è passata, i cavi saranno fissati e quindi i restanti segnali saranno automaticamente cablati.

A causa dell'esistenza di impedenza nel filo di terra, porterà interferenze di impedenza comune al circuito. Pertanto, non collegare alcun punto con un simbolo di messa a terra a piacimento durante il cablaggio, che può causare accoppiamento dannoso e influenzare il funzionamento del circuito.

Alle frequenze più elevate, l'induttanza del filo sarà di diversi ordini di grandezza più grandi della resistenza del filo stesso. In questo momento, anche se solo una piccola corrente ad alta frequenza scorre attraverso il cavo, si verificherà una certa caduta di tensione ad alta frequenza. Pertanto, per i circuiti ad alta frequenza, il layout PCB dovrebbe essere organizzato nel modo più compatto possibile e i fili stampati dovrebbero essere il più corti possibile.

Ci sono induttanza e capacità reciproche tra i fili stampati. Quando la frequenza di lavoro è grande, causerà interferenze ad altre parti, che è chiamata interferenza parassitaria di accoppiamento. I metodi di soppressione che possono essere presi sono:

Cercare di abbreviare il routing del segnale tra tutti i livelli;

Disporre tutti i livelli di circuiti in ordine di segnali per evitare di attraversare ogni livello di linee di segnale;

I fili di due pannelli adiacenti dovrebbero essere perpendicolari o incrociati, non paralleli;

Quando i fili di segnale devono essere disposti in parallelo nella scheda, questi fili devono essere separati per quanto possibile da una certa distanza, o separati da fili di terra e cavi di alimentazione per raggiungere lo scopo di schermatura.

6. Cablaggio automatico

Il cablaggio dei segnali chiave deve considerare il controllo di alcuni parametri elettrici durante il cablaggio PCB, come la riduzione dell'induttanza distribuita, ecc. Dopo aver compreso i parametri di ingresso dello strumento di cablaggio automatico e l'impatto dei parametri di ingresso sul cablaggio, la qualità del cablaggio automatico può essere in una certa misura. Garantito.

Nel instradare automaticamente i segnali dovrebbero essere utilizzate regole generali. Impostando restrizioni e vietando le aree di cablaggio per limitare gli strati utilizzati da un dato segnale e il numero di vias utilizzati, lo strumento di cablaggio può instradare automaticamente i fili secondo le idee progettuali dell'ingegnere. Dopo aver impostato i vincoli e applicato le regole create, il routing automatico otterrà risultati simili alle aspettative. Una volta completata una parte del progetto, verrà riparato per evitare che venga influenzato dal successivo processo di instradamento.

Il numero di cablaggi dipende dalla complessità del circuito e dal numero di regole generali definite. Gli strumenti di cablaggio automatico di oggi sono molto potenti e di solito possono completare il 100% del cablaggio. Tuttavia, quando lo strumento di cablaggio automatico non ha completato tutto il cablaggio del segnale, è necessario instradare manualmente i segnali rimanenti.

7. Disposizione del cablaggio

Per alcuni segnali con pochi vincoli, la lunghezza del cablaggio è molto lunga. In questo momento, è possibile prima determinare quale cablaggio è ragionevole e quale cablaggio è irragionevole, quindi modificare manualmente per accorciare la lunghezza del cablaggio del segnale e ridurre il numero di vias.