Notizie PCB - Design PCB di alta qualità

Design PCB di alta qualità Questo articolo è un riassunto di alcune esperienze sul layout PCB. Il contenuto dell'articolo è principalmente adatto per sistemi analogici ad alta precisione o sistemi digitali a bassa frequenza (<50MHz).

1. Layout dei componenti

Un layout ragionevole dei componenti è il prerequisito di base per la progettazione di diagrammi PCB di alta qualità. I requisiti per la disposizione dei componenti includono principalmente installazione, forza, calore, segnale e requisiti estetici.

1.1. Installazione

Si riferisce a una serie di basi proposte al fine di installare senza problemi il circuito stampato nel telaio, guscio, slot, ecc., senza interferenze di spazio, cortocircuito e altri incidenti, e fare il connettore designato nella posizione designata sul telaio o guscio in occasioni di applicazione specifiche. Richiedere. Non lo ripeterò qui.

1.2. Forza

Il circuito stampato dovrebbe essere in grado di resistere a varie forze esterne e vibrazioni durante l'installazione e il lavoro. Per questo motivo, il circuito stampato dovrebbe avere una forma ragionevole e le posizioni dei vari fori (fori di vite, fori a forma speciale) sulla scheda dovrebbero essere disposte ragionevolmente. Generalmente, la distanza tra il foro e il bordo della tavola dovrebbe essere almeno maggiore del diametro del foro. Allo stesso tempo, va notato che anche la sezione debole della piastra causata dal foro a forma speciale dovrebbe avere sufficiente resistenza alla flessione. I connettori che si "estendono" direttamente dal guscio del dispositivo sulla scheda devono essere ragionevolmente fissati per garantire affidabilità a lungo termine.

1.3. Riscaldamento

Per i dispositivi ad alta potenza con forte generazione di calore, oltre a garantire le condizioni di dissipazione del calore, dovrebbero anche essere collocati in posizioni appropriate. Soprattutto nei sofisticati sistemi analogici, è opportuno prestare particolare attenzione agli effetti negativi del campo di temperatura generato da questi dispositivi sul fragile circuito del preamplificatore. Generalmente, la parte con potenza molto grande dovrebbe essere trasformata in un modulo separatamente e alcune misure di isolamento termico dovrebbero essere adottate tra il circuito di elaborazione del segnale e il circuito di elaborazione del segnale.

1.4. Segnale

L'interferenza del segnale è un fattore importante da considerare nella progettazione del layout PCB. Diversi aspetti fondamentali sono: il circuito di segnale debole è separato o addirittura isolato dal circuito di segnale forte; la parte AC è separata dalla parte DC; la parte ad alta frequenza è separata dalla parte a bassa frequenza; prestare attenzione alla direzione della linea di segnale; la disposizione della linea di terra; misure adeguate di schermatura, filtraggio, ecc. Questi sono stati ripetutamente sottolineati in un gran numero di trattati, quindi non li ripeterò qui.

1.5. Beautiful

Non è solo necessario considerare il posizionamento ordinato e ordinato dei componenti, ma anche il cablaggio bello e liscio. Poiché i laici ordinari a volte enfatizzano il primo di più al fine di valutare unilateralmente i pro e i contro del design del circuito, per l'immagine del prodotto, il primo dovrebbe essere data priorità quando i requisiti di prestazione non sono severi. Tuttavia, nelle occasioni ad alte prestazioni, se è necessario utilizzare una scheda bifacciale e anche il circuito stampato è incapsulato in esso ed è solitamente invisibile, l'estetica del cablaggio dovrebbe essere enfatizzata prima. La prossima sezione discuterà in dettaglio l'"estetica" del cablaggio.

2. Principio di cablaggio

Quanto segue è un'introduzione dettagliata ad alcune misure anti-jamming non comuni in letteratura. Tenendo conto che nelle applicazioni pratiche, soprattutto nella produzione di prova di prodotti, viene ancora utilizzato un gran numero di doppi pannelli, il seguente contenuto è principalmente per i doppi pannelli.

Evitare gli angoli retti durante la rotazione e cercare di utilizzare transizioni diagonali o ad arco. Il cablaggio dovrebbe essere ordinato e ordinato, organizzato in modo centralizzato, che non solo può evitare l'interferenza reciproca di segnali di diversa natura, ma anche facilitare l'ispezione e la modifica. Per i sistemi digitali, non c'è bisogno di preoccuparsi di interferenze tra le linee di segnale (come linee dati, linee di indirizzo) nello stesso campo, ma i segnali di controllo come lettura, scrittura e orologio dovrebbero essere utilizzati indipendentemente per la protezione da fili di terra. Alzati.

Quando si posa una grande area (discussa più avanti), cercare di mantenere una distanza ragionevole e uguale tra il filo di terra (in realtà dovrebbe essere il "piano" di terra) e il cavo di segnale, e cercare di essere il più vicino possibile per evitare cortocircuito e perdite.

Per il sistema di corrente debole, il cavo di terra e il cavo di alimentazione dovrebbero essere il più vicino possibile. Per i sistemi che utilizzano componenti di montaggio superficiale, le linee di segnale devono essere indirizzate il più possibile verso la parte anteriore.

Ci sono molte discussioni sull'importanza e i principi di layout del filo di terra nella letteratura, ma c'è ancora una mancanza di introduzione dettagliata e accurata sulla disposizione del filo di terra nel PCB reale. La mia esperienza è che al fine di migliorare l'affidabilità del sistema (non solo per realizzare un prototipo sperimentale), il filo di terra non può essere sovraenfatizzato, soprattutto nell'elaborazione debole del segnale. A tal fine, non dobbiamo risparmiare alcuno sforzo per attuare il principio della "pavimentazione di grandi superfici".

Durante la pavimentazione del terreno, deve essere generalmente un terreno a griglia, a meno che il terreno disperso non sia diviso da altre linee. Le prestazioni termiche e la conducibilità ad alta frequenza del terreno simile alla griglia sono molto migliori dell'intero filo di terra. Nel cablaggio a doppio pannello, a volte per instradare la linea di segnale, la linea di terra deve essere separata, il che è estremamente svantaggioso per mantenere la resistenza al suolo abbastanza bassa. Per questo motivo, è necessario adottare una serie di metodi "intelligenti" per garantire la "scorrevolezza" della corrente di terra. Queste tecniche comprendono:

Un gran numero di componenti di montaggio superficiale sono utilizzati per risparmiare lo spazio occupato dai fori di saldatura che dovrebbero appartenere al filo di terra. Sfruttare appieno lo spazio anteriore: nel caso di un gran numero di componenti per montaggio superficiale, cercare di far sì che la linea del segnale vada allo strato superiore il più possibile, e dare lo strato inferiore "disinteressatamente" al filo di terra. Questo comporta innumerevoli piccoli trucchi. Il mio libro "PCB Uno dei trucchi: "Scambia Pin", c'è un trucco, e ci sono molti incantesimi simili, che saranno scritti in futuro.

Disporre ragionevolmente le linee di segnale, e "dare" aree importanti sulla scheda, in particolare l'"hinterland" (che è legato alla comunicazione dell'intero cavo di terra della scheda), al filo di terra. Finché è progettato con cura, questo può ancora essere raggiunto.

Coordinamento della parte anteriore e posteriore: A volte su un lato della scheda, il filo di terra è davvero "da nessuna parte". In questo momento, cercare di rendere i cavi su entrambi i lati coordinati tra loro. Nella posizione corrispondente, lasciare un terreno sufficiente per posare il filo di terra, e quindi passare attraverso un numero sufficiente di vias con una posizione ragionevole (considerando che i vias hanno una grande resistenza), passare la linea di segnale che sarà attraversata dal "ponte" I due lati dello stretto di Taiwan, che sono costretti a dividersi ma a malincuore, speranza di riunificazione, sono collegati in un insieme con sufficiente conducibilità.

Il numero del cane che salta sopra il muro: Quando l'enorme cavo di terra è tagliato da un piccolo cavo di segnale perché non posso uscire dal luogo, lasciare che il segnale sia sbagliato e utilizzare il cavo di salto. A volte, non sono disposto a tirare un filo nudo. Questo segnale passa attraverso una resistenza o un altro dispositivo "a gambe lunghe". Posso giustamente estendere il perno di questo dispositivo e farlo servire da saltatore. Non solo passa il segnale, ma evita anche il nome indecente del filo saltatore:-(Naturalmente, nella maggior parte dei casi, posso sempre lasciare che un tale segnale passi attraverso il posto appropriato ed evitare di attraversare il filo di terra. L'unica cosa necessaria è l'osservazione e l'immaginazione.

Il principio minimo: il percorso della corrente di terra deve essere ragionevole e la corrente alta e la corrente debole del segnale non devono andare fianco a fianco. A volte, quando si sceglie un percorso ragionevole, un plotone di linee di terra vale un esercito irragionevolmente configurato.

Dopo, a proposito, c'è un detto famoso: "Puoi fidarti di tua madre, ma non fidarti mai della tua terra". Nel caso di elaborazione del segnale estremamente debole (sotto microvolt), anche se il potenziale di terra è mantenuto costante con mezzi senza scrupoli, la differenza di potenziale di terra nei punti chiave del circuito deve comunque superare l'ampiezza del segnale elaborato, almeno della stessa grandezza, anche se il potenziale statico è appropriato, La differenza di potenziale istantaneo può ancora essere grande. In tali occasioni, prima di tutto, in linea di principio, il funzionamento del circuito dovrebbe essere il più indipendente possibile dal potenziale del terreno.

2.3. layout del cavo di alimentazione e filtro di alimentazioneLa letteratura generale ritiene che il cavo di alimentazione dovrebbe essere il più spesso possibile, che non posso essere completamente d'accordo con. Solo nella potenza elevata (corrente media di alimentazione può raggiungere 1A entro 1 secondo), è necessario garantire una larghezza sufficiente della linea elettrica (nella mia esperienza, ogni corrente 1A corrispondente a 50mil può soddisfare le esigenze della maggior parte delle occasioni). Se è solo per prevenire l'interferenza del segnale, la larghezza della linea elettrica non è critica. Anche, a volte un cavo di alimentazione più sottile è più vantaggioso! La qualità dell'alimentazione non risiede generalmente nel suo valore assoluto, ma nella fluttuazione e nelle interferenze sovrapposte dell'alimentazione. La chiave per risolvere le interferenze di potenza è il condensatore del filtro! Se la tua applicazione ha requisiti impegnativi sulla qualità dell'alimentazione, non risparmiare sui condensatori filtranti! Prestare attenzione ai seguenti punti quando si utilizzano condensatori filtranti:

L'ingresso di potenza dell'intero circuito dovrebbe avere misure di filtraggio "totali", e vari tipi di condensatori dovrebbero essere abbinati tra loro, "lo stesso non deve essere meno", almeno non male. Per i sistemi digitali, almeno 100uF elettrolisi + 10uF pezzo di tantalio + 0 .1uF patch + 1nF patch. Alta frequenza (100kHz) 100uF elettrolisi + 10uF tantalio + 0.47uF patch + 0.1uF patch. Sistema di simulazione CA: Per sistemi di simulazione CC e bassa frequenza: 1000uF | 1000uF elettrolisi + 10uF tantalio + 1uF patch + 0.1uF patch.

Ogni chip importante dovrebbe avere un "set" di condensatori filtranti. Per i sistemi digitali, una patch 0.1uF è generalmente sufficiente. I chip di corrente operativa importanti o più grandi dovrebbero anche essere combinati con una patch 10uF tantalio o 1uF, e i chip ad alta frequenza (CPU, cristallo) dovrebbero anche essere combinati con 10nF |470pF o 1nF. Il condensatore deve essere il più vicino possibile al pin di alimentazione del chip e collegato il più direttamente possibile. Più piccolo è il condensatore, più vicino dovrebbe essere.

Per il condensatore del filtro chip, la sezione all'interno (il condensatore del filtro al pin di alimentazione del chip) dovrebbe essere il più spessa possibile ed è meglio se più fili sottili possono essere utilizzati fianco a fianco. Con il condensatore filtro che fornisce una sorgente di tensione a bassa impedenza (CA) e sopprime l'interferenza dell'accoppiamento CA, la linea di alimentazione esterna al perno del condensatore (riferendosi alla sezione dall'alimentazione principale al condensatore del filtro) non è così importante. La larghezza della linea non deve essere troppo spessa, almeno Non c'è bisogno di occupare un sacco di area di bordo per questo. Alcuni sistemi analogici richiedono anche l'ingresso di alimentazione per adottare una rete di filtri RC per sopprimere ulteriormente le interferenze, e una linea di alimentazione più sottile a volte solo raddoppia la resistenza nel filtro RC, il che è vantaggioso.

Per un sistema con un ampio intervallo di temperatura operativa, va notato che le prestazioni dei condensatori elettrolitici in alluminio diminuiranno o addirittura perderanno il loro effetto filtrante a basse temperature. In questo momento, dovrebbero essere utilizzati condensatori al tantalio appropriati. Ad esempio, sostituire l'alluminio 470uF con l'alluminio 100uF tantalio|1000uF o sostituire l'alluminio 100uF con il pezzo 22uF di tantalio. Fare attenzione a non tenere il condensatore elettrolitico in alluminio troppo vicino al dispositivo di riscaldamento ad alta potenza.