Notizie PCB - Risoluzione dei problemi relativi alla progettazione del circuito stampato

Come ingegnere elettronico, il circuito stampato PCB è un compito necessario per gli ingegneri elettronici per fare progettazione elettronica. Credo che tutti abbiano incontrato qualche confusione e problemi nella progettazione elettronica nel loro lavoro. Qui riassumo il processo di circuito stampato Alcuni dei metodi di progettazione, spero di darvi risposte.

1. La dimensione del circuito stampato e il layout del dispositivo

La dimensione del circuito stampato PCB dovrebbe essere moderata. Quando è troppo grande, le linee stampate saranno lunghe e l'impedenza aumenterà, il che non solo ridurrà la resistenza al rumore, ma aumenterà anche il costo. In termini di layout del dispositivo, come altri circuiti logici, i dispositivi collegati tra loro dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile in modo da ottenere un migliore effetto anti-rumore. Generatori di orologi, oscillatori a cristalli e terminali di ingresso dell'orologio della CPU sono tutti soggetti al rumore, quindi dovrebbero essere più vicini l'uno all'altro. È molto importante che i dispositivi a rischio di rumore, i circuiti a bassa corrente e i circuiti ad alta corrente siano tenuti il più possibile lontani dai circuiti logici. Se possibile, dovrebbero essere realizzate schede PCB separate.

2. Configurazione del condensatore di disaccoppiamento

Nel ciclo di alimentazione DC, il cambiamento del carico causerà il rumore dell'alimentazione elettrica. Ad esempio, nei circuiti digitali, quando il circuito cambia da uno stato all'altro, una grande corrente di picco sarà generata sulla linea elettrica, formando una tensione di rumore transitoria. La configurazione dei condensatori di disaccoppiamento può sopprimere il rumore causato dai cambiamenti di carico, che è una pratica comune nella progettazione di affidabilità dei circuiti stampati.

I principi di configurazione sono i seguenti:

Un condensatore elettrolitico 10-100uF è collegato attraverso il terminale di ingresso di alimentazione. Se la posizione del circuito stampato lo consente, l'effetto anti-interferenza di utilizzare un condensatore elettrolitico superiore a 100uF sarà migliore.

Configurare un condensatore ceramico 0.01uF per ogni chip di circuito integrato. Se lo spazio del circuito stampato PCB è piccolo e non può essere installato, un condensatore elettrolitico al tantalio 1-10uF può essere configurato per ogni chip 4-10. L'impedenza ad alta frequenza di questo dispositivo è particolarmente piccola e l'impedenza è inferiore a 1Ω nell'intervallo 500kHz-20MHz. E la corrente di perdita è molto piccola (meno di 0.5uA).

Per i dispositivi con scarsa capacità di rumore e grandi cambiamenti di corrente durante lo spegnimento e dispositivi di archiviazione come ROM e RAM, un condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere collegato direttamente tra la linea di alimentazione (Vcc) e la massa (GND) del chip.

Il cavo di piombo del condensatore di disaccoppiamento non dovrebbe essere troppo lungo, in particolare il condensatore di bypass ad alta frequenza non dovrebbe avere cavi di piombo.

Tre, progettazione del filo di terra

Nelle apparecchiature elettroniche, la messa a terra è un metodo importante per controllare le interferenze. Se la messa a terra e la schermatura possono essere combinati e utilizzati correttamente, la maggior parte dei problemi di interferenza possono essere risolti. La struttura a terra delle apparecchiature elettroniche comprende approssimativamente terra del sistema, terra del telaio (terra dello scudo), terra digitale (terra logica) e terra analogica. I seguenti punti dovrebbero essere prestati attenzione nella progettazione del filo di terra:

1. Scegliere correttamente messa a terra a punto singolo e messa a terra a più punti

Nel circuito a bassa frequenza, la frequenza di lavoro del segnale è inferiore a 1MHz, il suo cablaggio e l'induttanza tra i dispositivi hanno poca influenza e la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra ha una maggiore influenza sull'interferenza, quindi dovrebbe essere adottata una messa a terra di un punto. Quando la frequenza di funzionamento del segnale è superiore a 10MHz, l'impedenza del filo di terra diventa molto grande. In questo momento, l'impedenza del filo di terra dovrebbe essere ridotta il più possibile e i punti multipli più vicini dovrebbero essere utilizzati per la messa a terra. Quando la frequenza di lavoro è 1～10MHz, se viene adottata la messa a terra a un punto, la lunghezza del filo di massa non dovrebbe superare 1/20 della lunghezza d'onda, altrimenti dovrebbe essere adottato il metodo di messa a terra a più punti.

2. Separare il circuito digitale dal circuito analogico

Sul circuito sono presenti sia circuiti logici ad alta velocità che circuiti lineari. Dovrebbero essere separati il più possibile e i fili di terra dei due non dovrebbero essere mescolati e dovrebbero essere collegati ai fili di terra del terminale di alimentazione. Cercate di aumentare il più possibile l'area di messa a terra del circuito lineare.

3. Rendere il filo di terra il più spesso possibile

Se il cavo di massa è molto sottile, il potenziale di terra cambierà con il cambiamento corrente, causando il livello del segnale di temporizzazione del dispositivo elettronico per essere instabile e le prestazioni anti-rumore per deteriorarsi. Pertanto, il filo di messa a terra dovrebbe essere il più spesso possibile in modo che possa passare la corrente ammissibile sul circuito stampato. Se possibile, la larghezza del filo di terra dovrebbe essere maggiore di 3mm.

4. Formare il filo di terra in un ciclo chiuso

Quando si progetta il sistema di filo di terra del circuito stampato composto solo da circuiti digitali, rendendo il filo di terra in un ciclo chiuso può migliorare significativamente la capacità anti-rumore. La ragione è che ci sono molti componenti del circuito integrato sul circuito stampato, soprattutto quando ci sono componenti che consumano molta energia, a causa della limitazione dello spessore del filo di terra, verrà generata una grande differenza di potenziale sulla giunzione a terra, con conseguente diminuzione della capacità anti-rumore, se la struttura di messa a terra è formata in un loop, la differenza di potenziale sarà ridotta e la capacità anti-rumore delle apparecchiature elettroniche sarà migliorata.

Come ingegnere elettronico, il circuito stampato è un compito necessario per gli ingegneri elettronici per fare progettazione elettronica. Credo che tutti abbiano incontrato qualche confusione e problemi nella progettazione elettronica nel loro lavoro. Qui riassumo il processo di circuito stampato Alcuni dei metodi di progettazione, spero di darvi risposte.

1. La dimensione del circuito stampato e il layout del dispositivo

La dimensione del circuito stampato dovrebbe essere moderata. Quando è troppo grande, le linee stampate saranno lunghe e l'impedenza aumenterà, il che non solo ridurrà la resistenza al rumore, ma aumenterà anche il costo. In termini di layout del dispositivo, come altri circuiti logici, i dispositivi collegati tra loro dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile in modo da ottenere un migliore effetto anti-rumore. Generatori di orologi, oscillatori a cristalli e terminali di ingresso dell'orologio della CPU sono tutti soggetti al rumore, quindi dovrebbero essere più vicini l'uno all'altro. È molto importante che i dispositivi a rischio di rumore, i circuiti a bassa corrente e i circuiti ad alta corrente siano tenuti il più possibile lontani dai circuiti logici. Se possibile, dovrebbero essere realizzati circuiti stampati separati.

2. Configurazione del condensatore di disaccoppiamento

Nel ciclo di alimentazione DC, il cambiamento del carico causerà il rumore dell'alimentazione elettrica. Ad esempio, nei circuiti digitali, quando il circuito cambia da uno stato all'altro, una grande corrente di picco sarà generata sulla linea elettrica, formando una tensione di rumore transitoria. La configurazione dei condensatori di disaccoppiamento può sopprimere il rumore causato dai cambiamenti di carico, che è una pratica comune nella progettazione di affidabilità dei circuiti stampati.

I principi di configurazione sono i seguenti:

Un condensatore elettrolitico 10-100uF è collegato attraverso il terminale di ingresso di alimentazione. Se la posizione del circuito stampato lo consente, l'effetto anti-interferenza di utilizzare un condensatore elettrolitico superiore a 100uF sarà migliore.

Configurare un condensatore ceramico 0.01uF per ogni chip di circuito integrato. Se lo spazio del circuito stampato è piccolo e non può essere installato, un condensatore elettrolitico al tantalio 1-10uF può essere configurato per ogni chip 4-10. L'impedenza ad alta frequenza di questo dispositivo è particolarmente piccola e l'impedenza è inferiore a 1Ω nell'intervallo 500kHz-20MHz. E la corrente di perdita è molto piccola (meno di 0.5uA).

Per i dispositivi con scarsa capacità di rumore e grandi cambiamenti di corrente durante lo spegnimento e dispositivi di archiviazione come ROM e RAM, un condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere collegato direttamente tra la linea di alimentazione (Vcc) e la massa (GND) del chip.

Il cavo di piombo del condensatore di disaccoppiamento non dovrebbe essere troppo lungo, in particolare il condensatore di bypass ad alta frequenza non dovrebbe avere cavi di piombo.

Tre, progettazione del filo di terra

Nelle apparecchiature elettroniche, la messa a terra è un metodo importante per controllare le interferenze. Se la messa a terra e la schermatura possono essere combinati e utilizzati correttamente, la maggior parte dei problemi di interferenza possono essere risolti. La struttura a terra delle apparecchiature elettroniche comprende approssimativamente terra del sistema, terra del telaio (terra dello scudo), terra digitale (terra logica) e terra analogica. I seguenti punti dovrebbero essere prestati attenzione nella progettazione del filo di terra:

1. Scegliere correttamente messa a terra a punto singolo e messa a terra a più punti

Nel PCB a bassa frequenza, la frequenza di lavoro del segnale è inferiore a 1MHz, il suo cablaggio e l'induttanza tra i dispositivi hanno poca influenza e la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra ha una maggiore influenza sull'interferenza, quindi dovrebbe essere adottata una messa a terra di un punto. Quando la frequenza di funzionamento del segnale è superiore a 10MHz, l'impedenza del filo di terra diventa molto grande. In questo momento, l'impedenza del filo di terra dovrebbe essere ridotta il più possibile e i punti multipli più vicini dovrebbero essere utilizzati per la messa a terra. Quando la frequenza di lavoro è 1～10MHz, se viene adottata la messa a terra a un punto, la lunghezza del filo di massa non dovrebbe superare 1/20 della lunghezza d'onda, altrimenti dovrebbe essere adottato il metodo di messa a terra a più punti.

2. Separare il circuito digitale dal circuito analogico

Sul circuito sono presenti sia circuiti logici ad alta velocità che circuiti lineari. Dovrebbero essere separati il più possibile e i fili di terra dei due non dovrebbero essere mescolati e dovrebbero essere collegati ai fili di terra del terminale di alimentazione. Cercate di aumentare il più possibile l'area di messa a terra del circuito lineare.

3. Rendere il filo di terra il più spesso possibile

Se il cavo di massa è molto sottile, il potenziale di terra cambierà con il cambiamento corrente, causando il livello del segnale di temporizzazione del dispositivo elettronico per essere instabile e le prestazioni anti-rumore per deteriorarsi. Pertanto, il filo di messa a terra dovrebbe essere il più spesso possibile in modo che possa passare la corrente ammissibile sul circuito stampato. Se possibile, la larghezza del filo di terra dovrebbe essere maggiore di 3mm.

4. Formare il filo di terra in un ciclo chiuso

Quando si progetta il sistema di filo di terra del circuito stampato composto solo da circuiti digitali, rendendo il filo di terra in un ciclo chiuso può migliorare significativamente la capacità anti-rumore. La ragione è che ci sono molti componenti del circuito integrato sul circuito stampato, soprattutto quando ci sono componenti che consumano molta energia, a causa della limitazione dello spessore del filo di terra, verrà generata una grande differenza di potenziale sulla giunzione a terra, con conseguente diminuzione della capacità anti-rumore, se la struttura di messa a terra è formata in un loop, la differenza di potenziale sarà ridotta e la capacità anti-rumore delle apparecchiature elettroniche sarà migliorata.