Dati PCB - Come progettare il cablaggio della scheda PCB?

Il cablaggio della scheda PCB è il processo di posa di un percorso per collegare vari dispositivi con segnali di alimentazione. Il cablaggio della scheda PCB è il processo di posa di un percorso per collegare vari dispositivi con segnali di alimentazione.

Cablaggio della scheda PCB

Nella progettazione PCB, il cablaggio è un passo importante per completare la progettazione del prodotto. Si può dire che il precedente lavoro di preparazione è fatto per esso. Nell'intero progetto PCB, il processo di progettazione del cablaggio ha il limite più alto, le competenze più dettagliate e il più grande carico di lavoro. Il cablaggio della scheda PCB include cablaggio su un lato, cablaggio su due lati e cablaggio a più strati.

Ci sono anche due modi di cablaggio: cablaggio automatico e cablaggio interattivo. Prima dell'instradamento automatico. È possibile utilizzare il pre-cablaggio interattivo per linee con requisiti rigorosi e il cablaggio tra le estremità di ingresso e uscita dovrebbe evitare parallelismi adiacenti per evitare interferenze di riflessione. Se necessario, i fili di terra devono essere aggiunti per l'isolamento. Il cablaggio degli strati adiacenti dovrebbe essere perpendicolare l'uno all'altro, mentre gli strati paralleli sono inclini all'accoppiamento parassitario.

La velocità di cablaggio del cablaggio automatico dipende da un buon layout e le regole di routing possono essere preimpostate, compreso il numero di curve nel cablaggio, il numero di fori passanti e il numero di passaggi. Generalmente, il cablaggio esplorativo viene effettuato prima per collegare rapidamente linee corte, e poi viene effettuato il cablaggio labirintico. Il cablaggio da posare è inizialmente ottimizzato per i percorsi di cablaggio globali, che possono scollegare le linee posate secondo necessità.

Regole di cablaggio delle schede PCB

1. La distanza tra i dispositivi SMD dovrebbe essere maggiore di.

2. la distanza tra il lato esterno del pad del dispositivo SMD e il bordo esterno dei componenti THD adiacenti dovrebbe essere maggiore di 2mm.

3. Regole del circuito di terra

La regola minima del loop è che l'area del loop formata dalla linea di segnale e dal suo loop dovrebbe essere il più piccolo possibile. Più piccola è l'area del loop, minore è la radiazione esterna e minore è l'interferenza ricevuta dall'esterno. In risposta a questa regola, nel segmentare il piano di terra, è necessario considerare la distribuzione del piano di terra e importanti linee di segnale per prevenire problemi causati da slot del piano di terra e altri fattori; Nella progettazione di schede a doppio strato, pur lasciando spazio sufficiente per l'alimentazione elettrica, la parte rimanente dovrebbe essere riempita con terra di riferimento e alcuni fori necessari dovrebbero essere aggiunti per collegare efficacemente i segnali di terra bifacciali. Per alcuni segnali chiave, l'isolamento del cavo di terra dovrebbe essere utilizzato il più possibile. Per alcuni progetti ad alta frequenza, particolare considerazione dovrebbe essere data al problema del circuito del segnale del piano di terra ed è consigliabile utilizzare schede multistrato.

4. Il controllo CrossTalk si riferisce all'interferenza reciproca causata da lunghi cablaggi paralleli tra diverse reti su un PCB, principalmente a causa della capacità distribuita e dell'induttanza tra linee parallele. Le misure principali per superare il crosstalk sono aumentare la distanza dei cavi paralleli e seguire la regola 3W; Inserire un filo di isolamento a terra tra le linee parallele. Ridurre la distanza tra lo strato di cablaggio e il piano di terra.

5. Protezione di protezione

Le corrispondenti regole del circuito di terra sono in realtà volte a ridurre al minimo l'area del circuito del segnale il più possibile e sono comunemente viste in alcuni segnali importanti, come i segnali di clock e i segnali di sincronizzazione; Per i segnali che sono particolarmente importanti e hanno alte frequenze, dovrebbe essere preso in considerazione una struttura di schermatura del cavo dell'albero di rame, il che significa che i fili dentro e fuori la linea sono separati da fili di terra sul lato sinistro e destro ed è anche necessario considerare come combinare efficacemente il terreno di schermatura con il piano di terra effettivo.

6. Regole di controllo della direzione per il cablaggio

La direzione di instradamento degli strati adiacenti è in una struttura ortogonale. Evitare di eseguire linee di segnale diverse nella stessa direzione in strati adiacenti per ridurre inutili interferenze tra strati; Quando è difficile evitare questa situazione a causa di limitazioni della struttura del bordo (come alcuni backplanes), specialmente quando la velocità del segnale è alta, si dovrebbe considerare di isolare ogni strato di cablaggio con un piano di terra e ogni linea di segnale con una linea di segnale di terra.

7. regole di ispezione ad anello aperto per il cablaggio

Generalmente, le linee penzolanti con un'estremità galleggiante non sono consentite, principalmente per evitare "gli effetti dell'antenna" e ridurre le radiazioni e la ricezione di interferenze inutili, altrimenti potrebbero verificarsi risultati imprevedibili.

8. Impedance matching check rules

La larghezza di cablaggio della stessa rete dovrebbe essere coerente. Il cambiamento nella larghezza della linea causerà un'impedenza caratteristica irregolare della linea. Quando la velocità di trasmissione è alta, si verificherà riflessione. Questa situazione dovrebbe essere evitata per quanto possibile nella progettazione. In determinate condizioni, come i cavi del connettore e i cavi confezionati BGA con strutture simili, potrebbe non essere possibile evitare cambiamenti nella larghezza della linea e la lunghezza effettiva delle parti incoerenti nel mezzo dovrebbe essere minimizzata il più possibile.

9. Norme di ispezione a circuito chiuso del cablaggio

Impedisci alle linee di segnale di formare self-loop tra diversi strati. Questo tipo di problema è incline a verificarsi nella progettazione di schede multistrato e l'auto-circolazione causerà interferenze di radiazione.

10. Regole di controllo per la lunghezza del ramo di cablaggio

Cercate di controllare la lunghezza dei rami il più possibile, e il requisito generale è Tdelay<=Trise/20.

11. Regole di risonanza per il cablaggio

Principalmente per la progettazione del segnale ad alta frequenza, la lunghezza del cablaggio non dovrebbe essere un multiplo intero della sua lunghezza d'onda per evitare il fenomeno di risonanza.

12. Regole di controllo della lunghezza della linea

La regola della linea corta è che durante la progettazione, la lunghezza del cablaggio dovrebbe essere il più breve possibile per ridurre le interferenze causate da cavi eccessivamente lunghi. Soprattutto per le linee di segnale importanti, come le linee di clock, è importante posizionare i loro oscillatori molto vicino al dispositivo. Per guidare più dispositivi, la decisione su quale topologia di rete utilizzare dovrebbe basarsi sulla situazione specifica.

13. Regole di integrità per gli strati di potenza e terra

Per le aree con fori conduttivi densi, occorre prestare attenzione ad evitare interconnessioni tra i fori nell'area scavata dell'alimentazione elettrica e la formazione, formando una divisione dello strato piano, danneggiando così l'integrità dello strato piano e portando ad un aumento dell'area del circuito della linea di segnale nella formazione.

14. Regole per la sovrapposizione di potenza e strati di terra

Diversi strati di potenza dovrebbero evitare sovrapposizioni nello spazio. Lo scopo principale è quello di ridurre le interferenze tra diverse fonti di alimentazione, soprattutto per alcune fonti di alimentazione con differenze di tensione significative. Il problema di sovrapposizione dei piani di alimentazione deve essere evitato e, se è difficile da evitare, possono essere presi in considerazione strati intermedi di isolamento.

Abilità e precauzioni di cablaggio delle schede PCB

1. Precauzioni per il cablaggio tra l'alimentazione elettrica e il cavo di terra

1) La capacità di accoppiamento deve essere aggiunta tra l'alimentazione elettrica e il terreno. Assicurarsi che l'alimentazione elettrica sia collegata al pin del chip dopo aver attraversato il condensatore di disaccoppiamento. (Il condensatore di disaccoppiamento ha generalmente due funzioni: una è quella di fornire una corrente istantanea del chip e l'altra è quella di rimuovere il rumore di potenza).

2) Cercate di allargare il più possibile i cavi di alimentazione e di massa, preferibilmente con il cavo di massa più largo della linea di alimentazione e la linea di alimentazione più larga della linea di segnale.

3) Una grande area di strato di rame può essere utilizzata come filo di terra, collegando le aree inutilizzate sul circuito stampato al suolo per l'uso come filo di terra. Oppure può essere trasformato in una scheda multistrato, con uno strato per l'alimentazione elettrica e uno strato per il filo di terra.

2. Elaborazione durante la miscelazione di circuiti digitali e analogici

Oggi, molti PCB non sono più circuiti monofunzionali ma sono composti da una miscela di circuiti digitali e analogici. Pertanto, durante il cablaggio, è necessario considerare la questione delle interferenze reciproche tra di loro, in particolare l'interferenza acustica sul filo di terra. A causa dell'alta frequenza dei circuiti digitali e della forte sensibilità dei circuiti analogici, le linee di segnale ad alta frequenza dovrebbero essere il più lontano possibile dai componenti sensibili del circuito analogico. Tuttavia, per l'intero PCB, il PCB può avere solo un nodo esterno, quindi è necessario gestire il problema dei segnali digitali e analogici che condividono terreno all'interno del PCB. Tuttavia, all'interno del circuito stampato, la terra del circuito digitale e la terra del circuito analogico sono in realtà separati, solo alla connessione tra il PCB e il mondo esterno. C'è un cortocircuito tra la terra del circuito digitale e la terra del circuito analogico. Si prega di notare che c'è un solo punto di connessione e ci sono anche casi in cui non c'è un terreno comune sul PCB, che è determinato dal design del sistema.

3. Trattamento degli angoli di linea

Di solito, ci saranno cambiamenti di spessore agli angoli della linea, ma quando cambia il diametro della linea, si verificheranno alcuni fenomeni di riflessione. Gli angoli hanno l'effetto peggiore sulla variazione dello spessore delle linee, con un angolo retto è il peggiore, un angolo di 45 gradi è il migliore e un angolo arrotondato è il migliore. Tuttavia, gli angoli arrotondati sono più ingombranti da gestire nella progettazione PCB, quindi è generalmente determinato in base alla sensibilità del segnale. Generalmente, un angolo di 45 gradi è sufficiente per i segnali e gli angoli arrotondati sono utilizzati solo per linee particolarmente sensibili.

Un buon cablaggio della scheda PCB può gestire alcuni problemi pratici che non sono completamente considerati nella progettazione schematica, come la regolazione del layout dei componenti, la gestione dello spessore del filo, la spaziatura e il routing per soddisfare gli standard di produzione.