Dati PCB - Progettazione PCB: risolvere i problemi, ridurre i costi, migliorare le prestazioni

Ci sono molti problemi da considerare durante la progettazione dei circuiti stampati e gli strumenti, tra cui DesignSpark PCB, possono gestire la maggior parte di loro in modo efficiente. Adottando alcune linee guida pratiche, gli ingegneri possono efficacemente ridurre i costi e migliorare l'affidabilità della scheda rispettando le specifiche del sistema, deviando il sistema a un costo inferiore ed evitando ulteriori problemi. La progettazione di un circuito stampato si riferisce al layout del circuito attraverso la progettazione dei disegni schematici e la produzione del circuito stampato al costo più basso possibile. In passato, questo era di solito fatto con l'aiuto di costosi strumenti specializzati, ma ora, la crescente disponibilità di strumenti software ad alte prestazioni come PCB DesignSpark e modelli di progettazione ha notevolmente accelerato la velocità di progettazione dei progettisti di circuiti stampati. Mentre gli ingegneri sanno che un design perfetto è il modo per evitare problemi, è comunque una perdita di tempo e denaro, affrontando i sintomi piuttosto che le cause alla radice. Ad esempio, se un problema viene scoperto durante la fase di test di compatibilità elettromagnetica (EMC), causerà molti investimenti in costi e anche il design originale dovrà essere modificato e rielaborato, il che richiederà diversi mesi.

Layout è uno dei primi problemi che i designer affrontano. Questa domanda dipende da parti del disegno, alcune attrezzature devono essere messe insieme sulla base di considerazioni logiche. Va tuttavia osservato che i componenti sensibili alla temperatura, come i sensori, dovrebbero essere posizionati separatamente dai componenti generatori di calore, compresi i convertitori di potenza. Per i progetti con più impostazioni di potenza, i convertitori di potenza a 12 volt e 15 volt possono essere posizionati in posizioni diverse sulla scheda, in quanto il calore e il rumore elettrico che generano possono influenzare altri componenti e l'affidabilità e le prestazioni della scheda. I componenti di cui sopra avranno anche un impatto sulle prestazioni elettromagnetiche della progettazione del circuito, che non è solo molto importante per le prestazioni e il consumo energetico del circuito stampato, ma ha anche un grande impatto sull'economia del circuito stampato, quindi tutte le apparecchiature del circuito stampato vendute in Europa Tutti devono essere contrassegnati CE per dimostrare che non interferiranno con altri sistemi. Tuttavia, questo di solito è solo dal lato dell'alimentazione e ci sono molti dispositivi che emettono rumore, come convertitori DC-DC e convertitori di dati ad alta velocità. A causa del design imperfetto del circuito stampato, questo rumore può essere catturato dal canale e irradiato come una piccola antenna, creando falsi disturbi e anomalie di frequenza. I problemi di interferenza elettromagnetica a campo remoto (EMI) possono essere risolti aggiungendo filtri nel punto di rumore o schermando il segnale con un involucro metallico. Tuttavia, prestare sufficiente attenzione alle apparecchiature che possono emettere interferenze elettromagnetiche (EMI) sul circuito stampato consente al circuito stampato di scegliere un involucro più economico, che riduce efficacemente il costo dell'intero sistema. L'interferenza elettromagnetica (EMI) è infatti un fattore che deve essere preso in considerazione nel processo di progettazione della scheda PCB. Il crosstalk elettromagnetico può accoppiarsi con il canale, scomporre il segnale in rumore e influenzare le prestazioni complessive della scheda. Se il rumore di accoppiamento è troppo alto, il segnale può essere completamente coperto, quindi un amplificatore di segnale più costoso deve essere installato per ripristinarlo alla normalità. Tuttavia, se il layout delle linee di segnale può essere completamente considerato all'inizio della progettazione del circuito stampato, i problemi di cui sopra possono essere evitati. Poiché la progettazione del circuito stampato varierà in base a diverse apparecchiature, diversi luoghi di utilizzo, diversi requisiti di dissipazione del calore e diverse condizioni di interferenza elettromagnetica (EMI), il modello di progettazione sarà utile in questo momento. La capacità è anche un problema importante nella progettazione del circuito stampato che non può essere ignorato perché influisce sulla velocità di propagazione del segnale e aumenta il consumo energetico. I canali possono accoppiarsi a tracce adiacenti o attraversare due strati di circuito verticalmente, formando inavvertitamente un condensatore. Questo problema può essere risolto relativamente facilmente riducendo la lunghezza delle linee parallele, aggiungendo un nodo a una delle linee per rompere l'accoppiamento, ecc. Tuttavia, questo richiede anche agli ingegneri di considerare pienamente i principi di progettazione della produzione per garantire che il progetto sia facile da produrre, evitando qualsiasi radiazione acustica causata dall'eccessivo angolo di piegatura della linea. È anche possibile che la distanza tra le linee sia troppo vicina, il che creerà brevi cicli tra le linee, soprattutto nelle curve delle linee, e nel tempo appariranno "baffi" metallici. L'ispezione delle regole di progettazione può solitamente essere contrassegnata da aree con rischio di loop superiore al normale. Questo problema è particolarmente evidente nella progettazione del piano di terra. Uno strato di circuito metallico che potenzialmente si accoppia a tutte le tracce sopra e sotto di esso. Anche se lo strato metallico può efficacemente bloccare il rumore, lo strato metallico genera anche una capacità associata, che influisce sulla velocità di funzionamento del circuito e aumenta il consumo energetico. Per quanto riguarda la progettazione di circuiti stampati multistrato, la progettazione di fori passanti tra diversi strati di circuiti stampati può essere un problema controverso, perché la progettazione di fori passanti porterà molti problemi alla produzione e alla produzione di circuiti stampati. I fori passanti tra gli strati del circuito stampato influenzeranno le prestazioni del segnale e ridurranno l'affidabilità del design del circuito stampato, quindi dovrebbe essere data piena attenzione. Soluzione: Ci sono molti approcci diversi che possono essere adottati per risolvere vari problemi durante la progettazione di un circuito stampato schede. Tra questi ci sono la regolazione dello schema di progettazione stesso, come la regolazione del layout del circuito per ridurre il rumore; ci sono anche metodi nel layout del circuito stampato. I componenti di progettazione possono essere installati automaticamente dallo strumento di layout, ma la possibilità di regolare manualmente il layout automatico aiuterà a migliorare la qualità del design della scheda. Attraverso questa misura, il controllo delle regole di progettazione si baserà sulla documentazione tecnica per garantire che la scheda sia progettata per soddisfare i requisiti del produttore della scheda. Separare i diversi strati della scheda può ridurre la capacità associata, tuttavia, questo aumenta il numero di strati sulla scheda, il che aumenta i costi e introduce più problemi attraverso il foro. Sebbene l'uso di un sistema di alimentazione a rete ortogonale e di un disegno di traccia a terra possano aumentare le dimensioni fisiche della scheda, può efficacemente utilizzare il piano di terra in un circuito stampato a due strati per ridurre la capacità e la complessità di produzione del circuito stampato. Gli strumenti di progettazione, tra cui il PCB DesignSpark, possono aiutare gli ingegneri a risolvere molti problemi all'inizio della progettazione, ma gli ingegneri devono ancora avere una buona comprensione dei requisiti di progettazione dei circuiti stampati. Ad esempio, se l'editor del circuito stampato deve conoscere il numero di strati del circuito all'inizio della progettazione, ad esempio, un circuito a doppio strato deve avere un piano di terra e un piano di potenza, due composti da strati indipendenti. L'uso della tecnologia di posizionamento automatico dei componenti è molto utile, che può aiutare i progettisti a spendere m