PCB Tecnico - Esperienza di progettazione del layout PCB

Come collegamento importante nella progettazione hardware, il layout PCB è un indicatore assolutamente importante che influisce sulle prestazioni quando il design del circuito hardware è ragionevole. Molti ingegneri PCB Layout completano il layout e il routing secondo le regole di vincolo fornite dagli ingegneri hardware o dagli ingegneri PI SI. Questi sono comunemente noti come "estrattori di fili". Ripetono e completano meccanicamente un pezzo di layout PCB. Dopo un po ', alcuni di loro possono avere una certa esperienza: che dovrebbe essere uguale in lunghezza, che dovrebbe essere più spessa, che dovrebbe essere parallela, garantire una corretta spaziatura tra le linee, ecc. Tuttavia, si sono affidati alla cosiddetta esperienza, e molti di loro lo sapevano e non sapevano perché. Penso che se vuoi fare una svolta, devi ampliare le tue conoscenze. Cioè, gli ingegneri del layout PCB non possono permettere agli altri di trattarsi come "estrattori di fili".

Prima di tutto, è necessario avere una certa capacità di comprensione del circuito (naturalmente, l'abilità di progettazione come un ingegnere hardware non è necessaria, se è possibile, è meglio);

In secondo luogo, è necessario avere la capacità degli ingegneri SI/PI di fare analisi PI/SI (naturalmente, non è necessario avere la capacità di simulazione RF, se è possibile, è meglio). Con questa conoscenza, non solo avrai la capacità di progettare un buon PCB, ma avrai anche il capitale teorico per gli ingegneri hardware e SI / PI e puoi anche dare i loro suggerimenti di progettazione del circuito dal design PCB.

Non molto da dire, alcuni principi riassunti da alcuni disegni PCB:

1. Informazioni sul layout

1. Layout è quello di posizionare i componenti del circuito ragionevolmente. Che tipo di collocazione è ragionevole. Un principio semplice è che la modularizzazione è chiara, il che significa che le persone con una certa fondazione del circuito possono vedere quale pezzo viene utilizzato per raggiungere quale funzione quando ottengono il vostro PCB.

2. passaggi di progettazione specifici: In primo luogo, generare il file PCB iniziale secondo il diagramma schematico, completare il pre-layout del PCB, determinare un'area relativa di layout PCB, e quindi dire alla struttura che la struttura si basa sull'area che diamo, e quindi sulla base del design complessivo della struttura, dare vincoli specifici.

3. In base ai vincoli della struttura, completare il disegno dei bordi della scheda, posizionare le aperture e alcune aree vietate, e quindi completare il posizionamento dei connettori.

4. il principio del posizionamento dei componenti: In circostanze normali, l'MCU principale di controllo è posizionato al centro della scheda e quindi il circuito di interfaccia è posizionato vicino all'interfaccia (come porta di rete, USB, VGA, ecc.), e la maggior parte delle interfacce hanno protezione ESD. C'è un processo di filtraggio. Il principio seguito è quello di proteggere prima e poi filtrare.

5. Poi c'è il modulo di alimentazione. Generalmente, il modulo di alimentazione principale è posizionato all'ingresso di alimentazione (come il sistema 5V) e il modulo di alimentazione discreto (come l'alimentazione 2.5V del circuito del modulo) può essere posizionato in un luogo più denso con la stessa rete di alimentazione secondo la situazione reale.

6. Alcuni circuiti interni non sono condotti al connettore. Generalmente seguiamo questo principio di base: sottoregioni ad alta velocità e bassa velocità, sottoregioni analogiche e digitali, sorgenti di interferenza e sottoregioni sensibili dei recettori.

7. Poi per un singolo modulo di circuito, seguire la direzione di flusso corrente durante la progettazione del circuito.

Il layout complessivo del circuito è probabilmente così, e siete invitati ad aggiungermi e correggermi.

Due, sul cablaggio

1. Cablaggio, il requisito più fondamentale è quello di garantire che tutte le reti siano effettivamente connesse. La connettività è molto facile da raggiungere e l'efficacia è un concetto piuttosto vago. Infatti, ci sono due tipi di segnali nel circuito: segnali digitali e segnali analogici. Per i circuiti digitali, è per garantire una tolleranza sufficiente al rumore e per i segnali analogici, cercare di raggiungere la perdita zero.

2. Prima del cablaggio, è generalmente necessario comprendere l'intero design dello stack PCB, cioè pianificare tutti gli strati di cablaggio come: strato di cablaggio ottimale e strato di cablaggio subottimale. . ., Lo strato di cablaggio ottimale, cioè il piano di terra completo dell'intervista adiacente. Questo livello viene generalmente utilizzato per instradare segnali importanti (inclusi tutti i segnali in DDR, segnali differenziali, segnali analogici, ecc.). Altri segnali (I2C, UART, SPI, GPIO) vanno ad altri livelli e assicurano che solo segnali rilevanti di questo circuito esistano in aree importanti (come DDR, porta di rete, ecc.)

3. Poi quando il cablaggio del segnale ad alta velocità, la riflessione, il crosstalk, EMC e altri problemi devono essere considerati, in modo che la corrispondenza dell'impedenza è generalmente richiesta, come la linea singola 50R, la linea differenziale 100R, ecc., a seconda della progettazione effettiva (il principio è quello di garantire che l'impedenza sia uguale e continua), Crosstalk considera principalmente il principio 3W / 2W, l'elaborazione del terreno del pacchetto e così via.

4. Per l'alimentazione elettrica e il circuito di alimentazione, prima di tutto, è necessario garantire una capacità di carico sufficiente, cioè, l'intero percorso di ritorno dell'alimentazione elettrica è il più spesso e breve possibile. Dal punto di vista EMC, il flusso di ritorno è un loop per formare un'antenna loop e irradiarsi verso l'esterno. È possibile ridurre l'area del ciclo.

Il layout complessivo del circuito è così, benvenuto per aggiungere e correggere.

Tre, sulla terra

1. la progettazione di messa a terra e messa a terra è una parte molto importante nella progettazione PCB, perché il terreno è un piano di riferimento importante. Se c'è un problema con la progettazione del piano di terra, altri segnali non saranno stabili.

2. Il terreno è generalmente diviso in terra del telaio e terra del sistema. Come suggerisce il nome, la terra del telaio è la terra a cui è collegata la lamiera del prodotto e la terra del sistema funge da piano di riferimento dell'intero sistema del circuito.

3. Il principio effettivo della terra generale del sistema e del telaio è: la terra del telaio e la terra del sistema sono separati, e poi la terra del sistema è collegata in un singolo punto o punti multipli attraverso una perla magnetica e un condensatore ad alta tensione.

4. Per quanto riguarda il terreno del sistema: funzionalmente diviso in terra digitale, terra analogica e terra di alimentazione. (Ci sono state polemiche sulla divisione della terra. Io sono qui.)

Prima di tutto, quando il layout è molto ragionevole, penso che il terreno possa essere diviso. Il layout è molto ragionevole, cioè, l'area digitale ha solo segnali digitali, l'area analogica ha solo segnali analogici e l'area di alimentazione ha solo segnali di potenza e c'è un piano di terra completo sotto di loro. Poiché la corrente e il flusso dell'acqua sono molto simili, entrambi scorrono verso luoghi bassi, e c'è un piano di terra completo sotto di loro. Quindi, dal principio più breve e più basso, fluiscono direttamente sotto, invece di fuggire in altri luoghi.

Tuttavia, a volte, non è così ideale, e ci sono alcuni crossover in ogni area. In questo momento, generalmente si sceglie un singolo punto di comprensione e si utilizzano resistenze 0R (le perle magnetiche non sono consigliate, perché le perle magnetiche hanno un effetto filtrante alle alte frequenze). Il posizionamento delle resistenze è vicino al luogo più denso dove l'area di crossover è la più piccola.