PCB Tecnico - Sommare l'esperienza di progettazione del circuito stampato

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

Le dimensioni del PCB dovrebbero essere moderate. 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. Il generatore di clock, l'oscillatore di cristallo e l'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 di dissipazione di calore PCB

Dal punto di vista di favorire la dissipazione del calore, la piastra stampata è meglio installata verticalmente, la distanza tra la scheda e la scheda non dovrebbe essere inferiore a 2 cm e la disposizione dei dispositivi sulla piastra stampata dovrebbe seguire determinate regole:

1. per le apparecchiature che utilizzano il raffreddamento ad aria a convezione libera, è meglio disporre i circuiti integrati (o altri dispositivi) verticalmente; Per le apparecchiature che utilizzano il raffreddamento ad aria forzata, è meglio disporre i circuiti integrati (o altri dispositivi) orizzontalmente Way row.

2. I dispositivi sulla stessa scheda stampata devono essere disposti per quanto possibile in base al loro potere calorifico e al grado di dissipazione del calore. Dispositivi con piccolo potere calorifico o scarsa resistenza al calore (come piccoli transistor di segnale, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) devono essere posizionati Il flusso più alto del flusso d'aria di raffreddamento (all'ingresso), e i dispositivi con grande generazione di calore o buona resistenza al calore (come transistor di potenza, circuiti integrati su larga scala, ecc.) sono posizionati nella parte più bassa del flusso d'aria di raffreddamento.

3. nella direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile al bordo della scheda stampata per accorciare il percorso di trasferimento del calore; in direzione verticale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile alla parte superiore della scheda stampata per ridurre la temperatura di altri dispositivi quando questi funzionano. Impatto.

4. Il dispositivo sensibile alla temperatura è posizionato meglio nella zona di temperatura più bassa (come il fondo del dispositivo). Non posizionarlo mai direttamente sopra il dispositivo di riscaldamento. È meglio sfalsare più dispositivi sul piano orizzontale.

5. La dissipazione del calore del bordo stampato nell'apparecchiatura dipende principalmente dal flusso d'aria, quindi il percorso del flusso d'aria dovrebbe essere studiato durante la progettazione e il dispositivo o il circuito stampato dovrebbe essere ragionevolmente configurato. Quando l'aria scorre, tende sempre a fluire in luoghi con bassa resistenza, quindi quando si configurano dispositivi su un circuito stampato, evitare di lasciare un ampio spazio aereo in una certa area.

Quattro, progettazione di compatibilità elettromagnetica

La compatibilità elettromagnetica si riferisce alla capacità delle apparecchiature elettroniche di lavorare in modo coordinato ed efficace in vari ambienti elettromagnetici. Lo scopo della progettazione di compatibilità elettromagnetica è quello di consentire alle apparecchiature elettroniche di sopprimere tutti i tipi di interferenze esterne, in modo che le apparecchiature elettroniche possano funzionare normalmente in uno specifico ambiente elettromagnetico e, allo stesso tempo, di ridurre le interferenze elettromagnetiche dell'apparecchiatura elettronica stessa ad altre apparecchiature elettroniche.

1. Scegliere una larghezza ragionevole del filo

Poiché l'interferenza di impatto generata dalla corrente transitoria sulle linee stampate è causata principalmente dall'induttanza dei fili stampati, l'induttanza dei fili stampati dovrebbe essere minimizzata. L'induttanza del filo stampato è proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua larghezza, quindi fili corti e precisi sono utili per sopprimere le interferenze. Le linee di segnale dei cavi di clock, dei driver di fila o degli autisti di autobus spesso trasportano grandi correnti transitorie e i cavi stampati dovrebbero essere il più corti possibile. Per i circuiti discreti dei componenti, quando la larghezza del filo stampato è di circa 1,5 mm, può soddisfare pienamente i requisiti; Per i circuiti integrati, la larghezza del filo stampato può essere selezionata tra 0.2mm e 1.0mm.

2. Adottare la corretta strategia di cablaggio

L'uso di un routing uguale può ridurre l'induttanza del filo, ma l'induttanza reciproca e la capacità distribuita tra i fili aumentano. Se il layout lo consente, è meglio utilizzare una struttura di cablaggio a forma di griglia. Il metodo specifico è quello di legare un lato della scheda stampata orizzontalmente e l'altro lato della scheda stampata. Quindi collegare con i fori metallizzati ai fori trasversali. Al fine di sopprimere la conversazione incrociata tra i conduttori del circuito stampato, il routing uguale a lunga distanza dovrebbe essere evitato il più possibile durante la progettazione del cablaggio.

Cinque, 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 di terra diventa molto grande. In questo momento, l'impedenza 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 PCB 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. Il motivo 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 ciclo, la differenza potenziale sarà ridotta e la capacità antirumore delle apparecchiature elettroniche sarà migliorata.