PCB Tecnico - Spiegazione dettagliata di tre tipi di metodi speciali di condivisione e ispezione del cablaggio del PWB

Prima di spiegare il lavoro di ispezione dopo il completamento del cablaggio PCB, introdurrò tre tecniche di cablaggio speciali per PCB. Il routing PCB LAYOUT sarà spiegato da tre aspetti: routing ad angolo retto, routing differenziale e routing a serpentina:

Uno. Rottura ad angolo retto (tre aspetti)

L'influenza del cablaggio ad angolo retto sul segnale si riflette principalmente in tre aspetti: uno è che l'angolo può essere equivalente a un carico capacitivo sulla linea di trasmissione, che rallenta il tempo di salita; l'altro è che la discontinuità di impedenza causerà la riflessione del segnale; Il terzo è che la punta ad angolo retto è generata Nel campo della progettazione RF superiore a 10GHz, questi piccoli angoli retti possono diventare il fulcro di problemi ad alta velocità.

Due. Cablaggio differenziale ("lunghezza uguale, equidistante, piano di riferimento")

Cos'è un segnale differenziale? In termini laici, l'estremità motrice invia due segnali uguali e invertiti, e l'estremità ricevente giudica lo stato logico "0" o "1" confrontando la differenza tra le due tensioni. La coppia di tracce che trasportano segnali differenziali è chiamata tracce differenziali. Rispetto alle normali tracce di segnale monoterminale, i segnali differenziali presentano i vantaggi più evidenti nei seguenti tre aspetti:

1) La capacità anti-interferenza è forte, perché l'accoppiamento tra le due tracce differenziali è molto buono. Quando c'è interferenza di rumore dall'esterno, sono quasi accoppiati alle due linee contemporaneamente, e l'estremità ricevente si preoccupa solo della differenza tra i due segnali. Pertanto, il rumore esterno in modalità comune può essere completamente cancellato.

2) Può efficacemente sopprimere l'IME. Per lo stesso motivo, poiché i due segnali hanno polarità opposte, i campi elettromagnetici da essi irradiati possono annullarsi a vicenda. Più stretto è l'accoppiamento, meno l'energia elettromagnetica trapela al mondo esterno.

3) Il posizionamento temporale è accurato. Poiché il cambiamento dell'interruttore del segnale differenziale si trova all'intersezione dei due segnali, a differenza dei segnali monoterminale ordinari, che si basano sulle tensioni di soglia alte e basse per determinare, è meno influenzato dal processo e dalla temperatura e può ridurre l'errore nella temporizzazione., Ma anche più adatto per circuiti di segnale a bassa ampiezza. L'attuale LVDS popolare (segnalazione differenziale a bassa tensione) si riferisce a questa tecnologia di segnalazione differenziale di piccola ampiezza.

Tre, linea serpentina (regolazione del ritardo)

Snake line è un tipo di metodo di routing spesso utilizzato in Layout. Il suo scopo principale è quello di regolare il ritardo per soddisfare i requisiti di progettazione della temporizzazione del sistema. I due parametri più critici sono la lunghezza di accoppiamento parallelo (Lp) e la distanza di accoppiamento (S). Ovviamente, quando il segnale viene trasmesso sulla traccia serpentina, i segmenti di linea parallela saranno accoppiati in modo differenziale, S Più piccolo, maggiore è l'Lp, maggiore è il grado di accoppiamento. Può causare la riduzione del ritardo di trasmissione e la qualità del segnale è notevolmente ridotta a causa del crosstalk. Il meccanismo può riferirsi all'analisi di modalità comune e modalità differenziale crosstalk. Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti per gli ingegneri Layout quando si tratta di linee serpentine:

1) Cercare di aumentare la distanza (S) dei segmenti di linea parallela, almeno maggiore di 3H. H si riferisce alla distanza dalla traccia del segnale al piano di riferimento. In termini profani, si tratta di andare intorno a una grande curva. Finché S è abbastanza grande, l'effetto di accoppiamento reciproco può essere quasi completamente evitato.

2) Ridurre la lunghezza di accoppiamento Lp. Quando il doppio ritardo Lp è vicino o supera il tempo di aumento del segnale, il crosstalk generato raggiungerà la saturazione.

3) Il ritardo di trasmissione del segnale causato dalla linea serpentina della striscia o della microstriscia incorporata è inferiore a quello della microstriscia. In teoria, la stripline non influenzerà la velocità di trasmissione a causa della modalità differenziale crosstalk.

4) Per le linee di segnale ad alta velocità e severi requisiti di temporizzazione, cercare di non prendere linee serpentine, soprattutto non linee di avvolgimento in una piccola area.

5) Le tracce della serpentina a qualsiasi angolo possono spesso essere usate, che possono efficacemente ridurre l'accoppiamento reciproco.

6) Nella progettazione PCB ad alta velocità, la linea serpentina non ha la cosiddetta capacità di filtraggio o anti-interferenza e può solo ridurre la qualità del segnale, quindi è utilizzata solo per la corrispondenza temporale e non ha altro scopo.

7) A volte l'instradamento a spirale può essere considerato per l'avvolgimento. La simulazione mostra che l'effetto è migliore del normale percorso serpentino.

Dopo aver parlato del cablaggio PCB, il cablaggio sarà finito? Ovviamente no! Il lavoro di ispezione dopo il cablaggio PCB è anche necessario, quindi come controllare il cablaggio nella progettazione PCB per aprire la strada alla progettazione successiva? Si prega di vedere sotto!

Elementi generali di ispezione del disegno del PCB

1) Il circuito è stato analizzato? Il circuito è diviso in unità di base per regolare il segnale?

2) Il circuito consente cavi chiave corti o isolati?

3) Dove deve essere schermato, è efficacemente schermato?

4) Hai fatto pieno uso della grafica di base della griglia?

5) La dimensione del circuito stampato è la migliore dimensione?

6) Usi la larghezza e la spaziatura del filo selezionati il più possibile?

7) È stata utilizzata la dimensione preferita del pad e la dimensione del foro?

8) Le targhe fotografiche e gli schizzi sono appropriati?

9) L'uso di cavi di salto è il minimo? I cavi saltatori passano attraverso componenti e accessori?

l0) Le lettere sono visibili dopo il montaggio? Le dimensioni e il tipo sono corretti?

11) Al fine di prevenire la formazione di bolle, c'è una finestra sulla grande area di foglio di rame?

12) Esistono fori di posizionamento degli utensili?

Elementi di ispezione delle caratteristiche elettriche dei PCB:

1) Avete analizzato l'influenza della resistenza del cavo, dell'induttanza e della capacità, specialmente l'influenza della caduta critica di tensione sul terreno?

2) La spaziatura e la forma degli accessori del filo soddisfano i requisiti di isolamento?

3) Il valore di resistenza dell'isolamento è stato controllato e specificato nelle aree chiave?

4) La polarità è pienamente riconosciuta?

5) L'influenza della spaziatura del filo sulla resistenza alle perdite e sulla tensione è misurata da un punto di vista geometrico?

6) È stato identificato il mezzo per cambiare il rivestimento superficiale?

Elementi di ispezione delle caratteristiche fisiche dei PCB:

1) Tutti i cuscinetti e le loro posizioni sono adatti per il montaggio finale?

2) Può il circuito stampato assemblato soddisfare le condizioni di scossa e vibrazione?

3) Qual è la distanza richiesta dei componenti standard?

4) I componenti che non sono saldamente installati o le parti più pesanti sono fisse?

5) La dissipazione e il raffreddamento del calore dell'elemento riscaldante sono corretti? O è isolato dal circuito stampato e da altri elementi sensibili al calore?

6) Il divisore di tensione e gli altri componenti multi-piombo sono posizionati correttamente?

7) La disposizione e l'orientamento dei componenti sono facili da controllare?

8) Ha eliminato tutte le possibili interferenze sul circuito stampato e sull'intero assemblaggio del circuito stampato?

9) La dimensione del foro di posizionamento è corretta?

10) La tolleranza è completa e ragionevole?

11) Avete controllato e firmato le proprietà fisiche di tutti i rivestimenti?

12) Il rapporto del diametro del foro e del cavo di piombo è all'interno della gamma accettabile?

Fattori di progettazione meccanica PCB:

Sebbene il circuito stampato adotti metodi meccanici per sostenere i componenti, non può essere utilizzato come parte strutturale dell'intero dispositivo. Sul bordo della piastra di stampa, almeno ogni 5 pollici per una certa quantità di supporto. I fattori da considerare nella selezione e nella progettazione dei circuiti stampati sono i seguenti:

1) La struttura della dimensione e della forma del circuito stampato.

2) Tipi di accessori meccanici e spine (sedili) richiesti.

3) L'adattabilità del circuito ad altri circuiti e condizioni ambientali.

4) Secondo alcuni fattori, come calore e polvere, considerare l'installazione del circuito stampato verticalmente o orizzontalmente.

5) Alcuni fattori ambientali che richiedono particolare attenzione, come dissipazione del calore, ventilazione, shock, vibrazione e umidità. Polvere, spray salino e radiazioni.

6) Il grado di sostegno.

7) Tenere e fissare.

8) Facile da togliere.

Requisiti di installazione del circuito stampato PCB:

Dovrebbe essere supportato almeno entro 1 pollice dai tre bordi del circuito stampato. Secondo l'esperienza pratica, la distanza tra i punti di supporto di un circuito stampato con uno spessore di 0,031-0,062 pollici dovrebbe essere di almeno 4 pollici; per un circuito stampato con uno spessore superiore a 0,093 pollici, la distanza tra i punti di supporto dovrebbe essere di almeno 5 pollici. Prendere questa misura può migliorare la rigidità del circuito stampato e distruggere la possibile risonanza del circuito stampato.

Alcuni circuiti stampati di solito devono considerare i seguenti fattori prima di decidere quale tecnologia di montaggio utilizzare.

1) La dimensione e la forma del circuito stampato.

2) Numero di terminali di ingresso e uscita.

3) Spazio delle attrezzature disponibili.

4) Facilità desiderata di carico e scarico.

5) Tipi di allegati.

6) dissipazione del calore richiesta.

7) La schermabilità richiesta.

8) Il tipo di circuito e la sua relazione con altri circuiti.

I requisiti di composizione del circuito stampato:

1) Non è necessario installare l'area del circuito stampato del componente.

2) L'influenza dello strumento plug-in sulla distanza di installazione tra due circuiti stampati.

3) Preparare specialmente i fori e le fessure di montaggio nella progettazione del circuito stampato.

4) Quando lo strumento plug-in deve essere utilizzato nell'apparecchiatura, in particolare la sua dimensione dovrebbe essere considerata.

5) È richiesto un dispositivo plug-in, che di solito è fissato permanentemente all'assemblea del circuito stampato con rivetti.

6) Nel telaio di montaggio del circuito stampato, è richiesto un disegno speciale come la flangia portante.

7) L'adattabilità dello strumento plug-in utilizzato e la dimensione, la forma e lo spessore del circuito stampato.

8) Il costo dell'utilizzo degli strumenti plug-in comprende sia il prezzo dell'utensile che l'aumento della spesa.

9) Per fissare e utilizzare strumenti plug-in, è necessario avere accesso all'interno dell'apparecchiatura in una certa misura.

Considerazioni meccaniche PCB:

Le proprietà del substrato che hanno un'influenza importante sull'assemblaggio del circuito stampato sono: assorbimento dell'acqua, coefficiente di espansione termica, resistenza al calore, resistenza alla flessione, resistenza agli urti, resistenza alla trazione, resistenza al taglio e durezza.

Tutte queste caratteristiche influenzano non solo la funzione della struttura del circuito stampato, ma anche la produttività della struttura del circuito stampato.

Per la maggior parte delle applicazioni, il substrato dielettrico del circuito stampato è uno dei seguenti substrati:

1) Carta impregnata fenolica.

2) Acrilico-poliestere impregnato a caso tappetino di vetro disposto.

3) Carta impregnata epossidica.

4) Panno di vetro impregnato epossidico.

Ogni substrato può essere ignifugo o combustibile. I precedenti 1, 2, 3 possono essere perforati. Il materiale più comunemente usato per i circuiti stampati con fori metallizzati è tessuto epossidico-vetro. La sua stabilità dimensionale è adatta per circuiti ad alta densità e può ridurre al minimo il verificarsi di crepe nei fori metallizzati.

Uno svantaggio del laminato in tessuto epossidico-vetro è che è difficile perforare nella solita gamma di spessori dei circuiti stampati. Per questo motivo, tutti i fori sono solitamente forati e copiati e fresati per formare una stampa La forma del circuito stampato.

Considerazioni elettriche PCB:

Nelle applicazioni DC o AC a bassa frequenza, le caratteristiche elettriche più importanti dei substrati isolanti sono: resistenza di isolamento, anti-isolamento, resistenza del filo stampato e resistenza alla rottura.

Nelle applicazioni ad alta frequenza e microonde, è: costante dielettrica, capacità e fattori di dissipazione.

In tutte le applicazioni, la capacità di carico corrente del filo stampato è importante.

Schema del filo:

Routing e posizionamento PCB

I fili stampati dovrebbero prendere il percorso più breve tra i componenti sotto i vincoli delle regole di cablaggio specificate. Limitare il più possibile l'accoppiamento tra fili paralleli. Un buon design richiede il numero minimo di strati di cablaggio e richiede anche il filo più largo e la dimensione più grande del pad corrispondente alla densità di imballaggio richiesta. Poiché gli angoli arrotondati e gli angoli interni lisci possono evitare alcuni problemi elettrici e meccanici che possono verificarsi, gli angoli taglienti e gli angoli taglienti del filo dovrebbero essere evitati.

Larghezza e spessore PCB:

La capacità di carico corrente dei fili di rame incisi su circuiti stampati rigidi. Per fili da 1 oncia e 2 oncia, tenendo conto del metodo di incisione e della normale variazione dello spessore e della differenza di temperatura del foglio di rame, è consentito ridurre il valore nominale del 10% (in termini di corrente di carico); per l'assemblaggio del circuito stampato rivestito con uno strato protettivo Per le parti (spessore del substrato inferiore a 0,032 pollici, spessore del foglio di rame superiore a 3 once), i componenti sono ridotti del 15%; per i circuiti stampati che sono stati saldati a immersione, possono essere ridotti del 30%.

Distanza tra cavi PCB:

La distanza minima dei fili deve essere determinata per eliminare la rottura della tensione o l'arco tra i fili adiacenti. La spaziatura è variabile, dipende principalmente dai seguenti fattori:

1) Tensione di picco tra i fili adiacenti.

2) Pressione atmosferica (altitudine massima di lavoro).

3) Lo strato di rivestimento utilizzato.

4) Parametri di accoppiamento capacitivi.

I componenti ad impedenza critica o ad alta frequenza sono generalmente posizionati molto vicino per ridurre il ritardo critico dello stadio. i trasformatori e i componenti induttivi devono essere isolati per evitare l'accoppiamento; i fili del segnale induttivo devono essere disposti ortogonalmente ad angolo retto; i componenti che generano rumore elettrico dovuto al movimento del campo magnetico devono essere isolati o installati rigidamente per evitare vibrazioni eccessive.

Ispezione del modello del cavo PCB:

1) Il filo è corto e dritto senza sacrificare la funzionalità?

2) Hai rispettato le restrizioni sulla larghezza del filo?

3) Tra i fili, tra i fili e i fori di montaggio, tra i fili e le pastiglie... C'è una distanza minima dei fili che deve essere garantita?

4) Avete evitato tutti i fili (compresi i cavi dei componenti) che sono relativamente vicini in parallelo?

5) Gli angoli taglienti (90°C o meno di 90°C) sono evitati nel modello del filo?

Elenco degli elementi di ispezione del progetto PCB:

1) Verificare la razionalità e la correttezza dello schema schematico;

2) Verificare la correttezza dell'imballaggio del componente dello schema;

3) La distanza tra forte e debole corrente, la distanza tra l'area di isolamento;

4) Controllare il diagramma schematico e il diagramma PCB corrispondenti per prevenire la perdita della tabella di rete;

5) Se il pacchetto del componente corrisponde all'oggetto fisico;

6) Se la posizione di posizionamento dei componenti è appropriata:

7) Se i componenti sono facili da installare e smontare;

8) Se l'elemento sensibile alla temperatura è troppo vicino all'elemento riscaldante;

9) se la distanza e la direzione delle componenti di induttanza reciproca sono appropriate;

10) Se il posizionamento tra i connettori è liscio;

11) Facile da collegare e scollegare;

12) Ingresso e uscita;

13) Corrente forte e corrente debole;

14) Se digitale e analogico sono interlacciati;

15) Disposizione degli elementi sul lato upswind e downvind;

16) Se il componente direzionale è stato invertito erroneamente anziché ruotato;

17) Se i fori di montaggio dei perni del componente sono adatti e se è facile da inserire;

18) Verificare se il perno vuoto di ogni componente è normale e se si tratta di una linea mancante;

19) Verificare se ci sono vias negli strati superiori e inferiori dello stesso tavolo netto e i pad sono collegati attraverso i fori per evitare la disconnessione e garantire l'integrità del circuito;

20) Verificare se i caratteri superiori e inferiori sono posizionati correttamente e ragionevolmente, e non mettere componenti per coprire i caratteri, in modo da facilitare il funzionamento del personale di saldatura o manutenzione;

21) Il collegamento molto importante degli strati superiori e inferiori non dovrebbe essere collegato solo con i pad dei componenti in linea, è meglio utilizzare vias;

22) La disposizione delle linee di alimentazione e di segnale nella presa dovrebbe garantire l'integrità del segnale e anti-interferenza;

23) Prestare attenzione al corretto rapporto di cuscinetti e fori di saldatura;

24) Le spine dovrebbero essere posizionate sul bordo della scheda PCB il più possibile e facili da usare;

25) Verificare se l'etichetta del componente corrisponde al componente e i componenti devono essere posizionati nella stessa direzione possibile e posizionati ordinatamente;

26) In caso di non violazione delle regole di progettazione, i cavi di alimentazione e di massa dovrebbero essere il più spessi possibile;

27) In circostanze normali, la linea orizzontale è utilizzata per lo strato superiore e la linea verticale è utilizzata per lo strato inferiore e lo smusso non è inferiore a 90 gradi;

28) Se le dimensioni e la distribuzione dei fori di montaggio sul PCB sono appropriate per ridurre al minimo lo sforzo di flessione del PCB;

29) Prestare attenzione alla distribuzione in altezza dei componenti sul PCB e alla forma e alle dimensioni del PCB per garantire un facile montaggio.