PCB Tecnico - Spiegare le quattro abilità comuni nel processo di progettazione di PCB ad alta velocità

Questo articolo discuterà quattro tecniche e strategie di base (e importanti) per principianti e veterani. Finché presti maggiore attenzione a queste abilità nella progettazione, puoi ridurre il numero di cicli di progettazione PCB, il tempo di progettazione e le difficoltà di diagnosi generali. Suggerimento 1: Prestare attenzione alla ricerca dei metodi di produzione e del processo di trattamento chimico della fonderia In quest'era di società di IC senza factoryless, molti ingegneri realmente non conoscono i passaggi e l'elaborazione chimica coinvolti nella generazione di PCB dai loro file di progettazione. Questo in realtà non è sorprendente. Questa mancanza di conoscenze pratiche porta spesso i principianti del design a fare scelte di design più complesse che non sono necessarie. Ad esempio, un errore comune commesso dai principianti è progettare layout PCB con dimensioni particolarmente precise, cioè utilizzare cavi ortogonali collegati a una griglia stretta. Infine, si scopre che non tutti gli impianti di elaborazione PCB possono produrli in loco. È progettato per mantenere un'affidabilità sufficiente durante la vita utile. Una fabbrica con queste capacità potrebbe non essere in grado di fornire il prezzo PCB più economico. Il design deve davvero essere così complicato? Il layout PCB può essere progettato su una griglia più grande per ridurre i costi PCB e migliorare l'affidabilità? Altri malintesi incontrati dai novizi del design includono via troppo piccole e via cieche e sepolte. Queste strutture avanzate via sono il prodotto di potenti strumenti nella cassetta degli attrezzi dell'ingegnere PCB, ma la loro efficacia dipende fortemente da situazioni specifiche. Solo perché sono nella cassetta degli attrezzi non significa che dovrebbero essere utilizzati. Il blog "Design Notes" di Bert Simonovich ha parlato del rapporto di aspetto dei vias: "Una via con un rapporto di aspetto di 6:1 può garantire che il vostro PCB possa essere prodotto ovunque." Per la maggior parte Per la progettazione di PCB ad alta velocità, con un po 'di riflessione e pianificazione, queste caratteristiche HDI possono essere completamente evitate, risparmiando così di nuovo i costi e migliorando la producibilità del design. La fisica e la fluidodinamica richiesta per la placcatura in rame di questi vias ultra-piccoli o single-port non sono ciò in cui tutte le fabbriche di PCB sono buone. Ricordate, una cattiva via può rovinare l'intero PCB; Se hai 20.000 vias nel tuo progetto, allora hai 20.000 possibilità di fallimento. Includendo HDI superfluo tramite tecnologia, la probabilità di guasto aumenterà solo.

Suggerimento 2: Credere nella linea volante A volte disegnare schemi quando si progetta un semplice PCB sembra essere una perdita di tempo, soprattutto dopo aver fatto uno o due disegni. Ma per i progettisti principianti, disegnare schemi può anche essere un compito scoraggiante. Saltare lo schema è una tattica spesso adottata da principianti e persone moderatamente competenti. Ma dobbiamo resistere a questo forte desiderio. Iniziare a sviluppare il layout partendo da uno schema completo che è possibile utilizzare come riferimento aiuterà a garantire che le connessioni del layout siano completate completamente. Di seguito vengono fornite alcune spiegazioni. Prima di tutto, lo schema è una descrizione visiva del circuito, che può comunicare informazioni su molti livelli. Le sottosezioni del circuito possono essere disegnate in dettaglio su più pagine e i componenti possono essere disposti vicino ai loro blocchi funzionali, indipendentemente dal loro layout fisico finale. Poiché ogni pin su ogni componente è mostrato nel simbolo schematico, è facile controllare i pin non accoppiati. In altre parole, indipendentemente dal fatto che vengano seguite o meno le regole formali per descrivere il circuito, il diagramma schematico consente di determinare rapidamente visivamente questo fatto. In un gruppo di discussioni su Stack Overflow, un poster ha commentato: "Se uno schema può indurre in errore le persone che lo guardano, allora deve essere uno schema cattivo, non importa quello che si scopre... in realtà è uno schema corretto. Il problema è chiaro. Uno schema tecnicamente corretto ma confuso è ancora uno schema cattivo. router automatico completerà il cablaggio in una sola volta; Per la connessione PCB, il router automatico non è una soluzione che può essere completata con un clic. Dovresti ancora sapere come fare il cablaggio manuale. Autorouter è uno strumento altamente configurabile. Al fine di dare pieno gioco al loro ruolo, i parametri del router devono essere impostati attentamente e attentamente per ogni attività e anche ogni modulo in un singolo progetto PCB deve essere impostato separatamente. Non esiste un'impostazione predefinita universale di base adatta a qualsiasi occasione. Quando chiedi a un designer esperto "qual è il miglior auto-router", la loro solita risposta è "la cosa tra le orecchie (occhi)". Non è uno scherzo, sono seri. Come processo, il cablaggio è artistico come algoritmi; Il cablaggio stesso è euristico, quindi è molto simile agli algoritmi di backtracking tradizionali. Per le applicazioni di selezione dei percorsi vincolati (come labirinti e puzzle), l'algoritmo di backtracking è molto adatto per trovare risposte, ma in situazioni aperte e senza vincoli, come PCB stampati con componenti pre-organizzati, gli algoritmi di backtracking non sono bravi a trovare soluzioni ottimali. A meno che i vincoli dell'auto-router non siano regolati meticolosamente dal progettista, i risultati dell'auto-router devono ancora essere controllati manualmente per eventuali debolezze nei risultati dell'algoritmo di backtracking. La dimensione del cavo è un'altra difficoltà. L'auto-router non può determinare in modo affidabile quanta corrente fluirà su un cavo, quindi non può aiutare a determinare quanto largo un cavo deve essere utilizzato. Di conseguenza, la larghezza dei cavi stabilita dalla maggior parte dei router automatici non soddisfa i requisiti. Molti router automatici consentono di specificare vincoli di filo di riferimento. In un post del forum sul sito stackexchange.com, l'autore Martin Thompson ha scritto: "Ogni scheda che faccio ha utilizzato un router automatico (scusate, è un router di fascia alta...). Se i vostri vincoli sono simili a questo: solo su questo livello, questi due segnali formano una coppia differenziale, queste reti devono corrispondere alla lunghezza, allora dovete dire all'autorouter queste condizioni. "Quando si desidera utilizzare l'autorouter, bisogna chiedersi: "Quando ho impostato i vincoli del router automatico per il PCB, forse anche impostare i vincoli per ogni cavo nello schema schematico, quanti cablaggi manuali saranno completati con questa volta? "I progettisti esperti mettono molta energia sul layout iniziale dei componenti e quasi la metà dell'intero tempo di progettazione viene speso per ottimizzare il layout dei componenti: Cablaggio semplificato-minimizza l'attraversamento dei fili volanti, ecc.; I dispositivi sono vicino-routing più breve significa cablaggio migliore;Considerazioni di temporizzazione del segnale.

Nel forum degli utenti, un post diceva: "Prestare maggiore attenzione al layout dei componenti. Disporre i componenti in modo più facile da instradare. Il layout dei componenti rappresenta il 70% dell'intero carico di lavoro. Posizionare il primo cavo prima di iniziare a posarlo. Tutti i componenti... utilizzare cavi volanti (queste linee indicano la relazione di connessione che non è ancora stata completata) come guida approssimativa alla complessità del cablaggio. "Le generazioni più vecchie usavano spesso metodi misti per il cablaggio: posavano a mano alcune linee chiave importanti e bloccavano queste linee dopo il cablaggio. Questo metodo è a volte un buon compromesso tra cablaggio manuale controllato e cablaggio automatico veloce.Suggerimento 4: geometria PCB e corrente La maggior parte delle persone che lavorano nella progettazione elettronica sa che, proprio come un fiume che cammina lungo un fiume, l'elettronica può incontrare punti di gola e colli di bottiglia. Questo è stato applicato direttamente nella progettazione di fusibili automobilistici. Per quanto riguarda lo spessore e la forma del filo (piegatura a U, piegatura a V, a S, ecc.), il fusibile calibrato esploderà nel punto della gola in caso di sovraccarico. Il problema è che i progettisti di PCB producono occasionalmente punti di gola elettrici simili nei loro progetti PCB. Ad esempio: utilizzare una curva a 90 gradi in cui due 45 veloci possono essere utilizzati per formare un angolo; la curva è maggiore di 90 gradi per formare una forma a zig zag. Nel migliore dei casi, questi fili ridurranno la velocità di propagazione del segnale; nel peggiore dei casi, saranno come fusibili per auto, che esploderanno nel punto di resistenza.