PCB Tecnico - Sintesi dell'ingegnere: PROTEL Design Encyclopedia (Tre)

Uno. Discussione sulla progettazione della struttura di layout dei componenti dei circuiti stampati

Uno strumento con prestazioni eccellenti, oltre a selezionare componenti di alta qualità e circuiti ragionevoli, il corretto design strutturale del layout dei componenti del circuito stampato e la direzione del cablaggio elettrico è un problema chiave che determina se lo strumento può funzionare in modo affidabile. I circuiti con componenti e parametri produrranno risultati diversi a causa della progettazione del layout dei componenti e delle direzioni di cablaggio elettrico, e i risultati possono variare notevolmente. Pertanto, come progettare correttamente la struttura del layout del componente del circuito stampato, la corretta selezione della direzione di cablaggio e la struttura di processo dello strumento globale devono essere considerati insieme. Una struttura di processo ragionevole può eliminare le interferenze di rumore causate da cablaggio improprio e facilitare l'installazione, il debug e la manutenzione in produzione.

Di seguito discuteremo le questioni sopra menzionate. Dal momento che non esiste una definizione rigorosa e un modello per una buona struttura, la seguente discussione servirà solo come ispirazione per riferimento ed è solo per riferimento. La struttura di ogni strumento deve essere basata su requisiti specifici (prestazioni elettriche, requisiti generali di installazione della struttura e layout dei pannelli), adottare schemi strutturali corrispondenti e confrontare e modificare ripetutamente diversi schemi di progettazione realizzabili. La scelta della struttura di cablaggio per l'alimentazione della scheda stampata e la struttura del bus di terra-sistema: circuiti analogici e circuiti digitali hanno molte somiglianze e differenze nella progettazione e metodi di cablaggio dei layout dei componenti. Nel circuito analogico, a causa dell'esistenza dell'amplificatore, la tensione di rumore molto piccola generata dal cablaggio causerà gravi distorsioni del segnale di uscita. Nel circuito digitale, la tolleranza al rumore TTL è 0.4V ~ 0.6V e la tolleranza al rumore CMOS è 0.3 di Vcc. 0,45 volte, quindi il circuito digitale ha una forte capacità anti-interferenza. La scelta ragionevole di una buona modalità bus di potenza e di terra è una garanzia importante per il funzionamento affidabile dello strumento. Molte fonti di interferenza sono generate attraverso l'alimentazione e il bus di terra, e il cavo di terra causa la maggiore interferenza di rumore.

Due, i requisiti di principio di base della progettazione del diagramma del circuito stampato

1. La progettazione del circuito stampato parte dalla determinazione della dimensione del bordo. La dimensione del circuito stampato è limitata dalle dimensioni del guscio del telaio. È il metodo di connessione di potenziometro, presa o altro circuito stampato). Il circuito stampato e i componenti esterni sono generalmente collegati da fili di plastica o cavi di isolamento metallico. Ma a volte è anche progettato come presa. Cioè: per installare un circuito stampato plug-in nel dispositivo, lasciare una posizione di contatto come presa. Per componenti più grandi montati su circuiti stampati, è necessario aggiungere accessori metallici per fissarli per migliorare la resistenza alle vibrazioni e agli urti.

2. Il metodo di base di progettazione del diagramma di cablaggio

Prima di tutto, è necessario avere una comprensione completa delle specifiche, dimensioni e aree dei componenti selezionati e delle varie prese; considerazione ragionevole e attenta della posizione di ciascun componente, principalmente dal punto di vista della compatibilità dei campi elettromagnetici e dell'anti-interferenza. Linea corta, meno crossover, alimentazione elettrica, percorso a terra e disaccoppiamento sono considerati. Dopo che la posizione di ogni componente è determinata, è la connessione di ogni componente. Collegare i perni pertinenti secondo lo schema del circuito. Ci sono molti modi per completarlo. La progettazione dei diagrammi dei circuiti stampati ha due metodi: progettazione assistita dal computer e progettazione manuale.

Il più primitivo è organizzare il layout a mano. Questo è più laborioso, e spesso ci vogliono diverse iterazioni per completarlo. Questo è possibile anche quando non ci sono altre attrezzature di disegno. Questa disposizione manuale dei metodi di layout è anche molto utile per coloro che stanno solo imparando il layout della lastra di stampa. Disegno assistito dal computer, ora ci sono molti tipi di software di disegno con funzioni diverse, ma in generale, disegno e modifica sono più convenienti e possono essere salvati e stampati.

Successivamente, determinare la dimensione richiesta del circuito stampato e inizialmente determinare la posizione di ogni componente secondo il diagramma schematico e quindi rendere il layout più ragionevole dopo la regolazione continua. La disposizione del cablaggio tra i componenti nel circuito stampato è la seguente:

(1) I circuiti incrociati non sono ammessi nei circuiti stampati. Per le linee che possono attraversare, è possibile utilizzare "perforazione" e "avvolgimento" due metodi per risolverli. Cioè, lasciare che un piombo "trapani" attraverso lo spazio sotto altre resistenze, condensatori e perni triodi, o "vento" da un'estremità di un cavo che può attraversare. In circostanze speciali, quanto complesso è il circuito, è anche necessario semplificare il design. È permesso connettersi con i cavi per risolvere il problema del circuito trasversale.

(2) Componenti quali resistenze, diodi e condensatori tubolari possono essere installati in metodi di installazione "verticali" e "orizzontali". Il tipo verticale si riferisce all'installazione e alla saldatura del corpo componente perpendicolare al circuito stampato, che ha il vantaggio di risparmiare spazio, e il tipo orizzontale si riferisce all'installazione e alla saldatura del corpo componente in parallelo e vicino al circuito stampato, e il suo vantaggio è che la resistenza meccanica dell'installazione del componente è migliore. Per questi due diversi componenti di montaggio, il passo del foro del componente sul circuito stampato è diverso:

(3) Il punto di messa a terra del circuito dello stesso livello dovrebbe essere il più vicino possibile e anche il condensatore del filtro di potenza del circuito di questo livello dovrebbe essere collegato al punto di messa a terra di questo livello. In particolare, i punti di messa a terra della base e dell'emettitore del transistor di questo livello non possono essere troppo distanti, altrimenti il foglio di rame tra i due punti di messa a terra sarà troppo lungo, il che causerà interferenze e auto-eccitazione. Utilizzando un tale circuito "metodo di messa a terra a un punto" funzionerà meglio. Stabile e non facilmente eccitato.

(4) Il filo di terra principale deve essere disposto rigorosamente secondo il principio di alta frequenza-frequenza intermedia-bassa frequenza nell'ordine di corrente debole a forte corrente. Non deve essere rigirata a caso. La connessione tra i livelli è piuttosto lunga. Rispettare tale requisito. In particolare, i requisiti di disposizione del filo di messa a terra della testa di conversione di frequenza, della testa di rigenerazione e della testa di modulazione di frequenza sono più rigorosi. Se impropriamente, si eccita da solo e lo rende incapace di funzionare. I circuiti ad alta frequenza come le testine FM spesso utilizzano cavi di terra circostanti per garantire un buon effetto schermante.

(5) Il forte cavo di corrente (cavo di terra comune, cavo di alimentazione dell'amplificatore di potenza, ecc.) dovrebbe essere il più ampio possibile per ridurre la resistenza del cablaggio e la caduta di tensione e ridurre l'auto-eccitazione causata dall'accoppiamento parassitario.

(6) Le tracce con alta impedenza dovrebbero essere il più breve possibile e le tracce con bassa impedenza possono essere più lunghe, perché le tracce con alta impedenza sono facili da fischiare e assorbire i segnali, che causeranno il circuito instabile. Il cavo di alimentazione, il cavo di terra, la traccia di base senza componenti di feedback, il cavo dell'emettitore, ecc. sono tutte tracce di bassa impedenza. La traccia di base del seguace dell'emettitore e le tracce di terra dei due canali della radio devono essere separate, ciascuno formando un percorso., Fino alla fine della funzione viene nuovamente combinata, se due fili di terra sono collegati avanti e indietro, è facile produrre crosstalk e ridurre il grado di separazione.

Tre. I seguenti punti dovrebbero essere prestati attenzione nella progettazione dei diagrammi stampati

1. direzione del cablaggio: Dal punto di vista della superficie di saldatura, la disposizione dei componenti dovrebbe essere il più coerente possibile con il diagramma schematico. La direzione del cablaggio è migliore per essere coerente con la direzione del cablaggio del diagramma del circuito. Poiché vari parametri sono solitamente testati sulla superficie di saldatura durante il processo di produzione, quindi questo è conveniente per l'ispezione, il debug e la manutenzione durante la produzione (Nota: si riferisce alla premessa che le prestazioni del circuito e i requisiti di installazione e layout del pannello di tutta la macchina sono soddisfatti).

2. la disposizione e la distribuzione dei componenti dovrebbe essere ragionevole e uniforme, e sforzarsi di essere ordinato, bello e rigoroso nella struttura.

3. metodi di posizionamento del diodo e della resistenza: ci sono due tipi: posizionamento orizzontale e posizionamento verticale:

(1) Posizionamento orizzontale: Quando il numero di componenti del circuito è piccolo e la dimensione del circuito è grande, è generalmente meglio utilizzare il posizionamento orizzontale; per resistenze inferiori a 1/4W, la distanza tra i due pad è generale Prendere 4/10 pollici, quando la resistenza 1/2W è posizionata piatta, la distanza tra i due pad è generalmente 5/10 pollici; quando il diodo è posizionato piatto, i tubi raddrizzatori serie 1N400X, generalmente prendono 3/10 pollici; Tubi raddrizzatori serie 1N540X, generalmente prendono da 4 a 5/10 pollici.

(2) Installazione verticale: Quando ci sono un gran numero di componenti del circuito e la dimensione del circuito stampato non è grande, l'installazione verticale è generalmente adottata e la distanza tra i due pad è generalmente da 1 a 2/10 pollici nell'installazione verticale.

4. Potenziometro: il principio di posizionamento del titolare del IC;

(1) Potenziometro: è usato nel regolatore per regolare la tensione di uscita, quindi il potenziometro di progettazione dovrebbe essere completamente regolato in senso orario quando la tensione di uscita aumenta e la tensione di uscita del regolatore in senso antiorario diminuisce quando la tensione di uscita è ridotta; Il potenziometro centrale viene utilizzato per regolare la dimensione della corrente di carica. Quando il potenziometro è progettato, la corrente aumenterà quando il potenziometro è completamente regolato in senso orario. Il potenziometro dovrebbe essere posizionato sulla posizione dell'unità per soddisfare i requisiti dell'intera installazione della struttura della macchina e del layout del pannello, quindi dovrebbe essere posizionato sul bordo del bordo il più possibile, con la maniglia rotante rivolta verso l'esterno.

(2) Supporto IC: Quando si progetta il diagramma stampato del bordo, quando si utilizza il supporto IC, assicurarsi di prestare particolare attenzione a se l'orientamento dello slot di posizionamento sul supporto IC è corretto e prestare attenzione a se ogni pin IC è corretto, ad esempio, il primo pin può essere utilizzato solo. Si trova nell'angolo inferiore destro o superiore sinistro della presa IC ed è vicino alla scanalatura di posizionamento (vista dalla superficie di saldatura).

5. Disposizione dei terminali di entrata e uscita

(1) La distanza tra le due estremità di piombo associate non dovrebbe essere troppo grande, generalmente circa 2 a 3/10 pollici è più appropriato.

(2) Le estremità di ingresso e di uscita devono essere concentrate su uno o due lati il più possibile e non devono essere troppo discrete.

6. Prestare attenzione alla sequenza di disposizione del perno durante la progettazione del diagramma di cablaggio e la spaziatura del perno del componente dovrebbe essere ragionevole.

7. sotto la premessa di garantire i requisiti di prestazione del circuito, la progettazione dovrebbe sforzarsi per un cablaggio ragionevole, utilizzare meno saltatori esterni e instradare i fili secondo alcuni requisiti di carica regolare e sforzarsi di essere intuitivo, facile da installare, altezza e revisione.

8. Quando si progetta il diagramma di cablaggio, il cablaggio dovrebbe essere il meno possibile da piegare e le linee dovrebbero essere semplici e chiare.

9. la larghezza delle strisce di cablaggio e la distanza delle linee dovrebbero essere moderate e la distanza tra i due pad del condensatore dovrebbe essere il più coerente possibile con la distanza dei pin del cavo del condensatore;

10. Il disegno dovrebbe essere eseguito in un certo ordine, ad esempio, da sinistra a destra e dall'alto verso il basso.