PCB技術 - 良いPCBボードを作る方法？

PCBボードを作るためには、設計された回路図を実際のPCB回路基板にすることを知っている。このプロセスを過小評価しないでください。原理的に働くが、エンジニアリングで達成するのが難しい、または、他のものが成し遂げることができないものは、多くのものがあります。

マイクロエレクトロニクスの分野における2つの大きな困難は高周波信号と弱信号の処理である. この点で, レベル <エー href="/jp/pcb.html" target="_blank">PCB生産 特に重要である. 同じ原理設計, 同じ構成要素, そして、異なった人々によって生産されるPCBsは、異なる結果を持ちます., では、どのようにして良いPCBボードを作れますか? 過去の経験に基づいて, 次の諸点についてお話します。

1 .設計目標の明確化

デザインタスクを受ける, まず設計目標を明確にしなければならない, 普通のPCBボードかどうか, a 高周波PCB 板, 小信号処理基板, または高周波および小信号処理の両方を有するPCBボード. 普通のPCBボードなら, レイアウトと配線が合理的で、きちんとしている限り, そして、機械の寸法は正確です, 中負荷ラインと長線があれば, 負荷を減らすためには、特定の対策を使用しなければならない, そして、長い線は、ドライブするために強化されなければなりません, そして、焦点は長い線反射を防ぐことです. 40 MHzを超える信号線がボード上にあるとき, これらの信号線には特別の配慮が必要である, 線の間のクロストークのような. 頻度が高いならば, 配線の長さは厳しい. 分布定数のネットワーク理論による, 高速回路とその配線間の相互作用は決定的要因であり、システム設計において無視することはできない. ゲート伝送速度が増加するように, したがって、信号線の反対は増加するでしょう, そして、隣接する信号線間のクロストークは、比例的に増加する. 一般に, 高速回路の消費電力と放熱性も非常に大きい, したがって、高速PCBは作られている. 十分な注意を払うべきだ.

ミリボルトまたはマイクロボルトレベルの弱い信号がボード上にあるとき、これらの信号線は特別な注意を必要とする。小さい信号は弱すぎて、他の強い信号からの干渉に非常に影響されやすい。遮蔽対策はしばしば必要である。さもなければ、それらは信号対雑音比を大いに減らす。その結果、有用な信号はノイズによって沈静化され、効果的に抽出することができない。

委員会のコミッショニングも設計段階で考慮すべきである。テストポイントの物理的位置、テストポイントの分離および他の要因は無視されることができない。なぜならば、若干の小さいシグナルおよび高周波シグナルは直接測定のためのプローブに添加されることができない。

さらに、基板の層数、使用する部品のパッケージ形状、基板の機械的強度など、他の関連する要因を考慮すべきである。PCBボードを作成する前に、デザインのデザイン目標について良いアイデアが必要です。

2は、使用するコンポーネントの機能のレイアウトとルーティングの要件を理解する

LOTIとAPHによって使用されるアナログ信号増幅器のようなレイアウトとルーティングに特別な要件がいくつかの特別なコンポーネントを持っていることを私たちは知っています。アナログ信号増幅器は、安定した電源および小さなリップルを必要とする。可能な限りパワーデバイスから遠く離れたアナログ小信号部分を保ってください。otiボードでは，小信号増幅部もまた，シールド電磁シールドをシールドするシールドカバーを備えている。ntoiボードに使用されているglinkチップは，ecl技術を使用しており，多くの電力を消費し発熱を生じる。レイアウトにおける放熱問題に特別な考慮が必要である。自然の放熱が使用されるならば、GLinkチップは比較的スムーズな空気循環で場所に置かれなければなりません。そして、放射される熱は、他のチップに大きな影響を与えません。ボードがスピーカーまたは他の高出力装置を備えているならば、それは電源に重大な汚染を引き起こすかもしれません。この点も十分注意しなければならない。

3コンポーネントレイアウトの考察

構成要素のレイアウトにおいて考慮されなければならない第1の要因は電気的性能である。いくつかの高速線のために、特に、電源信号と小さな信号装置をレイアウトするとき、できるだけ短くそれらを作る。分離する。回路の性能を満たす前提では、コンポーネントをきちんとして美しく、簡単にテストする必要があります。ボードの機械的サイズとソケットの位置も注意深く考慮する必要があります。

高速システムにおける配線の接地と伝送遅延時間は，システム設計において考慮すべき第一の要因でもある。信号線の伝送時間は、システム全体の速度、特に高速ECL回路に大きな影響を与える。集積回路ブロック自体が非常に高速であるが、それはバックプレーン上の通常の相互接続ラインの使用のためである。シフトレジスタのように、同期カウンタおよび他の同期作業コンポーネントは同じプラグイン・ボードに最も置かれる。そして、共役差積プラグイン・ボードにクロック信号の伝送遅延時間は等しくない。同期がキーである1つのボードでは、共通のクロック源からプラグインボードへ接続されるクロックラインの長さは等しくなければならない。

PCB基板の配線技術

PCBを作るとき、両面基板または多層基板を選択するかどうかは、最高動作周波数、回路システムの複雑さ、およびアセンブリ密度の要件に依存する。クロック周波数が200 MHzを超えると多層基板を選択するのがベストである。動作周波数が350 MHzを超えると、その高周波減衰が小さく、寄生容量が小さく、伝送速度が速くなるので、PTFEを用いたプリント配線板を選択するのがベストである。プリント基板の配線には以下の原理が必要である

（1）クロストークを低減するために、全ての並列信号線間にできるだけ多くのスペースを保つ。近接している2本の信号線がある場合、シールドの役割を果たすことができる2本のワイヤの間に接地線を動かすのがベストである。

（2）信号伝送線路を設計する場合、伝送線路の特性インピーダンスの急激な変化による反射を防止するために、急激なターンを避ける。あるサイズで均一なアークラインを設計してみてください。

プリント配線の幅は、上述したマイクロストリップラインとストリップラインの特性インピーダンス計算式により算出することができる。プリント基板上のマイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、通常50〜120アンペアである。大きな特性インピーダンスを得るためには、線幅は非常に狭いに違いない。しかし、非常に細い線は作るのが簡単でありません。種々の要因を考慮すると、68 mm×の特性インピーダンスが遅延時間と消費電力の間の最良のバランスを達成することができるので、一般に、約68アンペアのインピーダンス値を選択することが適切である。送電線が50キロメートルの送電線は、より多くの力を消費します;もちろん、より大きなインピーダンスは消費電力を減らすことができるが、それは伝送遅延時間を増加させる。負の線容量は伝送遅延時間を増加させ、特性インピーダンスを低下させる。しかし、非常に低い特性インピーダンスを有するライン・セグメントの単位長さ当りの固有容量は比較的大きいので、伝送遅延時間および特性インピーダンスは負荷静電容量の影響を受けない。適切に終端された伝送ラインの重要な特徴は、短いブランチラインがライン遅延時間に影響を及ぼさないべきであるということである。Z 0が50アンペアであるとき。分岐スタブの長さは2.5 cm以下にする必要がある。ためには大きな音を避けるために。

（4）両面基板（6層板4層）である。回路基板の両側のラインは相互誘導によって生じる漏話を防止するために互いに垂直でなければならない。

(5) If there are high-current devices on the プリント回路基板, リレーなど, 指示灯, スピーカー, etc., 接地線のノイズを低減するために、接地線を分離しなければならない. これらの高電流デバイスの接地線は、プラグインボードおよびバックプレーン上の独立グラウンドバスに接続しなければならない, そして、これらの独立接地線はまた、システム全体の接地点に接続されるべきである.

（6）ボード上に小さな信号増幅器があれば、増幅前の弱い信号線は強い信号線から遠く離れていなければならず、トレースはできるだけ短くなければならず、可能であれば接地線でシールドする。