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PCB技術

PCB技術 - 高速PCB設計ガイドの6つ: PCB設計におけるPowerPCBの応用技術

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PCB技術 - 高速PCB設計ガイドの6つ: PCB設計におけるPowerPCBの応用技術

高速PCB設計ガイドの6つ: PCB設計におけるPowerPCBの応用技術

2021-08-18
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Author:IPCB

プリント基板は、電子製品における回路コンポーネントとデバイスのサポートです。それは、回路要素と装置の間で電気接続を提供します. 電子技術の急速な発展, の密度pcb基板高くなっている. 品質 プリント配線板設計 干渉に抵抗する能力に大きな影響を与える. サーキットの回路図でも実践が証明されている デザイン が正しいと印刷回路 板 正しくない デザイン,電子製品の信頼性に悪影響を及ぼす. 例えば, 印刷の2.つの細い平行線ならば 板 接近している, 信号波形の遅延を引き起こす, そして、反射ノイズが伝送ラインの端部に形成される. したがって, 時 デザイン印刷回路を作る 板, 正しい方法を採用することに注意を払うべきだ, 一般原則に従う プリント配線板設計, 反干渉の要件を満たす デザイン.


の一般原則基板PCB設計

電子回路の最良の性能を得るためには、部品のレイアウトや配線のレイアウトが非常に重要である。良質で低コストの基板PCBを設計するためには、以下の一般的な原則を追うべきである。


配線

配線の原理は以下の通りである。

入出力端子に使用する配線は、隣接して並列しないようにしなければならない。フィードバック結合を避けるためにワイヤ間に接地線を加えることが最善である。

プリント配線板配線の最小幅は、ワイヤと絶縁基板との間の接着強度とそれに流れる電流値によって決まる。銅箔の厚さが0.5 mm、幅が1〜15 mmの場合、温度は2 エーの電流を経て3℃程度より高くならない。したがって、1.5 mmのワイヤ幅が要求を満たすことができる。集積回路、特にデジタル回路では、通常、0.02〜0.3 mmのワイヤ幅が選択される。もちろん、可能な限り、可能な限り広いラインとして、特に電源ラインとグランドラインを使用します。ワイヤの最小間隔は、主にワイヤ間の最悪の絶縁抵抗及び降伏電圧によって決定される。集積回路、特にデジタル回路の場合、プロセスが許す限り、間隔は5~8ミル未満であることができる。

プリント基板導体の曲がりは、一般的に円弧状であり、直角またはそれに含まれる角度が高周波回路の電気的性能に影響する。また、大面積銅箔の使用を避けてください。さもなければ、長時間加熱すると銅箔が膨張して落ちます。銅箔の大面積を使用しなければならない場合、格子形状を使用するのがベストである。これは、銅箔と基板との間の接着剤の加熱によって発生する揮発性ガスを除去するのに役立つ。


レイアウト

まず、PCBサイズを考えます。PCBサイズが大きすぎると、印刷ラインが長くなり、インピーダンスが増加し、アンチノイズ能力が低下し、コストが増加するPCBサイズが小さすぎると、放熱性が良くなり、隣接する配線が乱れてしまう。PCBサイズを決定した後、特別なコンポーネントの位置を決定します。最後に、回路の機能単位によって、回路の全てのコンポーネントがレイアウトされる。


特別なコンポーネントの位置を決定するときには、次の原則が表示されます。

高周波成分間の配線をできるだけ短くし,分布パラメータや相互電磁干渉を低減する。干渉に影響されやすいコンポーネントは、あまりにも近接している必要はありませんし、入力および出力コンポーネントをできるだけ遠くに保つ必要があります。

いくつかの構成要素またはワイヤ間に高い電位差がある可能性があり、それらの間の距離は、放電による偶発的短絡を避けるために増加する必要がある。高電圧の部品は、デバッグ中に手で容易に到達できない場所でできるだけ配置しなければならない。

15 g以上の部品をブラケットで固定して溶接する。大きくて重く、発熱が多い部品はプリント基板上に設置してはならず、全体のシャーシ底板に設置し、放熱問題を考慮すべきである。熱部品は暖房部品から遠く離れているべきです。

ポテンショメータ、調節可能なインダクタンスコイル、可変コンデンサ、マイクロスイッチ等の調整可能な構成要素のレイアウトは、全体の機械の構造要件を考慮すべきである。それが機械の中で調整されるならば、それは調整に便利であるプリント回路板に置かれなければなりません;それが機械の外で調整されるならば、その位置はシャシーパネルの調節ノブの位置と一致しなければなりません。

プリント基板及び固定ブラケットの位置決め穴に占める位置を確保する。


回路の機能単位に従って。回路のすべてのコンポーネントをレイアウトするとき、以下の原則を満たさなければなりません:

回路フローに応じて各機能回路ユニットの位置を調整し、信号循環に対してレイアウトが便利であり、できるだけ同じ方向に保持する。

各機能回路のコア成分を中心として配置する。コンポーネントは、PCB上で均等に、きちんと、そして、コンパクトに配置されるべきです。コンポーネントの間のリードと接続を最小にして、短くしてください。

高周波で動作する回路では,部品間の分散パラメータを考慮する必要がある。一般に、回路はできるだけ並列に配置する必要がある。このように、それは美しいだけでなく、インストールして、溶接するのも簡単で、大量生産で簡単です。

回路 基板の端部に位置する部品は、pwb基板の端部から2 mm以上離れている。回路基板の最良の形状は長方形である。長さと幅のペアは3 : 2または4 : 3です。回路基板のサイズが200×150 mmより大きい場合には、回路基板の機械的強度を考慮する必要がある。


パッド

パッドの中心孔はデバイスリードの直径よりわずかに大きい。パッドが大きすぎると、偽の半田を形成することが容易である。パッドの外径Dは、一般に(d+1.2)mm以上であり、dはリード径である。高密度デジタル回路では、パッドの最小直径は(D+1.0)mmでよい。


二つPCBと回路の干渉防止対策

これアンチジャミング デザイン印刷回路の 板 特定の回路と密接な関係がある. ヒア, いくつかの一般的な措置 PCB耐干渉デザイン 説明.


電源コード設計

プリント基板電流の大きさに応じて、電力線の幅を大きくしてループ抵抗を小さくしようとする。同時に、電源線と接地線の方向をデータ伝送方向と一致させ、アンチノイズ能力を高めることができる。


接地線設計

電子製品の設計において,接地は干渉を制御する重要な方法である。接地と遮蔽を適切に結合し使用することができれば、ほとんどの干渉問題を解決することができる。電子製品の接地線構造は、システムグランド、シャシーグラウンド(シールドグラウンド)、デジタルグラウンド(論理グランド)、およびアナロググラウンドを含む。接地線設計には以下の点が注目される。


単点接地と多点接地を正しく選択する

低周波回路では、信号の動作周波数が1 MHz以下であり、その配線と素子間のインダクタンスはほとんど影響を与えず、接地回路によって形成される循環電流は干渉に大きく影響するので、1点接地を採用する必要がある。信号動作周波数が10 MHzを超えると、接地線インピーダンスが非常に大きくなる。このとき、接地線インピーダンスをできるだけ小さくし、最寄の複数点を接地に用いる。1周波数の1/2〜10 MHzでは、1点接地を採用すれば、接地線の長さは波長の1/20を超えてはならない。


デジタルグランドをアナロググランドから分離する。

回路基板上には高速論理回路と線形回路がある。それらをできるだけ分離し、2つの接地線を混合してはならず、電源端子の接地線に接続する必要がある。低周波回路のグランドは、できるだけ単一点で並列に接地する必要がある。実際の配線が困難な場合は、部分的に直列に接続し、並列に接地することができる。高周波回路は、複数の点で接地され、接地線は短く、厚くなければならず、グリッド状の大面積の接地箔は、できるだけ高周波成分の周囲で使用されるべきである。リニア回路の接地面積をできるだけ大きくする。


接地線は閉ループを形成する。

時 デザインプリント基板の接地システム板 デジタル回路だけで構成される, 接地線を閉じた回路にすることは、アンチノイズ能力を著しく改善することができる. その理由は、印刷回路に集積回路部品が多いことである 板, 特に多くの力を消費するコンポーネントがあるとき, 接地線の厚さの制限のために, 接地電位に大きな電位差が生じる, その結果、ノイズ抵抗が減少する., 接地線がループに形成されるならば, 電位差を低減し,電子機器の耐雑音性を向上させる.

接地線はできるだけ厚くなければならない。

接地線に非常に細い線を使用すると、電流の変化に伴って接地電位が変化し、電子製品のタイミング信号レベルが不安定になり、耐ノイズ性能が低下する。したがって、接地配線は、プリント回路基板の許容電流の3倍を通過できるように、できるだけ厚くする必要がある。できれば、接地線の幅を3 mmより大きくする。


三つ。デカップリングコンデンサ構成

従来の方法の1つPCB基板設計印刷の各キー部分に適切なデカップリングコンデンサを設定することです 板. デカップリングコンデンサの一般的な構成原理は以下の通りである。

10〜100μFの電解コンデンサを電源投入する。可能であれば、100 UF以上に接続する方が良いです。

原則として、集積回路チップは0.01 pFのセラミックコンデンサを備える。プリント基板のギャップが十分でなければ、1〜10 pFのタンタルコンデンサを4〜8チップ毎に配置することができる。

RAM及びROMの記憶装置等のオフになったとき、アンチノイズ能力が弱く、大きな電力変化を有するデバイスに対しては、デカップリングコンデンサを電源ラインとチップの接地線との間に直接接続する必要がある。

コンデンサリードは特に高周波バイパスコンデンサに対して長すぎることはない。


また、以下の2点を指摘する。

(1)プリント基板にコンタクタ,リレー,ボタンなどの部品があれば,大きなスパーク放電が発生し,放電電流を吸収するためにrc回路を使用しなければならない。一般的には,rは1〜1/2,2 k,cは2 1〜2/47 ufである。

CMOSの入力インピーダンスは非常に高く、誘導を受けやすいので、使用時には接地されたり、正の電源に接続されたりする。


パワーPCB入門

パワーPCBは、Innoveda(アメリカ)のソフトウェア製品です。

パワーPPCBは、ユーザーが電子設計業界のすべての側面を鮮明に具現化高品質のデザインを完了することができます。制約駆動設計法は製品完成時間を短縮できる。安全性の間隔、配線ルール、および各信号の高速回路設計ルールを定義することができますし、階層的にボード、各層、ネットワークの各タイプ、ネットワーク上の各グループ、これらの計画を適用し、各グループは、各ピンは、レイアウト設計の正当性を確保するためにペアです。これは、クラスタのレイアウトツール、動的ルーティング編集、動的な電気パフォーマンスチェック、自動寸法設定と強力なカム出力機能を含む機能の豊富な様々な含まれています。また、Specctraルータなどのサードパーティ製のソフトウェアツールを統合する機能があります。

ATL研

フォーパワーPCB使用スキル

当社の研究所では,powerpcbを推進し,使用しており,その基本的な使用技術について,訓練材料に詳しく解説した。当研究所では,電子応用技術者の大多数に対して,タンゴなどの配線ツールを習得した後,パワーpcbの応用をめざしている。したがって、この記事はそのようなアプリケーションとトレーニング材料について話しません、しかし、我々は議論をするためにより技術的な技術を使用します。


入力仕様

タンゴを使用しているほとんどの人にとって、最初にパワーBPCBを使い始めたとき、PowerPPCBは制限的すぎることを感じるかもしれません。パワーPCBは回路図入力の正しさとPCBへの回路図の定期的な伝達を確実にするという前提に基づいているので。したがって、その概略図は電気的接続を切断する機能を持たず、ある位置にある電気接続を停止させることもできない。各電気接続はスタート管を持たなければならない。ピンと終了ピン、または別のページ間の情報伝達のためのソフトウェアによって提供されるコネクタに接続します。エラーを防ぐ手段です。実際に、それは我々が従うべき標準化された概略入力方法でもあります。


PowerPPCBのデザインでは、ECOモードで矛盾しているすべての変更をECOモードで行う必要がありますが、OLEリンクをユーザーに提供します。これは、回路図の変更をPCBに転送したり、PCBを変更して回路図を返します。このように、怠慢に起因するエラーを防ぐだけでなく、変更する本当の必要性のために便宜を提供します。ただし、ECOモードを入力するときは、“ECO ECOファイル”オプションを選択する必要があります。ECOモードを終了したときのみECOファイルの書き込み操作を行います。


電力層と接地層の選択

パワーPCB、CAMプレーン、スプリット/ミックスの電源層とグランド層を設定するための2つのオプションがあります。分割/混合は、複数の電源またはグラウンドが1つの層を共有するとき、主に使用されます、しかし、それが1つの電源と地面だけがあるとき、それも使われることができます。その主な利点は、出力ダイアグラムは、簡単にチェックすることは、描画と一致していることです。CAMプレーンは、単一の電源またはグラウンドのために使われる。このメソッドは負の出力です。出力するとき、25番目の層が加えられなければならない点に注意してください。第25のレイヤーは、接地電気的情報を含む。そして、それは主に金属化されたビアの後、グランドに接続したシグナルがないことを確実にするために通常のパッドより約20マイル大きい電気層パッドの安全距離を示す。これは、各パッドが情報の25番目の層を含むことを必要とします。我々自身のライブラリを構築するとき、私たちはしばしばこの問題を無視します。


プッシュまたはプッシュ

パワーPCB 非常に便利な機能を提供します. 手動ルート, 印刷された 板 我々の完全な支配の下にあります, 自動プッシュ機能を有効にするのは非常に便利です. しかし、あなたが前の配線を完了したならば, ときに自動的にルートしたい, 事前のルートを修正するのがベストです, さもなければ、ソフトウェアはこの線セグメントが自動配線の間動くことができると思います, そして、あなたの仕事は完全にひっくり返ります, 不要な損失を引き起こす.


位置決め穴を追加する

私たちのプリントボードは、いくつかの実装の位置決め穴を追加する必要がしばしばありますが、パワーPCBの場合、これは回路図とは異なり、回路図とは異なり、ECOモードで行う必要があります。しかし、最終チェックでは、ソフトウェアは私たちに多くのエラーを与えるので、それは非常に便利ではない。この場合、非ECO登録された位置決め穴装置を設定することができる。


「デバイスを編集」ウィンドウの下で、「電気的な特徴を編集」ボタンを選択します。このウィンドウでは、“一般的な”項目を選択し、“エコ登録”項目をオフにします。このように、チェックするとき、パワーPCBはこのデバイスがネットリストと比較される必要があると思わないでしょう、そして、そこにあるべきでないエラーがありません。


新しい電源パッケージを追加する

当社の国際規格はアメリカのソフトウェア企業と一致していないので、我々はすべての人が使用するための国際的なライブラリを装備する最善を尽くします。しかし、電源とグランドのための新しいシンボルは、ソフトウェアが付属してライブラリに追加される必要があります、さもなければ、それはあなたが構築したシンボルが電源であるとは思わないでしょう。

したがって、我々は国の標準を満たしているパワーシンボルを構築したいときは、既存のパワーシンボルグループを開く必要がある、“電気接続を編集”ボタンを選択し、“追加”ボタンをクリックし、新しく作成されたシンボルと他の情報の名前を入力します。次に、“編集ドアカプセル化”ボタンを選択すると、作成したシンボル名を選択し、必要な図形を描画し、描画状態を終了し、保存します。この新しいシンボルを回路図で呼び出すことができます。


空の足の設定

私たちが使用するデバイスの中で、いくつかのチューブスクリプトは、空のピン、NCとしてマークされます。ライブラリを構築するとき、我々は注意を払わなければなりません、さもなければ、NCとマークされるピンは一緒に接続されます。これは、ライブラリを構築するときに“singalchenピン”でNCピンを構築したため、PowerPCは“singalchenピン”のピンを暗黙のデフォルトピンと便利なピン(例えばVCCとGND)とみなす。したがって、あなたがNCピンを持っている場合は、“singalchenピン”から、または他の言葉でそれらを削除する必要があります、あなたはそれらに注意を払う必要はありませんし、特別な定義としてそれらを使用しないでください。


トライオードのピン比較

三極管の包装には多くの変化がある。独自のトライードライブラリを構築するとき、回路図のネットリストは、PCBに転送された後の接続と矛盾しないことがよくわかります。この問題は主にデータベースの構築にある。


トランジスタのピンは、E、B、Cでマークされることが多いので、独自のトランジスタライブラリを作成するときは、「Edit Electric Connection」ウィンドウで「Include英数字のピン」チェックボックスを選択する必要があります。この時点で、デジタルピンラベルが点灯し、ラベルを入力し、トランジスタの対応するピンを文字に変更します。


表面実装装置の前処理

現在、小型化の要求により、表面実装装置がますます使用されている。レイアウトプロセスでは,多層基板をレイアウトするとき,表面実装デバイスの処理は非常に重要である。表面実装デバイスは、1つの層に電気的接続を有するので、スルーホールとして基板上に配置されるデュアルインラインデバイスとは異なり、他の層が表面デバイスに接続される必要がある場合、デバイスのチューブを表面から取り付ける必要がある。足に短いワイヤーを引き出し、それをパンチし、他のデバイスに接続します。これはいわゆるファンイン(Fan - in)とファンアウト(Funout)操作です。


必要に応じて、まず表面実装装置のファンイン、ファンアウトを行い、配線を行う。これは、自動配線構成ファイルのファンイン・ファンアウト操作を選択すると、この処理は配線処理中に実行されるからである。このとき、描かれた線はツイストでツイストされ、比較的長い。したがって、レイアウトが完了した後に、最初に自動ルータに入ることができて、設定ファイルのファンインとファンアウト操作だけを選ぶことができて、他の配線オプションを選択することができません。


AutoCADへのボード図面の追加

時には、印刷されたボードの図面を構造図に追加する必要があります。このとき、PCBファイルは、変換ツールを介してAutoCADによって認識される形式に変換することができる。「PCB」描画フレームで「ファイル」メニューの「出力」メニュー項目を選択し、ポップアップファイルがポップアップ表示されたファイル出力ウィンドウのDXFファイルに保存タイプを設定し、保存します。AutoCADでこの写真を開くことができます。

もちろん、パッドには自動マーキング機能があり、描画されたプリント基板をマークすることができ、ボードフレームや位置決め穴の位置を自動的に表示することができる。ドリル描画層の他の出力画像に注釈を追加する場合は、出力するときに特にこのレイヤーを追加する必要があることに注意してください。


パワーPCBとViewDrawのインターフェース

ViewDrawの回路図を使用すると、PowerPPCBのテーブルを生成できます。パワーPCBがネットリストに読み込まれた後、自動ルーティングなどの機能も実行できます。また、PowerPPCBにリンクツールがあります。これは、ViewDrawの回路図を動的にリンクして変更することができます。


しかし、ソフトウェア改訂とアップグレード版の違いのために、時々、2つのソフトウェアはネットワーク名の伝送誤りを引き起こすデバイス名の一貫した定義を持ちます。この種のエラーを避けるためには、ViewDrawとパワーPCB対応のデバイスを格納するライブラリを構築するのがベストです。もちろん、これはいくつかの不整合デバイスのみです。パワーPCBでコピー機能を使用して、既存のPowerPCの他のライブラリのコンポーネントパッケージを簡単にこのライブラリにコピーし、ViewDrawの対応する名前として保存します。


ガーバーファイルの生成

過去に、プリントボードを作ったとき、私たちは、フロッピーディスクに印刷されたボード図をコピーして、直接製版工場に彼らを送りました。このメソッドは、機密性が低く、非常に面倒です。製版工場に非常に詳細な文書を書く必要があります。今、我々は直接メーカーにGerberファイルを生成するパワーPCBを使用することができます。これは、光塗装ファイルの名前から、これは絹のスクリーンかソルダーマスクであるかどうか、配線の最初の層は、非常に便利で安全です。


ガーバーファイルの転送手順

パワーPCBのカム出力ウィンドウのデバイス設定で999に開口部を変更します。

ルーティング層に転送する際、ルーティングとしてドキュメントタイプを選択し、次に、このフレームにレイヤを置く必要があるボードフレームとそのものを選択します。不注意に、あなたは線を切り換えるとき、あなたは線とテキストを取り除かなければなりません(線で銅文字を作りたくない限り)。

ソルダーマスクを転写するときは、SoldRangeマスクとして文書タイプを選択し、トップソルダーマスクのバイアを選択する。

シルクスクリーンに変換するときは、シルクスクリーンとして文書タイプを選択し、残りはステップbとcを参照してください。

ドリルデータを転送するときは、NCドリルとしてファイルの種類を選択し、直接変換します。

ガーバーファイルを転送するときは、最初にプレビューする必要があります。プレビューのグラフィックスは、ガーバーから出力するグラフィックですので、エラーを防ぐために注意深く見なければなりません。


印刷経験 板 デザイン, 力の強力な機能のようなPCB,複素描画 板sはもはや迷惑です. 幸い, 私たちは今、TANGO PCBを変換するツールを持っています。は プリント配線板。タンゴに精通している膨大な数の科学的、技術的な人員は、力のランクに加わることができますプリント配線板より便利に描く, そして、より便利に、そして、すぐに満足な印刷を得ます.