PCB 뉴스 - 고품질 PCB 설계

고품질의 PCB 설계 본문은 PCB 배치에 대한 일부 경험을 총결한 것이다.기사 내용은 주로 고정밀 아날로그 시스템 또는 저주파(<50MHz) 디지털 시스템에 적용됩니다.

1. 어셈블리 레이아웃

합리적인 컴포넌트 레이아웃은 고품질 PCB 그래프를 설계하는 기본 전제 조건입니다.부품 레이아웃의 요구 사항은 주로 설치, 수력, 열, 신호 및 아름다운 요구 사항을 포함합니다.

1.1. 설치

특정한 응용 장소에서 회로 기판을 섀시, 케이스, 슬롯 등에 순조롭게 설치하여 공간 간섭, 합선 등의 사고가 발생하지 않도록 하고 지정된 커넥터를 섀시 또는 케이스의 지정된 위치에 배치하기 위해 제시된 일련의 기초를 말한다.요구 사항나는 여기서 반복하지 않겠다.

1.2 힘

회로 기판은 설치와 작업 과정 중의 각종 외력과 진동을 견딜 수 있어야 한다.그러므로 회로기판은 합리적인 모양을 가져야 하며 판의 각종 구멍 (나사, 이형구멍) 의 위치는 합리적으로 배열해야 한다.일반적으로 구멍과 보드 모서리 사이의 거리는 구멍의 지름보다 커야 합니다.이와 동시에 이형구멍으로 인한 판의 취약한 단면도 충분한 굽힘저항강도를 가져야 한다는것을 주의해야 한다.장비 하우징에서 보드로 직접 확장되는 커넥터는 장기적인 안정성을 보장하기 위해 합리적으로 고정되어야 합니다.

1.3 가열

발열이 심한 고출력 부품의 경우 발열 조건을 보장하는 것 외에 적절한 위치에 배치해야 한다.특히 복잡한 시뮬레이션 시스템에서는 이들 장비에서 발생하는 온도장이 취약한 전면 증폭기 회로에 미치는 악영향에 각별히 유의해야 한다.일반적으로 출력이 매우 큰 부분은 단독으로 모듈을 만들고 신호처리회로와 신호처리회로 사이에 일정한 단열조치를 취해야 한다.

1.4 신호

신호 간섭은 PCB 배치 설계에서 고려해야 할 중요한 요소입니다.몇 가지 기본적인 측면은 약한 신호 회로와 강한 신호 회로의 분리 심지어 격리;AC 부분은 DC 부분과 분리됩니다.상술한 고주파 부분은 상술한 저주파 부분과 분리된다.신호선의 방향에 주의하기;지선의 배치;적절한 차단, 여과 등의 조치를 취하다.이것들은 이미 대량의 논문에서 반복적으로 강조되었기 때문에 나는 여기서 중복하지 않을 것이다.

1.5. 아름다움

어셈블리의 깔끔한 배치뿐만 아니라 케이블 연결의 아름다움도 고려해야 합니다.일반 문외한은 회로 설계의 장단점을 단편적으로 평가하기 위해 전자를 더 강조하는 경우가 있기 때문에 제품의 이미지에 대해 성능 요구가 까다롭지 않은 상황에서 전자를 우선적으로 고려해야 한다.그러나 고성능 상황에서 듀얼 패널을 사용해야 하고 회로 기판도 패키지되어 있으며 일반적으로 볼 수 없다면 먼저 배선의 아름다움을 강조해야 합니다.다음 단원에서는 경로설정의 미학에 대해 자세히 설명합니다.

2. 연결 원리

다음은 문헌에서 흔히 볼 수 없는 방해 방지 조치에 대한 상세한 소개이다.실제 응용에서, 특히 제품의 시험 제작에서 여전히 대량의 이중 패널을 사용하는 것을 고려할 때, 아래의 내용은 주로 이중 패널을 대상으로 한다.

2.1.'아름다운'커브를 경로설정할 때 직각을 피하고 대각선이나 호형 변환을 최대한 사용한다.배선은 서로 다른 성질의 신호의 상호 간섭을 피할 수 있을 뿐만 아니라 검사와 수정에도 편리하도록 가지런하고 질서 있게 집중적으로 배치해야 한다.디지털 시스템의 경우 같은 진영의 신호선 (예: 데이터 케이블, 주소 라인) 간의 간섭을 걱정할 필요가 없지만, 읽기, 쓰기 및 시계와 같은 제어 신호는 지선을 통해 보호하기 위해 독립적으로 사용해야 한다.서다

넓은 면적을 부설할 때 (아래 글은 더 토론할 것이다), 가능한 한 접지선 (실제로는 접지"평면"이어야 한다) 과 신호선 사이에 합리적이고 같은 거리를 유지하고, 가능한 한 접근하여 합선과 누출을 방지한다.

저전력 시스템의 경우 지선과 전원 코드가 가능한 한 가까이 있어야 합니다.표면 설치 어셈블리를 사용하는 시스템의 경우 신호선을 가능한 한 앞으로 경로설정해야 합니다.

2.2. 지선 배치 문헌에서 지선의 중요성과 배치 원칙에 대해 많은 토론이 있지만 실제 PCB에서의 지선 배치에 대해 상세하고 정확한 소개가 부족하다.나의 경험은 시스템의 신뢰성을 높이기 위해 (단지 하나의 실험원형을 제작하는것이 아니라) 지선은 아무리 강조해도 지나치지 않으며 특히 약한 신호처리에서 더욱 그러하다.이를 위해 우리는 전력을 다해"대면적부설"의 원칙을 집행해야 한다.

지면을 부설할 때는 일반적으로 격자 모양의 지면이어야 하며, 흩어진 지면이 다른 선에 의해 분리되지 않는 한 해야 한다.격자형 접지의 열성능과 고주파 전도성은 전체 접지선보다 훨씬 좋다.이중 패널 경로설정에서는 신호선을 경로설정하기 위해 지선이 분리되어야 하는 경우가 있는데, 이는 충분히 낮은 접지 저항을 유지하는 데 매우 불리합니다.이를 위해 접지 전류의"매끄러움"을 보장하기 위해 일련의"똑똑한"방법을 취해야합니다.이러한 기술은 다음과 같습니다.

대량의 표면 설치 부품은 지선에 속해야 할 용접공이 차지하는 공간을 절약하는 데 사용된다. 정면 공간 활용: 대량의 표면 설치 부품의 경우 신호선을 최상층으로 향하게 하고 밑바닥을 지선에 "사심 없이" 넘겨준다.이것은 무수한 속임수와 관련된다.내 자신의 책"PCB 테크닉 중 하나:"스왑 핀", 하나의 테크닉, 그리고 많은 유사한 주문, 미래에 쓸 것입니다.

신호 회선을 합리적으로 배치하고, 회선판의 중요한 구역, 특히"중심지"(전체 회선판 지선의 통신과 관계됨) 를 지선에"주다".세심한 설계만 거치면 이 점은 여전히 실현될 수 있다.

앞뒤 조화: 때로는 판의 한쪽에서 접지선이 정말"없는 곳"이다.이때 양쪽의 경로설정이 서로 조화를 이루도록 합니다.상응한 위치에 충분한 지면을 남겨 지선을 부설한 다음 충분한 수량, 위치가 합리적인 과공 (과공저항이 큰 것을 고려함.) 을 통과하고"다리"에 의해 통과될 신호선을 통과하여 핍박에 의해 분열되였지만 또 내키지 않는 대만해협 량안은 통일을 희망하였다.충분한 전도성을 가진 전체로 연결하다.

담을 뛰어넘는 개의 수: 거대한 접지선이 내가 나갈 수 없기 때문에 작은 신호선에 의해 절단되었을 때, 신호를 억울하게 하여 점퍼를 사용한다.때때로 나는 전선 하나만 당기고 싶지 않다.이 신호는 저항기나 다른"긴 다리"장치를 통해 적절하게 전달됩니다.나는 이 설비의 핀을 합리적으로 연장해서 점퍼 역할을 할 수 있다.그것은 신호를 전달할 뿐만 아니라 점퍼 라인의 불미스러운 이름도 피할 수 있습니다: - (물론 대부분의 경우 나는 항상 이러한 신호가 적절한 곳을 통과하고 지선을 통과하지 않도록 할 수 있습니다.유일하게 필요한 것은 관찰과 상상입니다.

최소 원칙: 접지 전류의 경로는 반드시 합리적이어야 하며, 큰 전류와 약한 신호 전류는 나란히 있을 수 없다.때로는 합리적인 길을 선택할 때 일렬의 최저선은 불합리한 군대를 배치할 가치가 있다.

그후 그나저나 명언이 있다."당신은 당신의 어머니를 믿을수 있지만 영원히 당신의 땅을 믿지 말아야 한다.»신호처리가 극히 약한 (미니볼트보다 낮음) 상황에서 거리낌없는 수단을 통해 지전위의 일치를 유지하더라도 회로상의 관건점의 지전위차는 반드시 신호처리폭을 초과해야 하며 적어도 같은 폭은 정태전위가 적합하더라도 순간전위차가 아주 클수 있다.이런 상황에 대해 우선, 원칙적으로 회로의 조작은 가능한 한 지전위와 독립되어야 한다.

2.3. 전원 코드 레이아웃과 전원 필터링 일반 문헌은 전원 코드가 가능한 한 두꺼워야 한다고 생각하지만 나는 완전히 동의하지 않는다.고출력 (평균 전원 전류가 1초 이내에 1A에 도달할 수 있음) 에서만 충분한 전원 코드 너비를 확보할 필요가 있습니다 (내 경험에 따르면 50mil에 해당하는 1A 전류당 대부분의 경우 요구 사항을 충족시킬 수 있음).단지 신호 방해를 방지하기 위해서라면 전원 코드의 너비는 중요하지 않습니다.심지어 얇은 전원 코드가 더 유리할 때도 있습니다!전원 공급 장치의 품질은 일반적으로 절대값이 아니라 전원 공급 장치의 변동과 중첩 간섭에 있습니다.전력 방해를 해결하는 열쇠는 필터 콘덴서입니다!어플리케이션에서 전력 품질이 까다로운 경우 필터 콘덴서에 비용을 절감하지 마십시오.필터 콘덴서를 사용할 때는 다음 사항에 유의하십시오.

전체 회로의 전원 입력은"총적"필터링 조치가 있어야 하며, 각종 유형의 콘덴서가 서로 일치해야 하며,"똑같이 적어서는 안 된다", 적어도 괜찮다.디지털 시스템의 경우 최소 100uF 전해질 + 10uF 탄탈륨 + 0.1uF 패치 + 1nF 패치.고주파 (100kHz) 100uF 전해 + 10uF 탄탈럼 + 0.47uF 패치 + 0.1uF 패치.AC 시뮬레이션 시스템: 직류 및 저주파 시뮬레이션 시스템용: 1000uF/1000uF 전해 + 10uF 탄탈럼 + 1uF 패치 + 0.1uF 패치.

모든 중요한 칩에는 필터 콘덴서가 있어야 한다.디지털 시스템의 경우 일반적으로 0.1uF 패치로 충분합니다.중요하거나 더 큰 작동 전류 칩도 10uF 탄탈륨 또는 1uF 패치와 조합해야 하며, 고주파 칩 (CPU, 결정체) 도 10nF⑥470pF 또는 1nF와 조합해야 한다.콘덴서는 가능한 한 칩의 전원 핀에 접근하고 가능한 한 직접 연결해야합니다.콘덴서가 작을수록 더 가까워야 한다.

칩 필터 콘덴서의 경우, (필터 콘덴서에서 칩 전원 핀까지) 내의 부분은 가능한 한 두꺼워야 하며, 여러 개의 가는 선을 나란히 사용할 수 있는 것이 좋다.필터 콘덴서가 저(AC) 임피던스 전압원을 제공하고 AC 결합 간섭을 억제하는 경우, 콘덴서 핀 외부의 전원 코드 (주 전원에서 필터 콘덴서에 이르는 부분) 는 그다지 중요하지 않다.선가중치는 너무 두꺼울 필요가 없으며 적어도 이를 위해 많은 판넬 면적을 차지할 필요가 없습니다.일부 아날로그 시스템은 또한 전원 입력이 RC 필터 네트워크를 사용하여 간섭을 더 억제하도록 요구하며, 더 가는 전원 코드는 때때로 RC 필터의 저항의 두 배에 불과하므로 유익합니다.

작동 온도 범위가 큰 시스템의 경우 알루미늄 전해질 콘덴서의 성능이 저온에서 낮아지거나 필터링 효과를 잃을 수 있다는 점에 유의해야 한다.이때 적절한 탄탈륨 전기 용기를 사용해야 한다.예를 들어, 470uF 알루미늄 ⑥1000uF 알루미늄을 100uF 탄탈륨으로 교체하거나, 100uF 알루미늄을 22uF 탄탈륨 조각으로 교체할 수 있습니다. 알루미늄 전해질 콘덴서가 고출력 가열 장치와 너무 가까워지지 않도록 주의하십시오.