Rancangan Elektronik - Rancangan pendaratan PCB

Rancangan PCB tidak diperlukan dan yang paling penting dalam rancangan produk elektronik. Kualiti desain PCB akan mempengaruhi secara langsung penyelesaian fungsi produk. Ia tidak sukar untuk merancang sirkuit PCB untuk menyadari fungsinya. Perkara yang sukar ialah ia tidak terpengaruh oleh pengaruh berbeza (seperti perubahan suhu dan kelembatan, perubahan tekanan udara, kejutan mekanik, kerosakan, dll.) dan boleh terus menjaga kerja normal dan stabil, jadi kita akan mengadopsi Kaedah-kaedah desain berbeza atau tindakan proses penghasilan digunakan untuk menghapuskan atau mengurangkan kesan-kesan ini untuk memastikan operasi normal PCB, - seperti penggunaan komponen suhu yang lebih luas untuk menyesuaikan kepada suhu tinggi atau persekitaran penggunaan suhu rendah; cuba membuat kawasan corak sirkuit pada kedua-dua sisi papan cetak sama Untuk mencegah halaman perang dan deformasi papan cetak disebabkan oleh perubahan suhu; mengatur kedudukan komponen besar dan berat pada papan cetak dan merancang pemasangan yang sepadan dan struktur penyesuaian untuk menghalang komponen jatuh kerana getaran.

Pertama-tama, perkara yang paling penting adalah mendarat. Semua orang tahu bahawa desain mendarat adalah dasar desain sistem. Pemasangan yang baik adalah syarat untuk operasi yang selamat dan stabil sistem. Pemasangan luas mengandungi dua makna, iaitu pemasangan dan pemasangan maya. Sambungan tanah merujuk kepada sambungan dengan bumi; sambungan ke tanah maya merujuk kepada sambungan dengan titik rujukan potensi. Apabila titik rujukan disesuaikan secara elektrik dari bumi, ia dipanggil sambungan mengapung. Ada dua tujuan mendarat: satu adalah untuk memastikan operasi stabil dan boleh dipercayai sistem kawalan dan untuk mencegah gangguan disebabkan oleh gelung tanah, yang sering disebut sebagai mendarat kerja; Yang lain adalah untuk mencegah operator daripada terkena risiko kejutan elektrik disebabkan kerosakan isolasi atau jatuh peralatan dan menjamin keselamatan peralatan dipanggil tanah perlindungan.

Jika pendaratan keselamatan tidak dianggap, hanya dari sudut pandang titik rujukan sirkuit, pendaratan boleh dibahagi ke tanah yang mengapung, pendaratan titik tunggal, pendaratan titik berbilang dan pendaratan campuran. Tujuan tanah mengapung adalah untuk mengisolasi sirkuit atau peralatan dari tanah biasa atau wayar biasa yang boleh menyebabkan arus mengapung. Kegagalan dari kaedah mendarat ini adalah bahawa peralatan tidak secara langsung tersambung ke bumi, yang cenderung untuk akumulasi elektrik statik, dan akhirnya pecah elektrostatik dengan arus discharge kuat. Kaedah biasa adalah untuk menyambung perlawanan besar antara peranti dan tanah untuk menghapuskan akumulasi elektrik statik. Pemasangan titik tunggal bermakna bahawa dalam sirkuit, hanya satu titik fizik ditakrif sebagai titik rujukan tanah. Pendaratan berbilang-titik bermakna bahawa dalam sistem, setiap titik pendaratan disambung dengan pesawat tanah yang paling dekat dengannya, sehingga panjang petunjuk pendaratan adalah yang paling pendek. Ia adalah satu-satunya kaedah dasar praktik untuk sirkuit isyarat frekuensi tinggi. Secara umum, apabila frekuensi lebih rendah daripada 1MHz, lebih baik menggunakan pendaratan titik tunggal; apabila frekuensi lebih tinggi dari 10MHz, lebih baik menggunakan pendaratan berbilang-titik; Panjang wayar tanah tidak boleh melebihi 1/20 panjang gelombang, jika tidak kaedah pendaratan berbilang-titik akan diterima. Dalam keadaan normal, dalam sistem kawalan industri biasa, frekuensi isyarat kebanyakan kurang dari 1MHz, jadi pendaratan titik tunggal biasanya diadopsi. Pendaratan hibrid adalah kombinasi pendaratan satu titik dan pendaratan berbilang titik, dan julat frekuensi kerja yang berlaku adalah umumnya 500kHz～30MHz.

Dalam sistem kawalan komputer, ia dikongsi secara kira-kira ke jenis dasar berikut: tanah analog, tanah digital, tanah isyarat, tanah sistem, tanah AC dan tanah perlindungan. Tanah analog berkhidmat sebagai potensi sifar sirkuit analog dalam sensor, penghantar, penyembah, penukar A-D dan D-A. Isyarat analog mempunyai keperluan ketepatan, isyaratnya relatif kecil, dan ia tersambung ke lokasi produksi. Kadang-kadang untuk membezakan hubungan antara tanah isyarat lemah sensor jauh dan tanah analog hos, tanah sensor juga dipanggil tanah isyarat. Sebagai potensi sifar bagi pelbagai sirkuit digital dalam komputer, tanah digital patut dipisahkan dari tanah analog untuk menghindari gangguan isyarat analog dengan puls digital. Tanah sistem adalah titik kembalian terakhir bagi tanah yang disebut di atas, dan secara langsung tersambung ke tanah sebagai potensi rujukan sifar. Tanah AC adalah garis kuasa tanah atau garis sifar bekalan kuasa AC komputer, dan potensi sifar adalah sangat tidak stabil. Kadang-kadang terdapat perbezaan potensi beberapa volts atau bahkan puluhan volts antara mana-mana dua titik di tanah AC. Selain itu, kawasan komunikasi juga cenderung untuk pelbagai gangguan. Oleh itu, tanah AC tidak boleh dihubungkan dengan dasar yang disebut di atas, dan prestasi isolasi pengubah kuasa AC sepatutnya baik, dan fenomena bocor mesti dihindari. Tanah perlindungan juga dipanggil tanah keselamatan, tanah chassis atau tanah perisai. Tujuan adalah untuk membuat chassis peralatan dan bumi berpotensi untuk mencegah chassis daripada dimuatkan untuk mempengaruhi keselamatan orang dan peralatan.

Selepas memahami klasifikasi dan fungsi wayar tanah, perlu klasifikasikan wayar tanah dalam PCB dan mengambil tindakan yang sepadan untuk merancang wayar tanah. Contohnya, wayar tanah peranti TTL dan CMOS sepatutnya radial dan bukan bentuk cincin; lebar wayar tanah pada papan sirkuit cetak patut ditentukan mengikut saiz semasa melewati, tidak kurang dari 3mm, jika boleh, semakin lebar wayar tanah Bagus; wayar tanah kondensator bypass tidak sepatutnya panjang dan sepatutnya pendek yang mungkin; wayar tanah yang berpotensi sifar bagi arus besar sepatutnya sebanyak mungkin dan mesti dipisahkan dari tanah isyarat kecil. Terdapat juga beberapa prinsip dan kaedah desain yang boleh dirancang dengan rujukan kepada keperluan desain pendaratan PCB dalam Bab 10.

Untuk memilih konduktor pendaratan dan kaedah sambungannya secara rasional, kami telah melakukan beberapa klasifikasi pendaratan menurut Jadual 1.

Jadual 1 Klasifikasi pendaratan

Masalah lain yang memerlukan perhatian adalah pengendalian pesawat rujukan dalam rancangan PCB, yang akan mempengaruhi secara langsung kualiti PCB. Secara umum, kita boleh buat beberapa pemprosesan sesuai dengan kaedah berikut:

1) Pesawat kuasa dekat dengan pesawat tanah (hanya untuk sirkuit frekuensi tinggi): Apabila frekuensi operasi sirkuit adalah sangat tinggi (seperti lebih dari 100MHz), pesawat kuasa patut dekat dengan pesawat tanah, supaya maksimumkan sambungan kapasitif antara pesawat kuasa dan pesawat tanah, Untuk mengurangi bunyi bekalan kuasa.

2) Multiple ground planes are connected by vias: When there are multiple ground plane layers in the PCB, more scattered vias should be used to connect the ground planes together on the board, especially where the signal is concentrated and the layers are changed. Serahkan gelung yang lebih pendek dan mengurangkan radiasi bagi isyarat perubahan lapisan. Seperti yang ditampilkan dalam Gambar 1, pesawat tanah tersambung bersama dengan vias di lingkungan pesawat, yang boleh mengurangkan radiasi luaran PCB secara efektif.

Figur 1 Melalui sambungan

3) Apabila syarat membenarkan, prinsip 20H diterima: Oleh kerana medan elektrik antara lapisan kuasa dan lapisan tanah berubah, gangguan elektromagnetik akan radiasi keluar dari pinggir papan, yang dipanggil kesan pinggir. Solusi adalah untuk mengurangi lapisan kuasa sehingga medan elektrik hanya dilakukan dalam lapisan tanah. Mengambil H (tebal medium antara bekalan kuasa dan tanah) sebagai unit, jika pengurangan ialah 20H, 70% medan elektrik boleh dikuasai ke tepi lapisan tanah; jika pengurangan adalah 100H, 98% medan elektrik boleh dikunci. Apabila melaksanakan prinsip 20H, keutamaan patut diberikan untuk memenuhi loop isyarat minimum dan impedance isyarat terus menerus. Iaitu, apabila pesawat kuasa ditarik semula, jika lapisan isyarat bersebelahan mempunyai jejak pada pinggir pesawat kuasa, prinsip 20H boleh diabaikan dalam julat ini untuk memastikan isyarat tidak menyeberangi, dan pinggir pesawat kuasa sepatutnya menerus keluar dari posisi garis isyarat.

4) Tambah pesawat tanah sebagai lapisan pengasingan isyarat: Apabila terdapat banyak lapisan isyarat dan lapisan pengasingan diperlukan, lebih baik menambah lapisan tanah sebagai lapisan pengasingan, bukan lapisan kuasa sebagai lapisan pengasingan.

5) Kawal kawasan sambungan pesawat: Bila merancang pesawat tanah kuasa, kawasan sambungan pesawat patut dikawal untuk menghindari meliputi pesawat rujukan jenis sirkuit yang berbeza. Selain itu, terdapat sambungan kapasitif antara pesawat yang dimuatkan selari. Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 2, akan ada sambungan antara pesawat kuasa analog Analog P dan pesawat tanah digital Digital G.

Kawal kawasan lebar pesawat Figure 2 Kawal kawasan lebar pesawat