Teknik PCB - Prinsip Kekunci Design PCB Paralel

Sebagai kompleksiti peranti yang mereka bawa meningkat, rancangan PCB menjadi semakin kompleks. Selama cukup lama, jurutera rancangan sirkuit telah melakukan rancangan mereka sendiri tanpa insiden, dan kemudian memindahkan rancangan diagram sirkuit selesai kepada jurutera rancangan PCB. Selepas jurutera rancangan PCB menyelesaikan kerjanya secara bebas, dia memindahkan fail Gerber ke penghasilan PCB. kilang. Kerja jurutera merancang sirkuit, jurutera merancang PCB, dan penghasil PCB semua terpisah satu sama lain, dan ada sedikit komunikasi.

Langkah pertama desain PCB adalah dalam fasa konsep. Pada masa ini, jurutera rancangan sirkuit perlu melakukan penilaian teknikal bersama dengan jurutera rancangan PCB. Penghargaan ini patut mempertimbangkan soalan berikut:

1. Peranti apa yang digunakan?

2. Pakej mana yang digunakan untuk peranti? Berapa jumlah pin? Apa konfigurasi pin?

3. Berdasarkan perdagangan biaya dan prestasi, berapa lapisan PCB patut digunakan?

4. Apakah nilai sasaran parameter seperti frekuensi jam dan kelajuan isyarat?

Selain itu, jurutera rancangan juga perlu mempertimbangkan faktor seperti arsitektur bas, sama ada menggunakan sambungan selari atau siri, dan strategi yang sepadan impedance. Apabila impedance tidak sepadan, refleksi, bunyi dan gangguan lain yang tidak diinginkan akan berlaku.

Untuk rancangan PCB semasa, lebih baik untuk melakukan segala-galanya menurut peraturan. Pada masa lalu, ia dikuasai oleh isu-isu penghasilan, tetapi sekarang apabila jurutera cuba untuk mengurangi saiz PCB dan masih membuat ia boleh dihasilkan, segala-galanya adalah subjek kepada kekangan kompleks. Walaupun keperluan desain mungkin menyebabkan banyak kekangan, ia juga penting untuk tidak membenarkan desain terlalu kekangan. Berbanding dengan merencanakan dengan keterangan, lebih bijak untuk belajar lebih dari simulasi dan analisis.

Simulasi adalah kunci

Setelah sirkuit dirancang dan skema dicat, tiba masanya untuk melakukan pengesahan fungsi, yang biasanya selesai dengan alat simulasi. Tujuan simulasi bukan untuk menggantikan generasi prototip fizik, tetapi untuk menghindari generasi berulang-ulang prototip, kerana simulasi membolehkan jurutera desain untuk menemukan kesalahan desain yang biasanya tidak boleh ditemui sehingga prototip dijana.

Dalam proses simulasi, berbagai topologi rancangan boleh dicuba dan diganti dengan peranti dari pembuat berbeza untuk mengesahkan kesan mereka pada prestasi sirkuit. Namun, dalam simulasi, terdapat masalah tanpa akhir dengan kemampuan penggunaan dan validiti model. Semasa ini, semua alat desain PCB yang biasa digunakan mempunyai perpustakaan model mahal, tetapi ia mungkin berlaku bahawa peranti tertentu tidak berada dalam perpustakaan lebih dari sekali. Namun, penyedia peranti biasanya memecahkan masalah ini dengan melancarkan model Spice di laman web mereka, jadi ia adalah idea yang baik untuk mencari mereka di laman web penyedia peranti.

Had kabel litar

Tapi simulasi berdasarkan Spice juga mempunyai keterangan. Ia boleh menghasilkan isyarat simulasi idealisasi yang tidak perlu mewakili keadaan sebenar. Sinyal sebenar mungkin mempunyai bunyi dan perubahan fasa yang mengubah realisme.

Pengetahuan fizik

Selepas masalah prestasi telah dibuang melalui simulasi, langkah berikutnya adalah untuk menempatkan dan lalui sirkuit untuk menghasilkan prototip fizik. Bentangan dan penghalaan mesti pastikan prestasi sirkuit memenuhi keperluan spesifikasi reka-reka, dan pastikan bentuk papan sepadan dengan parameter bentuk reka-reka. Pada masa ini, akan sangat diperlukan untuk bekerja sama dengan jurutera mekanik.

Had desain

Terdapat banyak cabaran dalam bentangan PCB, yang utama adalah untuk memastikan bahawa kewajiban telah dipenuhi. Penghalangan ini digunakan untuk menyelesaikan isu integriti isyarat, isu kemudahan penghasilan, gangguan elektromagnetik, kesan panas, atau kombinasi isu-isu ini.

Selain terhadap rancangan, banyak faktor berkaitan dengan teknologi peranti khusus semasa membuat bentangan PCB dan laluan lebih rumit. Contohnya, teknologi pembekalan setengah konduktor maju seperti cip-on-board (COB) boleh membuat laluan sangat sukar. Pakej densiti tinggi semasa boleh memegang lebih dari 2,000 pin dengan pitch pin kurang dari 0,65mm. Pakej semacam ini akan membawa kesulitan besar untuk mengendalikan I/O dan kelajuan isyarat, dan Ruting Escape untuk pakej semacam ini juga adalah kerja kemahiran tinggi.

Bentangan PCB dan penghalaan peranti logik boleh diprogram adalah satu cabaran lain. Beberapa kit reka-reka PCB berakhir tinggi (seperti kit reka-reka PCB yang disediakan oleh Altium dan Mentor Graphics) boleh terhubung dengan alat-alat reka-reka penyedia FPGA dan boleh digunakan untuk menyelesaikan reka-reka integrasi FPGA dan PCB sendiri.

Pada masa lalu, konfigurasi pin bagi FPGAs besar secara umum selesai oleh jurutera desain FPGA, tetapi bentangan dan laluan PCB tidak dianggap terlalu banyak semasa konfigurasi. Orang sekarang sedar FPGA dengan I/O boleh diprogram adalah sumber jejak masuk dan keluar. Lebih mudah untuk mengubah FPGA untuk menjaga bentangan PCB daripada mengubah PCB untuk sepadan dengan tetapan I/O FPGA.

Semak terakhir

Langkah terakhir sebelum mengambil bentangan PCB untuk penghasilan adalah pemeriksaan terakhir. Integriti isyarat dan masa mesti diperiksa untuk memastikan isyarat mencapai destinasi pada masa dan mempunyai jaminan kualiti yang cukup. Konflik kekangan rancangan akan muncul pada masa ini, dan ini perlu diperingatkan.

Pada akhir rancangan PCB, data penghasilan mesti dijana, termasuk semua dokumen berkaitan dengan produksi, pengumpulan dan ujian. Selama proses rancangan, mesti ada komunikasi yang cukup antara ahli pasukan rancangan dan penghasil untuk memahami kemampuan dan keterangan teknik penghasil. Selain itu, data penghasilan mesti disahkan supaya jurutera desain mempunyai peluang terakhir untuk mencari ralat.