Beberapa Peraturan Asas Bentangan PCB

2020-09-10

Author：Holia

Bentangan adalah sebahagian penting daripada rancangan PCB, dan ia juga sebahagian yang paling memakan masa bagi rancangan PCB. Injinir perlu mengikut beberapa peraturan as as, seperti peraturan yang mengganggu, peraturan 3W, dll.

Aturan sirkuit tanah

å´ ¾ç´ png

The minimum loop rule is that the ring area formed by the signal line and its loop should be as small as possible. The smaller the ring area is, the less the external radiation is and the smaller the interference received from the outside.

According to this rule, the distribution of ground plane and important signal lines should be considered in ground plane segmentation to prevent the problems caused by ground plane slotting;

In the design of double-layer board, in the case of leaving enough space for power supply, the left part should be filled with reference ground, and some necessary ground crossing holes should be added to effectively connect the two-sided signals. Some key signals should be isolated by ground wire as far as possible. For some high-frequency designs, special consideration should be given to the ground plane signal circuit. It is recommended to use multi-layer boards

Shielding protection rules

å´ ¾ç´ png

Peraturan sirkuit tanah yang sepadan sebenarnya adalah untuk minimumkan kawasan loop isyarat, yang sering dilihat dalam beberapa isyarat penting, seperti isyarat jam dan isyarat sinkronik;

For some particularly important and high frequency signals, we should consider the design of copper shaft cable shielding structure, that is, the ground wire is used to isolate the line, the left and the right, and how to effectively combine the shielding ground with the actual ground plane should be considered.

Crosstalk control rules

Crosstalk merujuk kepada gangguan antara satu sama lain disebabkan oleh kabel selari panjang diantara rangkaian berbeza pada PCB, terutama disebabkan kapasitas yang disebarkan dan induktan diantara garis selari. Tindakan utama untuk mengatasi perbualan salib adalah sebagai berikut:

Increase the spacing of parallel wiring and follow the 3W rule;
Insert grounding isolation wire between parallel lines;
Reduce the distance between the wiring layer and the ground plane.

3W Rules

å´ ¾ç´ png

In order to reduce the crosstalk between lines, it is necessary to ensure that the line spacing is large enough. When the line center spacing is not less than 3 times the line width, 70% of the electric field can not interfere with each other, which is called 3W rule. To achieve 98% of the electric field without mutual interference, a 10 W spacing can be used.

Direction control rules of routing

å´ ¾ç´ png

The

Open loop inspection rules for wiring

å´ ¾ç´ png

Secara umum,

Inspection rules for closed loop wiring

å´ ¾ç´ png

Prevent signal line from forming self loop between different layers. This kind of problem is easy to occur in the design of multi-layer plate, and the self-loop will cause radiation interference.

Chamfering rules

å´ ¾ç´ png

In PCB design, it is necessary to avoid sharp angle and right angle to produce unnecessary radiation, and at the same time, the process performance is not good.

Peraturan pemisahan peranti

å´ ¾ç´ png

The necessary decoupling capacitance is added to the printed board to filter out the interference signal on the power supply to stabilize the power signal. It is recommended that the power supply be connected to the power pin after passing through the filter capacitor.

Power supply ground plane integrity rules

å´ ¾ç´ png

For the area with dense through holes, attention should be paid to avoid connecting the holes in the hollowed out area between the power supply and the stratum, forming the segmentation of the plane layer, thus damaging the integrity of the plane layer and increasing the loop area of the signal line in the formation. In order to avoid damaging the plane layer, the distance between vias should be at least one signal line.

Overlap rules of power ground plane

å´ ¾ç´ png

Different power layers should avoid overlapping in space. In order to reduce the interference between different power sources, especially between some power sources with large voltage difference, the overlapping problem of power supply plane must be avoided. If it is difficult to avoid, the interlayer can be considered.

20H Rules

å´ ¾ç´ png

Kerana medan elektrik antara lapisan kuasa dan stratum adalah pembolehubah, gangguan elektromagnetik akan radiasi dari pinggir plat. Ia dipanggil efek pinggir.

Solusi adalah untuk mengurangi lapisan kuasa, sehingga medan elektrik hanya dilakukan dalam julat pesawat tanah. Mengambil H (tebal dielektrik antara bekalan kuasa dan tanah) sebagai unit, jika medan listrik ditambah dengan 20 jam, 70% medan listrik boleh dibatasi ke pinggir pesawat tanah, dan medan listrik 98% boleh dibatasi dalam 100 jam.

Langkah pencegahan lain untuk bentangan PCB

1. Peraturan umum

1.1 kawasan wayar isyarat digital, analog dan DAA dibahagi pada PCB.

1.2 komponen digital dan analog dan kabel yang sepadan akan dipisahkan sejauh mungkin dan ditempatkan di kawasan kabel yang sepadan.

1.3 Penghalaan isyarat digital kelajuan tinggi mesti pendek yang mungkin.

1.4 penghalaan isyarat analog sensitif mesti pendek yang mungkin.

1.5 membahagikan kuasa dan tanah.

1.6 DGND, agnd dan pemisahan medan.

1.7 wayar lebar akan digunakan untuk bekalan kuasa dan penghalaan isyarat kritik.

1.8 litar digital ditempatkan dekat antaramuka bas paralel / DTE berantai, dan litar DAA ditempatkan dekat antaramuka garis telefon.

Peraturan asas dan kemahiran kabel PCB

2. Letakkan komponen

2.1 dalam diagram skematik sirkuit sistem:

a) Bahagikan sirkuit digital, analog, DAA dan sirkuit berkaitan dengan mereka;

b) Bahagikan komponen digital, analog dan hibrid digital/analog dalam setiap sirkuit;

c) Perhatikan kedudukan bekalan kuasa dan pin isyarat setiap cip IC.

2.2 secara awal bahagikan kawat litar digital, analog dan DAA pada PCB (biasanya 2 / 1 / 1). Komponen digital dan analog dan wayar yang sepadan dengan mereka mesti jauh dari dan terbatas di kawasan wayar mereka sesuai dengan yang mungkin.

Perhatian: apabila litar DAA menganggap nisbah besar, akan ada lebih banyak kawalan / status isyarat laluan melalui kawalannya, yang boleh disesuaikan mengikut peraturan setempat, seperti ruang komponen, penghalangan tegangan tinggi, keterangan semasa, dll.

2.3 selepas pembahagian awal, tempatkan komponen dari sambungan dan Jack:

a) Letakkan pemalam di sekitar sambungan dan jack;

b) Tinggalkan ruang untuk bekalan kuasa dan kawat tanah sekitar komponen;

c) Letakkan pemalam yang sepadan di sekitar soket.

2.4 komponen hibrid tempat pertama (seperti peranti modem, a / D, D / cip konversi, dll.):

a) menentukan arah tempatan komponen, dan cuba membuat isyarat digital dan pin isyarat analog menghadapi kawasan wayar mereka;

b) Letakkan komponen di persatuan kawasan wayar isyarat digital dan analog.

2.5 letakkan semua simulator:

a) Letak komponen sirkuit analog, termasuk sirkuit DAA;

b) Simulator adalah dekat satu sama lain dan ditempatkan di satu sisi PCB yang mengandungi wayar isyarat txa1, TXA2, Rin, VC dan VREF;

c) Lupakan meletakkan komponen bunyi tinggi sekitar kawalan isyarat txa1, TXA2, Rin, VC dan VREF;

d) Untuk modul DTE berantai, DTE EIA / tia-232-e

Penerima / pemandu isyarat antaramuka siri mesti berada dekat dengan sambungan sejauh mungkin dan jauh dari routing isyarat jam frekuensi tinggi, supaya mengurangi / menghindari peningkatan peranti penghalang bunyi pada setiap baris, seperti tersedak dan kapasitasi.

2.6 meletakkan komponen digital dan pemasangan kondensator:

a) Komponen digital ditempatkan dengan cara yang ditentralkan untuk mengurangi panjang kawat;

b) Letakkan kondensator pemisahan 0.1uF diantara bekalan kuasa / tanah IC, dan laluan sambungan mesti pendek yang mungkin untuk mengurangi EMI;

c) Untuk modul bas selari, komponen dekat satu sama lain

Tepi sambungan akan ditempatkan untuk memenuhi piawai antaramuka bas aplikasi, seperti panjang laluan bas ISA terhad kepada 2.5in;

d) Untuk modul DTE berantai, litar antaramuka dekat dengan sambungan;

e) Sirkuit oscilator kristal mesti hampir pemandunya.

2.7 wayar tanah setiap kawasan biasanya disambung pada satu atau lebih titik dengan 0 ohm perlawanan atau beruang.

3. Penghalaan isyarat

3.1 dalam laluan isyarat modem, garis isyarat yang cenderung kepada bunyi dan garis isyarat yang cenderung untuk gangguan akan disimpan sejauh mungkin. Jika ia tidak dapat dihindari, garis isyarat neutral akan digunakan untuk pengasingan.

Pin isyarat, pin isyarat neutral dan pin isyarat rentan terhadap gangguan modem dipaparkan dalam jadual di bawah:

Garis isyarat modem

isyarat port berantai RS-232C dibahagi ke tiga kategori: isyarat penghantaran, isyarat hubungan dan wayar tanah

(1) Isyarat penghantaran: merujuk kepada TXD (garis isyarat data penghantaran) dan RXD (garis isyarat data penerimaan). Format maklumat dihantar melalui TXD dan diterima melalui RXD ialah: unit penghantaran (bait) terdiri dari bit mula, bit data, bit pariti dan bit berhenti.

(2) isyarat kenalan: merujuk kepada isyarat RTS, CTS, DTR, DSR, DCD dan RI, dan fungsi mereka adalah:

RTS (penghantaran permintaan) adalah isyarat kenalan yang dihantar oleh PC ke modem. Aras tinggi menunjukkan bahawa PC meminta untuk menghantar data ke modem

CTS (penghantaran jelas) adalah isyarat kenalan yang dihantar oleh modem ke PC. Aras tinggi menunjukkan bahawa modem menjawab isyarat RTS yang dihantar oleh PC dan bersedia untuk menghantar data ke modem jauh.

DTR (terminal data sedia) adalah isyarat kenalan yang dihantar oleh PC ke modem. Skrin kuasa tinggi menunjukkan bahawa PC sedia, dan saluran komunikasi boleh ditetapkan antara modem setempat dan modem jauh. Jika ia skrin kuasa rendah, paksa modem untuk hentikan komunikasi.

DSR (peranti data sedia) adalah isyarat kenalan yang dihantar oleh modem ke PC. Ia menunjukkan keadaan kerja modem setempat. Aras tinggi menunjukkan bahawa modem tidak berada dalam keadaan panggilan ujian dan boleh menetapkan saluran dengan modem jauh.

DCD (pengesan transmisi) adalah isyarat status yang dihantar oleh modem ke PC. Aras tinggi menunjukkan bahawa DCE setempat menerima isyarat pembawa dari modem jauh.

RI (indikasi bunyi) adalah isyarat status yang dihantar oleh modem ke PC. Aras tinggi menunjukkan bahawa modem setempat menerima isyarat bunyi dari modem jauh.

(3) isyarat wayar tanah (GND) menyediakan titik rujukan potensi yang sama untuk PC dan modem tersambung.

Modem kelajuan tinggi 56K adalah modem kelajuan tinggi dial-up dilancarkan pada 1997. Kadar pemindahan adalah lebih tinggi daripada kadar had 33.6kbps pada garis telefon tradisional kerana ia mengadopsi teknologi modulasi dan demodulasi yang sama sekali berbeza dari 33.6k, dan prinsip kerja dan keperluan aplikasi juga berbeza dari 33.6k modem kelajuan tinggi.

Piawai sambungan antara DTE dan DCE termasuk cctv.10/x.26;

3.2 Kawalan isyarat digital mesti ditempatkan di kawasan wayar isyarat digital sebanyak mungkin;

Kawalan isyarat analog mesti ditempatkan di kawasan wayar isyarat analog sejauh yang mungkin;

(kawat isolasi boleh ditempatkan untuk hadapi kawat untuk mencegah kawat daripada menyebar keluar kawat)

Penghalaan isyarat digital adalah tegak pada penghalaan isyarat analog untuk mengurangi sambungan salib.

3.3 guna laluan terisolasi (biasanya tanah) untuk hadapi laluan isyarat analog ke kawasan wayar isyarat analog.

a) Kawalan tanah terpisah kawasan analog mengelilingi kawasan wayar isyarat analog, yang diatur pada kedua-dua sisi papan PCB, dengan lebar baris 50-100 mil;

b) Kawalan terpisah kawasan digital akan mengelilingi kawasan wayar isyarat digital, yang akan diatur di kedua-dua sisi PCB dengan lebar baris 50-100 mil, dan pinggir satu PCB akan diatur dengan lebar 200 mil.

3. 4 lebar garis wayar antaramuka bas selari "10mil (biasanya 12- 15mil), seperti / HCS, / HRD, / HWT, / reset.

Lebar wayar isyarat analog: 10 mil (biasanya 12-15 mil), seperti MICM, micv, spkv, VC, VREF, txa1, TXA2, RXa, Telin dan telout.

3.6 penghalaan semua isyarat lain mesti sebanyak mungkin, lebar baris mesti 5MIL (umumnya 10 mil), dan penghalaan antara komponen mesti sebanyak mungkin pendek (ia akan dianggap secara awal bila meletakkan komponen).

3.7 lebar garis kawat dari kondensator bypass ke IC yang sepadan akan menjadi 25 mil, dan butang-butang akan dihindari sebanyak mungkin.

3.8 garis isyarat melewati kawalan kelajuan rendah/isyarat status biasa (seperti isyarat kelajuan rendah) akan melewati wayar tanah terisolasi pada satu titik (yang disukai) atau dua titik. Jika laluan hanya di satu sisi, wayar tanah yang terisolasi boleh pergi ke sisi lain PCB untuk melangkau laluan isyarat dan menjaga kontinuiti.

3.9 Penghalaan isyarat frekuensi tinggi mesti mengelak bengkok sudut 90 darjah, dan sudut lengkap atau 45 darjah mesti digunakan.

3.10 Kawalan isyarat frekuensi tinggi akan mengurangi penggunaan melalui sambungan.

3.11 Semua penghalaan isyarat harus jauh dari sirkuit oscilator kristal.

3.12 Jalur terus tunggal akan diterima untuk menjalur isyarat frekuensi tinggi untuk menghindari beberapa seksyen menjalur melangkah dari satu titik.

3.13 dalam sirkuit DAA, tinggalkan sekurang-kurangnya 60 juta ruang di sekitar lubang (semua lapisan).

3.14 membersihkan gelung tanah untuk mencegah balas balik semasa secara tidak sengaja daripada mempengaruhi bekalan kuasa.

4. Sumber tenaga

4.1 menentukan hubungan sambungan kuasa.

4.2 di kawasan wayar isyarat digital, kondensator elektrolitik 10uF atau kondensator tantalum disambung secara paralel dengan kondensator cip keramik 0.1uF dan kemudian disambung antara bekalan kuasa / tanah. Letakkan satu di ujung masuk kuasa dan ujung paling jauh papan PCB untuk mencegah gangguan bunyi disebabkan oleh denyut puncak kuasa.

4.3 untuk papan dua sisi, dalam lapisan yang sama litar kuasa, mengelilingi litar kuasa dengan garis kuasa dengan lebar garis 200 juta pada kedua-dua sisi. (sisi lain akan dianggap sama secara numerik)

4.4 secara umum, kawat kuasa harus ditetapkan dahulu, dan kemudian kawat isyarat.

5. Tanah

5.1 Dalam panel ganda, kawasan yang tidak digunakan disekitar dan dibawah komponen digital dan analog (kecuali DAA) dipenuhi dengan domain kawasan digital atau analog. Domain kawasan yang sama pada aras berbeza disambung bersama-sama, dan domain kawasan yang sama pada aras berbeza disambung melalui laluan berbilang: pin DGND modem menyambung ke kawasan digital, pin AGND menyambung ke kawasan analog; Kawasan digital dan analog dipisahkan dengan ruang lurus.

5.2 Dalam panel empat lapisan, gunakan kawasan digital dan analog untuk menutupi komponen digital dan analog (kecuali DAA); pin DGND modem menyambung ke kawasan digital, pin AGND menyambung ke kawasan analog; Kawasan digital dan analog dipisahkan dengan ruang lurus.

5.3 Jika penapis EMI diperlukan dalam desain, ruang patut disimpan di hujung soket antaramuka di mana kebanyakan peranti EMI (Bead/kondensator) boleh ditempatkan. Kawasan yang tidak digunakan dipenuhi dengan zon dan mesti disambungkan ke tempat perlindungan.

5.4 Sumber kuasa setiap modul patut dipisahkan. Modul fungsi boleh dibahagi menjadi: antaramuka bas selari, paparan, litar digital (SRAM, EPROM, Modem), DAA, dll. Setiap modul fungsi hanya boleh menyambungkan kuasa/tanah pada titik sumber kuasa/tanah.

5.5 pasangan modul DTE berantai, menggunakan kapasitas penyahpautan untuk mengurangkan sambungan kuasa, juga boleh melakukan hal yang sama untuk garis telefon.

5.6 Garis bawah disambung dengan titik, menggunakan Bead jika boleh; Benarkan baris tanah untuk disambung di tempat lain jika pemahaman EMI diperlukan.

5.7 Semua garis tanah sepatutnya sebanyak mungkin, 25-50 juta.

5.8 Semua kondensator kuasa/tanah IC berjalan secepat mungkin dan tidak digunakan melalui lubang.

6. Sirkuit Vibrasi Kristal

6.1 Semua baris yang menyambung ke input/output kristal (cth. XTLI, XTLO) adalah sebanyak mungkin untuk mengurangi gangguan bunyi dan kesan kapasitas yang disebarkan pada kristal. XTLO berjalan secepat mungkin dan mempunyai sudut putaran tidak kurang dari 45 darjah. (Pemacu semasa tinggi disebabkan sambungan XTLO ke masa naik pantas)

6.2 Tiada lapisan wayar tanah dalam panel ganda. Kabel tanah kondensatif kristal patut disambung ke pin DGND yang paling dekat dengan oscilasi kristal pada peranti dengan wayar pendek yang paling pendek mungkin, dan mengurangi lubang melalui.

6.3 Jika boleh, tempat tinggal kristal adalah di tanah.

6.4 Sambungkan perlawanan 100 Ohm antara pin XTLO dan nod oscilator/kondensator kristal.

6.5 Penguasa Vibrasi Kristal tersambung secara langsung ke pin GND Modem. Jangan guna kawasan tanah atau garis tanah untuk sambung kapasitasi ke pin GND Modem.

7. Design Modem Independent menggunakan antaramuka EIA/TIA-232

7.1 Guna rumah logam. Jika penutup plastik diperlukan, foil logam atau serpihan konduktif patut dilaksanakan di dalam untuk mengurangi EMI.

7.2 Letakkan mod yang sama Mencekik pada setiap tali kuasa.

Sambungan dengan komponen 7.3 ditempatkan bersama-sama berhampiran antaramuka EIA/TIA-232.

7.4 Semua peranti EIA/TIA-232 disambung ke kuasa/tanah secara terpisah dari titik sumber kuasa. Sumber kuasa/tanah sepatutnya adalah input kuasa pada papan atau output cip pengatur tenaga.

Kabel 7.5 EIA/TIA-232 disambung dengan isyarat ke tanah digital.

Untuk isyarat analog, beberapa perincian lagi diberikan:

Design sirkuit analog adalah bahagian yang paling sukar tetapi juga yang paling mematikan bagi jurutera. Walaupun pembangunan sirkuit digital dan sirkuit integrasi skala besar sangat cepat pada masa ini, desain sirkuit analog masih tidak dapat dihindari dan kadang-kadang tidak boleh diganti oleh sirkuit digital, seperti desain sirkuit RF! Ini adalah ringkasan masalah yang patut diperhatikan dalam desain sirkuit analog. Beberapa yang murni empirik. Kami harap anda boleh menambah lebih dan mengkritik lebih!

(1) Untuk mendapatkan sirkuit balas dengan kestabilan yang baik, perlindungan kecil atau cincin tersedak diluar cincin balas biasanya diperlukan untuk menyediakan penimbal untuk muatan kapasitif.

(2) Sirkuit balas integral biasanya memerlukan perlawanan kecil (kira-kira 560 Euro) dalam siri dengan setiap kondensator terintegral yang lebih besar dari 10 pF.

(3) Jangan guna sirkuit aktif diluar loop balas balik untuk penapis atau kawal lebar band RF EMC, tetapi hanya unsur pasif (lebih baik sirkuit RC). Balas balas integral hanya berkesan pada frekuensi di mana pendapatan loop terbuka lebih besar daripada pendapatan loop tertutup. Pada frekuensi yang lebih tinggi, litar integral tidak boleh mengawal balas frekuensi.

(4) Untuk mendapatkan sirkuit linear yang stabil, semua sambungan mesti dilindungi oleh penapis pasif atau kaedah penghalang lain seperti izolasi fotoelektrik.

(5) Penapis EMC digunakan, dan penapis berkaitan-IC patut disambung ke pesawat rujukan 0V setempat.

(6) Penapis input dan output patut ditempatkan pada sambungan kabel luaran. Setiap sambungan wayar tanpa sistem pelindung perlu ditapis kerana kesan antena. Penapis juga diperlukan pada sambungan wayar dalam sistem pelindung penyukar dengan mod pemprosesan isyarat digital atau penyukar.

(7) Penghapusan RF kualiti tinggi diperlukan dalam bekalan kuasa IC analog dan pin rujukan tanah, sama seperti IC digital. Namun, IC analog biasanya memerlukan pemisahan kuasa pada frekuensi rendah kerana nisbah tolak bunyi kuasa (PSRR) bagi komponen analog meningkat sedikit melebihi 1 KHz. Penapis RC atau LC patut digunakan pada garis kuasa analog bagi setiap penyampai operasi, pembaraban, dan penyukar data. Frekuensi sudut penapis kuasa patut kompensasi frekuensi sudut PSRR dan cerun peranti untuk mendapatkan PSRR yang diingini atas seluruh julat frekuensi operasi. 2 p%U-S; Y3 A8 f

(8) Untuk isyarat analog kelajuan tinggi, teknologi garis transmisi diperlukan mengikut panjang sambungan mereka dan frekuensi komunikasi tertinggi. Walaupun untuk isyarat frekuensi rendah, penggunaan teknologi garis transmisi boleh meningkatkan anti-jamming mereka, tetapi kekurangan garis transmisi yang sepadan dengan betul akan menghasilkan kesan antena.

(9) Lupakan menggunakan input atau output impedance tinggi, yang sangat sensitif kepada medan elektrik.

(10) Kerana kebanyakan radiasi dihasilkan oleh tenaga-mod umum dan semasa, dan kerana kebanyakan gangguan elektromagnetik dalam persekitaran disebabkan oleh masalah-mod umum, teknologi menghantar dan menerima (mod berbeza) dalam sirkuit analog akan mempunyai kesan EMC yang baik dan mengurangi salib bercakap. Pemacu Sirkuit Imbilan (Sirkuit Berbeza) tidak menggunakan sistem rujukan 0V sebagai loop semasa kembali, dengan itu mengelakkan loop semasa yang besar, dengan itu mengurangi radiasi RF.

(11) Perbandingan mesti mempunyai lambat (balas balik positif) untuk mencegah pengubahan output yang salah disebabkan bunyi dan gangguan dan untuk mencegah oscilasi pada titik hentian. Jangan guna pembaraban yang lebih pantas daripada yang anda perlukan (kekalkan dV/dt sebaik mungkin rendah semasa memenuhi keperluan anda).

(12) Beberapa IC analog khususnya sensitif kepada medan frekuensi radio, jadi ia sering diperlukan untuk melindungi unsur analog tersebut dengan kotak pelindung logam kecil diletak pada PCB dan disambung ke permukaan tanah PCB. Hati-hati untuk memastikan keadaan penyebaran panasnya.

CPLD pendek untuk PLD kompleks. Seperti yang namanya menunjukkan, ia adalah unsur logik yang lebih kompleks daripada PLD. CPLD adalah unsur logik dengan integrasi tinggi. Kerana integrasi tinggi, ia mempunyai keuntungan dari prestasi yang lebih baik, kepercayaan meningkat, kawasan PCB berkurang dan biaya yang lebih rendah. Unsur CPLD pada dasarnya adalah kombinasi banyak blok logik. Setiap blok logik sama dengan unsur PLD sederhana (seperti 22V10). Hubungan antara blok logik terdiri dari arkitektur sambungan pembolehubah, yang mengintesis seluruh sirkuit logik.

Komponen CPLD umum adalah seri Max5000 dan Max7000 Altera. Cypress's Max340 and Flash370 series, in general, the gate count of CPLD elements is between 1000 and 7000 Gates.