Дизайн PCB - какие знания необходимы для проектирования печатных плат?

Какие знания необходимы для проектирования печатных плат?

Инженеры - конструкторы ПКБ должны обладать обширными знаниями, включая теорию электрических элементов, характеристики элементов, Цифровые схемы и аналоговые схемы, технологию обработки печатная плата и теорию производительности DFM, практику сварки, схему и компоновку, логику и основные принципы программы микроконтроллера и т.д.

1.Если проектируемая система содержит устройства ПЛИС, перед составлением схемы необходимо проверить назначение выводов с помощью программы Quartus (Некоторые специальные выводы в ПЛИС не могут быть использованы в качестве обычных входов/выходов).

2.На 4-слойной плате сверху вниз расположены: слой сигнальной плоскости, земля, питание, слой сигнальной плоскости; на 6-слойной плате сверху вниз расположены: слой сигнальной плоскости, земля, внутренний электрический слой сигнала, внутренний электрический слой сигнала, питание и слой сигнальной плоскости. Для плат с 6 и более слоями (преимущество: антиинтерференционное излучение) предпочтительна разводка внутреннего электрического слоя, а плоский слой не допускается. Запрещается прокладывать провода от земли или силового слоя (причина: силовой слой будет разделен, что приведет к паразитным эффектам).

3.Разводка системы с несколькими источниками питания:Если система FPGA+DSP состоит из 6-слойной платы, то на ней будет как минимум 3,3 В+1,2 В+1,8 В+5 В.

3.3 B, как правило, является основным источником питания, и слой питания проложен напрямую, и легко проложить глобальную сеть питания через виасы;

5 В, как правило, может быть входом питания, и требуется лишь небольшая площадь меди.И как можно толще.

1.2 В и 1.8 В являются основными источниками питания (если вы напрямую используете метод проводного соединения, то столкнетесь с большими трудностями при работе с устройствами BGA).Постарайтесь разделить 1.2 В и 1.8 В при компоновке, и пусть 1.2 В или 1.8 В соединяются Компоненты расположены на компактной площади и соединены медью.

Короче говоря, поскольку сеть питания разбросана по всей печатных плат,ее будет очень сложно и долго обходить, если она будет проложена.Метод прокладки меди - хороший выбор!

4.Проводка между соседними слоями выполнена перекрестным методом: это позволяет уменьшить электромагнитные помехи между параллельными проводами и облегчить проводку.

5.Какой метод изоляции используется для аналоговой и цифровой изоляции? Во время разводки отделите устройства, используемые для аналоговых сигналов, от устройств, используемых для цифровых сигналов, а затем разрежьте микросхему AD поперек платы!

Аналоговый сигнал прокладывается с аналоговой землей, а аналоговая земля/аналоговый источник питания и цифровой источник питания соединяются в одной точке через индуктор/магнитную бусину.

6.Проектирование печатных плат на основе программного обеспечения для проектирования печатных плат также можно рассматривать как процесс разработки программного обеспечения. При разработке программного обеспечения наибольшее внимание уделяется идее «итеративной разработки» для снижения вероятности ошибок в печатной плате.

(1) Проверьте схему, обратите особое внимание на питание и заземление устройства (питание и заземление - это кровь системы, и здесь не может быть небрежности);

(2) Прорисовка упаковки печатных плат (проверьте, не ошиблись ли контакты на схеме);

(3) После подтверждения размеров пакета печатных плат по одному, добавьте проверочную метку и добавьте ее в библиотеку пакетов этого дизайна;

(4) Импорт нетлиста, корректировка последовательности сигналов в схеме при компоновке (функция автоматической нумерации компонентов OrCAD больше не может быть использована после компоновки).

В конкретном процессе проектирования основные знания, которыми необходимо овладеть, включают:

1.Предварительная подготовка

В том числе подготовка библиотек компонентов и принципиальных схем.Прежде чем приступить к проектированию печатной платы, необходимо подготовить библиотеку компонентов схемы и библиотеку упаковки компонентов печатной платы.

Библиотеку упаковки компонентов печатной платы лучше всего создавать самому, основываясь на данных о стандартных размерах выбранного устройства. В принципе, сначала необходимо создать библиотеку упаковки компонентов для ПК, а затем - библиотеку схемных компонентов SCH.

Требования к библиотеке пакетов компонентов для печатных плат высоки, что напрямую влияет на установку печатной платы; требования к библиотеке компонентов для схем SCH относительно свободны, но следует обратить внимание на определение атрибутов выводов и соответствующие отношения с библиотекой пакетов компонентов для печатных плат.

2.Проектирование структуры печатных плат

В соответствии с определенным размером печатных плат и различными механическими позициями нарисуйте каркас печатной платы в среде проектирования печатных плат и разместите необходимые разъемы, кнопки/переключатели, отверстия для винтов, монтажные отверстия и т. д. в соответствии с требованиями к позиционированию.

Полностью учитывайте и определяйте область проводки и непроводящую область (например, сколько области вокруг отверстия под винт относится к непроводящей области).

3.Разработка макета печатных плат

Проектирование разводки заключается в размещении компонентов в каркасе печатной платы в соответствии с требованиями проекта. Сгенерируйте нетлист (Design-CreateNetlist) в инструменте для создания схем, а затем импортируйте нетлист (Design-ImportNetlist) в программное обеспечение печатных плат. После успешного импорта нетлиста он будет существовать в фоновом режиме программного обеспечения. С помощью операции Placement все устройства могут быть вызваны, а между контактами установлено соединение по летящей линии. В это время можно приступить к проектированию макета устройства.

Разработка макета печатных плат это первый важный процесс во всем процессе проектирования печатной платы.Чем сложнее печатная плата, тем лучше макет, что может оказать непосредственное влияние на сложность последующей разводки.

Разработка макета зависит от базовых знаний дизайнера печатных плат о схемах и богатого опыта проектирования, что является требованием более высокого уровня для дизайнера печатных плат. Дизайнеры печатных плат начального уровня имеют небольшой опыт и подходят для проектирования макетов небольших модулей или задач проектирования макетов печатных плат с низкой общей сложностью платы.

4.Проектирование разводки печатных плат

Проектирование разводки печатных плат это процесс с наибольшим объемом работы во всем процессе проектирования печатной платы, который напрямую влияет на производительность печатных плат.

В процессе проектирования печатных плат разводка, как правило, имеет три сферы:

Первая - это распределение, которое является самым основным требованием для проектирования печатные платы;

Вторая - удовлетворение электрических характеристик, которые являются стандартом для измерения того, является ли плата PCB квалифицированной. После того, как проводка проложена, тщательно настроить проводку для достижения наилучших электрических характеристик;

В-третьих, аккуратная и красивая, хаотичная проводка, даже если электрические характеристики пройдены, доставит большие неудобства при последующей модификации платы оптимизации и тестирования и обслуживания.

Требования к проводке аккуратны и однородны, они не могут быть пересеченными и беспорядочными.

5.Оптимизация проводки и размещение шелкографии

«Дизайн печатных плат это не лучшее, а только лучшее», „дизайн печатной платы - это искусство дефектов“, это в основном потому, что дизайн печатной платы должен реализовать требования к дизайну всех аспектов аппаратного обеспечения, и отдельные требования могут противоречить друг другу. Медвежья лапа не может иметь и то, и другое.

Например: проект PCB должен быть разработан как 6-слойная плата после оценки дизайнером печатной платы, но аппаратное обеспечение продукта должно быть разработано как 4-слойная плата из-за соображений стоимости, так что сигнал экранирования земли слой может быть только жертвовать, в результате смежных проводов сигнал перекрестные помехи между слоями увеличивается и качество сигнала снижается.

Общий опыт проектирования таков: время оптимизации разводки в два раза превышает время первой разводки.После завершения оптимизации разводки печатной платы требуется постобработка. Первое, что нужно сделать, это нанести логотип шелкографией на поверхность печатной платы.

Нижние шелкографические символы должны быть зеркально отображены во время проектирования, чтобы избежать путаницы с верхним шелкографическим символом.

6.Проверка DRC сети и проверка структуры

Контроль качества является важной частью процесса проектирования печатных плат. К общим методам контроля качества относятся: самопроверка конструкции, взаимная проверка конструкции, совещания экспертов, специальные проверки и т.д.

Принципиальная схема и схема структурных элементов являются самыми основными требованиями к конструкции. Проверка DRC сети и структурная проверка призваны подтвердить, что дизайн печатной платы соответствует двум входным условиям: схематическому нетлисту и структурной диаграмме элементов.

Как правило, разработчики печатных плат имеют свой собственный накопленный контрольный список проверки качества проектирования, в котором записи частично взяты из спецификаций компании или отдела, а другая часть взята из их собственного опыта. К специальным проверкам относятся проверка Valor и проверка DFM дизайна.

Эти две части сосредоточены на дизайне печатной платы и гербер-файлах для обратной обработки.

7.Системная плата печатные платы

Прежде чем печатная плата будет официально обработана и изготовлена, разработчику печатные платы необходимо связаться с представителем поставщика печатных плат, чтобы ответить на вопросы производителя об обработке печатной платы.

Это включает, но не ограничивается: выбор модели печатных плат,регулировка ширины и расстояния между линиями слоев схемы, регулировка импеданса, регулировка толщины укладки печатные платы, технология обработки поверхности, контроль допусков на апертуру и стандарты поставки и т. д.