PCB Блог - навыки планировки PCB, умный инженер понимает

панель PCB, also known as printed circuit board (Printed Circuit Board), Может быть реализовано соединение и функциональность схем между электронными элементами, также является важной частью конструкции схемы питания. сегодня, Эта статья панель PCB компоновка и монтаж.

Основные правила компоновки компонентов

1) в соответствии с модульной схемой для достижения одной и той же функции соответствующие схемы называются модулями, элементы в модуле цепи должны принимать принцип ближайшей централизации, цифровая схема и аналоговая схема должны быть отделены одновременно;

2) не устанавливать элементы в пределах 1,27 мм вокруг отверстий установки, стандартных отверстий и других монтажных отверстий, не устанавливать их в пределах 3,5 мм (м2.5) и 4 мм (м3) вокруг отверстий установки и т.д.;

3) избегать установки отверстий под расположенными на горизонтальном уровне резисторами, датчиками (модулями), электролизными конденсаторами и другими элементами, чтобы избежать короткого замыкания между отверстиями после сварки на вершине волны и корпусом элемента;

4) расстояние между внешней частью сборки и кромкой пластины составляет 5 мм;

5) расстояние между внешней стороной прокладки сборки и внешней стороной соседней сборки более 2 мм;

6) компоненты металлических корпусов и металлические детали (Экранная коробка ит.д.) не могут соприкасаться с другими компонентами, не могут находиться рядом с печатными проводами и паяльными дисками, расстояние должно быть больше 2мм. установочное отверстие на плите, отверстие для крепления крепи, овальное отверстие и другие квадратные отверстия, размер отверстия от края пластины больше 3 мм;

7) нагревательные элементы не могут быть ближе к проводам и тепловым элементам; высокотемпературный элемент должен равномерно распределяться;

8) розетки должны быть как можно более расположены вокруг печатной доски, а материнской зажим, связанный с розеткой, должен располагаться на одной стороне. особое внимание следует уделять тому, чтобы не устанавливать между соединителями розетки и другие сварные соединители для облегчения сварки этих розеток и соединителей, а также для проектирования и связывания кабелей питания. следует рассмотреть вопрос о расположении розеток и сварных соединений, чтобы облегчить вставку и демонтаж разъема питания;

9) расположение других элементов: все элементы IC являются однородными в одностороннем порядке и имеют четкую полярную маркировку на полярных элементах, которая не должна превышать двух направлений на одной и той же печатной доске. при появлении двух направлений эти две стороны перпендикулярно;

10) проводки на доске должны быть достаточно плотно упакованы, когда плотность слишком мала, должны заполняться медной фольгой сеток, размер отверстия должен быть больше 8 mil (или 0,2 мм);

11) на клеммной плите не должно быть сквозного отверстия, чтобы избежать потери флюса и привести к сварке деталей. важная сигнальная линия не пропускается между розетками;

12) заплатки выравниваются на одной стороне, знак направления, упаковка направления;

13) для оборудования, имеющего полярность, направление полярной метки на одной и той же пластине должно быть как можно более последовательным.

правила включения элементов

1) запрещается прокладка проводов в районах, где площадь проводов меньше или равна 1 мм края плиты PCB, а также в пределах 1 мм вокруг монтажного отверстия;

2) линия электропитания должна быть максимально широкой и не должна быть менее 18 мил; ширина линии сигнала не должна быть меньше 12миля; строка ввода и вывода cpu не должна быть меньше 10mil (или 8mil); расстояние в строке не должно быть меньше 10 мил;

3) нормальное проходное отверстие не менее 30мил;

4) двухрядный прямой разъем: прокладка 60мил, диаметр 40миля; 1 / 4W сопротивление: 51 * 55мил (0805 поверхности установки); внутренняя прокладка 62мил, апертура 42мил; конденсатор без полюсов: 51 * 55мил (0805 смонтирован на поверхности); коаксиальный вкладыш 50мил с отверстием 28мил;

5) следует отметить, что линии электропитания и заземления должны быть как можно более радиоактивными и сигнальные линии не должны быть кольцевыми.

пути повышения помехоустойчивости и электромагнитной совместимости

как повысить устойчивость к помехам и электромагнитную совместимость при разработке электронных продуктов с помощью процессоров?

3.1 особое внимание следует уделять защите от электромагнитных помех:

1) микроконтроллер тактильной частоты особенно высок, шинный цикл особенно быстрый в системе.

2) система содержит мощный приводной контур с большим током, такие как реле искрообразования, выключатель большого тока ит.д.

3) системы с слабо смоделированными сигнальными схемами и высокочастотными переключателями A / D.

3.2 для повышения устойчивости системы к электромагнитным помехам принимаются следующие меры:

1) выбор низкочастотного микроконтроллера: выбор микроконтроллера с низкой частотой внешних часов может эффективно снизить шум и повысить устойчивость системы к помехам. синусоидальная волна с одной и той же частотой, составляющая высокой частоты в одной и той же волне, намного больше синусоидальной. Хотя амплитуда высокочастотной составляющей квадратичной волны меньше базовой, но чем выше частота, тем легче излучать и становиться источником шума. Микроконтроллеры оказывают влияние на более высокие высокочастотные шумы примерно в 3 раза больше, чем тактовые частоты.

2) уменьшение искажений при передаче сигнала

Микроконтроллеры в основном изготавливаются с помощью высокоскоростных технологий CMOS. статический входной ток на входе сигнала составляет около 1 мA, входная емкость - около 10 ПФ, входное сопротивление довольно высокое, выход на высокоскоростную цепь CMOS имеет значительную нагрузку, т.е. значительное выходное значение. когда длинная линия вводится в входной конец с более высоким входным сопротивлением, возникает серьезная проблема отражения, что приводит к искажению сигнала и увеличению шумов в системе. когда тpd > TRT становится проблемой линии передачи, необходимо учитывать такие вопросы, как отражение сигнала и согласование сопротивлений. время задержки сигнала на печатных платах связано с сопротивлением характеристики провода, т.е. с диэлектрической проницаемостью материала печатных плат. в целом можно считать, что скорость передачи сигналов на проводах печатных плат составляет примерно 1 / 3 - 1 / 2 скорости света. в системе, состоящей из микроконтроллеров, обычный логический телефонный элемент Tr (стандартное время задержки) составляет от 3 до 18 НС. на печатных платах сигнал проходит через сопротивление 7в и провод длиной 25 См, время задержки проводника составляет около 4 - 20нс. Иными словами, чем короче линия сигнала на печатной схеме, тем длиннее она не должна превышать 25 См. при этом количество проходных отверстий должно быть как можно меньше, не более 2. когда время нарастания сигнала быстрее, чем время задержки сигнала, по скоростной электронике. при этом следует учитывать совпадение сопротивлений линии передачи. Что касается передачи сигналов между интегральными блоками на печатных платах, то следует избегать ситуации Td > TRD. Чем больше печатные платы, тем быстрее система.

3) уменьшение перекрестных помех между сигнальными линиями: ступенчатые сигналы, передаваемые в точке A на время подъема TR, передаются в конец B через провод AB. после того, как время тд будет истекать, будет индуцирован импульсный сигнал на страницу шириной Tr. в точке с из - за передачи и отражения сигнала в AB возникает положительный импульсный сигнал, т.е. Это помехи между сигналами. интенсивность сигнала помехи связана с сигналом di / at в точке с, что связано с расстоянием между линиями. когда две сигнальные линии не являются длинными, ав фактически видит наложение двух импульсов. Микроконтроллеры, изготовленные с помощью технологии CMOS, обладают высоким входным сопротивлением, высоким шумом и высоким допуском шума. Цифровые схемы наложены на шум 100 ~ 200mv, не влияет на их работу. Если линия ав на диаграмме является аналоговым сигналом, то такие помехи станут невыносимыми. например, когда печатная плата состоит из четырех слоёв, один из которых является крупным заземленным или двухсторонним, помехи между сигналами уменьшаются, когда обратная сторона линии является большой. причина в том, что большая площадь земли снижает характеристическое сопротивление линии сигнала и значительно снижает отражение сигнала в конце D. характеристическое сопротивление обратно пропорционально квадрату диэлектрической константы диэлектрика между линией сигнала и поверхностью земли и натуральному логарифму толщины диэлектрика. Если линия AB является аналоговым сигналом, то для того чтобы избежать помех КД - ПЗУ в цифровой схеме, под линией AB должна располагаться большая площадь земли, а расстояние между линией AB - CD должно быть в 2 - 3 раза больше, чем расстояние между линией AB и линией CD. можно использовать местный экран, заземляющий провод расположен по обе стороны провода на стороне разъема.

4) снижение шумов питания

одновременно с подачей электроэнергии в систему питание может также увеличить шум в электроснабжении. линии сброса, линии прерывания и другие линии Управления микрорегулятора в цепи легко подвержены внешним шумам. мощные помехи в электросети проникают в цепь через питание, и даже в системе питания батареи сами по себе содержат высокочастотные шумы. аналоговый сигнал в цепи более восприимчив к помехам питания.

5) обратите внимание на высокочастотные характеристики печатных плат и элементов

В случае высокой частоты нельзя игнорировать распределительные индуктивность и емкость проводов, перещелей, резисторов, конденсаторов и соединителей на печатных платах. распределенная индуктивность конденсаторов не может быть проигнорирована, а распределенная емкость не может быть проигнорирована. сопротивление вызывает отражение высокочастотных сигналов, распределенная емкость провода будет работать. при длине более 1 / 20 соответствующей длины волны, шум будет излучаться через провод. пропускное отверстие печатной платы производит емкость около 0.6 pf. герметизированный материал интегральной схемы вводит емкость от 2 до 6 ПФ. распределённая индуктивность соответствует 520 nH на платы сцепления. двухрядная прямая розетка с индуктивностью распределения 4 ~ 18nH. для этой серии низкочастотных микроконтроллеров эти небольшие параметры распределения можно игнорировать; особое внимание следует уделять высокоскоростным системам.

6) компоновка компонентов должна быть рациональной

расположение деталей на печатных платах должно в полной мере учитывать вопросы защиты от электромагнитных помех. один из принципов заключается в том, что провода между компонентами должны быть как можно короче. в компоновке части аналоговых сигналов, высокоскоростных цифровых схем и источников шума (например, реле, переключатели большого тока ит.д.) Следует разумно отделять, чтобы они соединяли сигнал между собой.

G - обработка заземления

на печатных платах очень важны линии электропитания и заземления. для преодоления электромагнитных помех основным средством является заземление. для двухсторонних панелей топографическая схема очень специфична. Один контакт используется для питания, а другой - для заземления. на печатных платах должно быть несколько контуров заземления, которые будут сосредоточены на электрических контактах цепей, так называемых одноточечных заземлений. разделение так называемых аналоговых заземлений, цифровых заземлений и заземления больших мощностей означает, что провода разделены, и все они соединены с этим местом приземления. при соединении с сигналами вне печатной платы обычно используется экранированный кабель. для высокочастотных и цифровых сигналов экранированный кабель заземляется с двух концов. экранированный кабель для имитации сигналов низкой частоты должен быть заземлен с одного конца. схемы с очень чувствительными шумами и помехами или шумами высокой частоты должны быть защищены металлическим экраном.

7) полностью использовать развязывающий конденсатор

хороший высокочастотный развязывающий конденсатор может удалять высокочастотную составляющую до 1ггц. керамические листовые конденсаторы или многослойные керамические конденсаторы имеют более высокие частотные характеристики. при проектировании печатных плат следует добавить развязывающий конденсатор между электропитанием и поверхностью каждой интегральной схемы. конденсатор развязки выполняет две функции: с одной стороны, он является накопителем интегральной схемы, обеспечивающим и поглощающим зарядную энергию интегральной схемы в момент выключения дверей; С другой стороны, он обходит высокочастотный шум устройства. типичная емкость развязки в цифровых схемах составляет 0.1уф. дистрибутивная индуктивность конденсатора развязки составляет 5 nH, а его резонансная частота при параллельном соединении - около 7 МГц, что означает, что он имеет хороший эффект развязки для шума ниже 10 МГц. шум едва срабатывает. 1uf, 10uf конденсаторы, параллельные резонансные частоты выше 20MHz, лучше устранять высокочастотные шумы. если питание поступает на платы, конденсаторы высокой частоты 1уф или 10уф обычно полезны, даже если они необходимы для систем питания батарей. каждая из 10 интегральных схем должна быть добавлена емкость с зарядным разрядом или накопительный разрядник размером 10 Уф. не использовать электролитический конденсатор. электролитический конденсатор свёртывается из двух слоев плутониевой пленки. Эта свёртывающая структура выражается в индуктивности при высокой частоте. используйте желчный конденсатор или поликарбонатный конденсатор. величина развязанной емкости не является строгой и может рассчитываться по C = 1 / f; То есть, 10MHz нужно 0.1uf, а для системы, состоящей из микроконтроллеров, она может находиться между 0.1-0.01uf.

опыт борьбы с шумом и электромагнитными помехами.

1) если можно использовать низкоскоростные чипы, то не нужны быстрые чипы. высокоскоростные чипы используются в ключевых местах.

2) резистор может быть последовательным, чтобы снизить скорость переключения нижней кромки схемы управления.

3) попробуйте предоставить какую - то форму демпфирования реле и т.д.

4) использовать частоту, отвечающую требованиям системы.

5) генератор часов должен быть как можно ближе к устройству, использующему часы, корпус кварцевого генератора должен быть заземлен.

6) использовать катушку земли для выхода из часовой области и сделать часовой линии как можно короче.

7) драйверы I / O должны быть как можно ближе к краю печатной доски и как можно скорее выведены из нее. сигналы, поступающие в печатную панель, фильтруются, а сигналы, поступающие из зоны высоких шумов, фильтруются. В то же время, чтобы уменьшить отражение сигнала, следует использовать последовательный метод оконечного сопротивления.

8) бесполезный конец MCD должен быть соединен с высоким уровнем, либо заземлен, либо определен как конечный вывод. концевая графитовая носовая графитовая носовая летательного аппарата интегральной схемы, которая должна быть соединена с заземлением питания, должна быть соединена хорошо и не должна плавиться.

9) не перемещайте входные клеммы неиспользованных дверных схем, заземлите входные зажимы неподвижных операционных усилителей и соединяйте минусовые входные зажимы с выходными зажимами.

10) печатные платы должны быть как можно шире, чем в 90 - х, в 45 - кратном, с тем чтобы сократить внешние эмиссии и связи высокочастотных сигналов.

11) печатные платы разделены по частоте и характеристикам токовых переключателей, а расстояние между шумовыми и не шумящими элементами должно быть больше.

12) односторонняя панель и двухсторонняя пластина должны соединять источник питания с одной точкой заземления, линия питания и заземление должны быть максимально толстыми. Если экономическое положение приемлемо, то для снижения электрической и наземной емкости используйте многослойные доски.

13) держать часы, шины и чипы, чтобы выбрать сигнал от линии и соединителя I / O.

14) входные линии аналогового напряжения и зажимы опорного напряжения должны быть как можно дальше от линии сигнала цифровой цепи, особенно от часов.

15) в отношении оборудования A / D цифровые и аналоговые компоненты должны быть объединены, а не пересекаться.

16) помехи от часовой линии, перпендикулярной по вертикали с линией I / O, меньше, чем параллельные линии I / O, при этом часовой элемент удаляется от кабеля I / O.

17) вывод элемента должен быть как можно короче, а вывод развязывающего конденсатора должен быть как можно короче.

18) ключевые линии должны быть как можно более широкими, обе стороны должны быть защищены от приземления. высокоскоростная линия должна быть короткой и прямой.

19) не соединять линии, чувствительные к шуму, с высокотоковыми и высокоскоростными переключателями.

20) не оставлять следов под кварцевым кристаллом и шумовым чувствительным оборудованием.

21) цепь слабых сигналов не образует контур тока вокруг низкочастотной цепи.

22) не создавать кольцевую цепь для каких - либо сигналов, и если это неизбежно, то она должна быть как можно более мелкой.

23) каждый IC имеет развязывающий конденсатор. рядом с каждым электролизным конденсатором следует добавить небольшой шунтовой конденсатор высокой частоты.

24) Use large-capacity tantalum capacitors or polycooled capacitors instead of electrolytic capacitors as circuit charging and discharging energy storage capacitors. при использовании трубчатого конденсатора, ящик должен быть заземлен панель PCB.