Технология PCB - как использовать хорошее размещение печатных плат для быстрого изготовления высококачественных плат

Чтобы быстрее получить печатную плату, дизайнерам необходимо обратить внимание на три основные области при проектировании платы цепи: строительные материалы, взаимосвязь компонентов и расположение проводов.

строительные материалы

в процессе проектирования печатная плата конструкторы в основном учитывали два основных свойства материала печатная плата. одна из них - диэлектрическая постоянная, другая - тангенс угла потерь. диэлектрическая постоянная влияет на скорость прохождения сигнала через платы. тангенс угла потерь - величина сигнала, потерянного в результате поглощения материала. Хотя FR4 обычно используется для создания низкочастотных схем, для схем с частотой более 1GHz все еще требуются материалы более высокого качества.

взаимодействие компонентов

Разработчикам высокочастотных плат очень важно учитывать точку соединения компонентов печатной платы. Использование устройств поверхностного монтажа (SMD) имеет меньшие конструктивные особенности и длину выводов, поэтому эта проблема может быть в значительной степени решена. Однако с увеличением частоты пассивные элементы в том числе и в виде SMD. Конструктор должен учитывать это и компенсировать эти характеристики.

схема сопровождения

как только конструктор с удовлетворением определит выбор строительных материалов и компонентов, он / она должны быть готовы к быстрому движению в условиях низкой мощности.Это включает:

сведение к минимуму шумов в вагонах

сведение к минимуму помех между дорожками регистрации

уменьшение влияния отскока на землю

согласование импедансов

Правильная заделка сигнальных проводов

сведение к минимуму шумов

Подавление шума имеет два основных аспекта.Первый это распределение полной мощности, а второй - фильтрация шумов по мощности.

чтобы распределить питание по всей сети печатная плата, конструктор может использовать план питания или сеть шины питания. как правило, многослойное покрытие печатная плата состоит из двух или более слоев металлического слоя, которые передают Vcc и GND на устройство.Поскольку панель питания почти перекрыла весь район печатная плата, эти плоскости сопротивлены низкому постоянному току. Таким образом, уровень питания сохраняется на уровне Vcc, а уровень Vcc равномерно распределен по всем устройствам. Он также обеспечивает защиту от шума, высокую поглощаемость током и хорошую защиту от сигналов печатная плата.

другой вариант силовой pcb Это силовая шина,состоящая из двух или более широких металлических линий, передающих Vcc и GND на устройство. Поскольку этот метод дешевле, чем панель питания,обычно используются оба слоя печатная плата. при проектировании сети с электропроводной шиной конструкторы должны обеспечивать максимальную ширину линии следа.Однако,по сравнению с уровнем электропитания, мощность шины сопротивление постоянного тока гораздо ниже.

разделение воздушных судов и линий электропитания с аналоговыми и цифровыми источниками энергии помогает свести к минимуму шумы воздуха, поскольку позволяет предотвратить взаимодействие между ними. Однако, возможно, в рамках всей цифровой системы не существует отдельного аналогового уровня электропитания, и Добавление нового уровня электропитания может оказаться весьма дорогостоящим, если только конструкторы не создадут на существующем уровне зонированный остров или изолирующую плоскость.

Хотя рекомендуется отделить эти плоскости от аналоговых и цифровых источников электропитания в системе, между этими двумя типами схем, возможно, все еще существует некоторое ненужное взаимодействие.

сведение к минимуму взаимодействия между дорожками регистрации

ненужная связь сигналов между горизонтальными линиями может привести к неоднородности. Конструкторы могут свести к минимуму последовательные помехи с помощью соответствующей проводки и миниатюрных и полосатых схем в стеке слоёв.

в тех случаях, когда приходится использовать два соседних слоя сигналов, проектировщики сводят к минимуму последовательные помехи, устанавливая все дорожки в одном слое в определенном ракурсе с записями на следующем этаже. Другие методы, с помощью которых они сводят к минимуму последовательные помехи, сводят к минимуму расстояние между слоем сигнала и прилегающей плоскостью, а также увеличивают расстояние между двумя уровнями сигнала.

уменьшение влияния отскока на землю

Если использовать более быстрое цифровое устройство и уменьшить время переключения выхода, на выходе устройства будут наблюдаться более высокие переходные токи при освобождении емкости нагрузки. Кроме того, на устройстве может быть несколько выходов, которые одновременно переключаются с логического высокого уровня на логический низкий. В то же время, прохождение тока в землю может временно повысить потенциал земли, что приведет к изменению базы. Основными условиями, влияющими на отскок земли, являются емкость нагрузки, индуктивность гнезда и количество одновременно переключающихся выходов.

Конструкторы использовали следующие методы проектирования для уменьшения числа отскакиваемых снарядов на земле:

проложите отверстие под коврик конденсатора или используйте короткие и широкие трассы между ними

ширина и короткая траектория траэтория, используемая для перехода от опоры источника к плоскости питания, изолированному острову или конденсатору развязки. Это снижает возможность отскока заземления,снижая индуктивность последовательного соединения,и нестационарное напряжение падает с пятки на уровень питания.

соединять каждый заземленный штырь или отверстие с заземленным пластом.цепь с хризантемой ведет к общему заземлению пути, что увеличивает сопротивление и индуктивность контура тока

Добавить развязывающие конденсаторы, рекомендованные изготовителем IC. конденсатор развязки должен быть как можно ближе к электропитанию устройства и к заземленным пяткам.

вывод переключателя как можно ближе

избегать использования верхних натяжных резисторов и использовать больше оттягивающих резисторов

Используйте многослойную печатную плату с собственными уровнями Vcc и GND, чтобы использовать встроенную емкость уровня Vcc и GND

Используют синхронную конструкцию, потому что на них не влияют пальцы синхронных переключателей

расстояние между Заземляющими зажимами и зажимами электропитания очень близко, что сокращает взаимную индуктивность, поскольку обе опоры находятся в противоположном направлении тока.

уменьшить индуктивность в развязывающем конденсаторе до минимума за счет использования больших размеров отверстий на прокладке конденсатора

использовать конденсатор с поверхностным наполнением для минимизации индуктивности выводов

конденсатор с низким активным последовательным сопротивлением

Терминал с совпадением импедансов и правильным сигналом. Сигналы, отраженные от несогласованной импедансной линии, будут вызывать звон в приемнике нагрузки. Вызов вызовет неисправный запуск приемника, так как он снижает динамический диапазон приемника. Проектировщики устраняют отражения, используя правильное окончание сигнальной линии, чтобы импеданс источника был равен импедансу трассы и импедансу нагрузки.

для правильного согласования сопротивлений и прекращения линии сигнала конструктор может обеспечить целостность сигнала следующим образом:

не использовать отверстие в линии передачи часов, потому что через отверстие может привести к изменению импеданса и отражения

говорите прямо. Не используйте повороты под прямым углом, а используйте кривую траекторию.

по мере возможности использовать пунктирный часовой канал и прекращать часовой сигнал для сведения к минимуму отражения

использовать буферную нагрузку внешнего оборудования и ограничить емкость нагрузки

на выходе каждого выключателя последовательно соединяется сопротивление от 10 до 27 ом, чтобы ограничить ток

Установите подходящее оконечное сопротивление и убедитесь, что согласование импеданса между линией передачи и оконечным устройством равно импедансу линии.

межпластовая проводка с часовым сопровождением в исходном плане, чтобы снизить шум до минимума

длина трекинга менее 5 см, импеданс менее 65 Ом, металлическая задержка менее 940 пс, индуктивность менее 40 нГ, емкость удержания менее 20 пФ, общая емкость менее 30 пФ,особенно для критически важных высокоскоростных проводов.

словом

Помимо выбора подходящего высокочастотного материала, разработчики также могут использовать множество лучших макетов печатных плат,чтобы заставить их правильно работать на высоких частотах. Поскольку каждая печатная плата уникальна, необходимо настраивать приложения. Использование программного обеспечения PCB CAD или Design Kit может помочь разработчикам, поскольку программный пакет предоставляет широкий спектр функций.