Thông tin PCB - Giảm thời gian thiết kế bảng mạch PCB, làm chủ kỹ năng

Hiện nay, với các yêu cầu kích thước bảng PCB nhỏ hơn và các yêu cầu mật độ thiết bị cao hơn, độ khó của thiết kế PCB dần tăng lên. Làm thế nào để giảm thời gian thiết kế trong khi vẫn đảm bảo chất lượng? Điều này đòi hỏi kỹ sư phải có kiến thức kỹ thuật vững chắc, nắm vững kỹ năng thiết kế nhất định.

1. Xác định số lớp của bảng PCB

Kích thước của bảng mạch và số lượng lớp dây cần được xác định trong giai đoạn đầu của thiết kế. Số tầng dây và cách xếp chồng (STack-up) sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc định tuyến và trở kháng của dây in. Kích thước của bảng giúp xác định các mẫu xếp chồng và chiều rộng của dòng in để đạt được hiệu quả thiết kế mong muốn. Hiện tại, sự khác biệt về chi phí giữa các tấm nhiều lớp là rất nhỏ. Khi bắt đầu thiết kế, nhiều lớp mạch hơn được sử dụng và lớp phủ đồng được phân phối đều.

2. Quy tắc và giới hạn thiết kế

Để hoàn thành nhiệm vụ cáp thành công, các công cụ cáp cần phải hoạt động với các quy tắc và giới hạn phù hợp. Để phân loại tất cả các đường tín hiệu có yêu cầu đặc biệt, mỗi loại tín hiệu phải được ưu tiên. Ưu tiên càng cao, các quy tắc càng nghiêm ngặt. Các quy tắc này liên quan đến chiều rộng của dây in, số lượng lỗ thủng, độ song song, tương tác giữa các dây tín hiệu và giới hạn lớp. Những quy tắc này có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của các công cụ định tuyến. Xem xét cẩn thận các yêu cầu thiết kế là một bước quan trọng trong việc định tuyến thành công.

3. Bố trí thành phần

Trong quá trình lắp ráp, các quy tắc thiết kế sản xuất sẽ hạn chế bố trí các bộ phận. Nếu bộ phận lắp ráp cho phép các thành phần di chuyển, mạch có thể được tối ưu hóa đúng cách để tạo điều kiện cho hệ thống dây điện tự động.

Ví dụ về Power Line Layout:

1) Trong bố trí PCB, mạch tách nguồn nên được thiết kế gần mỗi mạch liên quan, thay vì đặt trong phần nguồn, nếu không nó sẽ không chỉ ảnh hưởng đến hiệu ứng bỏ qua, mà còn chảy dòng xung trên dây nguồn và dây mặt đất, gây nhiễu;

2) Đối với hướng cung cấp điện bên trong của mạch, nguồn điện nên được cung cấp từ giai đoạn cuối cùng xuống một giai đoạn, tụ điện bộ lọc công suất của phần này nên được bố trí gần giai đoạn cuối cùng;

3) Đối với một số kênh hiện tại chính, chẳng hạn như ngắt kết nối hoặc đo dòng điện trong quá trình vận hành và thử nghiệm, khoảng cách hiện tại nên được sắp xếp trên dây in khi bố trí.

Ngoài ra, cần lưu ý rằng nguồn điện ổn định nên được bố trí càng nhiều càng tốt trên một tấm in riêng biệt. Khi nguồn điện và mạch điện chia sẻ một bảng mạch in, nên tránh trộn lẫn nguồn điện ổn định và cụm mạch trong bố cục hoặc làm cho nguồn điện và mạch điện chia sẻ một dây nối đất. Bởi vì loại dây này không chỉ dễ gây nhiễu mà còn không thể ngắt kết nối tải trong quá trình bảo trì, do đó chỉ có thể cắt một phần của dòng in, do đó làm hỏng bảng mạch in.

4. Thiết kế quạt

Trong giai đoạn thiết kế quạt ra, mỗi chân của thiết bị gắn trên bề mặt phải có ít nhất một lỗ để khi cần kết nối nhiều hơn, bảng có thể thực hiện kết nối nội bộ, kiểm tra trực tuyến và xử lý lại mạch.

5. Dây dẫn bằng tay và xử lý tín hiệu phím

Định tuyến bằng tay là một quá trình quan trọng trong thiết kế PCB hiện tại và tương lai, giúp các công cụ định tuyến tự động hoàn thành việc định tuyến. Bằng cách định tuyến thủ công và cố định mạng đã chọn (mạng), các đường dẫn có thể được sử dụng để định tuyến tự động có thể được hình thành. Đầu tiên, định tuyến các tín hiệu quan trọng bằng tay hoặc bằng công cụ định tuyến tự động. Sau khi hệ thống dây điện hoàn tất, các kỹ sư và kỹ thuật viên liên quan nên kiểm tra hệ thống dây điện tín hiệu. Sau khi kiểm tra đủ điều kiện, cố định các đường dây này và sau đó bắt đầu hệ thống dây tự động cho các tín hiệu khác. Sự hiện diện của trở kháng trong đường đất có thể gây nhiễu trở kháng phổ biến cho mạch.

6. Tự động đi bộ đường dây

Đối với việc định tuyến các tín hiệu quan trọng, cần phải xem xét việc kiểm soát một số thông số điện trong quá trình định tuyến, chẳng hạn như giảm độ tự cảm phân phối. Sau khi hiểu các thông số đầu vào của công cụ cáp tự động và ảnh hưởng của các thông số đầu vào đối với hệ thống cáp, chất lượng của hệ thống cáp tự động có thể được đảm bảo ở một mức độ nào đó. Các quy tắc chung nên được sử dụng khi tự động định tuyến tín hiệu. Bằng cách thiết lập các điều kiện giới hạn và các khu vực không dây để hạn chế các lớp được sử dụng cho một tín hiệu nhất định và số lượng các lỗ được sử dụng, các công cụ dây có thể tự động định tuyến theo ý tưởng thiết kế của kỹ sư. Sau khi các ràng buộc được thiết lập và các quy tắc được tạo đã được áp dụng, hệ thống cáp tự động sẽ nhận được kết quả tương tự như mong đợi. Khi một phần của thiết kế được hoàn thành, nó được sửa chữa để ngăn chặn nó bị ảnh hưởng bởi quá trình định tuyến tiếp theo. Số lượng dây phụ thuộc vào độ phức tạp của mạch và số lượng các quy tắc chung được xác định. Các công cụ định tuyến tự động ngày nay rất mạnh mẽ và thường có thể hoàn thành 100% việc định tuyến. Tuy nhiên, khi công cụ dây tự động không hoàn thành tất cả các dây tín hiệu, nó là cần thiết để dây các tín hiệu còn lại bằng tay.

7. Sắp xếp dây

Đối với tín hiệu có ít ràng buộc hơn và chiều dài dây dài hơn, trước tiên bạn có thể xác định dây nào hợp lý và dây nào không, sau đó chỉnh sửa thủ công để rút ngắn chiều dài dây tín hiệu và giảm số lượng lỗ trên bảng PCB.