Công nghệ PCB - ​ Hướng dẫn thiết kế PCB tốc độ cao Thiết kế bố trí PCB

Trong thiết kế PCB, hệ thống dây điện là một bước quan trọng để hoàn thành thiết kế sản phẩm. Có thể nói rằng các công việc chuẩn bị trước đó được thực hiện cho nó. Trong toàn bộ PCB, quá trình thiết kế dây là hạn chế nhất, kỹ năng là tối thiểu và khối lượng công việc là tối đa. Dây PCB bao gồm dây một mặt, dây hai mặt và dây nhiều lớp.

Có hai cách khác để định tuyến: tự động và tương tác. Trước khi định tuyến tự động, có thể sử dụng tương tác để định tuyến trước các đường dây nghiêm ngặt hơn. Các cạnh của đầu vào và đầu ra nên tránh song song liền kề để tránh nhiễu phản xạ. Nếu cần thiết, các dây nối đất nên được tăng lên để cách ly và các dây của hai lớp liền kề phải vuông góc với nhau. Khớp nối ký sinh rất có thể xảy ra song song.

Tỷ lệ bố trí của hệ thống dây tự động phụ thuộc vào bố trí tốt. Các quy tắc dây có thể được đặt trước, bao gồm số lượng uốn cong của hệ thống dây điện, số lượng lỗ thủng, số bước, v.v. Thông thường, trước tiên, hãy khám phá hệ thống dây điện uốn cong, kết nối nhanh các dây ngắn, sau đó thực hiện hệ thống dây mê cung. Đầu tiên, tối ưu hóa hệ thống dây điện để đặt cho đường dẫn dây toàn cầu. Nó có thể ngắt kết nối dây đã được đặt khi cần thiết. Và cố gắng định tuyến lại để cải thiện hiệu quả tổng thể.

Thiết kế PCB mật độ cao hiện nay cảm thấy không phù hợp thông qua lỗ, lãng phí rất nhiều kênh cáp có giá trị. Để giải quyết mâu thuẫn này, công nghệ lỗ mù và lỗ chôn đã xuất hiện, chúng không chỉ đóng vai trò thông qua lỗ, mà còn tiết kiệm rất nhiều kênh cáp, làm cho quá trình cáp thuận tiện hơn, trơn tru hơn và hoàn chỉnh hơn. Quá trình thiết kế bảng mạch PCB là một quá trình phức tạp và đơn giản. Để làm chủ nó, cần rất nhiều thiết kế kỹ thuật điện tử. Chỉ có tự mình trải nghiệm, mới có thể cảm nhận được chân lý của nó.

1. Xử lý dây điện và dây đất

Ngay cả khi hệ thống dây điện trong toàn bộ bo mạch PCB được hoàn thành tốt, nhiễu do sự cân nhắc không đúng về nguồn điện và dây mặt đất có thể làm giảm hiệu suất của sản phẩm và đôi khi thậm chí ảnh hưởng đến tỷ lệ thành công của sản phẩm. Do đó, hệ thống dây điện và dây mặt đất phải được thực hiện nghiêm túc và giảm thiểu nhiễu tiếng ồn do dây điện và dây mặt đất tạo ra để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Mọi kỹ sư làm việc trong thiết kế điện tử đều hiểu nguyên nhân gây ra tiếng ồn giữa dây mặt đất và dây nguồn, và bây giờ chỉ giới thiệu về việc giảm tiếng ồn:

(1) Việc thêm tụ điện tách rời giữa nguồn điện và mặt đất được biết đến rộng rãi.

(2) Mở rộng chiều rộng của dây nguồn và dây mặt đất càng nhiều càng tốt, tốt nhất là dây mặt đất rộng hơn dây nguồn, mối quan hệ của chúng là: dây mặt đất>dây nguồn>dây tín hiệu, thường chiều rộng của dây tín hiệu là: 0,2½ 0,3mm, chiều rộng mỏng nhất có thể đạt 0,05½ 0,07mm và dây nguồn là 1,2½ 0,5mm.

Đối với PCB của mạch kỹ thuật số, có thể sử dụng dây nối đất rộng để tạo vòng lặp, tức là tạo thành lưới nối đất để sử dụng (mặt đất của mạch analog không thể được sử dụng theo cách này).

(3) Sử dụng một khu vực rộng lớn của lớp đồng làm dây nối đất, nơi không được sử dụng trên bảng mạch in làm dây nối đất. Bạn cũng có thể làm thành bảng nhiều tầng, nguồn điện và đường đất chiếm mỗi tầng.

2. Xử lý nối đất chung cho mạch kỹ thuật số và mạch analog

Nhiều PCB không còn là các mạch chức năng đơn lẻ (kỹ thuật số hoặc analog) mà bao gồm một hỗn hợp của các mạch kỹ thuật số và analog. Do đó, khi đi dây, cần phải xem xét sự can thiệp lẫn nhau giữa chúng, đặc biệt là nhiễu đối với dây mặt đất.

Tần số của mạch kỹ thuật số cao và độ nhạy của mạch analog mạnh. Đối với đường tín hiệu, đường tín hiệu tần số cao nên tránh xa các thiết bị mạch analog nhạy cảm càng xa càng tốt. Đối với dây nối đất, toàn bộ PCB chỉ có một nút với thế giới bên ngoài, vì vậy vấn đề nối đất công cộng kỹ thuật số và analog phải được xử lý bên trong PCB, và nối đất kỹ thuật số và nối đất analog trong bảng thực sự tách biệt, chúng không được kết nối với nhau, nhưng ở giao diện kết nối PCB với thế giới bên ngoài (như phích cắm, v.v.). Có một kết nối ngắn mạch giữa mặt đất kỹ thuật số và mặt đất tương tự. Lưu ý rằng chỉ có một điểm kết nối. Ngoài ra còn có mặt đất không công cộng trên PCB, được xác định bởi thiết kế hệ thống.

3. Đường tín hiệu được đặt trên lớp điện (mặt đất)

Trong hệ thống dây điện tấm in nhiều lớp, vì không có nhiều dây dẫn không được đặt trong lớp dây tín hiệu, thêm nhiều lớp sẽ gây lãng phí, tăng khối lượng công việc sản xuất và chi phí sẽ tăng tương ứng. Để giải quyết mâu thuẫn này, hãy xem xét việc định tuyến dây điện trong lớp điện (nối đất). Lớp nguồn điện nên được xem xét đầu tiên và lớp tiếp theo. Bởi vì tốt nhất là duy trì tính toàn vẹn của địa tầng.

4. Xử lý chân nối dây khu vực rộng

Trong một khu vực rộng lớn của mặt đất (điện), chân của các thành phần phổ biến được kết nối với nó. Việc xử lý các chân kết nối đòi hỏi phải xem xét toàn diện. Về tính chất điện, tốt nhất là gắn miếng đệm của chân thành phần vào bề mặt đồng. Có một số mối nguy hiểm không mong muốn trong quá trình hàn và lắp ráp các thành phần, chẳng hạn như:

(1) Hàn cần lò sưởi công suất cao.

(2) Dễ dàng tạo ra các mối hàn ảo.

Do đó, cả tính chất điện và yêu cầu quy trình đều được chế tạo thành các miếng đệm được mô hình hóa chéo, được gọi là tấm cách nhiệt, thường được gọi là miếng đệm nhiệt (thermal), do đó làm giảm đáng kể khả năng tạo ra các điểm hàn ảo trong quá trình hàn do nhiệt mặt cắt quá mức. Việc xử lý các nhánh nguồn (mặt đất) của các tấm nhiều lớp là như nhau.

5. Vai trò của hệ thống mạng trong hệ thống dây điện

Trong nhiều hệ thống CAD, hệ thống cáp được xác định dựa trên hệ thống mạng. Lưới quá dày đặc, đường dẫn tăng lên, nhưng các bước quá nhỏ và khối lượng dữ liệu trường quá lớn. Điều này chắc chắn sẽ đặt ra yêu cầu cao hơn về không gian lưu trữ của thiết bị cũng như tốc độ tính toán của các thiết bị điện tử dựa trên máy tính. Ảnh hưởng rất lớn. Một số đường dẫn không hiệu quả, chẳng hạn như những đường dẫn bị chiếm bởi các tấm lót của chân thành phần hoặc các lỗ gắn và cố định. Lưới quá thưa thớt và quá ít kênh có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân phối. Do đó, phải có một hệ thống lưới được đặt cách nhau tốt và hợp lý để hỗ trợ định tuyến.

Khoảng cách giữa các thanh chống của các thành viên tiêu chuẩn là 0,1 inch (2,54mm), vì vậy cơ sở của hệ thống lưới thường được đặt ở mức 0,1 inch hoặc nhỏ hơn 0,1 inch, ví dụ: 0,05 inch, 0,025 inch, 0,02 inch, v.v.

6. Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC)

Sau khi thiết kế dây hoàn thành, cần kiểm tra cẩn thận xem thiết kế dây có phù hợp với các quy tắc do nhà thiết kế đặt ra hay không, và cũng cần xác nhận rằng các quy tắc được đặt ra có phù hợp với yêu cầu của quy trình sản xuất bảng in hay không. Kiểm tra chung có một số mặt sau:

(1) Khoảng cách giữa đường dây và đường dây, đường dây và miếng đệm phần tử, đường dây và lỗ thông qua, miếng đệm phần tử và lỗ thông qua và lỗ thông qua và cho dù khoảng cách giữa lỗ thông qua và lỗ thông qua là hợp lý và đáp ứng các yêu cầu sản xuất.

(2) Chiều rộng của dây nguồn và dây mặt đất có phù hợp không, và dây nguồn và dây mặt đất có được ghép nối chặt chẽ (trở kháng sóng thấp) không? Có nơi nào trên PCB có thể mở rộng dây mặt đất không?

(3) Cho dù các đường tín hiệu chính đã thực hiện các biện pháp tốt nhất, chẳng hạn như chiều dài ngắn nhất, tăng đường bảo vệ, đường đầu vào và đường đầu ra được tách biệt rõ ràng.

(4) Mạch analog và mạch kỹ thuật số có dây nối đất riêng biệt hay không.

(5) Cho dù đồ họa được thêm vào PCB, chẳng hạn như biểu tượng và chú thích, gây ra tín hiệu ngắn mạch.

(6) Sửa đổi một số hình dạng tuyến tính không đạt yêu cầu.

(7) Có dây chuyền xử lý trên bảng PCB không? Cho dù mặt nạ hàn đáp ứng các yêu cầu của quy trình sản xuất, cho dù kích thước mặt nạ hàn là phù hợp, cho dù các dấu hiệu nhân vật được ép trên mặt nạ thiết bị, để không ảnh hưởng đến chất lượng của thiết bị điện.

(8) Cho dù các cạnh khung bên ngoài của sự hình thành nguồn điện trong tấm nhiều lớp được giảm, chẳng hạn như lá đồng hình thành nguồn điện tiếp xúc với bên ngoài tấm, dễ gây ra ngắn mạch.