Quan es millora el nivell de cablejat de PCB, fa que el vostre disseny de PCB sigui més eficient

La disposició del PCB és molt important en tot el disseny del PCB. Val la pena estudiar i aprendre com aconseguir un cablejat ràpid i eficient i fer que el cablejat del vostre PCB sembli de gamma alta. Hem resolt 7 aspectes als quals cal prestar atenció a la disposició del PCB. Comprovem i omplim els buits!

1. Processament de terra comú de circuits digitals i analògics

Avui en dia, molts PCB ja no són circuits funcionals únics (circuits digitals o analògics), sinó que estan compostos per una barreja de circuits digitals i circuits analògics. Per tant, cal tenir en compte la interferència mútua entre ells durant el cablejat, especialment la interferència de soroll a la línia de terra. La freqüència dels circuits digitals és alta i la sensibilitat dels circuits analògics és forta. Per a les línies de senyal, les línies de senyal d'alta freqüència haurien d'estar tan lluny com sigui possible dels dispositius de circuit analògic sensibles. Per a les línies de terra, tot el PCB només té un node cap al món exterior, de manera que el problema de la base comuna digital i analògica s'ha de tractar dins del PCB. Tanmateix, la terra digital i la terra analògica estan realment separats dins de la placa. No estan connectats entre si, sinó que només es troben a la interfície on la PCB es connecta al món exterior (com ara endolls, etc.). La terra digital està una mica curtida a la terra analògica, tingueu en compte que només hi ha un punt de connexió. També hi ha diferents terrenys al PCB, que depèn del disseny del sistema.

2. Les línies de senyal es col·loquen a la capa elèctrica (terra).

Quan es connecten taulers impresos multicapa, no queden moltes línies sense acabar a la capa de línia de senyal. L'addició de més capes provocarà malbaratament i augmentarà la càrrega de treball de la producció, i el cost també augmentarà en conseqüència. Per resoldre aquesta contradicció, podeu considerar el cablejat a la capa elèctrica (terra). Primer s'ha de considerar la capa de potència, seguida de la capa de terra. Perquè es conserva la integritat de la formació.

3. Tractament de potes de connexió en conductors de gran superfície

En la connexió a terra d'una gran àrea (electricitat), les potes dels components d'ús habitual s'hi connecten. El maneig de les potes de connexió s'ha de considerar a fons. Pel que fa al rendiment elèctric, és millor que els coixinets de les potes dels components estiguin completament connectats a la superfície de coure, però hi ha alguns perills ocults en el conjunt de components de soldadura, com ara: ① La soldadura requereix un escalfador d'alta potència . ②És fàcil provocar juntes de soldadura virtuals. Per tant, tenint en compte el rendiment elèctric i els requisits del procés, es fa un coixinet de soldadura en forma de creu, que s'anomena escut tèrmic, conegut comunament com a coixinet tèrmic (tèrmic). D'aquesta manera, es pot eliminar la possibilitat de juntes de soldadura virtuals a causa de la dissipació de calor excessiva de la secció transversal durant la soldadura. El sexe es redueix molt. El tractament de les potes de la capa de potència (terra) de les taules multicapa és el mateix.

4. El paper del sistema de xarxa en el cablejat

En molts sistemes CAD, el cablejat es determina en funció del sistema de xarxa. Si la graella és massa densa, tot i que s'augmenta el nombre de canals, els passos són massa petits i la quantitat de dades al camp d'imatge és massa gran. Això, inevitablement, tindrà requisits més elevats per a l'espai d'emmagatzematge del dispositiu i també afectarà la velocitat de càlcul dels productes electrònics informàtics. gran impacte. Alguns camins no són vàlids, com els ocupats pels coixinets de les potes dels components o els ocupats per forats de muntatge i forats de muntatge. Una malla massa escassa i massa pocs canals tindran un gran impacte en la velocitat d'encaminament. Per tant, ha d'haver un sistema de xarxa raonable per donar suport al cablejat. La distància entre les potes d'un component estàndard és de {{0}},1 polzades (2,54 mm), de manera que la base del sistema de quadrícula generalment s'estableix en 0,1 polzades (2,54 mm) o un múltiple integral inferior a {{10}},1 polzades, com ara: 0,05 polzades, 0,025 polzades, 0,02 polzades, etc.

5. Manipulació de cables d'alimentació i terra

Fins i tot si el cablejat de tota la placa PCB es completa bé, les interferències causades per una consideració insuficient de la font d'alimentació i els cables de terra degradaran el rendiment del producte i, de vegades, fins i tot afectaran la taxa d'èxit del producte. Per tant, el cablejat de la font d'alimentació i els cables de terra s'han de prendre seriosament per minimitzar la interferència de soroll generada per la font d'alimentació i els cables de terra per garantir la qualitat del producte. Tots els enginyers que es dediquen al disseny de productes electrònics entenen la causa del soroll entre el cable de terra i el cable d'alimentació. Ara només descrivim la supressió de soroll reduïda: el conegut és afegir un soroll entre la font d'alimentació i el cable de terra. Condensador d'arrel de lotus. Amplieu els cables d'alimentació i terra tant com sigui possible. El cable de terra és més ample que el cable d'alimentació. La seva relació és: cable de terra > cable d'alimentació > cable de senyal. Normalment, l'amplada del cable del senyal és: 0,2~0,3mm, i l'amplada fina pot arribar a 0.05~0,07mm. , el cable d'alimentació és d'1,2 ~ 2,5 mm. Per a PCB de circuits digitals, es poden utilitzar cables de terra amples per formar un bucle, és a dir, per formar una xarxa de terra (la terra dels circuits analògics no es pot utilitzar d'aquesta manera). Utilitzeu una gran àrea de capa de coure per als cables de terra i els que no s'utilitzen al tauler imprès. Tots els llocs estan connectats a terra i s'utilitzen com a cables de terra. O es pot convertir en una placa multicapa, amb una font d'alimentació i cables de terra que ocupen una capa cadascun.

6. Verificació de regles de disseny (DRC)

Un cop finalitzat el disseny del cablejat, cal comprovar acuradament si el disseny del cablejat compleix les regles establertes pel dissenyador. També cal confirmar si les regles establertes compleixen les necessitats del procés de producció de taulers impresos. Les inspeccions generals inclouen els aspectes següents: línia a línia, línia a línia. Si la distància entre els coixinets dels components, les línies i els forats passant, els coixinets dels components i els forats passant i els forats és raonable, i si compleix els requisits de producció. Els cables d'alimentació i de terra tenen una amplada adequada i els cables d'alimentació i de terra estan estretament acoblats (baixa impedància d'ona)? Hi ha algun lloc a la PCB on es pugui eixamplar el cable de terra? S'han pres mesures per a línies de senyal clau, com ara longituds curtes, línies de protecció i línies d'entrada i línies de sortida clarament separades? El circuit analògic i les parts del circuit digital tenen cables de terra independents? Si els gràfics (com ara icones, etiquetes) afegits a la PCB més tard provocaran curtcircuits de senyal. Modificar algunes formes de línia no satisfactòries. S'afegeixen línies de procés al PCB? Si la màscara de soldadura compleix els requisits del procés de producció, si la mida de la màscara de soldadura és adequada i si la marca de caràcters es pressiona al coixinet del dispositiu per evitar afectar la qualitat del conjunt elèctric. Es redueix la vora del marc exterior de la capa de terra de la font d'alimentació en una placa multicapa? Si la làmina de coure de la capa de terra de la font d'alimentació està exposada fora del tauler, és fàcil provocar un curtcircuit.

7. Disseny de via

Via (via) és un dels components importants del PCB multicapa. El cost de la perforació sol representar entre el 30% i el 40% del cost de fabricació de la placa PCB. En poques paraules, cada forat del PCB es pot anomenar via. Des d'un punt de vista funcional, les vies es poden dividir en dues categories: una s'utilitza per a connexions elèctriques entre capes; l'altre s'utilitza per fixar o posicionar dispositius. Des d'una perspectiva de procés, les vies generalment es divideixen en tres categories, a saber, vies cegues, vies enterrades i vias través.

Els forats cecs es troben a les superfícies superior i inferior de les plaques de circuit imprès. Tenen una certa profunditat i s'utilitzen per connectar els circuits de superfície i els circuits interiors de sota. La profunditat dels forats normalment no supera una determinada proporció (obertura). Les vies enterrades fan referència als forats de connexió situats a la capa interior d'una placa de circuit imprès i no s'estenen a la superfície de la placa de circuit. Els dos tipus de forats anteriors es troben a la capa interior de la placa de circuits. Es completen mitjançant el procés de formació de forats passant abans de la laminació. Durant el procés de formació del forat, diverses capes interiors es poden solapar. El tercer tipus s'anomena forat passant, que travessa tota la placa de circuit i es pot utilitzar per implementar interconnexions internes o com a forats de posicionament de muntatge per a components. Com que els forats passants són més fàcils d'implementar en tecnologia i tenen costos més baixos, s'utilitzen a la majoria de plaques de circuits impresos en lloc de les altres dues a través de forats. Els següents forats de pas es consideren forats de pas tret que s'especifiqui el contrari.

1. Des del punt de vista del disseny, un forat de via consta principalment de dues parts, una és el forat al mig i l'altra és l'àrea del coixinet al voltant del forat. La mida d'aquestes dues parts determina la mida de la via. Òbviament, quan es dissenyen PCB d'alta velocitat i alta densitat, els dissenyadors sempre esperen que les vies siguin tan petites com sigui possible, de manera que es pugui deixar més espai de cablejat a la placa. A més, com més petites són les vies, més petita és la seva pròpia capacitat parasitària. Com més petit és, més adequat és per a circuits d'alta velocitat. Tanmateix, la reducció de la mida del forat també comporta un augment del cost i la mida del forat no es pot reduir indefinidament. Està limitat per la perforació (trepant) i la galvanoplastia (revestiment) i altres tecnologies de procés: com més petit és el forat, més difícil és de perforar. Com més temps trigui el forat, més fàcil serà desviar-se del centre; i quan la profunditat del forat supera 6 vegades el diàmetre del forat, no hi ha cap garantia que la paret del forat estigui coberta uniformement amb coure. Per exemple, el gruix actual (a través de la profunditat del forat) d'una placa de PCB de capa 6- normal és d'uns 50 mil, de manera que el diàmetre de perforació que pot proporcionar el fabricant de PCB només pot arribar als 8 mil.

2. Capacitat parasitària del forat via El mateix forat via té una capacitat paràsit a terra. Si se sap que el diàmetre del forat d'aïllament del forat de la capa de terra és D2, el diàmetre del coixinet del forat és D1 i el gruix de la placa PCB és T, la constant dielèctrica del substrat de la placa és ε, aleshores la mida de la capacitat parasitària del forat via és aproximadament: C=1.41εTD1/(D{2-D1) L'impacte principal de la capacitat parasitària del forat via al circuit és allargar el temps de pujada del senyal i reduir la velocitat del circuit. Per exemple, per a una placa de PCB amb un gruix de 50 mil, si un forat amb un diàmetre interior d'10 mil i un diàmetre de coixinet de 2{{20} } S'utilitza Mil, i la distància entre el coixinet i l'àrea de coure de terra és de 32 Mil, podem calcular aproximadament el forat via mitjançant la fórmula anterior. La capacitat paràsita és aproximadament: C=1.41x4.4x{{31 }},050x0,020/(0,032-0,020)=0,517pF. El canvi en el temps de pujada causat per aquesta part de la capacitat és: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Es pot veure a partir d'aquests valors que, tot i que l'efecte d'alentir el retard de pujada causat per la capacitat parasitària d'una única via no és molt obvi, els dissenyadors encara haurien de considerar-ho acuradament si les vies s'utilitzen diverses vegades al cablejat per canviar entre capes. .

3. Inductància paràsit de vias De la mateixa manera, hi ha capacitats paràsites en vias i inductàncies paràsites. En el disseny de circuits digitals d'alta velocitat, el dany causat per la inductància parasitària de les vies sovint és més gran que l'impacte de la capacitat parasitària. La seva inductància en sèrie parasitària debilitarà la contribució del condensador de derivació i debilitarà l'efecte de filtratge de tot el sistema d'alimentació. Podem utilitzar la fórmula següent per calcular simplement la inductància paràsit aproximada d'una via: L=5.{08h [ln (4h/d) + 1] on L es refereix a la inductància de la via, h és la longitud de la via, i d és el centre El diàmetre del forat perforat. Es pot veure a partir de la fórmula que el diàmetre del forat via té un petit impacte en la inductància, però la longitud del forat via afecta la inductància. Encara utilitzant l'exemple anterior, la inductància de la via es pot calcular com: L=5.08x{0,050 [ln (4x0,050/0,010) + 1 ]=1.015nH. Si el temps de pujada del senyal és 1ns, aleshores la seva impedància equivalent és: XL=πL/T10-90=3,19Ω. Aquesta impedància no es pot ignorar quan hi passa corrent d'alta freqüència. S'ha de prestar especial atenció al fet que el condensador de bypass ha de passar per dues vies quan es connecta la capa d'alimentació i la capa de terra, de manera que la inductància paràsit de les vies augmentarà exponencialment.

4. Disseny de via-forat en PCB d'alta velocitat Mitjançant l'anàlisi anterior de les característiques paràsites dels forats de via, podem veure que en el disseny de PCB d'alta velocitat, els forats de via aparentment senzills sovint aporten grans efectes negatius al disseny del circuit. efecte. Per tal de reduir els efectes adversos causats pels efectes paràsits de vias, intenteu fer el següent en el disseny:

1. Des dels aspectes de cost i qualitat del senyal, trieu una mida raonable a través del forat. Per exemple, per al disseny de PCB del mòdul de memòria de 6-10-capa, és millor utilitzar 10/20Mil (perforació/coixinet). Per a alguns taulers d'alta densitat i mida petita, també podeu provar d'utilitzar 8/18Mil vias. forat. En les condicions tècniques actuals, és difícil utilitzar vies de mida més petita. Per a vies d'alimentació o de terra, considereu utilitzar mides més grans per reduir la impedància.

2. A partir de les dues fórmules comentades anteriorment, es pot concloure que l'ús d'una placa PCB més fina és beneficiós per reduir els dos paràmetres paràsits de les vies.

3. Intenta no canviar capes de traces de senyal a la placa PCB, és a dir, intenta no utilitzar vies innecessàries.

4. Els pins d'alimentació i de terra s'han de perforar a prop. Com més curts siguin els cables entre les vies i els pins, millor, perquè provocaran un augment de la inductància. Al mateix temps, els cables d'alimentació i terra han de ser tan gruixuts com sigui possible per reduir la impedància.

5. Col·loqueu algunes vies connectades a terra a prop de les vies que canvien la capa de senyal per proporcionar un bucle tancat per al senyal. Fins i tot podeu col·locar un gran nombre de vies de terra redundants a la placa PCB. Per descomptat, també heu de ser flexibles en el vostre disseny. El model via comentat anteriorment és un cas en què cada capa té un coixinet. De vegades, podem reduir o fins i tot eliminar els coixinets d'algunes capes. Especialment quan la densitat dels forats de via és molt alta, pot provocar que un solc trencat aïlli el circuit a la capa de coure. Per solucionar aquest problema, a més de moure la ubicació de les vies, també podem plantejar-nos col·locar les vies a la capa de coure. La mida del coixinet es redueix.