أبرز ما يميز تصميم لوحة الدوائر المطبوعة

إعداد تصميم لوحة الدوائر المطبوعة

1. المعلومات التي يجب توفيرها مع الأجهزة C

●مخططات تخطيطية دقيقة، بما في ذلك الملفات الورقية والإلكترونية وجداول الشبكة الخالية من الأخطاء.

● قائمة المواد الرسمية مع أكواد المكونات. يجب على مهندس الأجهزة توفير ورقة بيانات أو كائن مادي للمكونات غير الموجودة في مكتبة الحزمة وتحديد الترتيب الذي يتم به تعريف الدبابيس.

● تقديم مخطط عام للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو مواقع الوحدات والدوائر الأساسية المهمة. يجب توفير مخططات هيكلية للوحة الدوائر المطبوعة، والتي يجب أن توضح شكلها، وفتحات التركيب، ومواضع المكونات، والمناطق المحظورة، وغيرها من المعلومات ذات الصلة.

2. متطلبات التصميم الأساسية قبل التصميم

● مكونات وشبكات ذات تيار عالي تبلغ 1 أمبير أو أكثر.

● إشارات الساعة الهامة، والإشارات التفاضلية، والإشارات الرقمية عالية السرعة.

● الإشارات التناظرية الصغيرة والإشارات الأخرى التي يمكن إزعاجها بسهولة.

● إشارات خاصة أخرى مطلوبة.

3. ملاحظات الطلب الخاص

● خطوط التوزيع التفاضلية، والشبكات التي تتطلب الحماية، وشبكات المعاوقة المميزة، وشبكات التأخير المتساوي، وما إلى ذلك.

● مناطق الأسلاك المحظورة للمكونات الخاصة، وإزاحات معجون اللحام، وفتحات مقاومة اللحام، والمتطلبات الهيكلية الخاصة الأخرى.

● اقرأ المخططات بعناية لفهم بنية الدائرة وفهم ظروف تشغيل الدائرة.

● تأكيد الشبكات الهامة في PCB وفهم متطلبات التصميم للمكونات عالية السرعة بناءً على التواصل الشامل مع مهندسي الأجهزة.

عملية التصميم

1. تغليف المكونات الثابتة

افتح جدول الشبكة واستعرض جميع الحزم للتأكد من صحة حزم جميع المكونات، وأن مكتبة المكونات تحتوي على حزم جميع المكونات، وأن جميع المعلومات في جدول الشبكة مكتوبة بأحرف كبيرة، بحيث لا يكون أحد الجانبين محملاً بالأخطاء أو لا تكون قائمة مكونات لوحة الدوائر المطبوعة متصلة، وأن تسمية المكونات محددة وفقًا للتسمية القياسية للشركة. جميع المكونات القياسية مُعبأة في مكتبة المكونات الموحدة للشركة.

● بالنسبة للحزم التي لا توجد في مكتبة المكونات، يجب على مهندس الأجهزة توفير ورقة بيانات المكون أو الكائن المادي لبناء المكتبة من قبل الشخص المتخصص في بناء المكتبة وطلب التأكيد من الطرف الآخر.

2. قم بتثبيت إطار لوحة PCB

● قم بإنشاء ملف PCB وفقًا لرسم هيكل PCB، أو القالب المقابل، بما في ذلك فتحات التثبيت، والمناطق التي لا يُسمح فيها بالتوصيلات الكهربائية، وغيرها من المعلومات ذات الصلة.

● تحديد الأبعاد. يجب تحديد البنية الدقيقة للوحة الدوائر المطبوعة في طبقة الحفر، ولا يُمكن تحديد الأبعاد المغلقة.

3. استيراد جدول الشبكة

● استيراد قائمة الشبكة واستكشاف جميع مشكلات التحميل وإصلاحها، حيث يختلف كل برنامج EDA عن الآخر، لذا تحقق من البرامج التعليمية لمعرفة كيفية التعامل مع هذا.

● إذا كنت تستخدم برنامج EDA، فيجب استيراد قائمة الشبكة أكثر من مرتين (بدون أي رسالة مطالبة) للتأكد من صحة عملية الاستيراد.

4. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة

الخطوة الأولى هي تحديد نقطة المرجع. عادةً، تُحدد نقطة المرجع عند تقاطع خطي الحدود الأيسر والسفلي (أو عند تقاطع خطوط الامتداد) أو عند أول وسادة من ملحق اللوحة المطبوعة.

بمجرد تحديد نقطة المرجع، سيتم تصميم المكونات وتوصيلها بناءً عليها. يُنصح باستخدام شبكة قياس ١٠-٢٥ ميلي لتر للتصميم.

● تأمين جميع العناصر وقفلها وفقًا لمتطلبات الوضع أولاً، حسب الحاجة.

● المبادئ الأساسية للتخطيط:

① اتبع مبدأ وضع الصعب قبل السهل والكبير قبل الصغير.

② التخطيط: يمكنك الرجوع إلى التخطيط التخطيطي والتقريبي الذي قدمه مهندس الأجهزة ووضع الأجهزة الأصلية الرئيسية وفقًا لنمط تدفق الإشارة.

③ يجب أن تكون خطوط الاتصال الإجمالية قصيرة قدر الإمكان، مع أقصر خطوط إشارة حرجة.

④ يجب فصل الإشارات القوية والإشارات الضعيفة وإشارات الجهد العالي وإشارات الجهد الضعيفة بشكل كامل.

⑤ يجب أن تكون المسافة بين المكونات ذات التردد العالي مناسبة.

⑥ افصل الإشارات التناظرية والرقمية.

● ينبغي اعتماد تخطيطات متماثلة حيثما أمكن لأجزاء الدائرة من نفس الهيكل.

● تحسين التصميم وفقًا لمعايير التوزيع المتساوي ومركز الثقل المتوازن والتصميم الجمالي.

يجب محاذاة المكونات في الصف نفسه في اتجاه س أو ص. كما يجب محاذاة المكونات المنفصلة المستقطبة في الصف نفسه في اتجاه س أو ص لتسهيل الإنتاج وتصحيح الأخطاء.

يجب وضع المكونات بطريقة تُسهّل تصحيح الأخطاء وصيانتها، وعدم وضع المكونات الصغيرة بجانب المكونات الكبيرة، وتوفير مساحة كافية حول المكونات التي تحتاج إلى تصحيح أخطاء. يجب أن تتوفر مساحة كافية لتبديد الحرارة في المكونات المولدة للحرارة. يجب إبعاد المكونات الحرارية عن المكونات المولدة للحرارة.

● يجب أن تكون المكونات المزدوجة المضمنة بعيدة عن بعضها البعض بمسافة تزيد عن 2 مم.

• مم. يجب أن تكون المسافة بين مكونات SMD الصغيرة، مثل المقاومات والمكثفات، أكثر من 0.7 مم. يجب أن تكون المسافة بين السطح الخارجي لألواح مكونات SMD أكثر من 2 مم من السطح الخارجي لألواح مكونات الخرطوشة المجاورة. يجب عدم وضع أجهزة التوصيل على بُعد 5 مم من أي مكون مضغوط. يجب عدم وضع مكونات SMD على بُعد 5 مم من سطح اللحام.

يجب أن يكون مكثف فصل الدائرة المتكاملة أقرب ما يمكن إلى طرف مصدر الطاقة في الشريحة، مع مراعاة مبدأ التردد العالي. ويجب أن تكون الدائرة الأقصر بين المكثف ومصدر الطاقة والأرض.

● يجب توزيع سعة التجاوز بالتساوي حول الدائرة المتكاملة.

● عند تخطيط المكونات، يجب مراعاة وضع المكونات التي تستخدم نفس مصدر الطاقة معًا قدر الإمكان لتسهيل تقسيم مصدر الطاقة في المستقبل.

● يجب ترشيد وضع الأجهزة المقاومة والسعوية المستخدمة لأغراض مطابقة المعاوقة وفقًا لخصائصها.

يجب تحديد تخطيط المكثفات والمقاومات المطابقة بشكل واضح، ويجب وضع المطابقة الطرفية للأحمال المتعددة في أقصى نهاية للإشارة.

●يجب أن يكون تصميم المقاوم المطابق قريبًا من الطرف المحرك للإشارة، والمسافة بشكل عام لا تزيد عن 500

● اضبط الأحرف. يجب ألا تكون جميع الأحرف على القرص العلوي لضمان وضوح معلومات الأحرف بعد التجميع. يجب أن تكون جميع الأحرف متسقة في اتجاهي X وY. يجب أن يكون حجم الأحرف وأسلاك التوصيل الحريرية موحدًا.

● ضع نقطة العلامة على لوحة الدوائر المطبوعة.

5. توصيلات لوحة الدوائر المطبوعة

●إعطاء الأولوية للكابلات

① مبدأ الكثافة السائبة: ابدأ التوصيل من الجهاز باستخدام علاقة توصيل بسيطة على اللوحة المطبوعة، وابدأ التوصيل من المنطقة ذات التوصيل الأضعف لتنظيم الحالة الفردية.

② مبدأ أولوية النواة: على سبيل المثال، تُعطى الأولوية لذاكرة DDR RAM والأجزاء الأساسية الأخرى في توصيلات الأسلاك، ويجب أن توفر خطوط نقل الإشارات المماثلة طبقة مخصصة، ودائرة طاقة، وحلقة تأريض. يجب مراعاة الإشارات الثانوية الأخرى ككل، مع مراعاة عدم تعارضها مع الإشارات الرئيسية.

③ أولوية خط الإشارة الرئيسية: مصدر الطاقة، والإشارات الصغيرة التناظرية، والإشارات عالية السرعة، وإشارات الساعة وإشارات المزامنة وأسلاك الإشارات الرئيسية الأخرى ذات الأولوية.

● قواعد الدائرة الأرضية.

قاعدة الحد الأدنى للحلقة، أي أن خط الإشارة وحلقته يجب أن تكون مساحة الحلقة صغيرة قدر الإمكان. كلما صغرت مساحة الحلقة، قلّ الإشعاع الموجه إلى العالم الخارجي، وبالتالي تقلّ نسبة الاضطرابات العشرة التي يتلقاها العالم الخارجي. ولتطبيق هذه القاعدة، عند تقسيم مستوى الأرض، يُراعى توزيع مستوى الأرض ومحاذاة الإشارة المهمة، لتجنب المشاكل الناجمة عن فتحات مستوى الأرض في ساندين، إلخ. في تصميم اللوحة ثنائية الطبقات، في حالة ترك مساحة كافية لمصدر الطاقة، يجب ترك مساحة لملء جزء من الأرض مع الإشارة لزيادة بعض الثقوب اللازمة، وسيتم توصيلها على جانبي الإشارة بشكل فعال بالمقياس. تتطلب بعض الإشارات الرئيسية، التي تحاول عزل استخدام الأرض، اهتمامًا خاصًا في بعض تصميمات الترددات العالية. في بعض تصميمات الترددات العالية، يجب إيلاء اهتمام خاص لحلقة إشارة مستوى الأرض، ويُوصى باستخدام لوحات متعددة الطبقات.

● التحكم في التشويش:

يُعزى التداخل المتبادل بين الشبكات المختلفة على لوحة الدوائر المطبوعة، والناتج عن الأسلاك المتوازية الطويلة، بشكل رئيسي إلى دور السعة الموزعة والمحاثة الموزعة بين الخطوط المتوازية. والإجراء الرئيسي للتغلب على هذا التداخل هو زيادة المسافة بين الأسلاك المتوازية واتباع قاعدة 3 وات.

● حماية التدريع:

تتوافق قواعد حلقة الأرض، في الواقع، أيضًا مع تقليل مساحة حلقة الإشارة، بالنسبة لبعض الإشارات الأكثر أهمية، مثل إشارات الساعة وإشارات المزامنة: بالنسبة لبعض الإشارات المهمة بشكل خاص، وخاصة الإشارات عالية التردد، يجب مراعاة استخدام تصميم هيكل حماية كابل المحور النحاسي، أي خط القماش لأعلى ولأسفل عزل خط الأرض الأيمن والأيسر، ولكن أيضًا للنظر في كيفية السماح بشكل فعال بحماية الأرض ويتم دمج المستوى الأرضي الفعلي بشكل فعال.

● قواعد التحكم في اتجاه المحاذاة:

يجب أن تكون الطبقات المتجاورة في اتجاه المحاذاة في بنية متعامدة لتجنب خطوط الإشارة المختلفة في الطبقات المتجاورة في نفس الاتجاه، وذلك للحد من التداخل غير الضروري بين الطبقات؛ عندما يكون من الصعب تجنب الوضع بسبب القيود الهيكلية للوحة، وخاصة عندما يكون معدل الإشارة مرتفعا، يجب أن يؤخذ في الاعتبار عزل المستوى الأرضي لطبقة الأسلاك، وعزل خط الإشارة الأرضي لخط الإشارة.

● قواعد مطابقة المعاوقة:

يجب أن يكون عرض الأسلاك متسقًا على الشبكة نفسها. قد تُسبب الاختلافات في عرض الأسلاك عدم تساوي في معاوقتها المميزة وانعكاسات عند سرعات نقل أعلى، وهو ما يجب تجنبه قدر الإمكان في التصميم. في ظل ظروف معينة، مثل أسلاك توصيل الموصلات، وأسلاك توصيل حزمة BGA، والتركيبات المماثلة، قد لا يكون من الممكن تجنب الاختلافات في عرض الخط، ويجب تقليل الطول الفعلي للتباينات الوسيطة إلى أدنى حد.

• قواعد التحكم في طول المحاذاة:

عند تصميم قواعد التحكم في طول المحاذاة، أي قاعدة الخط القصير، ينبغي تقصير طول الأسلاك قدر الإمكان، وذلك لتقليل مشاكل التداخل الناتجة عن طول المحاذاة. وخاصةً بالنسبة لبعض خطوط الإشارة المهمة، مثل خط الساعة، يجب وضع مُذبذبها في مكان قريب جدًا من الجهاز. لتشغيل أجهزة متعددة، يجب تحديد نوع طوبولوجيا الشبكة المُستخدمة وفقًا للحالة.

• قواعد التشذيب:

يجب تجنب الزوايا الحادة والقائمة في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، لأنها تُولّد إشعاعات غير مرغوب فيها، وتُضعف أداء العملية. يجب أن تكون جميع زوايا الخطوط ≥ 135 درجة.

• قواعد السلامة لطبقات الطاقة والأرض:

بالنسبة للمناطق ذات الكثافة العالية من فتحات التوصيل، يجب الحرص على تجنب ربط الفتحات في المناطق المحفورة في طبقات الطاقة والأرض، مما يؤدي إلى إنشاء انقسام في الطبقة المستوية، مما قد يؤدي إلى إتلاف سلامة الطبقة المستوية، وبالتالي يؤدي إلى زيادة مساحة حلقة خطوط الإشارة في الطبقة الأرضية.

• قاعدة 3W:

لتقليل التداخل بين الخطوط، يجب التأكد من أن المسافة بين الخطوط كبيرة بما يكفي. عندما لا يقل مركز الخط عن ثلاثة أضعاف عرضه، يمكن الحفاظ على 3% من المجال الكهربائي دون تداخل، وهو ما يُعرف بقاعدة 70 واط. وللحصول على 3% من المجال الكهربائي دون تداخل، يمكن استخدام قاعدة 98 واط.

●القاعدة 20ح:

نظرًا لتغير المجال الكهربائي بين طبقتي الطاقة والأرض، يُشعّ التداخل الكهرومغناطيسي نحو الخارج عند حواف اللوحة. يُسمى هذا بتأثير الحافة. ​​من الممكن تقليص طبقة مصدر الطاقة نحو الداخل بحيث يقتصر المجال الكهربائي على حدود طبقة الأرض. بالنسبة لسمك العازل بين الطاقة والأرض (H20)، فإن الانكماش الداخلي بمقدار 70H سيحصر 100% من المجال الكهربائي في الحافة المؤرضة؛ بينما سيحصر الانكماش الداخلي بمقدار 98H XNUMX% من المجال الكهربائي.

قواعد الإعداد

1. ترتيب ترتيب التكديس

● في الدوائر الرقمية عالية السرعة، يجب أن تكون طبقات الطاقة والأرض قريبة من بعضها البعض قدر الإمكان، مع عدم ترتيب الأسلاك بينهما.

يجب أن تكون جميع طبقات الأسلاك قريبة من المستوى قدر الإمكان، مع تفضيل المستوى الأرضي كطبقة عزل.

● لتقليل التداخل بين الإشارات، يجب أن تكون اتجاهات الإشارة لطبقات الأسلاك المتجاورة عمودية على بعضها البعض، وإذا لم يكن من الممكن تجنب نفس الاتجاه، فيجب تجنب تداخل الإشارات في نفس اتجاه طبقات الإشارة المتجاورة بكل الوسائل.

يمكنك إعداد عدة طبقات معاوقة وفقًا للمتطلبات. يجب تمييز طبقات المعاوقة بوضوح حسب الحاجة، مع مراعاة اختيار طبقة المرجع، ووضع جميع الإشارات ذات متطلبات المعاوقة فوق طبقة المعاوقة.

2.Sضبط عرض الخط، وتباعد الأسطر

● عندما يكون متوسط ​​تيار الإشارة كبيرًا نسبيًا، فمن الضروري مراعاة العلاقة بين عرض الخط والتيار، وللتفاصيل، راجع الجدول التالي، جدول حمل التيار للنحاس والبلاتين بسماكات وعروض مختلفة.

3.إعداد الفتحة العلوية

يمكن استخدام الجدول التالي لضبط منصات التثقيب وأقطار الفتحات.