Preparació del disseny de PCB
1. Informació que s'ha de proporcionar amb el maquinari C
● Diagrames esquemàtics precisos, incloent-hi fitxers en paper i electrònics i taules de xarxa sense errors.
● Una llista de materials oficial amb els codis dels components. L'enginyer de maquinari hauria de proporcionar un full de dades o un objecte físic per als components que no es troben a la biblioteca de paquets i especificar l'ordre en què es defineixen els pins.
● Proporcioneu un disseny general de la placa de circuit imprès (PCB) o la ubicació de les unitats importants i els circuits principals. Proporcioneu diagrames d'estructura de la PCB, que haurien d'indicar la forma de la PCB, els forats de muntatge, el posicionament dels components, les zones prohibides i altra informació rellevant.
2. Requisits bàsics de disseny abans del disseny
● Components i xarxes d'alt corrent d'1A o més.
● Senyals de rellotge importants, senyals diferencials i senyals digitals d'alta velocitat.
● Senyals analògics petits i altres senyals fàcilment alterables.
● Altres senyals especials requerits.
3. Notes de sol·licitud especial
● Línies de distribució diferencial, xarxes que requereixen blindatge, xarxes d'impedància característica, xarxes amb retard igual, etc.
● Zones de cablejat prohibides per a components especials, desplaçaments de pasta de soldadura, obertures de resistència de soldadura i altres requisits estructurals especials.
● Llegiu atentament els esquemes per entendre l'arquitectura del circuit i les condicions de funcionament del circuit.
● Confirmar les xarxes crítiques de la placa de circuit imprès i comprendre els requisits de disseny per a components d'alta velocitat basant-se en una comunicació exhaustiva amb els enginyers de maquinari.
Procés de disseny
1. Embalatge de components fixos
● Obriu la taula de xarxa i navegueu per tots els paquets per assegurar-vos que els paquets de tots els components siguin correctes i que la biblioteca de components contingui els paquets de tots els components, i que tota la informació de la taula de xarxa estigui en majúscules, de manera que un costat estigui carregat amb problemes o la llista de materials de la PCB no sigui contínua, i que la denominació específica dels components s'anomeni d'acord amb la denominació estandarditzada de l'empresa. Els components estàndard estan tots empaquetats a la biblioteca de components unificada de l'empresa.
● Per als paquets que no existeixen a la biblioteca de components, l'enginyer de maquinari ha de proporcionar el full de dades del component o l'objecte físic per construir la biblioteca per part de la persona especialitzada en la construcció de la biblioteca i demanar confirmació a l'altra part.
2. Establir el marc de la placa PCB
● Creeu un fitxer PCB segons el dibuix de l'estructura de la PCB o la plantilla corresponent, incloent-hi els forats de muntatge, les zones sense cablejat i altra informació relacionada.
● Dimensionament. L'estructura exacta de la placa de circuit imprès s'ha d'indicar a la capa de perforació i no és possible el dimensionament tancat.
3. Importa la taula de xarxa
● Importeu la llista de xarxes i solucioneu tots els problemes de càrrega. Cada programari EDA és diferent. Consulteu els tutorials sobre com gestionar-ho.
● Si feu servir programari EDA, cal importar la llista de xarxes més de dues vegades (sense cap missatge de confirmació) per confirmar que la importació és correcta.
4. Disseny de PCB
● El primer pas és determinar el punt de referència. Generalment, el punt de referència s'estableix a la intersecció de les línies de vora esquerra i inferior (o la intersecció de les línies d'extensió) o al primer coixinet de l'inserció de la placa impresa.
Un cop determinat el punt de referència, la disposició i el cablejat dels components es basaran en aquest punt de referència. Es recomana una malla de 10-25 MIL per a la disposició.
● Assegureu i bloquegeu tots els elements amb els requisits de posicionament primer, segons calgui.
● Principis bàsics de maquetació:
① Segueix el principi de posar allò difícil abans que allò fàcil i allò gran abans que allò petit.
② Disseny: Podeu consultar l'esquema i el disseny aproximat proporcionats per l'enginyer de maquinari i col·locar els principals dispositius originals segons el patró de flux del senyal.
③ Les línies de connexió totals són el més curtes possible, amb les línies de senyal crític més curtes.
④ Els senyals forts, els senyals febles, els senyals d'alt voltatge i els senyals de voltatge feble s'han de separar completament.
⑤ Els components d'alta freqüència han d'estar espaiats adequadament.
⑥ Separar els senyals analògics i digitals.
● Sempre que sigui possible, s'han d'adoptar dissenys simètrics per a les parts del circuit d'una mateixa estructura.
● Optimitzar la disposició segons els criteris de distribució uniforme, centre de gravetat equilibrat i disposició estèticament agradable.
● Els components de la mateixa fila han d'estar alineats en la direcció X o Y. Els components discrets polaritzats de la mateixa fila també han d'estar alineats en la direcció X o Y per facilitar la producció i la depuració.
● Els components s'han de col·locar de manera que facilitin la depuració i el manteniment, no s'han de col·locar components petits al costat dels components grans i hi ha d'haver prou espai al voltant dels components que s'han de depurar. Els components generadors de calor han de tenir prou espai per a la dissipació de la calor. Els components tèrmics s'han de mantenir allunyats dels components generadors de calor.
● Els components dobles en línia han d'estar separats per més de 2 mm entre si.
- mm. Els components SMD petits, com ara resistències i condensadors, han d'estar a més de 0.7 mm de distància entre si. La part exterior dels pads dels components SMD ha d'estar a més de 2 mm de la part exterior dels pads dels components del cartutx veïns. Els dispositius endollables no s'han de col·locar a menys de 5 mm d'un component engarçat. Els components SMD no s'han de col·locar a menys de 5 mm de la superfície de soldadura.
● El condensador de desacoblament del circuit integrat ha d'estar el més a prop possible del pin d'alimentació del xip, amb l'alta freqüència com a principi de màxima proximitat. El circuit més curt s'ha de formar entre aquest i la font d'alimentació i la terra.
● La condensació de bypass ha d'estar distribuïda uniformement al voltant del circuit integrat.
● A l'hora de col·locar els components, cal tenir en compte que els components que utilitzen la mateixa font d'alimentació es col·loquen junts tant com sigui possible per facilitar la futura divisió de la font d'alimentació.
● La col·locació dels dispositius resistius i capacitius utilitzats per a l'adaptació d'impedància s'ha de racionalitzar d'acord amb les seves propietats.
La disposició dels condensadors i resistències corresponents ha d'estar clarament definida, i la coincidència de terminals per a múltiples càrregues s'ha de col·locar a l'extrem més allunyat del senyal.
● La disposició de la resistència d'adaptació ha d'estar a prop de l'extrem de conducció del senyal, i la distància generalment no ha de ser superior a 500
● Ajusteu els caràcters. No tots els caràcters han d'estar al disc superior per garantir que la informació del caràcter es pugui veure clarament després del muntatge. Tots els caràcters han de ser coherents en la direcció X o Y. La mida dels caràcters i les mines de seda han de ser uniformes.
● Col·loqueu el punt MARK de la placa de circuit imprès.
5. Cablejat de PCB
●Priorització del cablejat
① Principi de densitat fluixa: comenceu el cablejat des del dispositiu amb una relació de connexió simple a la placa impresa i comenceu el cablejat des de la zona amb la connexió més fluixa per regular l'estat individual.
② Principi de prioritat del nucli: per exemple, la memòria RAM DDR i altres components principals han de tenir un cablejat prioritari. Les línies de transmissió de senyals similars han de proporcionar una capa dedicada, una alimentació i un bucle de terra. Altres senyals menors s'han de considerar com un tot i no han d'entrar en conflicte amb els senyals clau.
③ Prioritat de la línia de senyal clau: font d'alimentació, senyals analògics petits, senyals d'alta velocitat, senyals de rellotge i senyals de sincronització i altres cablejats de prioritat de senyals clau.
● Normes del circuit de terra.
Regla del mínim de bucle, és a dir, la línia de senyal i el seu bucle que constitueixen l'àrea de l'anell han de ser tan petites com sigui possible, l'àrea de l'anell ha de ser tan petita com sigui possible, com més petita sigui l'àrea de l'anell, menys radiació al món exterior, rebent el món exterior de les deu pertorbacions també és més petita. Per a aquesta regla, en la divisió del pla de terra, cal tenir en compte la distribució del pla de terra i la important alineació del senyal, per evitar els problemes provocats per les ranures del pla de terra Sandin, etc.: en el disseny de la placa de doble capa, en el cas de deixar prou espai per a la font d'alimentació, s'ha de deixar enrere per omplir la part de terra amb referència per permetre l'augment d'alguns dels forats necessaris, es connectaran a tots dos costats del senyal connectat eficaçment al mesurador, alguns senyals clau intenten aïllar l'ús de terra per a alguns dels dissenys de freqüència més alta, necessiten una consideració especial. Per a alguns dissenys de freqüència més alta, s'ha de tenir en compte especialment el bucle de senyal del pla de terra i es recomana utilitzar plaques multicapa.
● Control de codificació:
La interferència mútua entre diferents xarxes de la placa de circuit imprès causada per un cablejat paral·lel llarg es deu principalment al paper de la capacitança distribuïda i la inductància distribuïda entre les línies paral·leles. La mesura principal per superar la interferència és augmentar la distància entre el cablejat paral·lel i seguir la regla dels 3W.
● Protecció de blindatge:
De fet, d'acord amb les regles del bucle de terra, també es tracta de minimitzar l'àrea del bucle de senyal, més per a alguns dels senyals més importants, com ara els senyals de rellotge i els senyals de sincronització: per a alguns senyals particularment importants, especialment els d'alta freqüència, s'ha de considerar l'ús del disseny de l'estructura de blindatge del cable d'eix de coure, és a dir, l'aïllament de la línia terrestre esquerra i dreta a la línia de tela, però també per considerar com permetre eficaçment que el blindatge de la terra i el pla de terra real es combinin eficaçment.
● Regles per al control de la direcció de l'alineació:
Capes adjacents de la direcció d'alineació en una estructura ortogonal per evitar diferents línies de senyal en capes adjacents en la mateixa direcció, per tal de reduir la interferència innecessària entre capes; quan a causa de les limitacions estructurals de la placa és difícil evitar la situació, especialment quan la velocitat del senyal és alta, s'ha de tenir en compte l'aïllament del pla de terra de la capa de cablejat, l'aïllament de la línia de senyal de terra de la línia de senyal.
● Regles d'adaptació d'impedància:
L'amplada del cablejat ha de ser consistent a través de la mateixa xarxa. Les variacions en l'amplada del cablejat poden causar irregularitats en la impedància característica del cablejat i reflexions a velocitats de transmissió més altes, cosa que s'ha d'evitar tant com sigui possible en el disseny. En determinades condicions, com ara cables de connector, cables de paquet BGA i construccions similars, pot ser que no sigui possible evitar variacions en l'amplada de línia, i s'ha de minimitzar la longitud efectiva de les inconsistències intermèdies.
- Regles de control de longitud d'alineació:
Les regles de control de la longitud de l'alineació, és a dir, la regla de la línia curta, en el disseny han d'intentar fer que la longitud del cablejat sigui el més curta possible, per tal de reduir els problemes d'interferència causats per la longitud de l'alineació, especialment algunes línies de senyal importants, com ara la línia de rellotge, assegureu-vos de col·locar el seu oscil·lador en un lloc molt a prop del dispositiu. Per controlar diversos dispositius, s'ha de decidir quin tipus de topologia de xarxa utilitzar segons la situació específica.
- Regles de bisellatge:
En el disseny de PCB s'han d'evitar els angles rectes i aguts, ja que generen radiació no desitjada i un rendiment deficient del procés. Tots els angles entre línies han de ser ≥ 135°.
- Regles d'integritat per a les capes d'energia i de terra:
Per a zones amb una alta densitat de forats de conducció, cal tenir cura d'evitar que els forats s'interconnectin a les zones excavades de les capes d'alimentació i de terra, creant una divisió de la capa planar, que pot danyar la integritat de la capa planar i, al seu torn, provocar un augment de l'àrea del bucle de les línies de senyal a la capa de terra.
- Regla de les 3W:
Per tal de reduir la manipulació entre les línies, cal assegurar-se que l'espaiat entre línies sigui prou gran. Quan el centre de la línia no sigui inferior a 3 vegades l'amplada de la línia, es pot mantenir que el 70% del camp elèctric no interfereixi entre si, coneguda com la regla dels 3 W. Si voleu aconseguir que el 98% del camp elèctric no interfereixi entre si, podeu utilitzar la regla dels 10 W.
●Regla 20H:
Com que el camp elèctric entre les capes d'alimentació i de terra és variable, la interferència electromagnètica s'irradia cap a l'exterior a les vores de la placa. Això s'anomena efecte de vora. És possible reduir la capa d'alimentació cap a dins de manera que el camp elèctric es condueixi només dins dels límits de la capa de terra. En termes d'un H (el gruix del dielèctric entre l'alimentació i la terra), una contracció cap a dins de 20H confinarà el 70% del camp elèctric a la vora connectada a terra; una contracció cap a dins de 100H confinarà el 98% del camp elèctric.
Regles de configuració
1. Organitzar l'ordre d'apilament
● En els circuits digitals d'alta velocitat, les capes d'alimentació i de terra han d'estar el més a prop possible, sense cap cablejat entremig.
Totes les capes de cablejat estan el més a prop possible d'un pla, amb el pla de terra preferit com a capa d'aïllament.
● Per tal de minimitzar les interferències entre senyals, les direccions del senyal de les capes de cablejat adjacents han de ser perpendiculars entre si, i si no és possible evitar la mateixa direcció, s'ha d'evitar per tots els mitjans la superposició de senyals en la mateixa direcció de capes de senyal adjacents.
● Podeu configurar diverses capes d'impedància segons els requisits. Les capes d'impedància s'han d'etiquetar clarament segons calgui, presteu atenció a la selecció de la capa de referència i organitzeu tots els senyals amb requisits d'impedància a sobre de la capa d'impedància.
2.Sl'amplada de línia, l'interlineat
● Quan el corrent mitjà del senyal és relativament gran, cal tenir en compte la relació entre l'amplada de línia i el corrent. Per a més detalls, consulteu la taula següent, la taula de corrent que porta el coure-platí de diferents gruixos i amplades.
3.Configuració del forat superior
La taula següent es pot utilitzar per a la configuració de les plaquetes de perforació i els diàmetres dels forats.
