Forberedelse af PCB-design
1. Oplysninger, der skal gives sammen med hardware C
● Nøjagtige skematiske diagrammer, herunder papir- og elektroniske filer samt fejlfri netværkstabeller.
● En officiel stykliste med komponentkoder. Hardwareingeniøren skal levere et DATABLAD eller et fysisk objekt for komponenter, der ikke findes i pakkebiblioteket, og angive den rækkefølge, hvori benene er defineret.
● Angiv en generel beskrivelse af printkortet eller placeringen af vigtige enheder og kernekredsløb. Angiv printkortstrukturdiagrammer, som skal angive printkortets form, monteringshuller, placering af komponenter, forbudte områder og andre relevante oplysninger.
2. Grundlæggende designkrav før design
● Højstrømskomponenter og netværk på 1A eller mere.
● Vigtige ursignaler, differentialsignaler og digitale højhastighedssignaler.
● Analoge små signaler og andre let forstyrrende signaler.
● Andre særligt nødvendige signaler.
3. Særlige anmodninger
● Differentialfordelingslinjer, netværk der kræver afskærmning, karakteristiske impedansnetværk, netværk med lige forsinkelse osv.
● Forbudte ledningszoner for specialkomponenter, forskydninger i loddepasta, åbninger i loddemodstand og andre strukturelle særlige krav.
● Læs skemaer omhyggeligt for at forstå kredsløbsarkitekturen og kredsløbets driftsforhold.
● Bekræft de kritiske netværk i printkortet og forstå designkravene til højhastighedskomponenter baseret på grundig kommunikation med hardwareingeniører.
Designproces
1. Pakning af faste komponenter
● Åbn netværkstabellen, og gennemse alle pakker for at sikre, at pakkerne for alle komponenter er korrekte, at komponentbiblioteket indeholder pakkerne for alle komponenter, at alle oplysninger i netværkstabellen er skrevet med stort begyndelsesbogstav, så den ene side er fyldt med problemer, eller at PCB-styklisten ikke er kontinuerlig, og at den specifikke navngivning af komponenterne er navngivet i overensstemmelse med virksomhedens standardiserede navngivning. Standardkomponenter er alle pakket i virksomhedens samlede komponentbibliotek.
● For pakker, der ikke findes i komponentbiblioteket, skal hardwareingeniøren levere komponentens DATASHEET eller det fysiske objekt til opbygning af biblioteket fra den person, der er specialiseret i at bygge biblioteket, og bede den anden part om at bekræfte.
2. Etablering af printkortramme
● Opret en printkortfil i henhold til printkortstrukturtegningen eller den tilsvarende skabelon, inklusive monteringshuller, zoner uden ledningsføring og andre relaterede oplysninger.
● Dimensionering. PCB'ens nøjagtige struktur skal angives i borelaget, og lukket dimensionering er ikke mulig.
3. Importer netværkstabel
● Importer netlisten og fejlfind alle indlæsningsproblemer. Hver EDA-software er forskellig. Se vejledningerne om, hvordan du håndterer dette.
● Hvis du bruger EDA-software, skal netlisten importeres mere end to gange (uden nogen meddelelse) for at bekræfte, at importen er korrekt.
4. PCB-layout
● Det første trin er at bestemme referencepunktet. Generelt sættes referencepunktet ved skæringspunktet mellem venstre og nederste kantlinjer (eller skæringspunktet mellem forlængelseslinjerne) eller ved den første pude på printpladens indsats.
Når referencepunktet er bestemt, vil komponentlayoutet og ledningsføringen være baseret på dette referencepunkt. Et gitter på 10-25 MIL anbefales til layout.
● Sikr og lås først alle elementer med positioneringskrav, efter behov.
● Grundlæggende layoutprincipper:
① Følg princippet om at sætte det vanskelige før det lette og det store før det små.
② Layout: Du kan bruge den skematiske og grove tegning, som hardwareingeniøren har leveret, og placere de vigtigste originale enheder i henhold til signalflowmønsteret.
③ De samlede forbindelseslinjer er så korte som muligt, med de korteste kritiske signallinjer.
④ Stærke signaler, svage signaler, højspændingssignaler og svage spændingssignaler skal være fuldstændig adskilt.
⑤ Højfrekvente komponenter skal være tilstrækkeligt fordelt.
⑥ Adskil analoge og digitale signaler.
● Symmetriske layouts bør anvendes, hvor det er muligt, for kredsløbsdele af samme struktur.
● Optimer layoutet i henhold til kriterierne for jævn fordeling, afbalanceret tyngdepunkt og æstetisk tiltalende layout.
● Komponenter i samme række skal justeres i X- eller Y-retningen. Polariserede diskrete komponenter i samme række skal også justeres i X- eller Y-retningen for at lette produktion og fejlfinding.
● Komponenter skal placeres på en måde, der letter fejlfinding og vedligeholdelse. Små komponenter bør ikke placeres ved siden af store komponenter, og der skal være tilstrækkelig plads omkring de komponenter, der skal fejlrettes. Varmegenererende komponenter skal have tilstrækkelig plads til varmeafledning. Termiske komponenter skal holdes væk fra varmegenererende komponenter.
● Dobbelte inline-komponenter skal være mere end 2 mm fra hinanden.
- mm. Små SMD-komponenter såsom modstande og kondensatorer skal være mere end 0.7 mm fra hinanden. Ydersiden af pads på SMD-komponenter skal være mere end 2 mm fra ydersiden af pads på tilstødende patronkomponenter. Stikelementer må ikke placeres inden for 5 mm af en krympet komponent. SMD-komponenter må ikke placeres inden for 5 mm af loddeoverfladen.
● Afkoblingskondensatoren i det integrerede kredsløb skal være så tæt som muligt på chippens strømforsyningsben, med høj frekvens som princip for nærmeste nærhed. Der skal dannes den korteste kreds mellem den og strømforsyningen og jord.
● Bypass-kapacitansen skal være jævnt fordelt omkring IC'en.
● Ved placering af komponenter bør det overvejes at placere komponenter, der bruger den samme strømforsyning, så meget som muligt sammen for at lette fremtidig opdeling af strømforsyningen.
● Placeringen af resistive og kapacitive enheder, der anvendes til impedanstilpasning, bør rationaliseres i henhold til deres egenskaber.
Layoutet af matchende kondensatorer og modstande skal være klart defineret, og terminalmatchningen for flere belastninger skal placeres i den fjerneste ende af signalet.
● Matchingsmodstandens placering skal være tæt på signalets drivende, og afstanden er generelt ikke længere end 500
● Juster tegnene. Alle tegn må ikke være på den øverste disk for at sikre, at tegninformationen tydeligt kan ses efter samling. Alle tegn skal være ensartede i X- eller Y-retningen. Størrelsen på tegn og silkeindledninger skal være ensartet.
● Placer MARK-punktet på printpladen.
5. PCB-ledningsføring
● Prioritering af kabelføring
① Princippet for løs densitet: Start ledningsføringen fra enheden med et simpelt tilslutningsforhold på printkortet, og start ledningsføringen fra området med den løseste forbindelse for at regulere den individuelle tilstand.
② Princip for kerneprioritet: For eksempel bør DDR RAM og andre kernekomponenter prioriteres i ledningsføringen. Lignende signaltransmissionslinjer bør have et dedikeret lag, strømforsyning og jordsløjfe. Andre mindre signaler bør betragtes som en helhed og bør ikke være i konflikt med nøglesignalerne.
③Prioritet af nøglesignallinjer: strømforsyning, analoge små signaler, højhastighedssignaler, ursignaler og synkroniseringssignaler og andre prioriterede nøglesignaler.
● Regler for jordkredsløb.
Reglen for minimumsløjfe, dvs. at signallinjen og dens løkke, der danner ringområdet, skal være så lille som muligt. Ringområdet skal være så lille som muligt. Jo mindre ringområdet er, desto mindre stråling til omverdenen, og de ti forstyrrelser fra omverdenen er også mindre. For at opnå denne regel skal der i jordplanopdelingen tages højde for fordelingen af jordplanet og den vigtige signaljustering for at forhindre problemer forårsaget af Sandins jordplanspladser osv.: I dobbeltlagsprintdesign, hvis der er tilstrækkelig plads til strømforsyningen, skal der efterlades plads til den del af jordforbindelsen, der skal udfyldes med referencen, for at tillade en stigning i nogle af de nødvendige huller. Signalet vil effektivt forbindes til måleren på begge sider. Nogle nøglesignaler forsøger at isolere brugen af jord til nogle af de højere frekvensdesign, hvilket kræver særlig opmærksomhed. For nogle højere frekvensdesign bør der tages særligt hensyn til jordplanets signalløjfe, og det anbefales at bruge flerlagsprint.
● Scrambling-kontrol:
Gensidig interferens mellem forskellige netværk på printkortet forårsaget af lange parallelle ledninger skyldes hovedsageligt rollen af distribueret kapacitans og distribueret induktans mellem parallelle linjer. Den vigtigste foranstaltning til at overvinde interferensen er at øge afstanden mellem de parallelle ledninger og følge 3W-reglen.
● Afskærmningsbeskyttelse:
I overensstemmelse med jordsløjfereglerne skal signalsløjfeområdet også minimeres. For nogle af de vigtigere signaler, såsom ursignaler og synkroniseringssignaler, bør man overveje at bruge kobberakse-kabelafskærmningsstrukturdesignet, dvs. isolere venstre og højre jordlinje op og ned, men også overveje, hvordan man effektivt kan kombinere afskærmningen af jord og det faktiske jordplan.
● Regler for kontrol af linjeføringsretning:
Tilstødende lag i justeringsretningen i en ortogonal struktur for at undgå forskellige signallinjer i tilstødende lag i samme retning for at reducere unødvendig interferens mellem lagene. Når det på grund af kortets strukturelle begrænsninger er vanskeligt at undgå denne situation, især når signalhastigheden er høj, bør man overveje jordplanisoleringen af ledningslaget og jordsignallinjens isolering.
● Regler for impedansmatchning:
Ledningsbredden skal være ensartet på tværs af det samme netværk. Variationer i ledningsbredden kan forårsage ujævnheder i ledningernes karakteristiske impedans og refleksioner ved højere transmissionshastigheder, hvilket bør undgås så meget som muligt i designet. Under visse forhold, såsom stikledninger, BGA-pakkeledninger og lignende konstruktioner, er det muligvis ikke muligt at undgå variationer i ledningsbredden, og den effektive længde af de mellemliggende uoverensstemmelser bør minimeres.
- Regler for kontrol af justeringslængde:
Regler for kontrol af justeringslængde, dvs. reglen om korte linjer, bør i designet forsøge at gøre ledningslængden så kort som muligt for at reducere interferensproblemer forårsaget af justeringslængden. Især nogle vigtige signallinjer, såsom urlinjen, skal sørge for at placere oscillatoren et sted meget tæt på enheden. For at styre flere enheder bør det besluttes, hvilken type netværkstopologi der skal bruges, i henhold til den specifikke situation.
- Regler for affasning:
Skarpe og rette vinkler bør undgås i printkortdesign, da de genererer uønsket stråling samt dårlig procesydelse. Alle linje-til-linje-vinkler bør være ≥ 135°.
- Integritetsregler for strøm- og jordlag:
I områder med en høj tæthed af ledningshuller skal man være forsigtig med at undgå huller, der forbinder sig i de udgravede områder af effekt- og jordlaget, hvilket skaber en opdeling af det plane lag, hvilket kan beskadige det plane lags integritet og dermed føre til en forøgelse af sløjfearealet af signalledningerne i jordlaget.
- 3W-regel:
For at reducere manipulation mellem linjerne, bør det sikres, at linjeafstanden er stor nok, så at linjens midte ikke er mindre end 3 gange linjebredden, og at det elektriske felt kan opretholdes på 70% uden at interferere med hinanden, kendt som 3W-reglen. Hvis man vil opnå 98% uden at interferere med hinanden, kan man bruge 10W-reglen.
●Regel 20H:
Da det elektriske felt mellem effekt- og jordlaget er variabelt, udstråles elektromagnetisk interferens udad ved printpladens kanter. Dette kaldes kanteffekten. Det er muligt at krympe strømforsyningslaget indad, så det elektriske felt kun ledes inden for jordlagets grænser. Med hensyn til én H (tykkelsen af det dielektriske lag mellem effekt og jord) vil en indadgående sammentrækning på 20 H begrænse 70 % af det elektriske felt til den jordforbundne kant; en indadgående sammentrækning på 100 H vil begrænse 98 % af det elektriske felt.
Opsætningsregler
1. Arrangering af stablingsrækkefølgen
● I digitale højhastighedskredsløb bør effekt- og jordlagene være så tæt på hinanden som muligt, uden ledninger imellem.
Alle ledningslag er så tæt på et plan som muligt, hvor jordplanet foretrækkes som isoleringslag.
● For at minimere interferens mellem signaler bør signalretningerne for tilstødende ledningslag være vinkelrette på hinanden, og hvis det ikke er muligt at undgå samme retning, bør overlapning af signaler i samme retning for tilstødende signallag absolut undgås.
● Du kan opsætte flere impedanslag efter behov. Impedanslagene skal mærkes tydeligt efter behov, vær opmærksom på valget af referencelag, og arranger alle signaler med impedanskrav oven på impedanslaget.
2.Set linjebredden, linjeafstanden
● Når den gennemsnitlige signalstrøm er relativt stor, er det nødvendigt at overveje forholdet mellem linjebredde og strøm. For detaljer henvises til følgende tabel, strømførende tabel for kobber-platin i forskellige tykkelser og bredder.
3.Opsætning af overhullet
Følgende tabel kan bruges til indstilling af perforeringspuder og huldiametre.
