Preparación del diseño de PCB
1. Información que debe proporcionarse con el hardware C
●Diagramas esquemáticos precisos, incluidos archivos en papel y electrónicos y tablas de red sin errores.
● Una lista de materiales oficial con códigos de componentes. El ingeniero de hardware debe proporcionar una HOJA DE DATOS o un objeto físico para los componentes que no están en la biblioteca del paquete y especificar el orden en el que se definen los pines.
● Proporcione un diseño general de la PCB o la ubicación de las unidades importantes y los circuitos principales. Proporcione diagramas de la estructura de la PCB, que deben indicar la forma de la PCB, los orificios de montaje, la ubicación de los componentes, las zonas prohibidas y otra información relevante.
2. Requisitos básicos de diseño antes del diseño
● Componentes y redes de alta corriente de 1A o más.
● Señales de reloj importantes, señales diferenciales y señales digitales de alta velocidad.
● Pequeñas señales analógicas y otras señales que se perturban fácilmente.
● Otras señales especiales requeridas.
3. Notas de solicitud especial
● Líneas de distribución diferencial, redes que requieren blindaje, redes de impedancia característica, redes de igual retardo, etc.
● Zonas de cableado prohibidas para componentes especiales, desplazamientos de pasta de soldadura, aberturas de resistencia de soldadura y otros requisitos estructurales especiales.
● Lea atentamente los esquemas para comprender la arquitectura del circuito y comprender las condiciones de funcionamiento del circuito.
● Confirmar las redes críticas en la PCB y comprender los requisitos de diseño para componentes de alta velocidad basándose en una comunicación exhaustiva con los ingenieros de hardware.
Proceso de diseño
1. Embalaje de componentes fijos
Abra la tabla de red y revise todos los paquetes para asegurarse de que los paquetes de todos los componentes sean correctos, que la biblioteca de componentes contenga todos los paquetes, que toda la información de la tabla de red esté en mayúsculas, de modo que un lado presente problemas o que la lista de materiales de la PCB no sea continua, y que la nomenclatura específica de los componentes se ajuste a la nomenclatura estandarizada de la empresa. Todos los componentes estándar se incluyen en la biblioteca unificada de componentes de la empresa.
● Para los paquetes que no existen en la biblioteca de componentes, el ingeniero de hardware debe proporcionar la HOJA DE DATOS del componente o el objeto físico para construir la biblioteca por parte de la persona especializada en la construcción de la biblioteca y pedirle a la otra parte que confirme.
2. Establecer el marco de la placa PCB
● Cree un archivo PCB de acuerdo con el dibujo de la estructura de PCB o la plantilla correspondiente, incluidos los orificios de montaje, las zonas sin cableado y otra información relacionada.
● Dimensionamiento. La estructura exacta de la PCB debe indicarse en la capa de perforación, por lo que no es posible un dimensionamiento cerrado.
3. Importar tabla de red
● Importe la lista de conexiones y solucione todos los problemas de carga; cada software EDA es diferente; consulte los tutoriales sobre cómo manejar esto.
● Si está utilizando el software EDA, la lista de conexiones debe importarse más de dos veces (sin ningún mensaje de aviso) para confirmar que la importación es correcta.
4. Disposición de PCB
El primer paso es determinar el punto de referencia. Generalmente, este se establece en la intersección de las líneas del borde izquierdo e inferior (o en la intersección de las líneas de extensión) o en la primera almohadilla del inserto de la placa impresa.
Una vez determinado el punto de referencia, el diseño y el cableado de los componentes se basarán en él. Se recomienda una cuadrícula de 10-25 MIL para el diseño.
● Asegure y bloquee todos los elementos con requisitos de posicionamiento primero, según sea necesario.
● Principios básicos del diseño:
1. Siga el principio de anteponer lo difícil a lo fácil y lo grande a lo pequeño.
② Disposición: Puede consultar el esquema y la disposición aproximada proporcionados por el ingeniero de hardware y colocar los principales dispositivos originales de acuerdo con el patrón de flujo de señal.
③ Las líneas de conexión totales son lo más cortas posible, siendo las líneas de señal críticas las más cortas.
④ Las señales fuertes, las señales débiles, las señales de alto voltaje y las señales de voltaje débil deben estar completamente separadas.
5 Los componentes de alta frecuencia deben estar adecuadamente espaciados.
⑥ Señales analógicas y digitales separadas.
● Siempre que sea posible, se deben adoptar diseños simétricos para las partes del circuito de la misma estructura.
● Optimizar el diseño según los criterios de distribución uniforme, centro de gravedad equilibrado y diseño estéticamente agradable.
● Los componentes en la misma fila deben estar alineados en la dirección X o Y. Los componentes discretos polarizados en la misma fila también deben estar alineados en la dirección X o Y para facilitar la producción y la depuración.
● Los componentes deben colocarse de forma que faciliten la depuración y el mantenimiento. No se deben colocar componentes pequeños junto a componentes grandes, y debe haber suficiente espacio alrededor de los componentes que requieren depuración. Los componentes que generan calor deben tener suficiente espacio para disiparlo. Los componentes térmicos deben mantenerse alejados de los que generan calor.
● Los componentes duales en línea deben estar separados por más de 2 mm entre sí.
- Los componentes SMD pequeños, como resistencias y condensadores, deben estar separados por más de 0.7 mm. La distancia entre las almohadillas de los componentes SMD debe ser superior a 2 mm respecto a las de los componentes de cartucho adyacentes. Los dispositivos enchufables no deben colocarse a menos de 5 mm de un componente engarzado. Los componentes SMD no deben colocarse a menos de 5 mm de la superficie de soldadura.
El condensador de desacoplamiento del circuito integrado debe estar lo más cerca posible del pin de alimentación del chip, utilizando la alta frecuencia como principio de proximidad. Debe formarse el circuito más corto posible entre este y la fuente de alimentación y la tierra.
● La capacitancia de derivación debe distribuirse uniformemente alrededor del IC.
● Al distribuir los componentes, se debe considerar colocar juntos los componentes que utilizan la misma fuente de alimentación tanto como sea posible para facilitar la futura división de la fuente de alimentación.
● La colocación de dispositivos resistivos y capacitivos utilizados para fines de adaptación de impedancia debe racionalizarse de acuerdo con sus propiedades.
La disposición de los condensadores y resistencias correspondientes debe estar claramente definida, y el terminal correspondiente para cargas múltiples debe ubicarse en el extremo más alejado de la señal.
●La disposición de la resistencia de adaptación debe estar cerca del extremo de conducción de la señal y la distancia generalmente no debe ser mayor a 500
Ajuste los caracteres. No todos los caracteres deben estar en el disco superior para garantizar que la información de los caracteres se vea claramente después del ensamblaje. Todos los caracteres deben ser consistentes en las direcciones X e Y. El tamaño de los caracteres y las mina de seda debe ser uniforme.
● Coloque el punto MARK de la PCB.
5. Cableado de PCB
●Priorización del cableado
① Principio de densidad suelta: comience a cablear desde el dispositivo con una relación de conexión simple en la placa impresa y comience a cablear desde el área con la conexión más suelta para regular el estado individual.
② Principio de prioridad de núcleos: Por ejemplo, se debe priorizar el cableado de la memoria RAM DDR y otros componentes principales. Las líneas de transmisión de señales similares deben proporcionar una capa dedicada, alimentación y bucle de tierra. Las demás señales menores deben considerarse en conjunto y no deben entrar en conflicto con las señales principales.
③Prioridad de línea de señal clave: fuente de alimentación, pequeñas señales analógicas, señales de alta velocidad, señales de reloj y señales de sincronización y otro cableado de prioridad de señales clave.
● Reglas del circuito de tierra.
Regla de bucle mínimo, es decir, la línea de señal y su bucle constituyen el área del anillo debe ser lo más pequeña posible, el área del anillo debe ser lo más pequeña posible, cuanto menor sea el área del anillo, menor será la radiación al mundo exterior, recibiendo el mundo exterior de las diez perturbaciones también es menor. Para esta regla, en la división del plano de tierra, para tener en cuenta la distribución del plano de tierra y la importante alineación de la señal, para evitar los problemas provocados por las ranuras del plano de tierra Sandin, etc.: en el diseño de placa de doble capa, en el caso de dejar suficiente espacio para la fuente de alimentación, debe dejarse atrás para rellenar la parte de la tierra con referencia para permitir el aumento de algunos de los agujeros necesarios, se conectará a ambos lados de la señal conectada efectivamente al medidor, algunas señales clave intentan aislar el uso de tierra para algunos de los diseños de frecuencia más alta, necesitan consideración especial. Para algunos diseños de frecuencia más alta, se debe prestar especial atención al bucle de señal del plano de tierra, y se recomienda utilizar placas multicapa.
● Control de codificación:
La interferencia mutua entre diferentes redes en la PCB, causada por un cableado paralelo de gran longitud, se debe principalmente a la función de la capacitancia e inductancia distribuidas entre las líneas paralelas. La principal medida para superar la interferencia es aumentar la distancia entre los cables paralelos y seguir la regla de los 3 W.
● Protección de blindaje:
En correspondencia con las reglas de bucle de tierra, de hecho, también se debe minimizar el área del bucle de señal, más para algunas de las señales más importantes, como las señales de reloj, las señales de sincronización: para algunas señales particularmente importantes, especialmente las de alta frecuencia, se debe considerar el uso del diseño de la estructura de blindaje del cable del eje de cobre, es decir, la línea de tela hacia arriba y hacia abajo del aislamiento de la línea de tierra izquierda y derecha, pero también considerar cómo permitir efectivamente el blindaje del suelo y el plano de tierra real se combina de manera efectiva.
● Reglas para el control de la dirección de alineación:
Las capas adyacentes de la dirección de alineación en una estructura ortogonal para evitar diferentes líneas de señal en las capas adyacentes en la misma dirección, con el fin de reducir la interferencia innecesaria entre capas; cuando debido a las limitaciones estructurales de la placa es difícil evitar la situación, especialmente cuando la tasa de señal es alta, se debe considerar el aislamiento del plano de tierra de la capa de cableado, el aislamiento de la línea de señal de tierra de la línea de señal.
● Reglas de adaptación de impedancia:
El ancho del cableado debe ser uniforme en toda la red. Las variaciones en el ancho del cableado pueden causar irregularidades en la impedancia característica y reflexiones a velocidades de transmisión más altas, lo cual debe evitarse en la medida de lo posible en el diseño. En ciertas condiciones, como en los cables de los conectores, los cables de los encapsulados BGA y construcciones similares, puede que no sea posible evitar las variaciones en el ancho de línea, por lo que debe minimizarse la longitud efectiva de las inconsistencias intermedias.
- Reglas de control de longitud de alineación:
Las reglas de control de la longitud de alineación, es decir, la regla de línea corta, deben intentar que el cableado sea lo más corto posible para reducir las interferencias causadas por la longitud de la alineación. En especial, en algunas líneas de señal importantes, como la línea de reloj, es importante ubicar el oscilador muy cerca del dispositivo. Para controlar varios dispositivos, se debe determinar la topología de red adecuada según la situación específica.
- Reglas de chaflanado:
Se deben evitar los ángulos agudos y rectos en el diseño de PCB, ya que generan radiación no deseada y reducen el rendimiento del proceso. Todos los ángulos entre líneas deben ser ≥ 135°.
- Reglas de integridad para las capas de potencia y tierra:
En áreas con una alta densidad de orificios de conducción, se debe tener cuidado para evitar que los orificios se interconecten en las áreas excavadas de las capas de energía y tierra, creando una división de la capa plana, lo que puede dañar la integridad de la capa plana y, a su vez, conducir a un aumento en el área de bucle de las líneas de señal en la capa de tierra.
- Regla de las 3W:
Para reducir la interferencia entre líneas, se debe asegurar un espaciado lo suficientemente amplio, con un centro de al menos tres veces su ancho. Esto permite mantener el 3 % del campo eléctrico sin interferencias, conocido como la regla de los 70 W. Si se desea lograr el 3 % del campo eléctrico sin interferencias, se puede utilizar la regla de los 98 W.
●Regla 20H:
Dado que el campo eléctrico entre las capas de alimentación y tierra es variable, la interferencia electromagnética se irradia hacia afuera en los bordes de la placa. Esto se denomina efecto de borde. Es posible contraer la capa de alimentación hacia adentro para que el campo eléctrico se conduzca únicamente dentro de los límites de la capa de tierra. En términos de un H (el espesor del dieléctrico entre la alimentación y tierra), una contracción hacia adentro de 20H confinará el 70 % del campo eléctrico al borde conectado a tierra; una contracción hacia adentro de 100H confinará el 98 % del campo eléctrico.
Reglas de configuración
1. Organizar el orden de apilamiento
● En circuitos digitales de alta velocidad, las capas de alimentación y tierra deben estar lo más cerca posible entre sí, sin ningún cableado dispuesto en el medio.
Todas las capas de cableado están lo más cerca posible de un plano, y se prefiere el plano de tierra como capa de aislamiento.
● Para minimizar la interferencia entre señales, las direcciones de las señales de las capas de cableado adyacentes deben ser perpendiculares entre sí y, si no es posible evitar la misma dirección, se debe evitar por todos los medios la superposición de señales en la misma dirección de las capas de señal adyacentes.
● Puede configurar varias capas de impedancia según sus requisitos. Las capas de impedancia deben etiquetarse claramente según sea necesario. Preste atención a la selección de la capa de referencia y coloque todas las señales con requisitos de impedancia sobre la capa de impedancia.
2.SEstablezca el ancho de línea y el espaciado entre líneas.
● Cuando la corriente de señal promedio es relativamente grande, es necesario considerar la relación entre el ancho de línea y la corriente; para obtener más detalles, consulte la siguiente tabla, la tabla de transporte de corriente para cobre-platino de diferentes espesores y anchos.
3.Preparación del pozo superior
La siguiente tabla se puede utilizar para configurar las almohadillas de perforación y los diámetros de los orificios.
