PCB Diseinuaren Prestaketa
1. Hardwarearekin batera eman beharreko informazioa C
● Eskema-diagrama zehatzak, paperezko eta fitxategi elektronikoak eta akatsik gabeko sare-taulak barne.
● Osagaien kodeak dituen BOM ofizial bat. Hardware ingeniariak DATU-ORRI edo objektu fisiko bat eman beharko luke paketeen liburutegian ez dauden osagaientzat eta pinak definitzeko ordena zehaztu.
● Eman PCBaren diseinu orokorra edo unitate eta zirkuitu nagusi garrantzitsuen kokapena. Eman PCBaren egitura-diagramak, PCBaren forma, muntaketa-zuloak, osagaien kokapena, debekatutako eremuak eta bestelako informazio garrantzitsua adierazi behar dituztenak.
2. Oinarrizko diseinu-eskakizunak diseinua baino lehen
● 1A edo gehiagoko korronte handiko osagaiak eta sareak.
● Erloju-seinale garrantzitsuak, seinale diferentzialak eta abiadura handiko seinale digitalak.
● Seinale txiki analogikoak eta erraz asaldatzen diren beste seinale batzuk.
● Beste seinale berezi batzuk.
3. Eskaera berezien oharrak
● Banaketa-linea diferentzialak, blindajea behar duten sareak, inpedantzia karakteristikoko sareak, atzerapen berdineko sareak, etab.
● Debekatutako kableatu-eremuak osagai berezietarako, soldadura-pastaren desplazamenduetarako, soldadura-erresistentziaren irekiduretarako eta bestelako egitura-eskakizun berezietarako.
● Irakurri arretaz eskemak zirkuituaren arkitektura eta zirkuituaren funtzionamendu-baldintzak ulertzeko.
● PCBko sare kritikoak berretsi eta abiadura handiko osagaien diseinu-eskakizunak ulertu hardware-ingeniariekin komunikazio sakona izanda.
Diseinu Prozesua
1. Osagai finkoen ontziratzea
● Ireki sare-taula eta arakatu pakete guztiak, osagai guztien paketeak zuzenak direla eta osagaien liburutegiak osagai guztien paketeak dituela ziurtatzeko, eta sare-taulan dagoen informazio guztia letra larriz idatzita dagoela, alde bat arazoekin kargatuta egon dadin edo PCBko BOMa jarraitua ez izan dadin, eta osagaien izendapen espezifikoa enpresaren izendapen estandarizatuaren arabera izendatuta dagoela ziurtatzeko. Osagai estandar guztiak enpresaren osagaien liburutegi bateratuan paketatzen dira.
● Osagaien liburutegian ez dauden paketeetarako, hardware ingeniariak liburutegia eraikitzen espezializatutako pertsonak osagaiaren DATU-ORRIA edo liburutegia eraikitzeko objektu fisikoa eman beharko luke, eta beste alderdiari baieztapena eskatu.
2. PCB plakaren markoa ezarri
● Sortu PCB fitxategi bat PCB egituraren marrazkiaren edo dagokion txantiloiaren arabera, muntatzeko zuloak, kableatu gabeko eremuak eta bestelako informazio erlazionatua barne.
● Dimentsioak. PCBaren egitura zehatza zulaketa geruzan adierazi behar da eta dimentsio itxiak ezinezkoak dira.
3. Inportatu sareko taula
● Inportatu sare-zerrenda eta konpondu kargatzeko arazo guztiak, EDA software bakoitza desberdina da, begiratu tutorialak nola kudeatu jakiteko.
● EDA softwarea erabiltzen ari bazara, sare-zerrenda bi aldiz baino gehiagotan inportatu behar da (galdetzeko mezurik gabe) inportazioa zuzena dela baieztatzeko.
4. PCB diseinua
● Lehen urratsa erreferentzia puntua zehaztea da. Oro har, erreferentzia puntua ezkerreko eta beheko ertz-lerroen elkargunean (edo luzapen-lerroen elkargunean) edo inprimatutako plakaren txertaketaren lehenengo pad-ean ezartzen da.
Erreferentzia-puntua zehaztu ondoren, osagaien diseinua eta kableatua erreferentzia-puntu horretan oinarrituko dira. 10-25 MIL sare bat gomendatzen da diseinurako.
● Beharrezkoa den moduan, lehenik eta behin, elementu guztiak kokapen-eskakizunekin finkatu eta blokeatu.
● Diseinuaren oinarrizko printzipioak:
① Jarraitu zaila errazaren aurretik eta handia txikiaren aurretik jartzeko printzipioa.
② Diseinua: Hardware ingeniariak emandako eskema eta zirriborrozko diseinua kontsulta dezakezu eta jatorrizko gailu nagusiak seinale-fluxuaren ereduaren arabera kokatu.
③ Konexio-lerro guztiak ahalik eta laburrenak dira, seinale-lerro kritiko motzenak izanik.
④ Seinale sendoak, seinale ahulak, tentsio handiko seinaleak eta tentsio ahuleko seinaleak guztiz bereizi behar dira.
5 Maiztasun handiko osagaiak behar bezala banatuta egon behar dira.
⑥ Seinale analogikoak eta digitalak bereizi.
● Egitura bereko zirkuitu-zatietarako, ahal den guztietan, diseinu simetrikoak hartu behar dira.
● Diseinua optimizatu banaketa uniformearen, grabitate-zentro orekatuaren eta diseinu estetiko atseginaren irizpideen arabera.
● Lerro bereko osagaiak X edo Y norabidean lerrokatu behar dira. Lerro bereko polarizatutako osagai diskretuak ere X edo Y norabidean lerrokatu behar dira ekoizpena eta akatsak konpontzea errazteko.
● Osagaiak arazketa eta mantentze-lanak errazteko moduan jarri behar dira, osagai txikirik ez da osagai handien alboan jarri behar, eta arazketa behar diren osagaien inguruan nahikoa leku egon behar da. Beroa sortzen duten osagaiek beroa xahutzeko nahikoa leku izan behar dute. Osagai termikoak beroa sortzen duten osagaietatik urrun mantendu behar dira.
● Lerroan dauden osagai bikoitzek elkarrengandik 2 mm baino gehiagora egon behar dute.
- mm. SMD osagai txikiak, hala nola erresistentziak eta kondentsadoreak, elkarrengandik 0.7 mm baino gehiagora egon behar dira. SMD osagaien paden kanpoaldea kartutxo osagaien paden kanpoaldetik 2 mm baino gehiagora egon behar da. Entxufagarri gailuak ez dira osagai krispatu batetik 5 mm-ra baino gutxiagora jarri behar. SMD osagaiak ez dira soldadura gainazaletik 5 mm-ra baino gutxiagora jarri behar.
● Zirkuitu integratuaren desakoplamendu-kondentsadorea txiparen elikatze-iturri pinetik ahalik eta hurbilen egon behar da, maiztasun handia hurbiltasun-printzipio gisa hartuta. Zirkuitu laburrena haren eta elikatze-iturriaren eta lurraren artean sortu behar da.
● Bypass kapazitantzia IC osoan zehar uniformeki banatuta egon behar da.
● Osagaiak kokatzean, elikatze-iturri bera erabiltzen duten osagaiak ahalik eta gehien elkarrekin jartzea kontuan hartu behar da, etorkizunean elikatze-iturriaren banaketa errazteko.
● Inpedantzia-egokitzapenerako erabiltzen diren erresistentzia- eta kapazitate-gailuen kokapena haien propietateen arabera arrazionalizatu behar da.
Kondentsadore eta erresistentzia parekatzaileen diseinua argi eta garbi definitu behar da, eta karga anitzeko terminal parekatzailea seinalearen muturretik urrunenean jarri behar da.
●Erresistore egokitzailearen kokapena seinalearen gidatze-muturretik gertu egon behar da, eta distantzia, oro har, ez da 500 baino handiagoa izango.
● Doitu karaktereak. Karaktere guztiak ez dira goiko diskoan egon behar, muntatu ondoren karaktereen informazioa argi ikus dadin. Karaktere guztiak X edo Y norabidean koherenteak izan behar dira. Karaktereen eta zeta-minaren tamaina uniformea izan behar da.
● Jarri PCBaren MARK puntua.
5. PCB kableatua
●Kableatuaren lehentasuna
① Dentsitate soltearen printzipioa: Hasi kableatua inprimatutako plakan konexio-erlazio sinplea duen gailutik, eta hasi kableatua konexio solteena duen eremutik egoera indibiduala erregulatzeko.
② Nukleoaren lehentasun printzipioa: adibidez, DDR RAM memoria eta beste nukleo zati batzuk lehenetsi behar dira kableatuari dagokionez, antzeko seinaleen transmisio-lineek geruza dedikatu bat, potentzia eta lur-begizta bat eman behar dituzte. Beste seinale txiki batzuk osotasun gisa hartu behar dira kontuan, eta ez dute seinale nagusiekin gatazkarik izan behar.
③Seinale-lerroaren lehentasuna: elikatze-iturria, seinale analogiko txikiak, abiadura handiko seinaleak, erloju-seinaleak eta sinkronizazio-seinaleak eta beste seinale nagusien lehentasun-kableatu bat.
● Lurrerako zirkuituaren arauak.
Begizta minimoaren araua, hau da, seinale-lerroak eta bere begiztak eraztunaren azalera ahalik eta txikiena izan behar dute, eraztunaren azalera ahalik eta txikiena izan behar da, zenbat eta txikiagoa izan eraztunaren azalera, orduan eta erradiazio gutxiago jasoko du kanpoko mundura, eta kanpoko mundutik hamar asaldura jasoko ditu, halaber. Arau honetarako, lur-planoaren banaketan, kontuan hartu behar dira lur-planoaren banaketa eta seinalearen lerrokatze garrantzitsua, Sandin lur-planoaren zirrikituak eta abar eragindako arazoak saihesteko: geruza bikoitzeko plakaren diseinuan, elikatze-iturrirako nahikoa leku uzten bada, atzean utzi behar da lurraren zatia betetzeko erreferentziarekin, beharrezko zulo batzuk handitzeko aukera emanez, seinalearen bi aldeetara konektatuko dira neurgailura modu eraginkorrean konektatuta, seinale gako batzuek lurra isolatzen saiatzen dira maiztasun handiko diseinu batzuetarako, arreta berezia behar dute. Maiztasun handiko diseinu batzuetarako, arreta berezia eman behar zaio lur-planoaren seinale-begiztari, eta geruza anitzeko plakak erabiltzea gomendatzen da.
● Nahasketa kontrola:
PCBko sare ezberdinen arteko elkarrekiko interferentziak kableatu paralelo luzeek eragindakoak, batez ere, linea paraleloen arteko kapazitantzia banatuaren eta induktantzia banatuaren ondorio dira. Interferentzia gainditzeko neurri nagusia kableatu paraleloen arteko distantzia handitzea eta 3W araua jarraitzea da.
● Babes-babesa:
Lurreko begiztaren arauei dagokienez, hain zuzen ere, seinalearen begiztaren azalera minimizatzea ere bada, seinale garrantzitsuenetako batzuetarako, hala nola erloju-seinaleak, sinkronizazio-seinaleak: bereziki garrantzitsu diren seinale batzuetarako, batez ere maiztasun handiko seinaleetarako, kobrezko ardatzeko kablearen babes-egitura diseinua erabiltzea kontuan hartu behar da, hau da, oihal-lerroa gora eta behera ezkerreko eta eskuineko lurreko linea isolatzea, baina baita lurraren eta benetako lurreko planoaren babesa modu eraginkorrean nola konbinatu kontuan hartu ere.
● Lerrokatze-norabidearen kontrolaren arauak:
Geruza elkartuen lerrokatze-norabidearen egitura ortogonalean lerrokatu, geruza elkartuen arteko seinale-lerro desberdinak norabide berean saihesteko, geruzen arteko interferentzia beharrezkoak ez direnak murrizteko; plakaren egitura-mugak direla eta, egoera hori saihestea zaila denean, batez ere seinale-tasa altua denean, kableatu-geruzaren lur-planoaren isolamendua eta seinale-lerroaren lur-seinale-lerroaren isolamendua kontuan hartu behar dira.
● Inpedantzia egokitzeko arauak:
Kableatuaren zabalera koherentea izan behar da sare berean. Kableatuaren zabaleraren aldaketek kableatuaren inpedantzia karakteristikoan irregulartasunak eta islapenak sor ditzakete transmisio-abiadura handiagoetan, eta hori ahalik eta gehien saihestu behar da diseinuan. Baldintza batzuetan, hala nola konektore-kableetan, BGA pakete-kableetan eta antzeko eraikuntzetan, baliteke lerro-zabaleraren aldaketak saihestea ezinezkoa izatea, eta tarteko inkoherentzien luzera eraginkorra minimizatu behar da.
- Lerrokatze-luzeraren kontrol-arauak:
Lerrokatze-luzeraren kontrol-arauak, hau da, lerro laburreko araua, diseinuan kableatu-luzera ahalik eta laburrena egitea saiatu behar da, lerrokatze-luzerak eragindako interferentzia-arazoak murrizteko, batez ere seinale-lerro garrantzitsu batzuetan, hala nola erloju-lerroan, ziurtatu osziladorea gailutik oso gertu dagoen leku batean jartzen dela. Hainbat gailu gidatzeko, egoera zehatzaren arabera erabaki behar da zer sare-topologia mota erabili.
- Txanflatzeko arauak:
PCB diseinuan angelu zorrotz eta zuzenak saihestu behar dira, nahi gabeko erradiazioa eta prozesuaren errendimendu eskasa sortuko baitute. Lerro arteko angelu guztiak ≥ 135° izan behar dira.
- Energia eta lur geruzen osotasun arauak:
Eroapen-zuloen dentsitate handia duten eremuetan, kontuz ibili behar da potentzia- eta lur-geruzen zulatu diren eremuetan zuloak elkarri lotzea saihesteko, geruza planarra zatituz, eta horrek geruza planarraren osotasuna kaltetu dezake eta, aldi berean, lur-geruzan seinale-lerroen begizta-eremua handitzea eragin dezake.
- 3W araua:
Lerroen arteko manipulazioa murrizteko, ziurtatu behar da lerroen arteko tartea nahikoa handia dela. Lerroaren erdigunea lerroaren zabaleraren hirukoitza baino gutxiago ez bada, eremu elektrikoaren % 3ek elkarren artean interferentziarik ez izatea mantendu daiteke, 70W-ko araua bezala ezagutzen dena. Eremu elektrikoaren % 3ek elkarren artean interferentziarik ez izatea lortu nahi baduzu, 98W-ko araua erabil dezakezu.
●20H araua:
Energia eta lur geruzen arteko eremu elektrikoa aldakorra denez, interferentzia elektromagnetikoa kanporantz irradiatzen da plakaren ertzetan. Honi ertz efektua deritzo. Energia hornidura geruza barrurantz txikitu daiteke, eremu elektrikoa lur geruzaren mugen barruan bakarrik eroateko. H baten arabera (energia eta lurraren arteko dielektrikoaren lodiera), 20H-ko barrurantz uzkurdurak eremu elektrikoaren % 70 lurrera konektatutako ertzera mugatuko du; 100H-ko barrurantz uzkurdurak eremu elektrikoaren % 98 mugatuko du.
Konfigurazio Arauak
1. Pilaketa ordena antolatzea.
● Abiadura handiko zirkuitu digitaletan, potentzia eta lur geruzak ahalik eta hurbilen egon behar dira, tartean kablerik gabe.
Kableatu geruza guztiak ahalik eta plano batetik hurbilen daude, lur-planoa nahiago izanik isolamendu geruza gisa.
● Seinaleen arteko interferentziak ahalik eta txikienak izan daitezen, ondoz ondoko kableatu geruzen seinaleen norabideak elkarren perpendikularrak izan behar dira, eta norabide bera saihestea posible ez bada, ondoz ondoko seinale geruzen norabide berean seinaleak gainjartzea saihestu behar da neurri guztietan.
● Hainbat inpedantzia geruza konfigura ditzakezu beharren arabera. Inpedantzia geruzak argi eta garbi etiketatu behar dira behar den moduan, arreta jarri erreferentzia geruzaren hautaketari eta inpedantzia eskakizunak dituzten seinale guztiak inpedantzia geruzaren gainean antolatu.
2.Slerroaren zabalera, lerroartea
● Batez besteko seinale-korrontea nahiko handia denean, lerro-zabaleraren eta korrontearen arteko erlazioa kontuan hartu behar da; xehetasunetarako, kontsultatu hurrengo taula, lodiera eta zabalera desberdineko kobre-platinoentzako korronte-garraioaren taula.
3.Gainaldeko zuloa konfiguratzen
Hurrengo taula erabil daiteke zulaketa-plakak eta zuloen diametroak ezartzeko.
