मुद्रित सर्किट बोर्ड डिज़ाइन की मुख्य विशेषताएं

पीसीबी डिजाइन तैयारी

1. हार्डवेयर के साथ प्रदान की जाने वाली जानकारी C

●कागज़ और इलेक्ट्रॉनिक फ़ाइलों और त्रुटि-रहित नेटवर्क तालिकाओं सहित सटीक योजनाबद्ध आरेख।

● घटक कोड के साथ एक आधिकारिक बीओएम। हार्डवेयर इंजीनियर को उन घटकों के लिए एक डेटाशीट या भौतिक ऑब्जेक्ट प्रदान करना चाहिए जो पैकेज लाइब्रेरी में नहीं हैं और उस क्रम को निर्दिष्ट करें जिसमें पिन परिभाषित किए गए हैं।

● पीसीबी का सामान्य लेआउट या महत्वपूर्ण इकाइयों और कोर सर्किटों का स्थान प्रदान करें। पीसीबी संरचना आरेख प्रदान करें, जिसमें पीसीबी का आकार, माउंटिंग छेद, घटकों की स्थिति, निषिद्ध क्षेत्र और अन्य प्रासंगिक जानकारी दर्शाई गई हो।

2. बुनियादी डिज़ाइन आवश्यकताएँ डिजाइन से पहले

● 1A या उससे अधिक के उच्च-वर्तमान घटक और नेटवर्क।

● महत्वपूर्ण घड़ी संकेत, अंतर संकेत और उच्च गति डिजिटल संकेत।

● एनालॉग छोटे सिग्नल और अन्य आसानी से विचलित होने वाले सिग्नल।

● अन्य विशेष आवश्यक संकेत.

3. विशेष अनुरोध नोट

● विभेदक वितरण लाइनें, परिरक्षण की आवश्यकता वाले नेटवर्क, अभिलक्षणिक प्रतिबाधा नेटवर्क, समान विलंब नेटवर्क, आदि।

● विशेष घटकों, सोल्डर पेस्ट ऑफसेट, सोल्डर प्रतिरोध उद्घाटन और अन्य संरचनात्मक विशेष आवश्यकताओं के लिए निषिद्ध वायरिंग क्षेत्र।

● सर्किट आर्किटेक्चर को समझने और सर्किट की परिचालन स्थितियों को समझने के लिए योजनाबद्ध को ध्यानपूर्वक पढ़ें।

● पीसीबी में महत्वपूर्ण नेटवर्क की पुष्टि करें और हार्डवेयर इंजीनियरों के साथ गहन संचार के आधार पर उच्च गति वाले घटकों के लिए डिज़ाइन आवश्यकताओं को समझें।

डिज़ाइन प्रक्रिया

1. स्थिर घटकों की पैकेजिंग

● नेटवर्क टेबल खोलें और सभी पैकेज ब्राउज़ करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सभी घटकों के पैकेज सही हैं और घटक लाइब्रेरी में सभी घटकों के पैकेज मौजूद हैं, और नेटवर्क टेबल की सभी जानकारी बड़े अक्षरों में है, ताकि किसी एक तरफ कोई समस्या न हो या PCB BOM निरंतर न हो, और घटकों का विशिष्ट नामकरण कंपनी के मानकीकृत नामकरण के अनुसार हो। सभी मानक घटक कंपनी की एकीकृत घटक लाइब्रेरी में पैक किए जाते हैं।

● उन पैकेजों के लिए जो घटक लाइब्रेरी में मौजूद नहीं हैं, हार्डवेयर इंजीनियर को लाइब्रेरी बनाने के लिए घटक डेटाशीट या भौतिक ऑब्जेक्ट उस व्यक्ति द्वारा प्रदान करना चाहिए जो लाइब्रेरी बनाने में विशेषज्ञ है और दूसरे पक्ष से पुष्टि करने के लिए कहना चाहिए।

2. पीसीबी बोर्ड फ्रेम स्थापित करें

● पीसीबी संरचना ड्राइंग, या संबंधित टेम्पलेट के अनुसार एक पीसीबी फ़ाइल बनाएं, जिसमें माउंटिंग छेद, नो-वायरिंग ज़ोन और अन्य संबंधित जानकारी शामिल हो।

● आयाम निर्धारण। पीसीबी की सटीक संरचना ड्रिलिंग परत में दर्शाई जानी चाहिए और बंद आयाम निर्धारण संभव नहीं है।

3. नेटवर्क तालिका आयात करें

● नेटलिस्ट आयात करें और सभी लोडिंग समस्याओं का निवारण करें, प्रत्येक EDA सॉफ्टवेयर अलग है, इसे कैसे संभालना है, इस पर ट्यूटोरियल देखें।

● यदि आप EDA सॉफ्टवेयर का उपयोग कर रहे हैं, तो आयात सही है इसकी पुष्टि के लिए नेटलिस्ट को दो बार से अधिक आयात किया जाना चाहिए (बिना किसी संकेत संदेश के)।

4 .पीसीबी लेआउट

● पहला चरण संदर्भ बिंदु निर्धारित करना है। आमतौर पर, संदर्भ बिंदु बाईं और निचली सीमा रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु (या विस्तार रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु) पर या मुद्रित बोर्ड के इन्सर्ट के पहले पैड पर निर्धारित किया जाता है।

एक बार संदर्भ बिंदु निर्धारित हो जाने के बाद, घटकों का लेआउट और वायरिंग इसी संदर्भ बिंदु पर आधारित होगी। लेआउट के लिए 10-25 MIL ग्रिड की अनुशंसा की जाती है।

● आवश्यकतानुसार, पहले सभी तत्वों को स्थिति निर्धारण आवश्यकताओं के साथ सुरक्षित और लॉक करें।

● लेआउट के मूल सिद्धांत:

1. आसान से पहले कठिन को और छोटे से पहले बड़े को रखने के सिद्धांत का पालन करें।

2 लेआउट: आप हार्डवेयर इंजीनियर द्वारा प्रदान किए गए योजनाबद्ध और मोटे लेआउट का संदर्भ ले सकते हैं और सिग्नल प्रवाह पैटर्न के अनुसार मुख्य मूल उपकरणों को रख सकते हैं।

③ कुल कनेक्टिंग लाइनें यथासंभव छोटी हों, जिनमें सबसे छोटी महत्वपूर्ण सिग्नल लाइनें हों।

④ मजबूत सिग्नल, कमजोर सिग्नल, उच्च वोल्टेज सिग्नल और कमजोर वोल्टेज सिग्नल को पूरी तरह से अलग किया जाना चाहिए।

⑤ उच्च आवृत्ति घटकों को पर्याप्त दूरी पर रखा जाना चाहिए।

⑥ एनालॉग और डिजिटल सिग्नल को अलग करें।

● समान संरचना के सर्किट भागों के लिए जहां भी संभव हो, सममित लेआउट को अपनाया जाना चाहिए।

● समान वितरण, संतुलित गुरुत्वाकर्षण केंद्र और सौंदर्य की दृष्टि से मनभावन लेआउट के मानदंडों के अनुसार लेआउट को अनुकूलित करें।

● एक ही पंक्ति में स्थित घटकों को X या Y दिशा में संरेखित किया जाना चाहिए। उत्पादन और डिबगिंग को सुविधाजनक बनाने के लिए, एक ही पंक्ति में स्थित ध्रुवीकृत असतत घटकों को भी X या Y दिशा में संरेखित किया जाना चाहिए।

● घटकों को इस तरह रखा जाना चाहिए कि डिबगिंग और रखरखाव में आसानी हो। किसी भी छोटे घटक को बड़े घटकों के बगल में नहीं रखा जाना चाहिए, और जिन घटकों को डिबग करना है उनके चारों ओर पर्याप्त जगह होनी चाहिए। ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों में ऊष्मा के निष्कासन के लिए पर्याप्त जगह होनी चाहिए। तापीय घटकों को ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों से दूर रखा जाना चाहिए।

● दोहरे इन-लाइन घटक एक दूसरे से 2 मिमी से अधिक दूर होने चाहिए।

• मिमी. छोटे एसएमडी घटक, जैसे प्रतिरोधक और संधारित्र, एक दूसरे से 0.7 मिमी से अधिक दूरी पर होने चाहिए। एसएमडी घटकों के पैड का बाहरी भाग, पड़ोसी कार्ट्रिज घटकों के पैड के बाहरी भाग से 2 मिमी से अधिक दूरी पर होना चाहिए। प्लग-इन उपकरणों को क्रिम्प्ड घटक के 5 मिमी के दायरे में नहीं रखा जाना चाहिए। एसएमडी घटकों को सोल्डरिंग सतह के 5 मिमी के दायरे में नहीं रखा जाना चाहिए।

● एकीकृत परिपथ का वियुग्मन संधारित्र चिप के विद्युत आपूर्ति पिन के यथासंभव निकट होना चाहिए, और उच्च आवृत्ति को निकटतम निकटता का सिद्धांत माना जाना चाहिए। इसके और विद्युत आपूर्ति तथा भू-आधार के बीच सबसे छोटा परिपथ बनना चाहिए।

● बाईपास कैपेसिटेंस को आईसी के चारों ओर समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए।

● घटकों को बिछाते समय, समान विद्युत आपूर्ति का उपयोग करने वाले घटकों को यथासंभव एक साथ रखने पर विचार किया जाना चाहिए ताकि भविष्य में विद्युत आपूर्ति को विभाजित करना आसान हो सके।

● प्रतिबाधा-मिलान प्रयोजनों के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधक और धारिता उपकरणों की नियुक्ति को उनके गुणों के अनुसार युक्तिसंगत बनाया जाना चाहिए।

मिलान करने वाले संधारित्रों और प्रतिरोधों का लेआउट स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाना चाहिए, और एकाधिक भारों के लिए मिलान करने वाले टर्मिनल को सिग्नल के सबसे दूर के छोर पर रखा जाना चाहिए।

● मिलान प्रतिरोधक का लेआउट सिग्नल के ड्राइविंग छोर के करीब होना चाहिए, और दूरी आम तौर पर 500 से अधिक नहीं होनी चाहिए

● अक्षरों को समायोजित करें। सभी अक्षर ऊपरी डिस्क पर नहीं होने चाहिए ताकि असेंबली के बाद अक्षर की जानकारी स्पष्ट रूप से दिखाई दे सके। सभी अक्षर X या Y दिशा में एक समान होने चाहिए। अक्षरों और सिल्क लीड का आकार एक समान होना चाहिए।

● पीसीबी का मार्क बिंदु रखें।

5. पीसीबी वायरिंग

●केबल बिछाने को प्राथमिकता देना

1 ढीले घनत्व का सिद्धांत: मुद्रित बोर्ड पर सरल कनेक्शन संबंध के साथ डिवाइस से वायरिंग शुरू करें, और व्यक्तिगत स्थिति को विनियमित करने के लिए सबसे ढीले कनेक्शन वाले क्षेत्र से वायरिंग शुरू करें।

② कोर प्राथमिकता सिद्धांत: उदाहरण के लिए, डीडीआर रैम और अन्य कोर भागों की वायरिंग को प्राथमिकता दी जानी चाहिए, और समान सिग्नल ट्रांसमिशन लाइनों को एक समर्पित परत, पावर और ग्राउंड लूप प्रदान करना चाहिए। अन्य छोटे सिग्नलों को समग्र रूप से माना जाना चाहिए और मुख्य सिग्नलों के साथ उनका टकराव नहीं होना चाहिए।

③कुंजी सिग्नल लाइन प्राथमिकता: बिजली की आपूर्ति, एनालॉग छोटे सिग्नल, उच्च गति सिग्नल, घड़ी सिग्नल और सिंक्रनाइज़ेशन सिग्नल और अन्य प्रमुख सिग्नल प्राथमिकता वायरिंग।

● ग्राउंड सर्किट नियम.

लूप न्यूनतम नियम, यानी सिग्नल लाइन और उसके लूप का गठन रिंग क्षेत्र जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए, रिंग क्षेत्र जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए, रिंग क्षेत्र जितना छोटा होगा, बाहरी दुनिया में उतना ही कम विकिरण होगा, बाहरी दुनिया को दस गड़बड़ियों का स्वागत भी छोटा होगा। इस नियम के लिए, ग्राउंड प्लेन डिवीजन में, सैंडिन ग्राउंड प्लेन स्लॉट आदि द्वारा लाए गए समस्याओं को रोकने के लिए ग्राउंड प्लेन के वितरण और महत्वपूर्ण सिग्नल संरेखण को ध्यान में रखना है: डबल-लेयर बोर्ड डिज़ाइन में, बिजली की आपूर्ति के लिए पर्याप्त जगह छोड़ने के मामले में, कुछ आवश्यक छिद्रों को बढ़ाने की अनुमति देने के संदर्भ में जमीन के हिस्से को भरने के लिए पीछे छोड़ दिया जाना चाहिए, सिग्नल के दोनों किनारों से प्रभावी रूप से मीटर से जुड़ा होगा, कुछ प्रमुख सिग्नल जमीन के उपयोग को अलग करने की कोशिश करते हैं

● स्क्रैम्बलिंग नियंत्रण:

पीसीबी पर विभिन्न नेटवर्कों के बीच लंबी समानांतर तारों के कारण होने वाला पारस्परिक हस्तक्षेप मुख्य रूप से समानांतर रेखाओं के बीच वितरित धारिता और वितरित प्रेरकत्व की भूमिका के कारण होता है। हस्तक्षेप को दूर करने का मुख्य उपाय समानांतर तारों के बीच की दूरी बढ़ाना और 3W नियम का पालन करना है।

● परिरक्षण सुरक्षा:

ग्राउंड लूप नियमों के अनुरूप, वास्तव में, सिग्नल लूप क्षेत्र को कम करना भी है, कुछ अधिक महत्वपूर्ण संकेतों के लिए, जैसे घड़ी सिग्नल, सिंक्रनाइज़ेशन सिग्नल: कुछ विशेष रूप से महत्वपूर्ण, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति संकेतों के लिए, तांबे-अक्ष केबल परिरक्षण संरचना डिजाइन का उपयोग करने पर विचार किया जाना चाहिए, यानी, कपड़ा लाइन ऊपर और नीचे बाएं और दाएं भूमि रेखा अलगाव, लेकिन यह भी विचार करने के लिए कि जमीन के परिरक्षण को प्रभावी ढंग से कैसे अनुमति दी जाए और वास्तविक जमीन विमान प्रभावी ढंग से संयुक्त है।

● संरेखण दिशा नियंत्रण के नियम:

आसन्न परतों में अलग-अलग सिग्नल लाइनों को एक ही दिशा में संरेखित करने से बचने के लिए आसन्न परतों की संरेखण दिशा को एक ऑर्थोगोनल संरचना में रखना चाहिए, ताकि अनावश्यक अंतर-परत हस्तक्षेप को कम किया जा सके; जब बोर्ड की संरचनात्मक सीमाओं के कारण स्थिति से बचना मुश्किल हो, खासकर जब सिग्नल दर अधिक हो, तो वायरिंग परत के ग्राउंड प्लेन अलगाव, सिग्नल लाइन के ग्राउंड सिग्नल लाइन अलगाव पर विचार किया जाना चाहिए।

● प्रतिबाधा मिलान नियम:

तारों की चौड़ाई एक ही नेटवर्क में एक समान होनी चाहिए। तारों की चौड़ाई में भिन्नता तारों की अभिलक्षणिक प्रतिबाधा में असमानता और उच्च संचरण गति पर परावर्तन का कारण बन सकती है, जिससे डिज़ाइन में यथासंभव बचा जाना चाहिए। कुछ स्थितियों में, जैसे कनेक्टर लीड तार, BGA पैकेज लीड तार और इसी तरह के निर्माण में, लाइन की चौड़ाई में भिन्नता से बचना संभव नहीं हो सकता है, और मध्यवर्ती विसंगतियों की प्रभावी लंबाई को न्यूनतम रखा जाना चाहिए।

• संरेखण लंबाई नियंत्रण नियम:

संरेखण लंबाई नियंत्रण नियम, यानी लघु रेखा नियम, डिज़ाइन में तारों की लंबाई को यथासंभव छोटा रखने का प्रयास करना चाहिए, ताकि संरेखण की लंबाई के कारण होने वाली व्यवधान समस्याओं को कम किया जा सके। विशेष रूप से कुछ महत्वपूर्ण सिग्नल लाइनों, जैसे क्लॉक लाइन, के लिए, इसके ऑसिलेटर को उपकरण के बहुत पास रखना सुनिश्चित करें। कई उपकरणों को चलाने के लिए, विशिष्ट स्थिति के अनुसार किस प्रकार की नेटवर्क टोपोलॉजी का उपयोग करना है, यह तय किया जाना चाहिए।

• चम्फरिंग नियम:

पीसीबी डिज़ाइन में तीखे और समकोण से बचना चाहिए, क्योंकि इससे अवांछित विकिरण उत्पन्न होता है और प्रक्रिया का प्रदर्शन भी खराब होता है। सभी लाइन-टू-लाइन कोण ≥ 135° होने चाहिए।

• बिजली और जमीन परतों के लिए अखंडता नियम:

चालन छिद्रों के उच्च घनत्व वाले क्षेत्रों के लिए, बिजली और भू-स्तरों के खोदे गए क्षेत्रों में छिद्रों के आपस में जुड़ने से बचने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए, जिससे समतलीय स्तर का विभाजन हो सकता है, जिससे समतलीय स्तर की अखंडता को नुकसान पहुंच सकता है और परिणामस्वरूप, भू-स्तर में सिग्नल लाइनों के लूप क्षेत्र में वृद्धि हो सकती है।

• 3W नियम:

रेखाओं के बीच छेड़छाड़ को कम करने के लिए, यह सुनिश्चित करना चाहिए कि रेखाओं के बीच की दूरी पर्याप्त हो। जब रेखा का केंद्र रेखा की चौड़ाई के तीन गुना से कम न हो, तो 3% विद्युत क्षेत्र एक-दूसरे में हस्तक्षेप नहीं करते, इसे 70W नियम कहते हैं। यदि आप चाहते हैं कि 3% विद्युत क्षेत्र एक-दूसरे में हस्तक्षेप न करें, तो आप 98W नियम का उपयोग कर सकते हैं।

●नियम 20H:

चूँकि विद्युत और भू-स्तरों के बीच विद्युत क्षेत्र परिवर्तनशील होता है, इसलिए विद्युत चुम्बकीय व्यतिकरण बोर्ड के किनारों पर बाहर की ओर विकीर्ण होता है। इसे किनारा प्रभाव कहते हैं। विद्युत आपूर्ति स्तर को अंदर की ओर सिकोड़ना संभव है ताकि विद्युत क्षेत्र केवल भू-स्तर की सीमा के भीतर ही संचालित हो। एक H (विद्युत और भू-स्तर के बीच परावैद्युत की मोटाई) के संदर्भ में, 20H का भीतरी संकुचन विद्युत क्षेत्र के 70% को भू-स्तरित किनारे तक सीमित कर देगा; 100H का भीतरी संकुचन विद्युत क्षेत्र के 98% को सीमित कर देगा।

सेटअप नियम

1. स्टैकिंग क्रम की व्यवस्था करना

● उच्च गति वाले डिजिटल सर्किट में, पावर और ग्राउंड परतें यथासंभव एक दूसरे के करीब होनी चाहिए, तथा उनके बीच कोई वायरिंग नहीं होनी चाहिए।

सभी वायरिंग परतें यथासंभव समतल के करीब होती हैं, तथा पृथक परत के रूप में ग्राउंड समतल को प्राथमिकता दी जाती है।

● संकेतों के बीच हस्तक्षेप को कम करने के लिए, आसन्न वायरिंग परतों की सिग्नल दिशाएं एक दूसरे के लंबवत होनी चाहिए, और यदि समान दिशा से बचना संभव नहीं है, तो आसन्न सिग्नल परतों की समान दिशा में संकेतों के ओवरलैपिंग को हर तरह से टाला जाना चाहिए।

● आप आवश्यकतानुसार कई प्रतिबाधा परतें स्थापित कर सकते हैं। प्रतिबाधा परतों को आवश्यकतानुसार स्पष्ट रूप से चिह्नित किया जाना चाहिए, संदर्भ परत के चयन पर ध्यान दें, और प्रतिबाधा आवश्यकताओं वाले सभी संकेतों को प्रतिबाधा परत के शीर्ष पर व्यवस्थित करें।

2.Sलाइन की चौड़ाई, लाइन स्पेसिंग निर्धारित करें

● जब औसत सिग्नल करंट अपेक्षाकृत बड़ा होता है, तो लाइन की चौड़ाई और करंट के बीच संबंध पर विचार करना आवश्यक है, विवरण के लिए, निम्न तालिका देखें, विभिन्न मोटाई और चौड़ाई के तांबे-प्लेटिनम के लिए करंट ले जाने वाली तालिका।

3.ओवर-होल की स्थापना

छिद्रण पैड और छेद व्यास की सेटिंग के लिए निम्नलिखित तालिका का उपयोग किया जा सकता है।