Persiapan Desain PCB
1. Informasi yang harus diberikan dengan perangkat keras C
●Diagram skematik yang akurat, termasuk file kertas dan elektronik serta tabel jaringan bebas kesalahan.
● BOM resmi dengan kode komponen. Teknisi perangkat keras harus menyediakan LEMBAR DATA atau objek fisik untuk komponen yang tidak ada dalam pustaka paket dan menentukan urutan pin yang ditentukan.
● Berikan tata letak umum PCB atau lokasi unit penting dan sirkuit inti. Berikan diagram struktur PCB, yang harus menunjukkan bentuk PCB, lubang pemasangan, posisi komponen, area terlarang, dan informasi relevan lainnya.
2. Persyaratan desain dasar sebelum desain
● Komponen dan jaringan arus tinggi 1A atau lebih.
● Sinyal jam penting, sinyal diferensial, dan sinyal digital berkecepatan tinggi.
● Sinyal kecil analog dan sinyal lain yang mudah terganggu.
● Sinyal khusus lainnya yang diperlukan.
3. Catatan permintaan khusus
● Saluran distribusi diferensial, jaringan yang memerlukan pelindung, jaringan impedansi karakteristik, jaringan penundaan yang sama, dll.
● Zona kabel terlarang untuk komponen khusus, offset pasta solder, bukaan solder resist, dan persyaratan struktural khusus lainnya.
● Bacalah skema dengan cermat untuk memahami arsitektur sirkuit dan memahami kondisi operasi sirkuit.
● Konfirmasikan jaringan penting dalam PCB dan pahami persyaratan desain untuk komponen berkecepatan tinggi berdasarkan komunikasi menyeluruh dengan teknisi perangkat keras.
Proses Desain
1. Pengemasan komponen tetap
● Buka tabel jaringan dan telusuri semua paket untuk memastikan bahwa paket semua komponen sudah benar dan pustaka komponen berisi paket semua komponen, dan semua informasi dalam tabel jaringan ditulis dengan huruf kapital, sehingga satu sisi dipenuhi masalah atau BOM PCB tidak berkesinambungan, dan penamaan komponen secara spesifik diberi nama sesuai dengan penamaan standar perusahaan. Semua komponen standar dikemas dalam pustaka komponen terpadu milik perusahaan.
● Untuk paket yang tidak ada dalam pustaka komponen, teknisi perangkat keras harus menyediakan LEMBAR DATA komponen atau objek fisik untuk membangun pustaka tersebut oleh orang yang ahli dalam membangun pustaka tersebut dan meminta pihak lain untuk mengonfirmasi.
2. Membangun rangka papan PCB
● Buat file PCB sesuai dengan gambar struktur PCB, atau templat yang sesuai, termasuk lubang pemasangan, zona tanpa kabel, dan informasi terkait lainnya.
● Penentuan dimensi. Struktur PCB yang tepat harus ditunjukkan pada lapisan pengeboran dan penentuan dimensi tertutup tidak memungkinkan.
3. Impor tabel jaringan
● Impor netlist dan atasi semua masalah pemuatan, setiap perangkat lunak EDA berbeda, periksa tutorial tentang cara menangani ini.
● Jika Anda menggunakan perangkat lunak EDA, netlist harus diimpor lebih dari dua kali (tanpa pesan perintah apa pun) untuk mengonfirmasi bahwa impor tersebut benar.
4. Tata Letak PCB
● Langkah pertama adalah menentukan titik referensi. Umumnya, titik referensi ditetapkan di persimpangan garis batas kiri dan bawah (atau persimpangan garis ekstensi) atau di pad pertama sisipan papan cetak.
Setelah titik referensi ditentukan, tata letak komponen dan kabel akan didasarkan pada titik referensi ini. Kisi 10-25 MIL direkomendasikan untuk tata letak.
● Amankan dan kunci semua elemen dengan persyaratan posisi terlebih dahulu, sesuai kebutuhan.
● Prinsip dasar tata letak:
① Ikuti prinsip mendahulukan hal yang sulit sebelum hal yang mudah dan hal yang besar sebelum hal yang kecil.
② Tata Letak: Anda dapat merujuk pada skema dan tata letak kasar yang disediakan oleh teknisi perangkat keras dan menempatkan perangkat asli utama sesuai dengan pola aliran sinyal.
③ Total garis penghubung dibuat sependek mungkin, dengan garis sinyal kritis terpendek.
④ Sinyal kuat, sinyal lemah, sinyal tegangan tinggi, dan sinyal tegangan lemah harus dipisahkan sepenuhnya.
⑤ Komponen frekuensi tinggi harus diberi jarak yang cukup.
⑥ Pisahkan sinyal analog dan digital.
● Tata letak simetris harus diadopsi sedapat mungkin untuk bagian sirkuit dengan struktur yang sama.
● Optimalkan tata letak sesuai dengan kriteria distribusi merata, pusat gravitasi seimbang, dan tata letak yang estetis.
● Komponen dalam baris yang sama harus disejajarkan dalam arah X atau Y. Komponen diskrit terpolarisasi dalam baris yang sama juga harus disejajarkan dalam arah X atau Y untuk memudahkan produksi dan debugging.
● Komponen harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga memudahkan debugging dan perawatan, tidak boleh ada komponen kecil yang ditempatkan di samping komponen besar, dan harus ada cukup ruang di sekitar komponen yang perlu di-debug. Komponen pembangkit panas harus memiliki cukup ruang untuk pembuangan panas. Komponen termal harus dijauhkan dari komponen pembangkit panas.
● Komponen ganda in-line harus berjarak lebih dari 2 mm dari satu sama lain.
- mm. Komponen SMD kecil seperti resistor dan kapasitor harus berjarak lebih dari 0.7 mm dari satu sama lain. Bagian luar bantalan komponen SMD harus berjarak lebih dari 2 mm dari bagian luar bantalan komponen kartrid yang berdekatan. Perangkat yang dicolokkan tidak boleh ditempatkan dalam jarak 5 mm dari komponen yang dikerutkan. Komponen SMD tidak boleh ditempatkan dalam jarak 5 mm dari permukaan penyolderan.
● Kapasitor decoupling dari sirkuit terpadu harus sedekat mungkin dengan pin catu daya chip, dengan frekuensi tinggi sebagai prinsip kedekatan terdekat. Sirkuit terpendek harus dibentuk antara kapasitor dan catu daya serta ground.
● Kapasitansi bypass harus didistribusikan secara merata di sekitar IC.
● Saat menata komponen, komponen yang menggunakan catu daya yang sama harus dipertimbangkan untuk ditempatkan berdekatan sebanyak mungkin guna memudahkan pemisahan catu daya di masa mendatang.
● Penempatan perangkat resistif dan kapasitif yang digunakan untuk tujuan pencocokan impedansi harus dirasionalisasikan menurut propertinya.
Tata letak kapasitor dan resistor yang cocok harus ditetapkan dengan jelas, dan terminal yang cocok untuk beberapa beban harus ditempatkan di ujung terjauh sinyal.
●Tata letak resistor pencocokan harus dekat dengan ujung penggerak sinyal, dan jaraknya umumnya tidak lebih dari 500
● Sesuaikan karakter. Semua karakter tidak boleh berada di cakram atas untuk memastikan bahwa informasi karakter dapat terlihat jelas setelah perakitan. Semua karakter harus konsisten dalam arah X atau Y. Ukuran karakter dan kabel sutra harus seragam.
● Tempatkan titik MARK pada PCB.
5. Pengkabelan PCB
●Prioritas pemasangan kabel
① Prinsip kerapatan longgar: Mulai pengkabelan dari perangkat dengan hubungan koneksi sederhana pada papan cetak, dan mulai pengkabelan dari area dengan koneksi paling longgar untuk mengatur keadaan individual.
② Prinsip prioritas inti: misalnya, RAM DDR dan komponen inti lainnya harus diprioritaskan dalam pemasangan kabel, jalur transmisi sinyal serupa harus menyediakan lapisan khusus, daya, dan ground loop. Sinyal minor lainnya harus dipertimbangkan secara keseluruhan, dan tidak boleh bertentangan dengan sinyal utama.
③Prioritas jalur sinyal utama: catu daya, sinyal kecil analog, sinyal kecepatan tinggi, sinyal jam dan sinyal sinkronisasi, serta kabel prioritas sinyal utama lainnya.
● Aturan sirkuit arde.
Aturan minimum loop, yaitu, jalur sinyal dan loopnya membentuk area cincin harus sekecil mungkin, area cincin harus sekecil mungkin, semakin kecil area cincin, semakin sedikit radiasi ke dunia luar, menerima dunia luar dari sepuluh gangguan juga lebih kecil. Untuk aturan ini, di divisi bidang tanah, untuk memperhitungkan distribusi bidang tanah dan penyelarasan sinyal penting, untuk mencegah masalah yang disebabkan oleh slot bidang tanah Sandin, dll.: dalam desain papan dua lapis, dalam hal meninggalkan cukup ruang untuk catu daya, harus ditinggalkan untuk mengisi bagian tanah dengan referensi untuk memungkinkan peningkatan beberapa lubang yang diperlukan, akan dihubungkan ke kedua sisi sinyal yang terhubung secara efektif ke meteran, beberapa sinyal kunci mencoba untuk mengisolasi penggunaan tanah untuk beberapa desain frekuensi yang lebih tinggi, perlu pertimbangan khusus. Untuk beberapa desain frekuensi yang lebih tinggi, pertimbangan khusus harus diberikan pada loop sinyal bidang tanah, dan disarankan untuk menggunakan papan multilayer.
● Kontrol pengacakan:
Interferensi timbal balik antara jaringan yang berbeda pada PCB yang disebabkan oleh kabel paralel yang panjang terutama disebabkan oleh peran kapasitansi terdistribusi dan induktansi terdistribusi antara saluran paralel. Langkah utama untuk mengatasi interferensi adalah dengan menambah jarak antara kabel paralel dan mengikuti aturan 3W.
● Perlindungan perisai:
Sesuai dengan aturan ground loop, pada kenyataannya, juga untuk meminimalkan area loop sinyal, lebih untuk beberapa sinyal yang lebih penting, seperti sinyal jam, sinyal sinkronisasi: untuk beberapa sinyal yang sangat penting, terutama sinyal frekuensi tinggi, harus dipertimbangkan dengan menggunakan desain struktur pelindung kabel sumbu tembaga, yaitu, garis kain naik dan turun isolasi garis tanah kiri dan kanan, tetapi juga untuk mempertimbangkan bagaimana secara efektif memungkinkan pelindung tanah dan bidang tanah yang sebenarnya secara efektif digabungkan.
● Aturan untuk kontrol arah penyelarasan:
Lapisan yang berdekatan dari arah penyelarasan ke dalam struktur ortogonal untuk menghindari jalur sinyal yang berbeda di lapisan yang berdekatan ke arah yang sama, untuk mengurangi interferensi antar lapisan yang tidak perlu; ketika karena keterbatasan struktural papan sulit untuk menghindari situasi tersebut, terutama ketika laju sinyal tinggi, harus dipertimbangkan dengan isolasi bidang tanah dari lapisan kabel, isolasi jalur sinyal tanah dari jalur sinyal.
● Aturan pencocokan impedansi:
Lebar kabel harus konsisten di seluruh jaringan yang sama. Variasi pada lebar kabel dapat menyebabkan ketidakrataan pada impedansi karakteristik kabel dan pantulan pada kecepatan transmisi yang lebih tinggi, yang harus dihindari sebisa mungkin dalam desain. Dalam kondisi tertentu, seperti kabel penghubung, kabel penghubung paket BGA, dan konstruksi serupa, mungkin tidak mungkin untuk menghindari variasi pada lebar saluran, dan panjang efektif dari ketidakkonsistenan antara harus diminimalkan.
- Aturan pengendalian panjang penyelarasan:
Aturan kontrol panjang penyelarasan, yaitu aturan jalur pendek, dalam desain harus mencoba membuat panjang kabel sependek mungkin, untuk mengurangi masalah interferensi yang disebabkan oleh panjang penyelarasan, terutama beberapa jalur sinyal penting, seperti jalur jam, pastikan untuk meletakkan osilatornya di tempat yang sangat dekat dengan perangkat. Untuk menggerakkan beberapa perangkat, harus diputuskan jenis topologi jaringan apa yang akan digunakan sesuai dengan situasi spesifik.
- Aturan chamfering:
Sudut yang tajam dan siku-siku harus dihindari dalam desain PCB, karena dapat menghasilkan radiasi yang tidak diinginkan serta kinerja proses yang buruk. Semua sudut garis ke garis harus ≥ 135°.
- Aturan integritas untuk lapisan daya dan lapisan dasar:
Untuk area dengan kepadatan lubang konduksi yang tinggi, kehati-hatian harus dilakukan untuk menghindari lubang yang saling berhubungan di area galian lapisan daya dan tanah, yang menciptakan pemisahan lapisan planar, yang dapat merusak integritas lapisan planar dan, pada gilirannya, menyebabkan peningkatan area loop saluran sinyal di lapisan tanah.
- Aturan 3W:
Untuk mengurangi gangguan antargaris, harus dipastikan bahwa jarak antargaris cukup besar, bila pusat garis tidak kurang dari 3 kali lebar garis, maka dapat dipertahankan 70% medan listrik tidak saling mengganggu, yang dikenal sebagai aturan 3W. Jika ingin mencapai 98% medan listrik tidak saling mengganggu, dapat menggunakan aturan 10W.
●Aturan 20H:
Karena medan listrik antara lapisan daya dan tanah bersifat variabel, interferensi elektromagnetik dipancarkan ke luar pada tepi papan. Ini disebut efek tepi. Lapisan catu daya dapat diperkecil ke dalam sehingga medan listrik hanya dihantarkan dalam batas lapisan tanah. Dalam hal satu H (ketebalan dielektrik antara daya dan tanah), kontraksi ke dalam sebesar 20H akan membatasi 70% medan listrik ke tepi yang dibumikan; kontraksi ke dalam sebesar 100H akan membatasi 98% medan listrik.
Aturan Pengaturan
1. Mengatur urutan penumpukan
● Pada sirkuit digital berkecepatan tinggi, lapisan daya dan lapisan ground harus sedekat mungkin, tanpa ada kabel yang tersusun di antaranya.
Semua lapisan kabel sedekat mungkin dengan bidang, dengan bidang tanah lebih diutamakan sebagai lapisan isolasi.
● Untuk meminimalkan interferensi antarsinyal, arah sinyal dari lapisan kabel yang berdekatan harus saling tegak lurus, dan jika arah yang sama tidak dapat dihindari, maka tumpang tindih sinyal pada arah yang sama dari lapisan sinyal yang berdekatan harus dihindari dengan cara apa pun.
● Anda dapat mengatur beberapa lapisan impedansi sesuai dengan kebutuhan. Lapisan impedansi harus diberi label dengan jelas sesuai kebutuhan, perhatikan pemilihan lapisan referensi, dan susun semua sinyal dengan persyaratan impedansi di atas lapisan impedansi.
2.Smengatur lebar garis, spasi baris
● Bila arus sinyal rata-rata relatif besar, maka perlu diperhatikan hubungan antara lebar saluran dan arus. Untuk lebih jelasnya, rujuk tabel berikut, tabel daya hantar arus untuk tembaga-platinum dengan berbagai ketebalan dan lebar.
3.Menyiapkan lubang atas
Tabel berikut dapat digunakan untuk pengaturan bantalan perforasi dan diameter lubang.
