Przygotowanie projektu PCB
1. Informacje, które należy dostarczyć wraz ze sprzętem C
●Dokładne schematy, w tym pliki papierowe i elektroniczne, a także bezbłędne tabele sieciowe.
● Oficjalna lista materiałów (BOM) zawierająca kody komponentów. Inżynier sprzętu powinien dostarczyć ARKUSZ DANYCH lub obiekt fizyczny dla komponentów, których nie ma w bibliotece pakietu, a także określić kolejność, w jakiej definiowane są piny.
● Podaj ogólny układ PCB lub lokalizację ważnych jednostek i obwodów rdzeniowych. Podaj schematy struktury PCB, które powinny wskazywać kształt PCB, otwory montażowe, elementy pozycjonujące, obszary zabronione i inne istotne informacje.
2. Podstawowe wymagania projektowe przed projektowaniem
● Elementy i sieci wysokoprądowe o natężeniu 1A lub większym.
● Ważne sygnały zegara, sygnały różnicowe i szybkie sygnały cyfrowe.
● Sygnały analogowe małej mocy i inne sygnały łatwo ulegające zakłóceniom.
● Inne specjalne wymagane sygnały.
3. Uwagi dotyczące specjalnych próśb
● Linie dystrybucji różnicowej, sieci wymagające ekranowania, sieci o impedancji charakterystycznej, sieci o jednakowym opóźnieniu itp.
● Zabronione są strefy okablowania dla specjalnych komponentów, odstępy między pastami lutowniczymi, otwory na warstwę ochronną lutu i inne specjalne wymagania konstrukcyjne.
● Uważnie przeczytaj schematy, aby zrozumieć architekturę obwodu i warunki jego działania.
● Potwierdź krytyczne sieci w płytce PCB i zrozum wymagania projektowe dla komponentów o dużej prędkości w oparciu o szczegółową komunikację z inżynierami sprzętu.
Proces projektowania
1. Opakowanie elementów stałych
● Otwórz tabelę sieciową i przejrzyj wszystkie pakiety, aby upewnić się, że pakiety wszystkich komponentów są poprawne, a biblioteka komponentów zawiera pakiety wszystkich komponentów, a wszystkie informacje w tabeli sieciowej są pisane wielkimi literami, tak aby jedna strona była obciążona problemami lub BOM PCB nie był ciągły, a konkretne nazewnictwo komponentów było nazwane zgodnie ze standardowym nazewnictwem firmy. Wszystkie standardowe komponenty są pakowane w zunifikowanej bibliotece komponentów firmy.
● W przypadku pakietów, które nie istnieją w bibliotece komponentów, inżynier sprzętu powinien dostarczyć ARKUSZ DANYCH komponentu lub obiekt fizyczny w celu zbudowania biblioteki przez osobę specjalizującą się w budowaniu bibliotek i poprosić drugą stronę o potwierdzenie.
2. Utwórz ramkę płytki PCB
● Utwórz plik PCB zgodnie z rysunkiem struktury PCB lub odpowiednim szablonem, uwzględniając otwory montażowe, strefy bez okablowania i inne powiązane informacje.
● Wymiarowanie. Dokładna struktura PCB powinna być wskazana w warstwie wierceń, a wymiarowanie zamknięte nie jest możliwe.
3. Importuj tabelę sieciową
● Zaimportuj listę połączeń i rozwiąż wszystkie problemy z ładowaniem. Każde oprogramowanie EDA jest inne. Zapoznaj się z samouczkami, aby dowiedzieć się, jak sobie z tym poradzić.
● Jeśli używasz oprogramowania EDA, listę połączeń należy zaimportować więcej niż dwa razy (bez wyświetlania żadnego komunikatu), aby potwierdzić poprawność importu.
4. Układ PCB
● Pierwszym krokiem jest określenie punktu odniesienia. Zazwyczaj punkt odniesienia jest ustawiany na przecięciu lewej i dolnej linii granicznej (lub na przecięciu linii przedłużających) lub na pierwszym padzie wkładki płytki drukowanej.
Po ustaleniu punktu odniesienia układ komponentów i okablowanie będą oparte na tym punkcie odniesienia. Zaleca się stosowanie siatki 10-25 MIL do układu.
● W razie potrzeby zabezpiecz i zablokuj wszystkie elementy zgodnie z wymaganiami dotyczącymi pozycjonowania.
● Podstawowe zasady układu:
① Kieruj się zasadą stawiania trudnego przed łatwym i wielkiego przed małym.
② Układ: Możesz skorzystać ze schematu i ogólnego układu dostarczonego przez inżyniera sprzętu i rozmieścić główne oryginalne urządzenia zgodnie ze schematem przepływu sygnału.
③ Łączna liczba linii połączeniowych powinna być jak najkrótsza, przy czym najkrótsze są krytyczne linie sygnałowe.
④ Silne sygnały, słabe sygnały, sygnały wysokiego napięcia i sygnały słabego napięcia powinny być całkowicie oddzielone.
⑤ Elementy o wysokiej częstotliwości powinny być odpowiednio rozmieszczone.
⑥ Oddziel sygnały analogowe i cyfrowe.
● W przypadku części obwodów o tej samej strukturze należy zawsze stosować układy symetryczne.
● Zoptymalizuj układ zgodnie z kryteriami równomiernego rozmieszczenia, zrównoważonego środka ciężkości i estetycznego układu.
● Komponenty w tym samym rzędzie powinny być wyrównane w kierunku X lub Y. Spolaryzowane komponenty dyskretne w tym samym rzędzie powinny być również wyrównane w kierunku X lub Y, aby ułatwić produkcję i debugowanie.
● Komponenty powinny być umieszczone w sposób ułatwiający debugowanie i konserwację, małe komponenty nie powinny być umieszczane z boku dużych komponentów, a wokół komponentów, które należy debugować, powinno być wystarczająco dużo miejsca. Komponenty generujące ciepło powinny mieć wystarczająco dużo miejsca na rozpraszanie ciepła. Komponenty termiczne powinny być trzymane z dala od komponentów generujących ciepło.
● Podwójne elementy szeregowe powinny być oddalone od siebie o co najmniej 2 mm.
- mm. Małe elementy SMD, takie jak rezystory i kondensatory, powinny być oddalone od siebie o więcej niż 0.7 mm. Zewnętrzna powierzchnia padów elementów SMD powinna być oddalona o więcej niż 2 mm od zewnętrznej powierzchni padów sąsiednich elementów wkładu. Urządzenia wtykowe nie mogą być umieszczane w odległości mniejszej niż 5 mm od zaciskanego elementu. Elementy SMD nie mogą być umieszczane w odległości mniejszej niż 5 mm od powierzchni lutowania.
● Kondensator odsprzęgający układu scalonego powinien znajdować się jak najbliżej pinu zasilania układu, przy czym wysoka częstotliwość jest zasadą najbliższej bliskości. Najkrótszy obwód powinien być utworzony między nim a zasilaniem i masą.
● Pojemność obejściowa powinna być równomiernie rozłożona wokół układu scalonego.
● Podczas rozmieszczania komponentów należy rozważyć umieszczenie komponentów korzystających z tego samego źródła zasilania tak blisko siebie, jak to możliwe, aby ułatwić przyszły podział zasilania.
● Rozmieszczenie elementów rezystancyjnych i pojemnościowych stosowanych w celu dopasowania impedancji powinno być uzasadnione ich właściwościami.
Układ dopasowujących kondensatorów i rezystorów powinien być wyraźnie określony, a zacisk dopasowujący dla wielu obciążeń musi być umieszczony na najdalszym końcu sygnału.
●Układ rezystora dopasowującego powinien znajdować się blisko końca sygnału sterującego, a odległość ta nie powinna być na ogół większa niż 500
● Dostosuj znaki. Wszystkie znaki nie mogą znajdować się na górnym dysku, aby zapewnić, że informacje o znakach będą wyraźnie widoczne po złożeniu. Wszystkie znaki powinny być spójne w kierunku X lub Y. Rozmiar znaków i jedwabnych przewodów powinien być jednolity.
● Umieść punkt MARK na PCB.
5. Okablowanie PCB
●Priorytetyzacja okablowania
① Zasada luźnej gęstości: Rozpocznij okablowanie od urządzenia z prostym połączeniem na płytce drukowanej i rozpocznij okablowanie od obszaru z najluźniejszym połączeniem, aby regulować stan indywidualny.
② Zasada priorytetu rdzenia: na przykład pamięć RAM DDR i inne części rdzenia powinny być priorytetowo traktowane jako okablowanie, podobne linie przesyłu sygnału powinny zapewniać dedykowaną warstwę, zasilanie, pętlę uziemienia. Inne sygnały drugorzędne powinny być traktowane jako całość i nie powinny kolidować z sygnałami kluczowymi.
③Priorytet kluczowych linii sygnałowych: priorytetowe okablowanie zasilania, małych sygnałów analogowych, sygnałów dużej prędkości, sygnałów zegara i sygnałów synchronizacji oraz innych kluczowych sygnałów.
● Zasady dotyczące obwodów uziemiających.
Zasada minimalnej pętli, czyli linia sygnałowa i jej pętla stanowią obszar pierścienia powinny być jak najmniejsze, obszar pierścienia powinien być jak najmniejszy, im mniejszy obszar pierścienia, tym mniejsze promieniowanie do świata zewnętrznego, odbiór świata zewnętrznego dziesięciu zakłóceń jest również mniejszy. W przypadku tej zasady, w podziale płaszczyzny uziemienia, należy wziąć pod uwagę rozkład płaszczyzny uziemienia i ważne wyrównanie sygnału, aby zapobiec problemom powodowanym przez gniazda płaszczyzny uziemienia Sandina itp.: w projekcie płytki dwuwarstwowej, w przypadku pozostawienia wystarczającej ilości miejsca na zasilanie, należy pozostawić, aby wypełnić część uziemienia w odniesieniu do umożliwienia zwiększenia niektórych niezbędnych otworów, zostaną podłączone do obu stron sygnału skutecznie podłączonego do miernika, niektóre kluczowe sygnały próbują izolować użycie uziemienia dla niektórych projektów o wyższej częstotliwości, wymagają szczególnej uwagi. W przypadku niektórych projektów o wyższej częstotliwości należy zwrócić szczególną uwagę na pętlę sygnału płaszczyzny uziemienia i zaleca się stosowanie płytek wielowarstwowych.
● Kontrola szyfrowania:
Wzajemne zakłócenia między różnymi sieciami na PCB spowodowane długim równoległym okablowaniem wynikają głównie z roli rozproszonej pojemności i rozproszonej indukcyjności między liniami równoległymi. Głównym sposobem na przezwyciężenie zakłóceń jest zwiększenie odległości między równoległymi okablowaniami i przestrzeganie reguły 3W.
● Ochrona ekranowania:
Odpowiednie reguły pętli uziemienia służą również do minimalizacji obszaru pętli sygnału, zwłaszcza w przypadku niektórych ważniejszych sygnałów, takich jak sygnały zegara, sygnały synchronizacji; w przypadku niektórych szczególnie ważnych sygnałów, zwłaszcza o wysokiej częstotliwości, należy rozważyć zastosowanie konstrukcji struktury ekranowania kabla miedzianego, czyli linii tkaniny w górę i w dół lewej i prawej izolacji linii lądowej, ale należy również rozważyć, w jaki sposób skutecznie umożliwić ekranowanie uziemienia i rzeczywistej płaszczyzny uziemienia.
● Zasady kontroli kierunku wyrównania:
Sąsiadujące warstwy kierunku wyrównania w strukturze ortogonalnej, aby uniknąć różnych linii sygnałowych na sąsiednich warstwach w tym samym kierunku, w celu zmniejszenia niepotrzebnych zakłóceń międzywarstwowych; gdy ze względu na ograniczenia konstrukcyjne płytki trudno jest uniknąć takiej sytuacji, zwłaszcza gdy szybkość sygnału jest wysoka, należy rozważyć izolację płaszczyzny uziemienia warstwy okablowania, izolację linii sygnałowej uziemienia linii sygnałowej.
● Zasady dopasowania impedancji:
Szerokość okablowania powinna być stała w całej sieci. Zmiany szerokości okablowania mogą powodować nierównomierność impedancji charakterystycznej okablowania i odbicia przy wyższych prędkościach transmisji, czego należy unikać w miarę możliwości w projekcie. W pewnych warunkach, takich jak przewody przyłączeniowe złącza, przewody przyłączeniowe obudowy BGA i podobne konstrukcje, może nie być możliwe uniknięcie zmian szerokości linii, a efektywna długość pośrednich niespójności powinna być zminimalizowana.
- Zasady kontroli długości wyrównania:
Reguły kontroli długości wyrównania, czyli reguła krótkiej linii, w projekcie należy starać się, aby długość okablowania była jak najkrótsza, aby zmniejszyć problemy z zakłóceniami spowodowane długością wyrównania, zwłaszcza niektórych ważnych linii sygnałowych, takich jak linia zegara, należy upewnić się, że oscylator znajduje się bardzo blisko urządzenia. W przypadku sterowania wieloma urządzeniami należy zdecydować, jakiego rodzaju topologii sieci należy użyć zgodnie ze szczególną sytuacją.
- Zasady fazowania:
W projektowaniu PCB należy unikać ostrych i prostych kątów, ponieważ generują one niepożądane promieniowanie, a także słabą wydajność procesu. Wszystkie kąty między liniami powinny wynosić ≥ 135°.
- Reguły integralności dla warstw zasilania i uziemienia:
W obszarach o dużej gęstości otworów przewodzących należy zachować ostrożność, aby nie dopuścić do łączenia się otworów w wykopanych obszarach warstwy zasilającej i uziemiającej, powodując podział warstwy płaskiej. Może to naruszyć integralność warstwy płaskiej, a w efekcie doprowadzić do zwiększenia obszaru pętli linii sygnałowych w warstwie uziemiającej.
- Zasada 3W:
Aby zmniejszyć manipulację między liniami, należy upewnić się, że odstępy między liniami są wystarczająco duże, gdy środek linii nie jest mniejszy niż 3-krotność szerokości linii, można utrzymać 70% pola elektrycznego nie zakłócając się nawzajem, znane jako reguła 3W. Jeśli chcesz osiągnąć 98% pola elektrycznego nie zakłócając się nawzajem, możesz użyć reguły 10W.
●Zasada 20H:
Ponieważ pole elektryczne między warstwą zasilania i uziemienia jest zmienne, zakłócenia elektromagnetyczne są emitowane na zewnątrz na krawędziach płytki. Nazywa się to efektem krawędziowym. Możliwe jest skurczenie warstwy zasilania do wewnątrz, tak aby pole elektryczne było przewodzone tylko w granicach warstwy uziemienia. W odniesieniu do jednego H (grubość dielektryka między zasilaniem a uziemieniem), skurcz do wewnątrz o 20H ograniczy 70% pola elektrycznego do uziemionej krawędzi; skurcz do wewnątrz o 100H ograniczy 98% pola elektrycznego.
Zasady konfiguracji
1. Ustalanie kolejności układania
● W szybkich obwodach cyfrowych warstwy zasilania i uziemienia powinny znajdować się jak najbliżej siebie, bez konieczności prowadzenia pomiędzy nimi żadnych przewodów.
Wszystkie warstwy okablowania są umieszczone tak blisko płaszczyzny, jak to możliwe, przy czym warstwa uziemienia powinna pełnić funkcję warstwy izolacyjnej.
● Aby zminimalizować zakłócenia pomiędzy sygnałami, kierunki sygnałów sąsiadujących warstw okablowania powinny być do siebie prostopadłe, a jeśli nie da się uniknąć tego samego kierunku, należy za wszelką cenę unikać nakładania się sygnałów w tym samym kierunku sąsiadujących warstw sygnałowych.
● Możesz skonfigurować kilka warstw impedancji zgodnie z wymaganiami. Warstwy impedancji powinny być wyraźnie oznaczone zgodnie z wymaganiami, zwróć uwagę na wybór warstwy odniesienia i ułóż wszystkie sygnały z wymaganiami impedancji na górze warstwy impedancji.
2. Ustaw szerokość linii i odstępy między wierszami
● Gdy średni prąd sygnału jest stosunkowo duży, konieczne jest uwzględnienie związku pomiędzy szerokością linii i prądem; szczegółowe informacje można znaleźć w poniższej tabeli, tabeli przewodzenia prądu dla miedzio-platyny o różnych grubościach i szerokościach.
3. Ustawienie otworu nadziemnego
Poniższą tabelę można wykorzystać do ustawienia średnic otworów i podkładek perforacyjnych.
