Pregătirea designului PCB
1. Informații care trebuie furnizate împreună cu hardware-ul C
● Diagrame schematice precise, inclusiv fișiere pe hârtie și electronice și tabele de rețea fără erori.
● O listă de materiale (BOM) oficială cu codurile componentelor. Inginerul hardware ar trebui să furnizeze o FIȘĂ TECHNICĂ sau un obiect fizic pentru componentele care nu se află în biblioteca de pachete și să specifice ordinea în care sunt definiți pinii.
● Furnizați o schemă generală a PCB-ului sau amplasarea unităților importante și a circuitelor principale. Furnizați diagrame ale structurii PCB-ului, care ar trebui să indice forma PCB-ului, găurile de montare, poziționarea componentelor, zonele interzise și alte informații relevante.
2. Cerințe de proiectare de bază înainte de proiectare
● Componente și rețele de curent înalt de 1A sau mai mult.
● Semnale de ceas importante, semnale diferențiale și semnale digitale de mare viteză.
● Semnale analogice mici și alte semnale ușor perturbate.
● Alte semnale speciale necesare.
3. Note privind solicitările speciale
● Linii de distribuție diferențială, rețele care necesită ecranare, rețele cu impedanță caracteristică, rețele cu întârziere egală etc.
● Zone de cablare interzise pentru componente speciale, decalaje pentru pastă de lipit, deschideri pentru rezistența la lipire și alte cerințe structurale speciale.
● Citiți cu atenție schemele pentru a înțelege arhitectura circuitului și condițiile de funcționare ale acestuia.
● Confirmați rețelele critice din PCB și înțelegeți cerințele de proiectare pentru componentele de mare viteză pe baza unei comunicări amănunțite cu inginerii hardware.
Proces de design
1. Ambalarea componentelor fixe
● Deschideți tabelul de rețea și răsfoiți toate pachetele pentru a vă asigura că pachetele tuturor componentelor sunt corecte și că biblioteca de componente conține pachetele tuturor componentelor, că toate informațiile din tabelul de rețea sunt scrise cu majuscule, astfel încât o parte să fie încărcată cu probleme sau lista de materiale a PCB-ului să nu fie continuă și că denumirea specifică a componentelor este denumită în conformitate cu denumirea standardizată a companiei. Componentele standard sunt toate ambalate în biblioteca unificată de componente a companiei.
● Pentru pachetele care nu există în biblioteca de componente, inginerul hardware ar trebui să furnizeze FIȘA TECHNICĂ a componentei sau obiectul fizic pentru construirea bibliotecii de către persoana specializată în construirea bibliotecii și să ceară confirmarea celeilalte părți.
2. Stabilirea cadrului plăcii PCB
● Creați un fișier PCB conform desenului structurii PCB sau șablonului corespunzător, inclusiv găurile de montare, zonele fără cablare și alte informații conexe.
● Dimensionare. Structura exactă a PCB-ului trebuie indicată în stratul de găurire, iar dimensionarea închisă nu este posibilă.
3. Importați tabelul de rețea
● Importați lista de conexiuni și depanați toate problemele de încărcare, fiecare software EDA este diferit, consultați tutorialele despre cum să gestionați acest lucru.
● Dacă utilizați software EDA, lista de conexiuni trebuie importată de mai mult de două ori (fără niciun mesaj de solicitare) pentru a confirma că importul este corect.
4. Aspectul PCB-ului
● Primul pas este determinarea punctului de referință. În general, punctul de referință este stabilit la intersecția liniilor de margine stângă și inferioară (sau la intersecția liniilor de extensie) sau la primul pad al insertului plăcii imprimate.
Odată ce punctul de referință este determinat, amplasarea componentelor și cablarea se vor baza pe acest punct de referință. Se recomandă o grilă de 10-25 MIL pentru amplasare.
● Asigurați și blocați mai întâi toate elementele cu cerințe de poziționare, după cum este necesar.
● Principii de bază ale layout-ului:
① Urmează principiul de a pune dificilul înaintea ușorului și marele înaintea micului.
② Layout: Puteți consulta schema și aspectul brut furnizate de inginerul hardware și puteți amplasa principalele dispozitive originale în conformitate cu modelul fluxului de semnal.
③ Liniile de conectare totale sunt cât mai scurte posibil, cele mai scurte fiind liniile de semnal critice.
④ Semnalele puternice, semnalele slabe, semnalele de înaltă tensiune și semnalele de tensiune slabă trebuie complet separate.
⑤ Componentele de înaltă frecvență trebuie să fie distanțate corespunzător.
6. Separați semnalele analogice de cele digitale.
● Ori de câte ori este posibil, pentru părțile de circuit ale aceleiași structuri ar trebui adoptate scheme simetrice.
● Optimizați amplasarea conform criteriilor de distribuție uniformă, centru de greutate echilibrat și aspect plăcut din punct de vedere estetic.
● Componentele din același rând trebuie aliniate în direcția X sau Y. Componentele discrete polarizate din același rând trebuie, de asemenea, aliniate în direcția X sau Y pentru a facilita producția și depanarea.
● Componentele trebuie amplasate într-un mod care să faciliteze depanarea și întreținerea, nicio componentă mică nu trebuie plasată lângă componentele mari și trebuie să existe suficient spațiu în jurul componentelor care trebuie depanate. Componentele generatoare de căldură trebuie să aibă suficient spațiu pentru disiparea căldurii. Componentele termice trebuie ținute departe de componentele generatoare de căldură.
● Componentele duble în linie trebuie să fie la o distanță mai mare de 2 mm una de cealaltă.
- mm. Componentele SMD mici, cum ar fi rezistențele și condensatoarele, trebuie să fie la o distanță mai mare de 0.7 mm unele de altele. Exteriorul pad-urilor componentelor SMD trebuie să fie la o distanță mai mare de 2 mm de exteriorul pad-urilor componentelor cartușului învecinate. Dispozitivele conectabile nu trebuie plasate la mai puțin de 5 mm de o componentă sertizată. Componentele SMD nu trebuie plasate la mai puțin de 5 mm de suprafața de lipire.
● Condensatorul de decuplare al circuitului integrat trebuie să fie cât mai aproape de pinul de alimentare al cipului, cu frecvența înaltă ca principiu de proximitate maximă. Cel mai scurt circuit trebuie format între acesta și sursa de alimentare și masă.
● Capacitatea de bypass trebuie să fie distribuită uniform în jurul circuitului integrat.
● La amplasarea componentelor, componentele care utilizează aceeași sursă de alimentare trebuie luate în considerare pentru a fi amplasate cât mai împreună posibil, pentru a facilita divizarea viitoare a sursei de alimentare.
● Plasarea dispozitivelor rezistive și capacitive utilizate în scopuri de adaptare a impedanței ar trebui raționalizată în funcție de proprietățile acestora.
Dispunerea condensatoarelor și rezistențelor de potrivire trebuie să fie clar definită, iar potrivirea terminalelor pentru sarcini multiple trebuie plasată la capătul cel mai îndepărtat al semnalului.
● Amplasarea rezistenței de adaptare trebuie să fie aproape de capătul de acționare al semnalului, iar distanța nu trebuie, în general, să depășească 500
● Ajustați caracterele. Nu toate caracterele trebuie să se afle pe discul superior pentru a asigura că informațiile despre caractere pot fi văzute clar după asamblare. Toate caracterele trebuie să fie consecvente în direcția X sau Y. Dimensiunea caracterelor și a minei de mătase trebuie să fie uniformă.
● Plasați punctul MARK al PCB-ului.
5. Cablare PCB
●Prioritizarea cablajului
① Principiul densității slabe: Începeți cablarea de la dispozitivul cu o relație simplă de conectare pe placa imprimată și începeți cablarea din zona cu conexiunea cea mai slabă pentru a regla starea individuală.
② Principiul priorității componentelor principale: de exemplu, memoria RAM DDR și alte componente principale ar trebui să aibă cablaje prioritare, linii de transmisie a semnalelor similare ar trebui să ofere un strat dedicat, o buclă de alimentare și o buclă de masă. Celelalte semnale minore ar trebui considerate ca un întreg și nu ar trebui să intre în conflict cu semnalele principale.
③ Prioritate linie semnal cheie: alimentare, semnale analogice mici, semnale de mare viteză, semnale de ceas și semnale de sincronizare și alte cablaje prioritare semnale cheie.
● Reguli pentru circuitul de împământare.
Regula buclei minime, adică linia de semnal și bucla sa care constituie aria inelului trebuie să fie cât mai mică posibil, aria inelului trebuie să fie cât mai mică posibil. Cu cât aria inelului este mai mică, cu atât mai puțină radiație către lumea exterioară este recepționată, iar cele zece perturbații din lumea exterioară sunt, de asemenea, mai mici. Pentru această regulă, la divizarea planului de masă, trebuie să se țină cont de distribuția planului de masă și de alinierea importantă a semnalului, pentru a preveni problemele cauzate de sloturile planului de masă Sandin etc.: în proiectarea plăcilor cu două straturi, în cazul în care se lasă suficient spațiu pentru sursa de alimentare, ar trebui lăsat în urmă o parte din masă cu referință pentru a permite creșterea unora dintre găurile necesare, ambele părți ale semnalului vor fi conectate eficient la contor, unele semnale cheie încercând să izoleze utilizarea solului pentru unele dintre designurile cu frecvență mai mare necesită o atenție specială. Pentru unele designuri cu frecvență mai mare, trebuie acordată o atenție specială buclei de semnal a planului de masă și se recomandă utilizarea plăcilor multistrat.
● Controlul bruiajului:
Interferența reciprocă dintre diferite rețele de pe PCB cauzată de cablurile paralele lungi se datorează în principal rolului capacității distribuite și inductanței distribuite între liniile paralele. Principala măsură pentru a depăși interferența este creșterea distanței dintre cablurile paralele și respectarea regulii de 3W.
● Protecție prin ecranare:
Corespunzător regulilor buclei de masă, de fapt, este vorba și de a minimiza aria buclei de semnal, mai ales pentru unele dintre cele mai importante semnale, cum ar fi semnalele de ceas, semnalele de sincronizare: pentru unele semnale deosebit de importante, în special semnalele de înaltă frecvență, ar trebui luată în considerare utilizarea designului structurii de ecranare a cablului pe axă de cupru, adică izolarea liniei de pânză în sus și în jos a liniei terestre stânga și dreapta, dar și de a lua în considerare modul în care se poate combina eficient ecranarea solului și a planului de masă real.
● Reguli pentru controlul direcției de aliniere:
Straturile adiacente ale direcției de aliniere într-o structură ortogonală pentru a evita liniile de semnal diferite din straturile adiacente în aceeași direcție, pentru a reduce interferențele inutile între straturi; atunci când, din cauza limitărilor structurale ale plăcii, este dificil de evitat această situație, în special când rata semnalului este mare, trebuie luată în considerare izolarea planului de masă a stratului de cablare și izolarea liniei de semnal de masă a liniei de semnal.
● Reguli de adaptare a impedanței:
Lățimea cablajului trebuie să fie consistentă în aceeași rețea. Variațiile lățimii cablajului pot cauza neuniformități ale impedanței caracteristice a cablajului și reflexii la viteze de transmisie mai mari, ceea ce trebuie evitat pe cât posibil în proiectare. În anumite condiții, cum ar fi firele de conectare, firele de conectare din pachetele BGA și construcții similare, este posibil să nu fie posibilă evitarea variațiilor lățimii liniei, iar lungimea efectivă a inconsistențelor intermediare trebuie redusă la minimum.
- Reguli de control al lungimii alinierii:
Regulile de control al lungimii alinierii, adică regula liniilor scurte, în proiectare ar trebui să încerce să scurteze cât mai mult posibil lungimea cablurilor, pentru a reduce problemele de interferență cauzate de lungimea alinierii, în special unele linii de semnal importante, cum ar fi linia de ceas, asigurându-se că oscilatorul acestora este amplasat într-un loc foarte aproape de dispozitiv. Pentru a alimenta mai multe dispozitive, ar trebui să se decidă ce tip de topologie de rețea să se utilizeze în funcție de situația specifică.
- Reguli de teșire:
În proiectarea PCB-urilor trebuie evitate unghiurile ascuțite și drepte, deoarece acestea generează radiații nedorite, precum și performanțe slabe ale procesului. Toate unghiurile dintre linii trebuie să fie ≥ 135°.
- Reguli de integritate pentru straturile de energie electrică și sol:
Pentru zonele cu o densitate mare de găuri de conducție, trebuie avută grijă să se evite interconectarea găurilor în zonele excavate ale straturilor de alimentare și de masă, creând o divizare a stratului planar, ceea ce poate deteriora integritatea stratului planar și, la rândul său, poate duce la o creștere a zonei buclei liniilor de semnal din stratul de masă.
- Regula celor 3W:
Pentru a reduce interferența dintre linii, trebuie să se asigure că distanța dintre linii este suficient de mare. Atunci când centrul liniei este de cel puțin 3 ori lățimea liniei, se poate menține un câmp electric de 70% care să nu interfereze reciproc, cunoscut sub numele de regula celor 3W. Dacă se dorește ca 98% din câmpul electric să nu interfereze reciproc, se poate utiliza regula celor 10W.
●Regula 20H:
Deoarece câmpul electric dintre straturile de alimentare și de masă este variabil, interferența electromagnetică este radiată spre exterior la marginile plăcii. Aceasta se numește efectul de margine. Este posibil să se micșoreze stratul de alimentare spre interior, astfel încât câmpul electric să fie condus doar în limitele stratului de masă. În termeni de un H (grosimea dielectricului dintre alimentare și masă), o contracție spre interior de 20H va limita 70% din câmpul electric la marginea împământată; o contracție spre interior de 100H va limita 98% din câmpul electric.
Reguli de configurare
1. Aranjarea ordinii de stivuire
● În circuitele digitale de mare viteză, straturile de alimentare și de împământare ar trebui să fie cât mai apropiate posibil, fără a fi instalate cabluri între ele.
Toate straturile de cablare sunt cât mai aproape de un plan, planul de masă fiind preferat ca strat de izolare.
● Pentru a minimiza interferențele dintre semnale, direcțiile semnalelor straturilor de cablare adiacente ar trebui să fie perpendiculare una pe cealaltă, iar dacă nu este posibil să se evite aceeași direcție, atunci suprapunerea semnalelor în aceeași direcție a straturilor de semnal adiacente trebuie evitată prin toate mijloacele.
● Puteți configura mai multe straturi de impedanță în funcție de cerințe. Straturile de impedanță trebuie etichetate clar, așa cum este necesar, acordați atenție selecției stratului de referință și aranjați toate semnalele cu cerințe de impedanță deasupra stratului de impedanță.
2.Slățimea liniei, spațierea rândurilor
● Când curentul mediu al semnalului este relativ mare, este necesar să se ia în considerare relația dintre lățimea liniei și curent. Pentru detalii, consultați tabelul următor, tabelul cu curentul purtător pentru cupru-platină de diferite grosimi și lățimi.
3.Configurarea supragăurii
Următorul tabel poate fi utilizat pentru setarea plăcuțelor de perforare și a diametrelor găurilor.
