Príprava návrhu DPS
1. Informácie, ktoré sa majú poskytnúť s hardvérom C
● Presné schematické diagramy vrátane papierových a elektronických súborov a bezchybných sieťových tabuliek.
● Oficiálny kusovník s kódmi komponentov. Hardvérový inžinier by mal poskytnúť DÁTOVÝ LIST alebo fyzický objekt pre komponenty, ktoré nie sú v knižnici balíkov, a špecifikovať poradie, v akom sú definované piny.
● Uveďte všeobecné rozloženie dosky plošných spojov alebo umiestnenie dôležitých jednotiek a základných obvodov. Uveďte štruktúrne schémy dosky plošných spojov, ktoré by mali znázorňovať tvar dosky plošných spojov, montážne otvory, umiestnenie komponentov, zakázané oblasti a ďalšie relevantné informácie.
2. Základné požiadavky na dizajn pred dizajnom
● Vysokoprúdové komponenty a siete 1 A alebo viac.
● Dôležité hodinové signály, diferenciálne signály a vysokorýchlostné digitálne signály.
● Analógové malé signály a iné ľahko rušivé signály.
● Ďalšie špeciálne požadované signály.
3. Poznámky k špeciálnym požiadavkám
● Diferenciálne rozvodné vedenia, siete vyžadujúce tienenie, siete s charakteristickou impedanciou, siete s rovnakým oneskorením atď.
● Zakázané zóny zapojenia pre špeciálne komponenty, odsadenia spájkovacej pasty, otvory pre spájkovaciu pastu a ďalšie špeciálne konštrukčné požiadavky.
● Pozorne si prečítajte schémy, aby ste pochopili architektúru obvodu a prevádzkové podmienky obvodu.
● Potvrdiť kritické siete v doske plošných spojov a pochopiť požiadavky na návrh vysokorýchlostných komponentov na základe dôkladnej komunikácie s hardvérovými inžiniermi.
Proces návrhu
1. Balenie pevných komponentov
● Otvorte tabuľku siete a prehliadnite si všetky balíky, aby ste sa uistili, že balíky všetkých komponentov sú správne a že knižnica komponentov obsahuje balíky všetkých komponentov a že všetky informácie v tabuľke siete sú napísané veľkými písmenami, takže jedna strana je zaťažená problémami alebo kusovník plošných spojov nie je súvislý a že konkrétne pomenovanie komponentov je pomenované v súlade so štandardizovaným pomenovaním spoločnosti. Štandardné komponenty sú všetky zabalené v zjednotenej knižnici komponentov spoločnosti.
● V prípade balíkov, ktoré neexistujú v knižnici komponentov, by mal hardvérový inžinier poskytnúť DÁTOVÝ LIST komponentu alebo fyzický objekt na zostavenie knižnice osobou špecializovanou na zostavenie knižnice a požiadať druhú stranu o potvrdenie.
2. Vytvorte rám dosky plošných spojov
● Vytvorte súbor s DPS podľa výkresu štruktúry DPS alebo príslušnej šablóny vrátane montážnych otvorov, zón bez zapojenia a ďalších súvisiacich informácií.
● Dimenzovanie. Presná štruktúra dosky plošných spojov by mala byť uvedená vo vrstve vŕtania a uzavreté kótovanie nie je možné.
3. Importovať sieťovú tabuľku
● Importujte netlist a vyriešte všetky problémy s načítaním, každý softvér EDA je iný, pozrite si návody, ako to riešiť.
● Ak používate softvér EDA, netlist je potrebné importovať viac ako dvakrát (bez zobrazenia akejkoľvek výzvy), aby sa potvrdila správnosť importu.
4. Rozloženie dosky plošných spojov
● Prvým krokom je určenie referenčného bodu. Referenčný bod sa vo všeobecnosti nastavuje na priesečníku ľavej a dolnej hraničnej čiary (alebo priesečníku predĺžovacích čiar) alebo na prvej ploche vložky dosky plošných spojov.
Po určení referenčného bodu bude rozloženie a zapojenie súčiastok založené na tomto referenčnom bode. Pre rozloženie sa odporúča mriežka 10 – 25 MIL.
● Najprv podľa potreby zaistite a uzamknite všetky prvky s požiadavkami na umiestnenie.
● Základné princípy rozloženia:
① Riaďte sa zásadou, že ťažké treba uprednostniť pred ľahkým a veľké pred malým.
② Rozloženie: Môžete sa pozrieť na schému a hrubé rozloženie poskytnuté hardvérovým inžinierom a umiestniť hlavné pôvodné zariadenia podľa vzoru toku signálu.
③ Celkový počet spojovacích vedení je čo najkratší, s najkratšími kritickými signálnymi vedeniami.
④ Silné signály, slabé signály, signály vysokého napätia a signály slabého napätia by mali byť úplne oddelené.
⑤ Vysokofrekvenčné komponenty by mali byť dostatočne rozmiestnené.
⑥ Oddeľte analógové a digitálne signály.
● Pre časti obvodu tej istej štruktúry by sa mali všade, kde je to možné, používať symetrické rozmiestnenia.
● Optimalizujte rozloženie podľa kritérií rovnomerného rozloženia, vyváženého ťažiska a esteticky príjemného usporiadania.
● Komponenty v tom istom riadku by mali byť zarovnané v smere X alebo Y. Polarizované diskrétne komponenty v tom istom riadku by mali byť tiež zarovnané v smere X alebo Y, aby sa uľahčila výroba a ladenie.
● Komponenty by mali byť umiestnené tak, aby sa uľahčilo ladenie a údržba, žiadne malé komponenty by nemali byť umiestnené vedľa veľkých komponentov a okolo komponentov, ktoré je potrebné ladiť, by mal byť dostatok miesta. Komponenty generujúce teplo by mali mať dostatok priestoru na odvod tepla. Tepelné komponenty by sa mali udržiavať mimo komponentov generujúcich teplo.
● Dvojito zapojené komponenty by mali byť od seba vzdialené viac ako 2 mm.
- mm. Malé SMD súčiastky, ako sú rezistory a kondenzátory, by mali byť od seba vzdialené viac ako 0.7 mm. Vonkajšia strana kontaktných plôch SMD súčiastok by mala byť od vonkajšej strany kontaktných plôch susedných súčiastok kazety vzdialená viac ako 2 mm. Zásuvné zariadenia nesmú byť umiestnené do 5 mm od krimpovanej súčiastky. SMD súčiastky nesmú byť umiestnené do 5 mm od spájkovacej plochy.
● Oddeľovací kondenzátor integrovaného obvodu by mal byť umiestnený čo najbližšie k napájaciemu pinu čipu, pričom by sa mala dodržiavať zásada tesnej blízkosti pri vysokej frekvencii. Medzi ním, napájacím zdrojom a zemou by mal byť vytvorený čo najkratší obvod.
● Obtoková kapacita by mala byť rovnomerne rozložená okolo integrovaného obvodu.
● Pri rozmiestňovaní komponentov by sa malo zvážiť umiestnenie komponentov používajúcich rovnaký zdroj napájania čo najviac vedľa seba, aby sa uľahčilo budúce rozdelenie napájania.
● Umiestnenie odporových a kapacitných zariadení používaných na účely impedančného prispôsobenia by sa malo racionalizovať podľa ich vlastností.
Rozmiestnenie zodpovedajúcich kondenzátorov a rezistorov by malo byť jasne definované a zodpovedajúce svorky pre viacero záťaží musia byť umiestnené na najvzdialenejšom konci signálu.
● Umiestnenie zodpovedajúceho rezistora by malo byť blízko budiacej strany signálu a vzdialenosť by vo všeobecnosti nemala presiahnuť 500
● Upravte znaky. Nie všetky znaky sa musia nachádzať na hornom disku, aby sa informácie o znakoch po zostavení dali jasne vidieť. Všetky znaky by mali byť konzistentné v smere X alebo Y. Veľkosť znakov a tuhých vodičov by mala byť jednotná.
● Umiestnite bod MARK na dosku plošných spojov.
5. Zapojenie DPS
●Prioritizácia kabeláže
① Princíp voľnej hustoty: Zapojenie začnite od zariadenia s jednoduchým pripojením na doske plošných spojov a zapojenie začnite od oblasti s najvoľnejším pripojením, aby ste regulovali individuálny stav.
② Princíp priority jadra: napríklad DDR RAM a ďalšie základné časti by mali mať prioritné zapojenie, podobné signálové prenosové vedenia by mali poskytovať vyhradenú vrstvu, napájanie, uzemňovaciu slučku. Ostatné menej dôležité signály by sa mali posudzovať ako celok a nemali by byť v konflikte s kľúčovými signálmi.
③Priorita kľúčového signálneho vedenia: napájanie, analógové malé signály, vysokorýchlostné signály, hodinové signály a synchronizačné signály a ďalšie prioritné zapojenie kľúčových signálov.
● Pravidlá pre uzemňovací obvod.
Pravidlo minimálnej slučky znamená, že signálna linka a jej slučka tvoriace kruhovú plochu by mali byť čo najmenšie, kruhová plocha by mala byť čo najmenšia. Čím menšia je kruhová plocha, tým menej žiarenia do vonkajšieho sveta a tým menšie je aj rušenie z vonkajšieho sveta. Pri tomto pravidle sa pri rozdelení uzemňovacej roviny zohľadní rozloženie uzemňovacej roviny a dôležité zarovnanie signálu, aby sa predišlo problémom spôsobeným drážkami uzemňovacej roviny atď.: pri dvojvrstvovom dizajne dosky, ak je ponechaný dostatok miesta pre napájanie, mala by sa časť uzemnenia vyplniť, aby sa umožnilo zväčšenie niektorých potrebných otvorov, ktoré budú pripojené k obom stranám signálu efektívne pripojené k meraču. Niektoré kľúčové signály sa snažia izolovať od použitia uzemnenia pre niektoré návrhy s vyššími frekvenciami, čo si vyžaduje osobitnú pozornosť. Pri niektorých návrhoch s vyššími frekvenciami by sa mala venovať osobitná pozornosť signálovej slučke uzemňovacej roviny a odporúča sa použiť viacvrstvové dosky.
● Ovládanie skramblovania:
Vzájomné rušenie medzi rôznymi sieťami na doske plošných spojov spôsobené dlhým paralelným zapojením je spôsobené najmä úlohou distribuovanej kapacity a distribuovanej indukčnosti medzi paralelnými vedeniami. Hlavným opatrením na prekonanie rušenia je zväčšenie vzdialenosti medzi paralelnými vedeniami a dodržiavanie pravidla 3W.
● Tieniaca ochrana:
Zodpovedajúce pravidlá pre uzemňovaciu slučku v skutočnosti tiež minimalizujú plochu signálovej slučky, najmä pre niektoré z dôležitejších signálov, ako sú hodinové signály a synchronizačné signály: pre niektoré obzvlášť dôležité, najmä vysokofrekvenčné signály, by sa malo zvážiť použitie návrhu tienenia kábla s medenou osou, teda izolácia ľavého a pravého pevného vedenia látkovou linkou hore a dole, ale tiež zvážiť, ako efektívne umožniť kombináciu tienenia zeme a samotnej uzemňovacej roviny.
● Pravidlá pre riadenie smeru zarovnania:
Susedné vrstvy sú usporiadané v ortogonálnej štruktúre, aby sa predišlo rôznym signálovým vedeniam v susedných vrstvách v rovnakom smere a znížilo sa zbytočné rušenie medzi vrstvami. Ak je kvôli štrukturálnym obmedzeniam dosky ťažké vyhnúť sa tejto situácii, najmä pri vysokej rýchlosti prenosu signálu, malo by sa zvážiť izolácia uzemňovacej roviny vrstvy vodičov a izolácia uzemňovacieho signálového vedenia signálového vedenia.
● Pravidlá prispôsobenia impedancie:
Šírka vodičov by mala byť v celej sieti konzistentná. Zmeny v šírke vodičov môžu spôsobiť nerovnomernosť charakteristickej impedancie vodičov a odrazy pri vyšších prenosových rýchlostiach, čomu by sa malo pri návrhu čo najviac vyhnúť. Za určitých podmienok, ako sú napríklad vodiče konektorov, vodiče puzdier BGA a podobné konštrukcie, nemusí byť možné vyhnúť sa zmenám v šírke vodičov a efektívna dĺžka medziľahlých nekonzistentností by sa mala minimalizovať.
- Pravidlá kontroly dĺžky zarovnania:
Pravidlá riadenia dĺžky zarovnania, teda pravidlo krátkeho vedenia, by sa mali pri návrhu snažiť čo najkratšie skrátiť dĺžku vedenia, aby sa znížili problémy s rušením spôsobeným dĺžkou zarovnania, najmä pri niektorých dôležitých signálnych vedeniach, ako napríklad pri hodinovom vedení, je potrebné umiestniť oscilátor čo najbližšie k zariadeniu. Pri prevádzke viacerých zariadení by sa malo rozhodnúť, aký typ sieťovej topológie použiť podľa konkrétnej situácie.
- Pravidlá zrážania hrán:
Pri návrhu dosiek plošných spojov by sa malo vyhýbať ostrým a pravým uhlom, ktoré by mohli generovať nežiaduce žiarenie a znižovať výkon procesu. Všetky uhly medzi čiarami by mali byť ≥ 135°.
- Pravidlá integrity pre energetické a pozemné vrstvy:
V oblastiach s vysokou hustotou vodivých otvorov je potrebné dbať na to, aby sa zabránilo prepojeniu otvorov vo vykopaných oblastiach napájacej a uzemňovacej vrstvy, čím by sa vytvorilo rozdelenie planárnej vrstvy, čo by mohlo poškodiť integritu planárnej vrstvy a následne viesť k zväčšeniu plochy slučky signálnych vedení v uzemňovacej vrstve.
- Pravidlo 3W:
Aby sa znížilo manipulácia medzi čiarami, je potrebné zabezpečiť dostatočne veľkú vzdialenosť medzi čiarami. Keď stred čiary nie je menší ako trojnásobok šírky čiary, môže sa dosiahnuť, aby sa 3 % elektrického poľa navzájom nerušilo, čo sa nazýva pravidlo 70 W. Ak chcete dosiahnuť, aby sa 3 % elektrického poľa navzájom nerušilo, môžete použiť pravidlo 98 W.
●Pravidlo 20H:
Keďže elektrické pole medzi napájacou a uzemňovacou vrstvou je premenlivé, elektromagnetické rušenie sa vyžaruje smerom von na okrajoch dosky. Toto sa nazýva okrajový efekt. Je možné zmenšiť napájaciu vrstvu smerom dovnútra tak, aby sa elektrické pole šírilo iba v rámci uzemňovacej vrstvy. V zmysle jedného H (hrúbka dielektrika medzi napájacou a zemou) vnútorné zmenšenie o 20H obmedzí 70 % elektrického poľa na uzemnený okraj; vnútorné zmenšenie o 100H obmedzí 98 % elektrického poľa.
Pravidlá nastavenia
1. Usporiadanie poradia stohovania
● Vo vysokorýchlostných digitálnych obvodoch by mali byť napájacie a uzemňovacie vrstvy čo najbližšie k sebe, bez akéhokoľvek zapojenia medzi nimi.
Všetky vrstvy zapojenia sú čo najbližšie k rovine, pričom ako izolačná vrstva sa uprednostňuje uzemňovacia rovina.
● Aby sa minimalizovalo rušenie medzi signálmi, smery signálov susedných vrstiev zapojenia by mali byť na seba kolmé a ak nie je možné vyhnúť sa rovnakému smeru, malo by sa všetkými prostriedkami zabrániť prekrývaniu signálov v rovnakom smere susedných vrstiev signálu.
● Podľa požiadaviek môžete nastaviť niekoľko impedančných vrstiev. Impedančné vrstvy by mali byť podľa potreby jasne označené, venujte pozornosť výberu referenčnej vrstvy a všetky signály s požiadavkami na impedanciu usporiadajte na vrchu impedančnej vrstvy.
2.Sšírka riadku, riadkovanie
● Ak je priemerný signálový prúd relatívne veľký, je potrebné zvážiť vzťah medzi šírkou vedenia a prúdom. Podrobnosti nájdete v nasledujúcej tabuľke, tabuľke prúdovej vodivosti pre medeno-platinové zlúčenia rôznych hrúbok a šírok.
3.Nastavenie prekrytia
Nasledujúcu tabuľku možno použiť na nastavenie perforačných podložiek a priemerov otvorov.
