Förberedelse av kretskortsdesign
1. Information som ska tillhandahållas med hårdvara C
● Noggranna schematiska diagram, inklusive pappers- och elektroniska filer samt felfria nätverkstabeller.
● En officiell stycklista med komponentkoder. Hårdvaruingenjören bör tillhandahålla ett DATABLAD eller fysiskt objekt för komponenter som inte finns i paketbiblioteket och ange i vilken ordning stiften definieras.
● Ange en allmän layout av kretskortet eller placeringen av viktiga enheter och kärnkretsar. Ange diagram över kretskortets struktur, som bör ange kretskortets form, monteringshål, placering av komponenter, förbjudna områden och annan relevant information.
2. Grundläggande designkrav före design
● Högströmskomponenter och nätverk på 1A eller mer.
● Viktiga klocksignaler, differentialsignaler och digitala höghastighetssignaler.
● Analoga små signaler och andra lättstörda signaler.
● Andra speciella signaler som krävs.
3. Särskilda önskemål
● Differentialfördelningsledningar, nätverk som kräver skärmning, karakteristiska impedansnätverk, nätverk med lika fördröjning etc.
● Förbjudna kopplingszoner för specialkomponenter, lödpastaförskjutningar, lödmotståndsöppningar och andra strukturella specialkrav.
● Läs scheman noggrant för att förstå kretsarkitekturen och kretsens driftsförhållanden.
● Bekräfta de kritiska nätverken i kretskortet och förstå designkraven för höghastighetskomponenter baserat på noggrann kommunikation med hårdvaruingenjörer.
Designprocessen
1. Förpackning av fasta komponenter
● Öppna nätverkstabellen och bläddra igenom alla paket för att säkerställa att paketen för alla komponenter är korrekta och att komponentbiblioteket innehåller paketen för alla komponenter, och att all information i nätverkstabellen är skriven med versaler, så att ena sidan är laddad med problem eller att PCB-stycklistan inte är kontinuerlig, och att den specifika namngivningen av komponenterna är namngiven i enlighet med företagets standardiserade namngivning. Standardkomponenter är alla paketerade i företagets enhetliga komponentbibliotek.
● För paket som inte finns i komponentbiblioteket bör hårdvaruingenjören tillhandahålla komponentens DATABLAD eller det fysiska objektet för att bygga biblioteket av den person som är specialiserad på att bygga biblioteket och be den andra parten att bekräfta.
2. Upprätta kretskortsramen
● Skapa en PCB-fil enligt kretskortsstrukturritningen eller motsvarande mall, inklusive monteringshål, zoner utan kabeldragning och annan relaterad information.
● Dimensionering. Kretskortskortets exakta struktur bör anges i borrlagret och sluten dimensionering är inte möjlig.
3. Importera nätverkstabell
● Importera nätlistan och felsök alla laddningsproblem. Varje EDA-programvara är unik. Kolla in handledningarna för hur du hanterar detta.
● Om du använder EDA-programvara måste nätlistan importeras mer än två gånger (utan att något meddelande visas) för att bekräfta att importen är korrekt.
4. PCB-layout
● Det första steget är att bestämma referenspunkten. Generellt sätts referenspunkten vid skärningspunkten mellan den vänstra och nedre kantlinjen (eller skärningspunkten mellan förlängningslinjerna) eller vid den första plattan på kretskortets insats.
När referenspunkten har bestämts kommer komponentlayouten och kopplingen att baseras på denna referenspunkt. Ett rutnät på 10–25 MIL rekommenderas för layout.
● Säkra och lås först alla element med positioneringskrav, efter behov.
● Grundläggande principer för layout:
① Följ principen att sätta det svåra före det lätta och det stora före det små.
2 Layout: Du kan använda den schematiska och grova layouten som tillhandahålls av hårdvaruingenjören och placera de viktigaste originalenheterna enligt signalflödesmönstret.
③ De totala anslutningsledningarna är så korta som möjligt, med de kortaste kritiska signalledningarna.
④ Starka signaler, svaga signaler, högspänningssignaler och svaga spänningssignaler bör vara helt separerade.
⑤ Högfrekventa komponenter bör vara tillräckligt fördelade.
⑥ Separera analoga och digitala signaler.
● Symmetriska layouter bör användas där det är möjligt för kretsdelar med samma struktur.
● Optimera layouten enligt kriterierna jämn fördelning, balanserad tyngdpunkt och estetiskt tilltalande layout.
● Komponenter i samma rad bör vara uppriktade i X- eller Y-riktning. Polariserade diskreta komponenter i samma rad bör också vara uppriktade i X- eller Y-riktning för att underlätta produktion och felsökning.
● Komponenter bör placeras på ett sätt som underlättar felsökning och underhåll, inga små komponenter bör placeras bredvid stora komponenter, och det bör finnas tillräckligt med utrymme runt de komponenter som behöver felsökas. Värmegenererande komponenter bör ha tillräckligt med utrymme för värmeavledning. Termiska komponenter bör hållas borta från värmegenererande komponenter.
● Dubbla inline-komponenter bör vara mer än 2 mm från varandra.
- mm. Små SMD-komponenter som motstånd och kondensatorer bör vara mer än 0.7 mm från varandra. Utsidan av plattorna på SMD-komponenter bör vara mer än 2 mm från utsidan av plattorna på angränsande patronkomponenter. Insticksdon får inte placeras inom 5 mm från en krympt komponent. SMD-komponenter får inte placeras inom 5 mm från lödytan.
● Den integrerade kretsens avkopplingskondensator bör vara så nära chipets strömförsörjningsstift som möjligt, med hög frekvens som princip för närhet. Den kortaste kretsen bör bildas mellan den och strömförsörjningen och jord.
● Bypasskapacitansen bör vara jämnt fördelad runt IC:n.
● Vid placering av komponenter bör man överväga att placera komponenter som använder samma strömförsörjning så mycket som möjligt tillsammans för att underlätta framtida uppdelning av strömförsörjningen.
● Placeringen av resistiva och kapacitiva komponenter som används för impedansmatchning bör rationaliseras i enlighet med deras egenskaper.
Layouten för matchande kondensatorer och motstånd bör vara tydligt definierad, och terminalmatchningen för flera belastningar måste placeras längst bort på signalen.
● Matchningsmotståndets placering bör vara nära signalens drivände, och avståndet är i allmänhet inte längre än 500
● Justera tecknen. Alla tecken får inte finnas på den övre skivan för att säkerställa att teckeninformationen syns tydligt efter montering. Alla tecken ska vara enhetliga i X- eller Y-riktningen. Storleken på tecken och silk leads ska vara enhetlig.
● Placera MARK-punkten på kretskortet.
5. Kretskortskablage
●Prioritering av kablage
① Princip för lös densitet: Börja kabeldragningen från enheten med en enkel anslutning på kretskortet och börja kabeldragningen från området med den lösaste anslutningen för att reglera det individuella tillståndet.
② Principen för kärnprioritet: till exempel bör DDR RAM och andra kärnkomponenter prioriteras i ledningar, liknande signalöverföringsledningar bör ha ett dedikerat lager, strömförsörjning och jordslinga. Andra mindre signaler bör betraktas som en helhet och bör inte stå i konflikt med nyckelsignalerna.
③Prioritet för nyckelsignallinjer: strömförsörjning, analoga små signaler, höghastighetssignaler, klocksignaler och synkroniseringssignaler och andra prioriterade ledningar för nyckelsignaler.
● Regler för jordkrets.
Regeln för minimumsslinga, det vill säga att signalledningen och dess ringyta bör vara så liten som möjligt. Ringytan bör vara så liten som möjligt. Ju mindre ringytan är, desto mindre strålning till omvärlden, och desto mindre störningar från omvärlden som tas emot. För att uppnå detta bör man vid jordplansdelningen ta hänsyn till fördelningen av jordplanet och den viktiga signaljusteringen. För att undvika problem som orsakas av Sandins jordplansplatser etc.: i dubbelskiktskortsdesign, om det finns tillräckligt med utrymme för strömförsörjningen, bör man lämna kvar en del av jordreläet för att möjliggöra en ökning av några av de nödvändiga hålen. Signalen kommer att anslutas effektivt till mätaren på båda sidor. Vissa nyckelsignaler försöker isolera användningen av jord för vissa högfrekvensdesigner, vilket kräver särskild hänsyn. För vissa högfrekvensdesigner bör särskild hänsyn tas till jordplanssignalslingan, och det rekommenderas att använda flerskiktskort.
● Förvrängningskontroll:
Ömsesidig störning mellan olika nätverk på kretskortet orsakad av långa parallella ledningar beror huvudsakligen på rollen av distribuerad kapacitans och distribuerad induktans mellan parallella linjer. Den viktigaste åtgärden för att övervinna störningen är att öka avståndet mellan parallella ledningar och följa 3W-regeln.
● Skärmskydd:
I enlighet med jordslingans regler är det också viktigt att minimera signalslingans yta. För vissa viktigare signaler, såsom klocksignaler och synkroniseringssignaler, bör man överväga att använda en kopparaxelkabels skärmningsstruktur, det vill säga att isolera markledningen upp och ner till vänster och höger. Man bör också överväga hur man effektivt kan kombinera skärmningen av jordplanet och det faktiska jordplanet.
● Regler för kontroll av linjeriktning:
Intilliggande lager i en ortogonal struktur för att undvika olika signallinjer i samma riktning, i syfte att minska onödiga störningar mellan lagren. När det på grund av kortet är svårt att undvika situationer, särskilt vid hög signalhastighet, bör man beakta jordplanisoleringen av ledningslagret och jordsignallinjens isolering.
● Regler för impedansmatchning:
Ledningarnas bredd bör vara konsekvent över samma nätverk. Variationer i ledningarnas bredd kan orsaka ojämnheter i ledningarnas karakteristiska impedans och reflektioner vid högre överföringshastigheter, vilket bör undvikas så mycket som möjligt i konstruktionen. Under vissa förhållanden, såsom anslutningskablar, BGA-kapslade anslutningskablar och liknande konstruktioner, kan det vara omöjligt att undvika variationer i ledningsbredd, och den effektiva längden på de mellanliggande inkonsekvenserna bör minimeras.
- Regler för kontroll av justeringslängd:
Regler för kontroll av riktningslängd, det vill säga regeln för korta ledningar, bör i konstruktionen försöka göra ledningslängden så kort som möjligt för att minska störningsproblem orsakade av riktningslängden. Särskilt vissa viktiga signallinjer, såsom klocklinjen, bör placera oscillatorn mycket nära enheten. För att driva flera enheter bör man bestämma vilken typ av nätverkstopologi som ska användas beroende på den specifika situationen.
- Avfasningsregler:
Skarpa och räta vinklar bör undvikas vid kretskortsdesign, eftersom de genererar oönskad strålning samt dålig processprestanda. Alla linje-till-linje-vinklar bör vara ≥ 135°.
- Integritetsregler för kraft- och jordlager:
För områden med hög täthet av ledningshål bör man vara försiktig så att hål som sammankopplas i de utgrävda områdena för kraft- och jordlagren undviks, vilket skapar en uppdelning av det plana lagret, vilket kan skada det plana lagrets integritet och i sin tur leda till en ökning av slingarean för signalledningarna i jordlagret.
- 3W-regeln:
För att minska manipulering mellan linjerna bör man se till att linjeavståndet är tillräckligt stort. När linjens mittpunkt inte är mindre än 3 gånger linjebredden kan det elektriska fältet upprätthållas vid 70 % störningsfrihet, vilket kallas 3W-regeln. Om man vill uppnå 98 % störningsfrihet mellan elektriska fält kan man använda 10W-regeln.
●Regel 20H:
Eftersom det elektriska fältet mellan kraft- och jordlagren är variabelt, utstrålas elektromagnetisk störning utåt vid kortets kanter. Detta kallas kanteffekten. Det är möjligt att krympa kraftförsörjningsskiktet inåt så att det elektriska fältet endast leds inom jordlagrets gränser. I termer av ett H (tjockleken på dielektrikumet mellan kraft och jord) kommer en inåtgående kontraktion på 20 H att begränsa 70 % av det elektriska fältet till den jordade kanten; en inåtgående kontraktion på 100 H kommer att begränsa 98 % av det elektriska fältet.
Konfigurera regler
1. Ordna staplingsordningen
● I digitala höghastighetskretsar bör effekt- och jordlagren vara så nära varandra som möjligt, utan några kablar däremellan.
Alla ledningsskikt är så nära ett plan som möjligt, med jordplanet att föredra som isoleringsskikt.
● För att minimera störningar mellan signaler bör signalriktningarna för intilliggande ledningsskikt vara vinkelräta mot varandra, och om det inte är möjligt att undvika samma riktning, bör överlappning av signaler i samma riktning för intilliggande signalskikt undvikas med alla medel.
● Du kan ställa in flera impedanslager enligt kraven. Impedanslagren bör märkas tydligt efter behov, var noga med valet av referenslager och arrangera alla signaler med impedanskrav ovanpå impedanslagret.
2. Ställ in linjebredd och radavstånd
● När den genomsnittliga signalströmmen är relativt stor är det nödvändigt att beakta förhållandet mellan linjebredd och ström. För detaljer, se följande tabell, strömförande tabell för koppar-platina med olika tjocklekar och bredder.
3. Montering av överhålet
Följande tabell kan användas för inställning av perforeringsdynor och håldiametrar.
