پی سی بی ڈیزائن کی تیاری
1. ہارڈ ویئر کے ساتھ فراہم کی جانے والی معلومات C
● درست اسکیمیٹک خاکے، بشمول کاغذ اور الیکٹرانک فائلیں اور غلطی سے پاک نیٹ ورک ٹیبل۔
● جزوی کوڈز کے ساتھ ایک آفیشل BOM۔ ہارڈ ویئر انجینئر کو ان اجزاء کے لیے ڈیٹا شیٹ یا فزیکل آبجیکٹ فراہم کرنا چاہیے جو پیکیج لائبریری میں نہیں ہیں اور اس ترتیب کی وضاحت کریں جس میں پنوں کی وضاحت کی گئی ہے۔
● PCB کی عمومی ترتیب یا اہم یونٹس اور بنیادی سرکٹس کی جگہ فراہم کریں۔ پی سی بی کے ڈھانچے کے خاکے فراہم کریں، جس میں پی سی بی کی شکل، بڑھتے ہوئے سوراخ، پوزیشننگ اجزاء، ممنوعہ علاقوں اور دیگر متعلقہ معلومات کی نشاندہی ہونی چاہیے۔
2. بنیادی ڈیزائن کی ضروریات ڈیزائن سے پہلے
● اعلی موجودہ اجزاء اور 1A یا اس سے زیادہ کے نیٹ ورکس۔
● اہم گھڑی کے سگنل، تفریق سگنل، اور تیز رفتار ڈیجیٹل سگنل۔
● اینالاگ چھوٹے سگنلز اور دوسرے آسانی سے پریشان ہونے والے سگنل۔
● دیگر خصوصی مطلوبہ سگنلز۔
3. خصوصی درخواست کے نوٹس
● امتیازی تقسیم کی لکیریں، نیٹ ورکس جن کو شیلڈنگ کی ضرورت ہوتی ہے، خصوصیت سے متعلق رکاوٹ والے نیٹ ورکس، مساوی تاخیر والے نیٹ ورکس وغیرہ۔
● خصوصی اجزاء، سولڈر پیسٹ آفسیٹ، سولڈر ریزسٹ اوپننگ، اور دیگر ساختی خصوصی تقاضوں کے لیے ممنوعہ وائرنگ زون۔
● سرکٹ کے فن تعمیر کو سمجھنے اور سرکٹ کے آپریٹنگ حالات کو سمجھنے کے لیے اسکیمیٹکس کو غور سے پڑھیں۔
● PCB میں اہم نیٹ ورکس کی تصدیق کریں اور ہارڈ ویئر انجینئرز کے ساتھ مکمل رابطے کی بنیاد پر تیز رفتار اجزاء کے ڈیزائن کی ضروریات کو سمجھیں۔
ڈیزائن عمل
1. فکسڈ اجزاء کی پیکنگ
● نیٹ ورک ٹیبل کھولیں اور تمام پیکجز کو براؤز کریں تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ تمام اجزاء کے پیکجز درست ہیں اور اجزاء کی لائبریری میں تمام اجزاء کے پیکجز موجود ہیں، اور یہ کہ نیٹ ورک ٹیبل میں موجود تمام معلومات کیپٹلائزڈ ہیں، تاکہ ایک طرف مسائل سے بھرا ہوا ہو یا PCB BOM مسلسل نہ ہو، اور یہ کہ اجزاء کی مخصوص ناموں کو معیاری کمپنی کے نام کے ساتھ نام دیا گیا ہے۔ معیاری اجزاء سبھی کمپنی کی متحد جزو لائبریری میں پیک کیے گئے ہیں۔
● ان پیکجوں کے لیے جو جزو لائبریری میں موجود نہیں ہیں، ہارڈویئر انجینئر کو چاہیے کہ وہ جزو ڈیٹا شیٹ یا فزیکل آبجیکٹ فراہم کرے جو لائبریری کی تعمیر میں مہارت رکھتا ہو اور دوسرے فریق سے تصدیق کرنے کو کہے۔
2. پی سی بی بورڈ فریم قائم کریں
● PCB ڈھانچے کی ڈرائنگ، یا متعلقہ ٹیمپلیٹ کے مطابق ایک PCB فائل بنائیں، بشمول بڑھتے ہوئے سوراخ، نو وائرنگ زون، اور دیگر متعلقہ معلومات۔
● طول و عرض۔ ڈرلنگ پرت میں پی سی بی کی صحیح ساخت کی نشاندہی کی جانی چاہئے اور بند طول و عرض ممکن نہیں ہے۔
3. نیٹ ورک ٹیبل درآمد کریں۔
● نیٹ لسٹ درآمد کریں اور لوڈنگ کے تمام مسائل کا ازالہ کریں، ہر EDA سافٹ ویئر مختلف ہے، اس کو کیسے ہینڈل کرنا ہے اس بارے میں ٹیوٹوریل دیکھیں۔
● اگر آپ EDA سافٹ ویئر استعمال کر رہے ہیں، تو نیٹ لسٹ کو دو بار سے زیادہ درآمد کیا جانا چاہیے (بغیر کسی اشتعال انگیز پیغام کے) اس بات کی تصدیق کے لیے کہ درآمد درست ہے۔
4. پی سی بی لے آؤٹ
● پہلا مرحلہ حوالہ نقطہ کا تعین کرنا ہے۔ عام طور پر، حوالہ نقطہ بائیں اور نیچے کی سرحدی لائنوں (یا ایکسٹینشن لائنوں کے چوراہے) یا پرنٹ شدہ بورڈ کے داخل کرنے کے پہلے پیڈ پر سیٹ کیا جاتا ہے۔
ایک بار ریفرنس پوائنٹ کا تعین ہو جانے کے بعد، اجزاء کی ترتیب اور وائرنگ اس حوالہ نقطہ پر مبنی ہوں گے۔ ترتیب کے لیے 10-25 MIL گرڈ کی سفارش کی جاتی ہے۔
● ضرورت کے مطابق پہلے پوزیشننگ کے تقاضوں کے ساتھ تمام عناصر کو محفوظ اور مقفل کریں۔
● ترتیب کے بنیادی اصول:
① مشکل کو آسان سے پہلے اور بڑے کو چھوٹے سے پہلے رکھنے کے اصول پر عمل کریں۔
② لے آؤٹ: آپ ہارڈ ویئر انجینئر کی طرف سے فراہم کردہ اسکیمیٹک اور کھردری ترتیب کا حوالہ دے سکتے ہیں اور سگنل کے بہاؤ کے پیٹرن کے مطابق اصل اصل آلات رکھ سکتے ہیں۔
③ سب سے چھوٹی اہم سگنل لائنوں کے ساتھ جڑنے والی کل لائنیں ممکنہ حد تک چھوٹی ہیں۔
④ مضبوط سگنلز، کمزور سگنلز، ہائی وولٹیج سگنلز اور کمزور وولٹیج سگنلز کو مکمل طور پر الگ کیا جانا چاہیے۔
⑤ اعلی تعدد والے اجزاء کو مناسب طور پر فاصلہ رکھنا چاہئے۔
⑥ الگ الگ اینالاگ اور ڈیجیٹل سگنلز۔
● ایک ہی ڈھانچے کے سرکٹ حصوں کے لیے جہاں بھی ممکن ہو سڈول ترتیب کو اپنانا چاہیے۔
● ترتیب کو یکساں تقسیم، کشش ثقل کے متوازن مرکز اور جمالیاتی لحاظ سے خوش کن ترتیب کے معیار کے مطابق بہتر بنائیں۔
● ایک ہی قطار میں موجود اجزاء کو X یا Y سمت میں جوڑا جانا چاہیے۔ ایک ہی قطار میں پولرائزڈ مجرد اجزاء کو بھی X یا Y سمت میں منسلک کیا جانا چاہئے تاکہ پیداوار اور ڈیبگنگ میں آسانی ہو۔
● اجزاء کو اس طرح سے رکھا جانا چاہیے جس سے ڈیبگنگ اور دیکھ بھال میں سہولت ہو، بڑے اجزاء کی طرف کوئی چھوٹا سا پرزہ نہیں رکھا جانا چاہیے، اور اجزاء کے ارد گرد کافی جگہ ہونی چاہیے جسے ڈیبگ کرنے کی ضرورت ہے۔ حرارت پیدا کرنے والے اجزاء میں گرمی کی کھپت کے لیے کافی جگہ ہونی چاہیے۔ حرارتی اجزاء کو گرمی پیدا کرنے والے اجزاء سے دور رکھنا چاہئے۔
● دوہری ان لائن اجزاء ایک دوسرے سے 2 ملی میٹر سے زیادہ دور ہونے چاہئیں۔
- ملی میٹر چھوٹے ایس ایم ڈی اجزاء جیسے ریزسٹرس اور کیپسیٹرز ایک دوسرے سے 0.7 ملی میٹر سے زیادہ دور ہونے چاہئیں۔ SMD اجزاء کے پیڈ کے باہر کا حصہ پڑوسی کارتوس کے اجزاء کے پیڈ کے باہر سے 2 ملی میٹر سے زیادہ ہونا چاہیے۔ پلگ اِن ڈیوائسز کو 5 ملی میٹر کے اندر اندر نہیں رکھا جانا چاہیے۔ SMD اجزاء کو سولڈرنگ سطح کے 5 ملی میٹر کے اندر نہیں رکھا جانا چاہیے۔
● انٹیگریٹڈ سرکٹ کا ڈیکپلنگ کیپسیٹر چپ کے پاور سپلائی پن کے جتنا ممکن ہو قریب ہونا چاہیے، قریب ترین قربت کے اصول کے طور پر ہائی فریکوئنسی کے ساتھ۔ اس کے اور بجلی کی فراہمی اور زمین کے درمیان مختصر ترین سرکٹ بننا چاہیے۔
● بائی پاس کیپیسیٹینس کو IC کے ارد گرد یکساں طور پر تقسیم کیا جانا چاہیے۔
● اجزاء ڈالتے وقت، ایک ہی پاور سپلائی استعمال کرنے والے پرزوں کو زیادہ سے زیادہ ایک ساتھ رکھنے پر غور کیا جانا چاہیے تاکہ مستقبل میں بجلی کی سپلائی کی تقسیم کو آسان بنایا جا سکے۔
● مزاحمتی اور کیپسیٹیو ڈیوائسز کی جگہ جو رکاوٹ سے مماثلت کے مقاصد کے لیے استعمال کی جاتی ہے ان کی خصوصیات کے مطابق معقول ہونا چاہیے۔
مماثل کیپسیٹرز اور ریزسٹرس کی ترتیب کو واضح طور پر بیان کیا جانا چاہیے، اور ایک سے زیادہ بوجھ کے لیے ٹرمینل کی مماثلت کو سگنل کے سب سے دور سرے پر رکھا جانا چاہیے۔
● مماثل ریزسٹر کا لے آؤٹ سگنل کے ڈرائیونگ اینڈ کے قریب ہونا چاہیے، اور فاصلہ عام طور پر 500 سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔
● حروف کو ایڈجسٹ کریں۔ تمام حروف کو اوپری ڈسک پر نہیں ہونا چاہیے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ کریکٹر کی معلومات اسمبلی کے بعد واضح طور پر دیکھی جا سکتی ہیں۔ تمام حروف X یا Y سمت میں ایک جیسے ہونے چاہئیں۔ حروف اور سلک لیڈز کا سائز یکساں ہونا چاہیے۔
● پی سی بی کا مارک پوائنٹ رکھیں۔
5. پی سی بی کی وائرنگ
● کیبلنگ کی ترجیح
① ڈھیلے کثافت کا اصول: پرنٹ شدہ بورڈ پر سادہ کنکشن کے ساتھ ڈیوائس سے وائرنگ شروع کریں، اور انفرادی حالت کو ریگولیٹ کرنے کے لیے سب سے ڈھیلے کنکشن والے علاقے سے وائرنگ شروع کریں۔
② بنیادی ترجیحی اصول: مثال کے طور پر، DDR RAM اور دیگر بنیادی حصوں کی وائرنگ کو ترجیح دی جانی چاہیے، اسی طرح کی سگنل ٹرانسمیشن لائنوں کو ایک وقف شدہ پرت، پاور، گراؤنڈ لوپ فراہم کرنا چاہیے۔ دیگر معمولی سگنلز کو مجموعی طور پر سمجھا جانا چاہیے، اور کلیدی سگنلز سے متصادم نہیں ہونا چاہیے۔
③ کلیدی سگنل لائن کی ترجیح: پاور سپلائی، اینالاگ چھوٹے سگنلز، تیز رفتار سگنلز، گھڑی کے سگنلز اور ہم وقت سازی کے سگنلز اور دیگر اہم سگنلز کی ترجیحی وائرنگ۔
● گراؤنڈ سرکٹ کے قواعد۔
لوپ کا کم از کم قاعدہ، یعنی سگنل لائن اور اس کا لوپ تشکیل دیتا ہے رنگ کا رقبہ جتنا ممکن ہو چھوٹا ہونا چاہیے، رنگ کا رقبہ جتنا ممکن ہو چھوٹا ہونا چاہیے، رنگ کا رقبہ جتنا چھوٹا ہو، بیرونی دنیا کو کم تابکاری، دس خلل کی بیرونی دنیا کو وصول کرنا بھی چھوٹا ہے۔ اس قاعدے کے لیے، زمینی طیارہ کی تقسیم میں، زمینی جہاز کی تقسیم اور اہم سگنل کی ترتیب کو مدنظر رکھتے ہوئے، سینڈین گراؤنڈ ہوائی جہاز کے سلاٹ وغیرہ کی وجہ سے پیدا ہونے والی پریشانیوں کو روکنے کے لیے: ڈبل لیئر بورڈ کے ڈیزائن میں، بجلی کی فراہمی کے لیے کافی جگہ چھوڑنے کی صورت میں، زمین کے اس حصے کو بھرنے کے لیے پیچھے چھوڑ دیا جانا چاہیے، تاکہ دونوں طرف کے کچھ حصوں کو مؤثر طریقے سے منسلک کیا جا سکے۔ میٹر تک، کچھ اہم سگنلز کچھ اعلی تعدد ڈیزائن کے لیے زمین کے استعمال کو الگ کرنے کی کوشش کرتے ہیں، خاص غور کرنے کی ضرورت ہے۔ کچھ اعلی تعدد والے ڈیزائنوں کے لیے، زمینی جہاز کے سگنل لوپ پر خصوصی توجہ دی جانی چاہیے، اور ملٹی لیئر بورڈز استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔
● سکرمبلنگ کنٹرول:
طویل متوازی وائرنگ کی وجہ سے پی سی بی پر مختلف نیٹ ورکس کے درمیان باہمی مداخلت بنیادی طور پر متوازی لائنوں کے درمیان تقسیم شدہ اہلیت اور تقسیم شدہ انڈکٹنس کے کردار کی وجہ سے ہے۔ مداخلت پر قابو پانے کا بنیادی اقدام متوازی وائرنگ کے درمیان فاصلہ بڑھانا اور 3W اصول پر عمل کرنا ہے۔
● شیلڈنگ تحفظ:
گراؤنڈ لوپ کے اصولوں کے مطابق، حقیقت میں، سگنل لوپ کے علاقے کو کم سے کم کرنے کے لئے بھی ہے، کچھ زیادہ اہم سگنلز، جیسے گھڑی سگنل، مطابقت پذیری سگنل کے لئے: کچھ خاص طور پر اہم، خاص طور پر اعلی تعدد سگنلز کے لئے، تانبے کے محور کیبل کو بچانے کے ڈھانچے کے ڈیزائن کو استعمال کرنے پر غور کیا جانا چاہئے، یعنی، کپڑے کی لائن کو اوپر اور نیچے کی طرف دائیں، اور نیچے کی لکیر کو کس طرح دائیں طرف کی اجازت دیتا ہے۔ زمین کی حفاظت اور اصل زمینی طیارے کو مؤثر طریقے سے ملایا گیا ہے۔
● سیدھ کی سمت کنٹرول کے لیے اصول:
آرتھوگونل ڈھانچے میں سیدھ کی سمت کی ملحقہ تہوں کو ایک ہی سمت میں ملحقہ تہوں میں مختلف سگنل لائنوں سے بچنے کے لیے، تاکہ غیر ضروری بین پرت کی مداخلت کو کم کیا جا سکے۔ جب بورڈ کی ساختی حدود کی وجہ سے صورتحال سے بچنا مشکل ہوتا ہے، خاص طور پر جب سگنل کی شرح زیادہ ہو تو، وائرنگ کی پرت کی زمینی ہوائی جہاز کی تنہائی، سگنل لائن کی زمینی سگنل لائن کی تنہائی پر غور کیا جانا چاہیے۔
● رکاوٹ مماثلت کے اصول:
وائرنگ کی چوڑائی ایک ہی نیٹ ورک میں یکساں ہونی چاہیے۔ وائرنگ کی چوڑائی میں تغیر وائرنگ کی خصوصیت کی رکاوٹ میں ناہمواری کا سبب بن سکتا ہے اور زیادہ ٹرانسمیشن کی رفتار پر عکاسی کرتا ہے، جسے ڈیزائن میں ہر ممکن حد تک گریز کرنا چاہیے۔ کچھ شرائط کے تحت، جیسے کنیکٹر لیڈ وائر، BGA پیکیج لیڈ وائرز اور اسی طرح کی تعمیرات، لائن کی چوڑائی میں تغیرات سے بچنا ممکن نہیں ہو سکتا، اور درمیانی متضاد کی مؤثر لمبائی کو کم سے کم کیا جانا چاہیے۔
- سیدھ کی لمبائی کنٹرول کے قوانین:
سیدھ کی لمبائی کے کنٹرول کے اصول یعنی مختصر لائن کا اصول، ڈیزائن میں وائرنگ کی لمبائی کو ممکنہ حد تک مختصر کرنے کی کوشش کرنی چاہیے، تاکہ سیدھ کی لمبائی کی وجہ سے مداخلت کے مسائل کو کم کیا جا سکے، خاص طور پر کچھ اہم سگنل لائنز، جیسے کلاک لائن، اس کے آسکیلیٹر کو ڈیوائس کے بالکل قریب جگہ پر رکھنا یقینی بنائیں۔ ایک سے زیادہ ڈیوائسز چلانے کے لیے، یہ طے کیا جانا چاہیے کہ مخصوص صورتحال کے مطابق کس قسم کی نیٹ ورک ٹوپولوجی استعمال کی جائے۔
- چیمفرنگ کے قوانین:
پی سی بی ڈیزائن میں تیز اور دائیں زاویوں سے پرہیز کیا جانا چاہیے، جس سے ناپسندیدہ تابکاری پیدا ہوتی ہے اور عمل کی خراب کارکردگی۔ تمام لائن ٹو لائن زاویہ ≥ 135° ہونا چاہیے۔
- طاقت اور زمینی تہوں کے لیے سالمیت کے اصول:
کنڈکشن ہولز کی زیادہ کثافت والے علاقوں کے لیے، بجلی اور زمینی تہوں کے کھودے ہوئے علاقوں میں سوراخوں کو آپس میں جوڑنے سے بچنے کا خیال رکھا جانا چاہیے، جس سے پلانر پرت کا ایک ڈویژن بنتا ہے، جو پلانر پرت کی سالمیت کو نقصان پہنچا سکتا ہے اور اس کے نتیجے میں، زمینی تہہ میں سگنل لائنوں کے لوپ ایریا میں اضافہ ہوتا ہے۔
- 3W اصول:
لائنوں کے درمیان چھیڑ چھاڑ کو کم کرنے کے لیے، اس بات کو یقینی بنانا چاہیے کہ لائن کا فاصلہ کافی بڑا ہو، جب لائن کا مرکز لائن کی چوڑائی کے 3 گنا سے کم نہ ہو، تو یہ 70% برقی میدان کو برقرار رکھ سکتا ہے جو ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت نہیں کرتا، جسے 3W اصول کہا جاتا ہے۔ اگر آپ حاصل کرنا چاہتے ہیں کہ 98% برقی میدان ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت نہیں کرتا ہے، تو آپ 10W اصول استعمال کر سکتے ہیں۔
● اصول 20H:
چونکہ پاور اور زمینی تہوں کے درمیان برقی میدان متغیر ہے، اس لیے بورڈ کے کناروں پر برقی مقناطیسی مداخلت باہر کی طرف نکلتی ہے۔ اسے کنارے کا اثر کہا جاتا ہے۔ بجلی کی فراہمی کی تہہ کو اندر کی طرف سکڑنا ممکن ہے تاکہ برقی میدان صرف زمینی تہہ کی حدود میں چل سکے۔ ایک H (طاقت اور زمین کے درمیان ڈائی الیکٹرک کی موٹائی) کے لحاظ سے، 20H کا اندرونی سنکچن برقی میدان کے 70% کو زمینی کنارے تک محدود کر دے گا۔ 100H کا اندرونی سکڑاؤ 98% برقی میدان کو محدود کر دے گا۔
سیٹ اپ رولز
1. اسٹیکنگ آرڈر کو ترتیب دینا
● تیز رفتار ڈیجیٹل سرکٹس میں، پاور اور زمینی تہوں کو جتنا ممکن ہو ایک دوسرے کے قریب ہونا چاہیے، جس کے درمیان وائرنگ کا بندوبست نہ ہو۔
تمام وائرنگ پرتیں ہوائی جہاز کے ممکنہ حد تک قریب ہیں، زمینی جہاز کو آئسولیشن پرت کے طور پر ترجیح دی جاتی ہے۔
● سگنلز کے درمیان مداخلت کو کم سے کم کرنے کے لیے، ملحقہ وائرنگ کی تہوں کی سگنل کی سمتیں ایک دوسرے کے ساتھ کھڑی ہونی چاہئیں، اور اگر ایک ہی سمت سے بچنا ممکن نہ ہو، تو ملحقہ سگنل کی تہوں کی ایک ہی سمت میں سگنلز کے اوور لیپنگ سے ہر طرح سے گریز کیا جانا چاہیے۔
● آپ ضروریات کے مطابق کئی مائبادی تہوں کو ترتیب دے سکتے ہیں۔ مائبادی کی تہوں کو ضرورت کے مطابق واضح طور پر لیبل لگانا چاہیے، ریفرنس پرت کے انتخاب پر توجہ دیں، اور مائبادی کی پرت کے اوپر تمام سگنلز کو مائبادی کی ضروریات کے ساتھ ترتیب دیں۔
2.Sاور لائن کی چوڑائی، لائن میں وقفہ کاری
● جب اوسط سگنل کرنٹ نسبتاً بڑا ہو، تو لائن کی چوڑائی اور کرنٹ کے درمیان تعلق پر غور کرنا ضروری ہے، تفصیلات کے لیے، درج ذیل جدول کو دیکھیں، مختلف موٹائیوں اور چوڑائیوں کے تانبے پلاٹینم کے لیے کرنٹ لے جانے والی میز۔
3.اوور ہول سیٹ کرنا
مندرجہ ذیل جدول کو سوراخ کرنے والے پیڈ اور سوراخ کے قطر کی ترتیب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
