Η απόδοση μιας πλακέτας PCB εξαρτάται κατά 70% από το σχεδιασμό της διάταξης.που επηρεάζουν άμεσα τη σταθερότηταΕίτε είστε αρχάριος στο σχεδιασμό PCB ή ένας έμπειρος μηχανικός που αναζητά λύσεις βελτιστοποίησης,Η γνώση των ακόλουθων βασικών σημείων μπορεί να σας εξοικονομήσει το 90% των προβλημάτων στη διαδικασία του σχεδιασμού σας.

Ι. Προετοιμασία προ σχεδιασμού: 3 βήματα για να θέσετε ένα στερεό θεμέλιο και να αποφύγετε την επαναφορά

1Ορισμός των περιορισμών σχεδιασμού: Επιβεβαίωση των φυσικών διαστάσεων της πλακέτας PCB, αριθμός στρωμάτων (επιλογή μονο/διπλού/πολυστρωμάτων πλακέτων), απαιτήσεις παρεμπόδισης (π.χ. σήμα υψηλής ταχύτητας 50Ω,90Ω διαφορικό σήμα), τα όρια πτώσης τάσης του σιδηροδρόμου τροφοδοσίας, τα πρότυπα EMC (CE/FCC κλπ.) και οι παράμετροι της διαδικασίας παραγωγής (ελάχιστο πλάτος ίχνη, διαφορά ίχνη, μέσω μεγέθους) εκ των προτέρων.Γράψτε αυτούς τους περιορισμούς στους κανόνες σχεδιασμού (DRC) για να αποφευχθούν οι παραβιάσεις από την αρχή.

2Σχεδιακή αναθεώρηση και βελτιστοποίηση

Πριν από τη διάταξη, είναι απαραίτητη μια δεύτερη επισκόπηση του σχεδίου: ελέγξτε την ορθολογικότητα των οδών ισχύος, εδάφους και σήματος, αποφεύγοντας περιττές διασταυρώσεις.υψηλής ταχύτητας διεπαφές, και αναλογικά κυκλώματα) για την παροχή λογικής βάσης για τον μεταγενέστερο σχεδιασμό της διάταξης. Ετικέτα βασικών σημάτων (όπως ρολόι και ζεύγη διαφορικών) για εστιασμένο έλεγχο κατά τη διάταξη.

3Επιλογή συστατικών και επιβεβαίωση συσκευασίας
Προτεραιότητα για τα εξαρτήματα με τυποποιημένες συσκευασίες και εύλογη απόσταση από το πινάκι (αποφύγετε τις συσκευασίες με λεπτή απόσταση κάτω των 0,4 mm, οι οποίες αυξάνουν τη δυσκολία συγκόλλησης) ·Επιβεβαιώστε την ακρίβεια της βιβλιοθήκης πακέτων (προσδιορισμοί καρφίτ, τοποθεσίες μεταξοειδούς οθόνης, μεγέθη πλακέτων), ειδικά για εξαρτήματα ακριβείας όπως BGA και QFP, καθώς η εσφαλμένη συσκευασία μπορεί να οδηγήσει άμεσα σε αποτυχία σχεδιασμού.

ΙΙ. Σχεδιασμός διάταξης: Ακολουθήστε τις τρεις αρχές της "Χωρισμού ζώνης, της εγγύτητας και της διάχυσης της θερμότητας"

1. Λειτουργική διάταξη ζώνης

Διαίρεση της διάταξης σε υποπεριφέρειες ανάλογα με τον τύπο και τη λειτουργία του σήματος: Αναλογική περιοχή (ADC/DAC, αισθητήρες), Ψηφιακή περιοχή (MCU, FPGA), Περιοχή ισχύος (σιπάκια ισχύος, επαγωγείς, πυκνωτές),Περιοχή διεπαφής (USB)Διατηρούνται ζώνες απομόνωσης (συστήνεται ≥ 3 mm) μεταξύ κάθε περιοχής για να αποφεύγεται η παρεμβολή ψηφιακών σημάτων σε αναλογικά σήματα.

2. Προτεραιότητα στη διάταξη των κρίσιμων εξαρτημάτων: τοποθετήστε τα τσιπ τροφοδοσίας (LDO, DC-DC) κοντά στο φορτίο για να μειωθεί το μήκος της διαδρομής τροφοδοσίας·τοποθετήστε επαγωγούς και πυκνωτές κοντά στις καρφίτσες των τσιπ τροφοδοσίας για να σχηματίσουν ένα πλήρες κύκλωμα φιλτραρίσματος (αποφύγετε τις διαταγές "πτήσης καλωδίου").

Τοποθετούνται υψηλής ταχύτητας πηγές σήματος (όπως κρυστάλλινοι ταλαντωτές και ρολόι τσιπ) κοντά στον δέκτη για να συντομεύεται η διαδρομή μετάδοσης και να μειώνεται η παρέμβαση ζεύξης.να γείρει το περίβλημα του κρυστάλλου ταλαντωτή και να αφήσει γύρω του μια περιοχή χωρίς χαλκό ≥ 5 mm.

Να διατηρούνται τα μέρη που παράγουν θερμότητα (όπως τα τρανζίστορα ισχύος και οι οδηγοί LED) μακριά από ευαίσθητα μέρη (όπως οι MCU και οι αισθητήρες) και να παρέχεται επαρκής χώρος για την απώλεια θερμότητας·σχεδιασμός καλυμμένων με χαλκό απορροφητήρων θερμότητας, εάν απαιτείται.

3. Ελέγξτε τη λογική διάταξης: Βεβαιωθείτε ότι τα πινάκια των εξαρτημάτων δεν εμποδίζονται και ότι τα σημάδια με μεταξοειδή οθόνη είναι σαφώς αναγνωρίσιμα.5 mm και η απόσταση μεταξύ των συστατικών που τοποθετούνται στην επιφάνεια είναι ≥0.5 mm· τοποθετήστε συνδέσμους και στοιχεία διεπαφής κοντά στην άκρη του PCB για εύκολη εισαγωγή, αφαίρεση και δρομολόγηση.

ΙΙΙ. Σχεδιασμός καλωδίων: "Σύντομο, ίσιο και ομαλό" ως πυρήνας, λαμβάνοντας υπόψη την αντίσταση και την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια.

1Βασικοί κανόνες καλωδίωσης: Προτεραιότητα στη διαδρομή κρίσιμων σημάτων (ώρα, ζεύγη διαφορικών, σήματα δεδομένων υψηλής ταχύτητας), στη συνέχεια γενικά σήματα.οι γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας και εδάφους έχουν προτεραιότητα έναντι των γραμμών σηματοδότησης για τη διασφάλιση σταθερής παροχής ενέργειας.

Η καλωδίωση πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντή και ευθεία, αποφεύγοντας περιττές στροφές και διαδρόμους. Εάν είναι αναγκαίες στροφές, χρησιμοποιήστε γωνίες 45° ή στρογγυλεμένες άκρες.αποφεύγοντας 90° ορθές γωνίες (για τη μείωση της αντανάκλασης του σήματος και της ακτινοβολίας EMC).

Αντιστοίχιση πλάτους τροχιάς: Επιλέξτε το πλάτος ίχνη σύμφωνα με το ρεύμα (π.χ. ρεύμα 1A αντιστοιχεί σε πλάτος ίχνη 1 mm, 0,5A αντιστοιχεί σε 0,5 mm, το πλάτος ίχνη σήματος συνιστάται να είναι 0,2-0,3 mm).το εύρος και η απόσταση της διαχωριστικής σήματος πρέπει να τηρούνται αυστηρά οι απαιτήσεις για την αντίσταση (eΓια παράδειγμα, τα ζεύγη διαφορικών USB 3.0 απαιτούν πλάτος ίχνη 0,2 mm και διαφορά 0,4 mm).

2Βασικά σημεία για τη διαδρομή σήματος υψηλής ταχύτητας
Τα διαφορικά σήματα (όπως το HDMI, το PCIe και το Ethernet) πρέπει να είναι ίσου μήκους, παράλληλα και στενά συνδεδεμένα, με διαφορά μήκους που ελέγχεται εντός 5 mm. Αποφύγετε τη διακλαδισμό ή τη χρήση διαδρόμων.

Τα σήματα ρολογιού θα πρέπει να χρησιμοποιούν τοπολογία αλυσίδας αστεριών ή δισκίων για να αποφευχθεί η άμεση παράλληλη σύνδεση πολλαπλών φορτίων.

Τα σήματα υψηλής ταχύτητας θα πρέπει να αποφεύγουν τη διέλευση χωρισμένων περιοχών (όπως τα επίπεδα ισχύος και εδάφους), διαφορετικά θα διαταράξουν το επίπεδο αναφοράς και θα προκαλέσουν προβλήματα ακεραιότητας του σήματος.

3Οδηγίες για την αποφυγή παγίδων διαδρομής
Οι γραμμές σηματοδότησης δεν επιτρέπεται να διασχίζουν διαχωρισμούς ισχύος ή εδάφους.

Να αποφεύγεται η μακρά παράλληλη διαδρομή γραμμών σήματος σε διαφορετικά στρώματα (για να μειωθεί η διασταύρωση μεταξύ των στρωμάτων).

Τα κρίσιμα σήματα θα πρέπει ιδανικά να μην έχουν περισσότερα από 2 σήματα (τα σήματα εισάγουν παρασιτική επαγωγικότητα και χωρητικότητα, επηρεάζοντας την ακεραιότητα του σήματος).

IV. Σχεδιασμός γείωσης: Ευέλικτη εφαρμογή της "μοναδικής γείωσης σημείων" και της "πολλαπλής γείωσης σημείων"

4Οι αρχές γείωσης Ο πυρήνας της γείωσης είναι η "μείωση της περιοχής γείωσης" και η αποφυγή παρεμβολών που προκαλούνται από διαφορές δυναμικού γείωσης.Η αναλογική και η ψηφιακή πρόσδεση πρέπει να συνδέονται χωριστά και να συνδέονται τελικά σε ένα και μόνο σημείο στην τροφοδοσία (Απαγορεύεται η άμεση ανάμειξη αναλογικών και ψηφιακών βάσεων.

1Διαφορετικοί τύποι σχεδιασμού γείωσης

Σημείο γείωσης: Χρησιμοποιήστε "στρ γείωση", συνδέοντας όλα τα σημεία σήματος σε ένα κοινό σημείο γείωσης για να μειωθεί η διασταύρωση μεταξύ των σημάτων.

Χρησιμοποιήστε "πολλαπλή γείωση σημείων"," συνδέοντας τα τερματικά γείωσης των τσιπ ισχύος και των πυκνωτών φίλτρων στο πλησιέστερο επίπεδο γείωσης ισχύος για να συντομεύσει την πορεία γείωσης και να μειώσει την αντίσταση γείωσης.

Γη προστασίας: Η γείωση των μεταλλικών περιβλήτων και των καλύψεων προστασίας πρέπει να είναι αξιόπιστη, με αντίσταση γείωσης ≤1Ω,αποφυγή του σχηματισμού "πλωτού εδάφους" (το πλωτό έδαφος είναι επιρρεπές στη συσσώρευση στατικού ηλεκτρισμού), οδηγώντας σε βλάβες ΕΜΚ).

2Τεχνικές σχεδιασμού εδάφους
Συνιστάται στις πολυεπίπεδες πλακέτες να χρησιμοποιείται δομή συσσώρευσης "επίπεδο ισχύος + επίπεδο εδάφους" (π.χ. Πάνω - Δύναμη - GND - Κάτω).Το επίπεδο εδάφους πρέπει να είναι πλήρως επιχρισμένο με χαλκό για να σχηματίζει επίπεδο αναφοράς χαμηλής αντίστασης.Οι μονοστρωμένες ή διστρωμένες σανίδες θα πρέπει να μεγιστοποιούν την επιφάνεια του χαλκού στο έδαφος, χρησιμοποιώντας ένα "έδαφος πλέγματος" ή ένα "εδαφικό επίπεδο μεγάλης επιφάνειας"," και συνδέοντας τα άνω και κάτω στρώματα του εδάφους μέσω διαδρόμων για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της γείωσης.

V. Σχεδιασμός τροφοδοσίας: Το φιλτράρισμα, η αποσύνδεση και η ρύθμιση της τάσης είναι όλα απαραίτητα

1Φίλτρα και αποσύνδεση τροφοδοσίας
Ένας κεραμικός πυκνωτής 0,1μF (αποσύνδεσμος πυκνωτής) πρέπει να τοποθετείται δίπλα στην πένα ισχύος κάθε ενεργού συσκευής (MCU, τσιπ), κοντά στην πένα και στο επίπεδο εδάφους,για την αντιμετώπιση των στιγμιαίων τρέχοντων προβλημάτων εφοδιασμούΈνας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής 10μF + κεραμικός πυκνωτής 0,1μF θα πρέπει να τοποθετείται στην είσοδο ισχύος για να φιλτράρει τον χαμηλής και υψηλής συχνότητας θόρυβο.

Οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές και οι κεραμικοί πυκνωτές θα πρέπει να τοποθετούνται στα τερματικά εισόδου και εξόδου της παροχής ενέργειας συνεχούς ρεύματος και συνεχούς ρεύματος, αντίστοιχα.Τα τερματικά του επαγωγού πρέπει να διατηρούνται μακριά από ευαίσθητα σήματα για την αποφυγή παρεμβολών μαγνητικής ζεύξης.

2. Δυναμική σιδηροδρομική διαδρομή
Οι σιδηρόδρομοι ισχύος υψηλού ρεύματος (όπως η ενέργεια από μπαταρία και οι κινητήρες) θα πρέπει να χρησιμοποιούν ευρεία ίχνη ή επικάλυψη χαλκού για τη μείωση της πτώσης τάσης και της παραγωγής θερμότητας.Οι λωρίδες απομόνωσης πρέπει να είναι αποκλεισμένες μεταξύ πολλαπλών σιδηροτροχιών ισχύος για την αποφυγή βραχυκυκλώσεων.Η διαίρεση ισχύος θα πρέπει να υιοθετηθεί με σχεδιασμό νησιού με σαφείς διαχωριστικές γραμμές και δεν θα πρέπει να επιτρέπεται η διασταύρωση των γραμμών σηματοδότησης.

VI. Βελτιστοποίηση EMC: Μείωση των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών από την πηγή διάταξης

1Σχεδιασμός ασπίδας
Τα ευαίσθητα κυκλώματα (όπως οι δέκτες ραδιοσυχνοτήτων και η αναλογική επεξεργασία σήματος) θα πρέπει να χρησιμοποιούν μεταλλικά καλύμματα προστασίας με καλή γείωση.οι γραμμές υψηλής ταχύτητας σήματος και ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να διατηρούν επαρκή απόσταση (≥ 10 mm) μεταξύ τους και των ευαίσθητων γραμμών, ή να απομονωθούν με χαλκό.

2. Διήθηση και βελτιστοποίηση γείωσης
Τα κυκλώματα διεπαφής (USB, Ethernet, διεπαφές παροχής ενέργειας) θα πρέπει να χρησιμοποιούν συστηματικούς επαγωγούς κοινής λειτουργίας και παράλληλες διόδους TVS για την καταστολή παρεμβολών κοινής λειτουργίας.όλες οι γραμμές σήματος των εξωτερικών διεπαφών πρέπει να φιλτράρονται πριν οδηγηθούν έξω από το PCB.

3Μείωση των Πηγών Ακτινοβολίας
Αποφεύγετε μακρές παράλληλες καλωδίσεις, υπο-αποβρύχθηκαν αγωγούς μετάδοσης και μεγάλες περιοχές με κρεμασμένο χαλκό.Κρατήστε τα σήματα του ρολογιού και τα σήματα υψηλής ταχύτητας όσο το δυνατόν συντομότερα και περιβάλλετε τα με επίπεδα εδάφους για να σχηματίσετε μια δομή "μικρογραμμίδας", μειώνοντας την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Ελέγχος μετά το σχεδιασμό: 3 βασικά βήματα για τη διασφάλιση της κατασκευαστικότητας και της μη ύπαρξης κρυφών κινδύνων

1. Ελέγχος Κανόνων της ΛΔΚ
Μετά την ολοκλήρωση της διάταξης, πρέπει να διενεργείται έλεγχος DRC, με επίκεντρο το κατά πόσον το πλάτος ίχνη, η απόσταση ίχνη, μέσω του μεγέθους, η απόσταση μεταξύ των στοιχείων, η αντιστοίχιση παρεμπόδισης κλπ.,να συμμορφώνονται με τους κανόνες σχεδιασμού για να διασφαλίζεται η μη παραβίαση.

2Ακεραιότητα σήματος και προσομοίωση EMC
Για τα PCB υψηλής ταχύτητας (π.χ. σήματα ≥100MHz), συνιστάται προσομοίωση ακεραιότητας σήματος (SI) για τον έλεγχο αν υπάρχουν αντανακλάσεις, διασταυρούμενη ηχογράφηση, προβλήματα συγχρονισμού κλπ.ακτινοβολούμενες εκπομπές, ηλεκτροστατική εκκένωση) για την έγκαιρη αναγνώριση και επίλυση προβλημάτων παρεμβολών.

3. Έλεγχος κατασκευαστικότητας (DFM)
Μέγεθος επιφάνειας: Διαχωριστικοί διάδρομοι ≥0,8 mm, διάδρομοι επιφανειακής τοποθέτησης ≥0,3 mm, αποφεύγοντας υπερβολικά μικρούς διαδρόμους που προκαλούν δυσκολίες στο τρυπάνι.

Διάφραξη και διάφραξη: Τα ανοίγματα της μάσκας πρέπει να καλύπτουν τα πλακάκια για να αποφεύγεται η έκθεση χαλκού. Το πλακάκι δεν πρέπει να καλύπτει τα πλακάκια ή τα διαδρόμια και οι χαρακτήρες πρέπει να είναι ευανάγνωστοι.

Σχεδιασμός πίνακα: Εάν απαιτείται επένδυση, πρέπει να διατηρούνται σημεία σε V-cut ή τρύπες σφραγίδας και να αφήνεται μια άκρη της διαδικασίας ≥3 mm στις άκρες του πίνακα για εύκολη παραγωγή SMT.