Ceva ce trebuie să știți despre rutarea PCB, aspectul PCB și designul PCB

Toată lumea știe să facă diagrama schematică a PCB-ului este proiectată într-un PCB real, vă rugăm să nu subestimați acest proces, există o mulțime de lucruri pe principiul practicabilului în inginerie care sunt greu de realizat, sau unii producători de PCB-uri pot realiza iar alții nu le ating, deci nu este dificil să faci un PCB, dar să faci o placă PCB bună nu este un lucru ușor. Cele două dificultăți majore în domeniul microelectronică sunt procesarea semnalelor de înaltă frecvență și a semnalelor slabe. În acest sens, nivelul producției de PCB este deosebit de important. Același design schematic, aceleași componente, diferite fabrici de PCB fac ca PCB să aibă rezultate diferite, deci cum să faci o placă PCB bună?

A primit o sarcină de proiectare, trebuie să ștergeți mai întâi obiectivele de proiectare, este o placă PCB comună, PCB de înaltă frecvență, PCB cu semnal mic sau există atât semnal de înaltă frecvență, cât și semnal mic al PCB, dacă este un PCB comun, atâta timp cât aspect rezonabil și ordonat, dimensiune mecanică precisă, asta va fi bine.

Când pe placă există mai mult de 40 MHz linii de semnal, trebuie luate în considerare considerații speciale pentru aceste linii de semnal. Dacă frecvența este mai mare, vor exista restricții mai stricte asupra lungimii urmei. Conform teoriei rețelei cu parametri distribuiți, interacțiunea dintre circuitul de mare viteză și urmele acestuia este factorul decisiv, care nu poate fi ignorat în proiectarea sistemului. Odată cu creșterea vitezei de transmisie, opoziția pe linia de semnal va crește în mod corespunzător, iar diafonia dintre liniile de semnal adiacente va crește în proporție directă. În general, consumul de energie și disiparea căldurii circuitelor de mare viteză sunt, de asemenea, foarte mari, așa că trebuie acordată suficientă atenție atunci când faceți PCB de mare viteză.

Când există semnale slabe în milivolti sau chiar microvolti pe placă, aceste linii de semnal necesită o atenție specială. Semnalele mici sunt prea slabe pentru a fi ușor interferate cu alte semnale puternice. Măsurile de ecranare sunt adesea necesare, în caz contrar, raportul semnal-zgomot va fi mult redus. Astfel încât semnalul util este înecat de zgomot și nu poate fi extras eficient.

Depanarea plăcii ar trebui luată în considerare și în etapa de proiectare, locația fizică a punctului de testare, izolarea punctului de testare și alți factori nu pot fi ignorați, deoarece unele semnale mici și semnale de înaltă frecvență nu pot fi adăugate direct la sondă pentru a măsura.

În plus, ar trebui luați în considerare și alți factori înrudiți, cum ar fi numărul de straturi ale plăcii, ambalajul componentelor utilizate și rezistența mecanică a plăcii. Înainte de a face o placă PCB, ar trebui să aveți o idee clară despre obiectivele de proiectare ale designului.

După cum știm, unele componente speciale au cerințe speciale pentru aspect și rutare, cum ar fi amplificatoarele analogice utilizate în LOTI și APH, care necesită o sursă de alimentare lină, cu ondulație redusă. Partea de semnal analogic mic trebuie plasată cât mai departe de dispozitivul de alimentare. Pe placa OTI, partea mică de amplificare a semnalului este echipată special cu un capac de ecranare pentru a proteja interferențele electromagnetice rătăcite. Cipul Glink folosit pe placa NTOI adoptă procesul ECL, care consumă multă energie și generează multă căldură. Prin urmare, trebuie acordată o atenție specială problemei disipării căldurii în aspect. Dacă se adoptă disiparea naturală a căldurii, cipul Glink trebuie plasat într-un loc în care circulația aerului este relativ lină, iar căldura emisă nu poate exercita o influență mare asupra altor cipuri. Dacă placa este echipată cu difuzoare sau alte dispozitive de mare putere, aceasta poate provoca o poluare gravă a sursei de alimentare, căreia trebuie acordată suficientă atenție.

Unul dintre primii factori care trebuie luați în considerare în proiectarea componentelor PCB este performanța electrică. Mărimea reală (suprafața ocupată și înălțimea) componentelor și poziția relativă dintre componente trebuie luate în considerare pentru a asigura performanța electrică a plăcii de circuite și fezabilitatea. și comoditatea producției și instalării. Puneți componentele strâns conectate împreună cât mai mult posibil, în special pentru unele linii de mare viteză, și faceți-l cât mai scurt posibil. Separați semnalul de putere de componentele mici ale semnalului. În premisa de a îndeplini performanța circuitului, dar, de asemenea, luați în considerare componentele plasate ordonat, frumos, ușor de testat, dimensiunea mecanică a plăcii, locația prizei și așa mai departe trebuie, de asemenea, luate în considerare în mod serios.

Timpul de întârziere a transmisiei de împământare și interconectare în sistemele de mare viteză este, de asemenea, primul factor care trebuie luat în considerare în proiectarea sistemului. Timpul de transmisie pe linia de semnal are un impact mare asupra vitezei generale a sistemului, în special pentru circuitele ECL de mare viteză. Deși viteza blocului de circuit integrat în sine este foarte mare, creșterea timpului de întârziere datorită utilizării interconexiunilor obișnuite pe placă (întârziere de aproximativ 2 ns pentru fiecare lungime de linie de 30 cm) poate reduce foarte mult viteza sistemului.

Dirijarea PCB-ului este cea mai importantă procedură în întregul design PCB. Acest lucru va afecta direct performanța plăcii PCB. În procesul de proiectare a PCB, rutarea este efectuată în principal conform următoarelor principii:

(1) În general, liniile electrice și liniile de împământare ar trebui mai întâi proiectate, pentru a asigura performanța electrică a plăcii de circuite. În măsura în care este posibil, încercați să extindeți lățimea sursei de alimentare, linia de masă, cel mai bine este să fie mai lată decât linia de alimentare, relația lor este linia de masă> linia de alimentare> linia de semnal, de obicei, lățimea liniei de semnal este : 0.2 ~ 0.3 mm, lățimea minimă de până la 0.05 ~ 0.07 mm, linia de alimentare este, în general, 1.2 ~ 2.5 mm. PCB pentru circuite digitale poate fi utilizat cu conductori largi de împământare pentru a forma un circuit, adică pentru a forma o rețea de împământare (masa pentru circuitele analogice nu poate fi folosita in acest fel)

(2) Liniile de înaltă frecvență trebuie plasate avansate, intrarea și ieșirea liniei de margine ar trebui să evite paralelele adiacente, pentru a nu produce interferențe de reflexie.

(3) Orice linie de semnal nu trebuie să formeze o buclă, dacă este inevitabil, bucla ar trebui să fie cât mai mică posibil; orificiul de trecere al liniei de semnal ar trebui să fie cât mai puțin posibil; (4) Păstrați liniile cheie scurte și groase și adăugați protecție pe ambele părți.

(5) Când se transmite semnal sensibil și semnal de bandă de câmp de zgomot prin cablu plat, ar trebui să se folosească modul „sol – semnal – pământ”.

(6) Punctele de testare ar trebui rezervate pentru semnalele cheie pentru a facilita testarea producției și întreținerii.

(7) După ce rutarea schemei este finalizată, rutarea ar trebui să fie optimizată; În același timp, după ce inspecția preliminară a rețelei și inspecția DRC sunt corecte, zona de derutare este umplută cu o linie de sol, iar o zonă mare de cupru este utilizată ca linie de masă. Pe placa de circuit imprimat, locurile care nu sunt utilizate sunt conectate cu pământul ca o linie de masă. Sau făcut pentru a fi placa multistrat, sursă de alimentare, linie de masă plasată pe un strat separat.

În general, lățimea liniei de semnal este de 0.3 mm (12 mil), lățimea liniei de alimentare este de 0.77 mm (30 mil) sau 1.27 mm (50 mil); Spațiul dintre șenile, între șenile și pad-uri, este mai mare sau egal cu 0.33 mm (13 mil). În aplicarea practică, spațiul trebuie luat în considerare atunci când condițiile permit; Când densitatea pistei este mare, se poate lua în considerare (dar nu este recomandat) utilizarea a două piste între pinii IC, a căror lățime este de 0.254 mm (10 mil) și a căror distanță nu este mai mică de 0.254 mm (10 mil). În circumstanțe speciale, atunci când pinii dispozitivului sunt denși și lățimea este îngustă, lățimea și distanța dintre linii pot fi reduse în mod corespunzător.

Cerințele de bază pentru pad și via sunt: ​​diametrul pad-ului trebuie să fie mai mare de 0.6 mm decât cel al via; De exemplu, rezistențe universale de tip pin, condensatoare și circuite integrate etc., folosind pad/prin dimensiunea de 1.6 mm/0.8 mm (63 mil/32 mil), priză, pin și diodă 1N4007 etc., folosind 1.8 mm/ 1.0 mm (71 mil/39 mil). În aplicarea practică, ar trebui determinată în funcție de dimensiunea componentelor reale. Dacă condițiile permit, dimensiunea plăcuțelor poate fi mărită în mod corespunzător. Orificiile de montare ale componentei proiectate pe placa PCB ar trebui să fie cu aproximativ 0.2 ~ 0.4 mm mai mari decât dimensiunea reală a pinului componentei.

În mod normal, 1.27 mm/0.7 mm (50 mil/28 mil); Atunci când densitatea liniei este mare, dimensiunea căii poate fi redusă în mod corespunzător, dar nu trebuie să fie prea mică. 1.0mm/0.6mm(40mil/24mil) pot fi luate în considerare.

pad și prin: ≥ 0.3 mm (12 mil) pad și pad: ≥ 0.3 mm (12 mil) pad și șine: ≥ 0.3 mm (12 mil) șine: ≥ 0.3 mm (12 mil) atunci când de înaltă dimensiune a pistei ： ≥ 0.254 mm（10mil）pad și pad ： ≥ 0.254mm（10mil）pad și șenilă： ≥ 0.254mm（10mil）canal și cale ： ≥ 0.254mm（10mil）

În primul rând, pornind de la premisa că designul PCB al diagramei schematice a circuitului este corect, verificați relația fizică a conexiunii dintre fișierul de rețea PCB generat și fișierul de rețea schematic și modificați designul la timp în funcție de fișierul de ieșire pentru a asigura corectitudinea a relației de conexiune de rutare.

După ce verificarea rețelei este trecută corect, efectuați verificarea DRC asupra designului PCB-ului și modificați designul în funcție de fișierul de ieșire la timp pentru a asigura performanța electrică a circuitului PCB. În cele din urmă, structura de instalare mecanică a PCB-ului ar trebui să verifice în continuare și a confirma.

Influența direcționării în unghi drept asupra semnalului se reflectă în principal în trei aspecte: în primul rând, colțul poate fi echivalent cu sarcina capacitivă pe linia de transmisie, ceea ce încetinește timpul de creștere; În al doilea rând, discontinuitatea impedanței va provoca reflectarea semnal; Al treilea este EMI generat de unghiul drept. Pentru câmpul de proiectare RF peste 10GHz, aceste unghiuri drepte mici pot deveni obiectul cheie al problemelor de mare viteză.

Semnal diferențial este atunci când driverul trimite două semnale echivalente, inversate, iar receptorul compară diferența dintre cele două tensiuni pentru a determina dacă starea logică este „0” sau „1”. Perechea de linii care transportă semnalul diferențial se numește linii diferențiale. În comparație cu rutarea semnalelor obișnuite cu un singur capăt, cele mai evidente avantaje ale semnalelor diferențiale se reflectă în următoarele trei aspecte: 1), imunitate ridicată la interferență datorită cuplării foarte bune dintre cele două linii diferențiale atunci când interferența de zgomot extern este prezentă. Se poate cupla la ambele linii în același timp, în timp ce capătului de recepție îi pasă doar de diferența dintre cele două semnale. Deci, poate anula complet zgomotul extern comun. În același mod, deoarece polaritatea celor două semnale este opusă, câmpul electromagnetic radiat de acestea se poate anula reciproc. Cu cât cuplarea este mai strânsă, cu atât mai puțină energie electromagnetică este eliberată în exterior.3), Poziționare precisă a sincronizarii. Deoarece schimbarea comutatorului semnalului diferențial este situată la intersecția a două semnale, spre deosebire de semnalul obișnuit cu un singur capăt, care depinde de tensiunea de prag înaltă și joasă, este mai puțin afectată de proces și temperatură și poate reduce eroare de sincronizare. LVDS (Low Voltage Differential Signaling), care este popular în prezent, se referă la această tehnologie de semnalizare diferenţială de amplitudine mică.

Rutarea curbată este un fel de metodă de rutare folosită adesea în Aspectul PCB. Scopul său principal este de a regla întârzierea, pentru a îndeplini cerințele de proiectare a timpului ale sistemului. Cei doi parametri cei mai critici sunt lungimea de cuplare paralelă (Lp) și spațiul de cuplare (S). Evident, atunci când semnalul este transmis pe traseul curbat, cuplarea între segmente de linie paralelă se va produce sub formă de mod diferenţial. Cu cât S este mai mic, cu atât Lp este mai mare și gradul de cuplare este mai mare. Acest lucru poate duce la o reducere a întârzierii transmisiei și la o reducere semnificativă a calității semnalului din cauza încrucișării, al cărui mecanism poate fi referit la analiza modului comun și a modului diferențial încrucișat.