Bei der Gestaltung ist das Layout ein wichtiger Teil.Das Ergebnis des Layouts wirkt sich direkt auf die Wirkung der Verkabelung aus. Sie können es sich also so vorstellen: Ein vernünftiges Layout ist der erste Schritt zum Erfolg des PCB-Designs.
Beim Pre-Layout geht es insbesondere darum, über die gesamte Platine, den Signalfluss, die Wärmeableitung, die Struktur und andere Architekturen nachzudenken.Wenn das Vorlayout ein Misserfolg ist, ist auch der spätere Mehraufwand umsonst.
1. Betrachten Sie das Ganze
Ob ein Produkt erfolgreich ist oder nicht, zum einen muss man sich auf die innere Qualität konzentrieren, zum anderen muss man die Gesamtästhetik berücksichtigen, beide sind perfekter, um das Produkt als erfolgreich zu betrachten.
Auf einer Leiterplatte musste die Anordnung der Komponenten ausgewogen, spärlich und geordnet sein, nicht kopflastig oder kopflastig.
Wird die Leiterplatte verformt?
Sind Prozesskanten reserviert?
Sind MARK-Punkte reserviert?
Ist es notwendig, die Platine zusammenzubauen?
Wie viele Schichten der Platine können Impedanzkontrolle, Signalabschirmung, Signalintegrität, Wirtschaftlichkeit und Erreichbarkeit gewährleisten?
2. Schließen Sie Fehler auf niedriger Ebene aus
Stimmt die Größe der Leiterplatte mit der Größe der Verarbeitungszeichnung überein?Kann es die Anforderungen des PCB-Herstellungsprozesses erfüllen?Gibt es eine Positionierungsmarkierung?
Gibt es keinen Konflikt zwischen Komponenten im zweidimensionalen und dreidimensionalen Raum?
Ist die Anordnung der Komponenten geordnet und übersichtlich angeordnet?Ist das Tuch fertig?
Können die Komponenten, die häufig ausgetauscht werden müssen, problemlos ausgetauscht werden?Ist es praktisch, die Einlegeplatine in das Gerät einzusetzen?
Ist der richtige Abstand zwischen Thermoelement und Heizelement vorhanden?
Lassen sich die verstellbaren Komponenten einfach verstellen?
Ist ein Kühlkörper dort installiert, wo eine Wärmeableitung erforderlich ist?Strömt die Luft reibungslos?
Ist der Signalfluss reibungslos und die kürzeste Verbindung?
Stehen Stecker, Buchsen etc. im Widerspruch zum mechanischen Aufbau?
Wird das Interferenzproblem der Leitung berücksichtigt?
3. Bypass- oder Entkopplungskondensator
In der Verkabelung benötigen analoge und digitale Geräte diese Art von Kondensatoren. Sie müssen in der Nähe ihrer Stromanschlüsse mit einem Bypass-Kondensator verbunden sein. Der Kapazitätswert beträgt normalerweise 0,1μF. Stifte so kurz wie möglich, um den induktiven Widerstand der Ausrichtung zu verringern, und so nah wie möglich am Gerät.
Das Hinzufügen von Bypass- oder Entkopplungskondensatoren zur Platine und die Platzierung dieser Kondensatoren auf der Platine sind Grundkenntnisse sowohl für digitale als auch für analoge Designs, ihre Funktionen sind jedoch unterschiedlich.Bypass-Kondensatoren werden häufig in analogen Verkabelungsdesigns verwendet, um Hochfrequenzsignale von der Stromversorgung zu umgehen, die andernfalls über die Stromversorgungspins in empfindliche analoge Chips gelangen könnten.Im Allgemeinen übersteigt die Frequenz dieser Hochfrequenzsignale die Fähigkeit des analogen Geräts, sie zu unterdrücken.Wenn in analogen Schaltkreisen keine Bypass-Kondensatoren verwendet werden, kann es zu Rauschen und in schwerwiegenderen Fällen zu Vibrationen im Signalpfad kommen.Für digitale Geräte wie Controller und Prozessoren werden ebenfalls Entkopplungskondensatoren benötigt, allerdings aus anderen Gründen.Eine Funktion dieser Kondensatoren besteht darin, als „Miniatur“-Ladungsbank zu fungieren, da in digitalen Schaltungen die Durchführung des Gate-Zustandsschaltens (d. h. Schalterschalten) normalerweise eine große Strommenge erfordert und beim Schalten Transienten auf dem Chip erzeugt werden und fließen Durch die Platine ist es von Vorteil, über diese zusätzliche „Ersatzladung“ zu verfügen.„Aufladung ist vorteilhaft.Wenn nicht genügend Ladung vorhanden ist, um den Schaltvorgang auszuführen, kann dies zu einer großen Änderung der Versorgungsspannung führen.Eine zu große Spannungsänderung kann dazu führen, dass der digitale Signalpegel in einen unbestimmten Zustand übergeht und wahrscheinlich dazu führt, dass die Zustandsmaschine im digitalen Gerät nicht richtig funktioniert.Der durch die Platinenausrichtung fließende Schaltstrom führt zu einer Spannungsänderung. Aufgrund der parasitären Induktivität der Platinenausrichtung kann die Spannungsänderung mit der folgenden Formel berechnet werden: V = Ldl/dt wobei V = Spannungsänderung L = Platine Ausrichtungsinduktivität dI = Änderung des durch die Ausrichtung fließenden Stroms dt = Zeit der Stromänderung Daher sind aus verschiedenen Gründen die an der Stromversorgung oder aktiven Geräten an den Leistungspins angebrachten Bypass-Kondensatoren (oder Entkopplungskondensatoren) eine sehr gute Praxis .
Wenn der Eingangsstrom relativ groß ist, wird empfohlen, die Länge und Fläche der Ausrichtung zu reduzieren und nicht über das gesamte Feld zu laufen.
Das Schaltgeräusch am Eingang ist mit der Ebene des Netzteilausgangs gekoppelt.Das Schaltgeräusch der MOS-Röhre des Ausgangsnetzteils beeinflusst das Eingangsnetzteil der Frontstufe.
Wenn sich auf der Platine eine große Anzahl von Hochstrom-DCDCs befinden, kommt es zu unterschiedlichen Frequenzen, Hochstrom- und Hochspannungssprungstörungen.
Daher müssen wir die Fläche der Eingangsstromversorgung reduzieren, um den Durchgangsstrom darauf zu gewährleisten.Erwägen Sie daher bei der Auslegung der Stromversorgung, den Vollbetrieb der Eingangsleistung auf der Platine zu vermeiden.
4. Stromleitungen und Erde
Wenn Stromleitungen und Erdungsleitungen gut aufeinander abgestimmt sind, kann die Möglichkeit elektromagnetischer Störungen (EMl) verringert werden.Wenn die Strom- und Erdungsleitungen nicht richtig passen, wird die Systemschleife ausgelegt und erzeugt wahrscheinlich Rauschen.In der Abbildung ist ein Beispiel für ein falsch zusammengestecktes PCB-Design für Stromversorgung und Erdung dargestellt.Bei dieser Platine werden unterschiedliche Leitungen zur Strom- und Erdung verwendet. Aufgrund dieser unsachgemäßen Passung besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die elektronischen Komponenten und Leitungen der Platine durch elektromagnetische Störungen (EMI) beeinträchtigt werden.
5. Digital-Analog-Trennung
Bei jedem PCB-Design müssen der Rauschteil der Schaltung und der „ruhige“ Teil (Nichtrauschteil) getrennt werden.Im Allgemeinen kann die digitale Schaltung Rauschstörungen tolerieren und ist unempfindlich gegenüber Rauschen (da die digitale Schaltung eine große Spannungsrauschtoleranz aufweist);im Gegenteil, die Spannungsrauschtoleranz der analogen Schaltung ist viel geringer.Von beiden sind analoge Schaltkreise am empfindlichsten gegenüber Schaltrauschen.Bei der Verkabelung von Mixed-Signal-Systemen sollten diese beiden Arten von Stromkreisen getrennt werden.
Die Grundlagen der Leiterplattenverdrahtung gelten sowohl für analoge als auch für digitale Schaltungen.Als Faustregel gilt die Verwendung einer ununterbrochenen Erdungsebene.Diese Grundregel reduziert den dI/dt-Effekt (Strom über Zeit) in digitalen Schaltkreisen, da der dI/dt-Effekt das Erdpotential verursacht und das Eindringen von Rauschen in den analogen Schaltkreis ermöglicht.Die Verkabelungstechniken für digitale und analoge Schaltkreise sind bis auf eines grundsätzlich gleich.Bei analogen Schaltungen ist außerdem zu beachten, dass die digitalen Signalleitungen und -schleifen in der Masseebene so weit wie möglich von der analogen Schaltung entfernt sind.Dies kann erreicht werden, indem entweder die analoge Erdungsebene separat mit der Erdungsverbindung des Systems verbunden wird oder indem die analogen Schaltkreise am anderen Ende der Platine, am Ende der Leitung, platziert werden.Dies geschieht, um externe Störungen des Signalpfads auf ein Minimum zu beschränken.Dies ist bei digitalen Schaltungen nicht erforderlich, die große Mengen an Rauschen auf der Grundebene problemlos tolerieren können.
6. Thermische Überlegungen
Bei der Planung müssen Luftkanäle zur Wärmeableitung und Sackgassen zur Wärmeableitung berücksichtigt werden.
Hitzeempfindliche Geräte sollten nicht hinter der Wärmequelle Wind platziert werden.Geben Sie dem Layoutstandort eines so schwierigen Wärmeableitungshaushalts wie DDR Vorrang.Vermeiden Sie wiederholte Anpassungen, da die thermische Simulation nicht erfolgreich ist.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. August 2022