При улучшенном уровне проводки печатной платы, что делает конструкцию вашей печатной платы более эффективной.

Компоновка печатной платы очень важна во всем дизайне печатной платы. Стоит изучить и изучить, как добиться быстрого и эффективного подключения и придать проводке на печатной плате высококачественный вид. Мы разобрали 7 аспектов, на которые необходимо обратить внимание при разводке печатной платы. Давайте проверим и восполним пробелы!

1. Общая обработка цифровых и аналоговых схем.

В настоящее время многие печатные платы больше не представляют собой отдельные функциональные схемы (цифровые или аналоговые схемы), а состоят из смеси цифровых и аналоговых схем. Поэтому при монтаже необходимо учитывать взаимные помехи между ними, особенно шумовые помехи на линии заземления. Частота цифровых схем высокая, а чувствительность аналоговых схем высокая. Что касается сигнальных линий, то высокочастотные сигнальные линии должны располагаться как можно дальше от чувствительных устройств аналоговых схем. Что касается линий заземления, вся печатная плата имеет только один узел с внешним миром, поэтому проблему общего заземления цифровых и аналоговых сигналов необходимо решать внутри печатной платы. Однако цифровая и аналоговая земля внутри платы фактически разделены. Они не связаны друг с другом, а находятся только на интерфейсе, где печатная плата соединяется с внешним миром (например, вилки и т. д.). Цифровая земля немного закорочена на аналоговую, обратите внимание, что точка подключения только одна. На печатной плате также имеется различное заземление, что определяется конструкцией системы.

2. Сигнальные линии прокладываются по электрическому (земляному) слою.

При монтаже многослойных печатных плат на слое сигнальных линий остается не так много незавершенных линий. Добавление большего количества слоев вызовет отходы и увеличит трудоемкость производства, соответственно увеличится и стоимость. Для разрешения этого противоречия можно рассмотреть проводку на электрическом (земляном) слое. В первую очередь следует рассматривать уровень мощности, а затем слой земли. Потому что целостность образования сохраняется.

3. Обработка соединительных ветвей в проводниках большой площади.

При заземлении большой площади (электричества) к нему подключаются ножки часто используемых компонентов. Обращение с соединительными ветвями необходимо тщательно продумать. С точки зрения электрических характеристик лучше, чтобы контактные площадки ножек компонентов были полностью соединены с медной поверхностью, но при сварке компонентов существуют некоторые скрытые опасности, такие как: ① Для сварки требуется мощный нагреватель. . ②Легко создать виртуальные паяные соединения. Поэтому, учитывая электрические характеристики и технологические требования, изготавливается крестообразная площадка для пайки, называемая теплозащитным экраном, широко известная как термопрокладка (Thermal). Таким образом, можно исключить возможность образования виртуальных паяных соединений из-за чрезмерного рассеивания тепла в поперечном сечении во время сварки. Секс значительно снижается. Обработка ножек силового (земляного) слоя многослойных плат аналогична.

4. Роль сетевой системы в проводке

Во многих CAD-системах проводка определяется на основе сетевой системы. Если сетка слишком плотная, хотя количество каналов увеличено, шаги слишком малы и объем данных в поле изображения слишком велик. Это неизбежно приведет к более высоким требованиям к объему памяти устройства, а также повлияет на скорость вычислений компьютерной электронной продукции. большое влияние. Некоторые пути недопустимы, например, те, которые заняты площадками ножек компонентов или заняты монтажными отверстиями и монтажными отверстиями. Слишком разреженная сетка и слишком мало каналов окажут большое влияние на скорость маршрутизации. Следовательно, должна быть разумная сетевая система для поддержки проводки. Расстояние между ножками стандартного компонента составляет {{0}},1 дюйма (2,54 мм), поэтому основа системы сетки обычно устанавливается равной 0,1 дюйма (2,54 мм). или целое кратное, меньшее {{10}},1 дюйма, например: 0,05 дюйма, 0,025 дюйма, 0,02 дюйма и т. д.

5. Обращение с проводами электропитания и заземления.

Даже если проводка на всей печатной плате выполнена правильно, помехи, вызванные недостаточным учетом проводов источника питания и заземления, ухудшат производительность продукта, а иногда даже влияют на вероятность успеха продукта. Поэтому к подключению источника питания и заземляющих проводов необходимо отнестись серьезно, чтобы свести к минимуму шумовые помехи, создаваемые источником питания и заземляющими проводами, и обеспечить качество продукта. Каждый инженер, занимающийся проектированием электронных изделий, понимает причину шума между проводом заземления и проводом питания. Сейчас мы опишем только уменьшенное шумоподавление: общеизвестное — добавление шума между источником питания и заземляющим проводом. Конденсатор «корень лотоса». Максимально удлините провода питания и заземления. Заземляющий провод шире, чем провод питания. Их соотношение следующее: провод заземления > провод питания > сигнальный провод. Обычно ширина сигнального провода составляет: 0.2~0.3 мм, а точная ширина может достигать 0.05~0,07 мм. , шнур питания имеет диаметр 1,2–2,5 мм. Для печатных плат цифровых схем широкие заземляющие провода можно использовать для образования петли, то есть для формирования заземляющей сети (заземление аналоговых схем таким образом использовать нельзя). Используйте медный слой большой площади для заземляющих проводов, а неиспользуемые на печатной плате все места подключаются к земле и используются в качестве заземляющих проводов. Или можно сделать многослойную плату, где провода питания и заземления будут занимать по одному слою.

6. Проверка правил проектирования (DRC)

После того как проект электропроводки выполнен, необходимо тщательно проверить, соответствует ли проект электропроводки правилам, установленным проектировщиком. Также необходимо подтвердить, соответствуют ли установленные правила потребностям процесса производства печатных плат. Общие проверки включают в себя следующие аспекты: построчная, построчная. Является ли расстояние между площадками компонентов, линиями и сквозными отверстиями, площадками компонентов и сквозными отверстиями, а также сквозными отверстиями разумным и соответствует ли оно производственным требованиям. Имеют ли провода питания и заземления соответствующую ширину и плотно ли они соединены (низкий волновой импеданс)? Есть ли место на печатной плате, где можно расширить заземляющий провод? Были ли приняты меры для ключевых сигнальных линий, таких как короткие длины, защитные линии, а также четкое разделение входных и выходных линий? Имеют ли части аналоговой и цифровой схемы независимые заземляющие провода? Будет ли графика (например, значки, метки), добавленная на печатную плату позже, вызывать короткое замыкание сигнала. Измените некоторые неудовлетворительные формы линий. Добавлены ли к печатной плате технологические линии? Соответствует ли паяльная маска требованиям производственного процесса, подходит ли размер паяльной маски и нажат ли символьный знак на контактной площадке устройства, чтобы не повлиять на качество электрической сборки. Уменьшен ли край внешней рамки заземляющего слоя блока питания в многослойной плате? Если медная фольга заземляющего слоя источника питания выходит за пределы платы, легко вызвать короткое замыкание.

7. Проектирование переходных отверстий

Виа (via) – один из важных компонентов многослойной печатной платы. Стоимость сверления обычно составляет от 30% до 40% стоимости производства печатной платы. Проще говоря, каждое отверстие на печатной плате можно назвать переходным отверстием. С функциональной точки зрения переходные отверстия можно разделить на две категории: одна используется для электрических соединений между слоями; другой используется для фиксации или позиционирования устройств. С точки зрения процесса переходные отверстия обычно делятся на три категории: глухие, скрытые и сквозные.

Глухие отверстия расположены на верхней и нижней поверхностях печатных плат. Они имеют определенную глубину и используются для соединения поверхностных контуров и внутренних контуров ниже. Глубина отверстий обычно не превышает определенного соотношения (диафрагмы). Скрытые переходные отверстия относятся к соединительным отверстиям, расположенным на внутреннем слое печатной платы и не доходящим до поверхности печатной платы. Вышеупомянутые два типа отверстий расположены во внутреннем слое печатной платы. Они изготавливаются методом сквозного формования перед ламинированием. В процессе формирования сквозного отверстия несколько внутренних слоев могут перекрываться. Третий тип называется сквозным отверстием, которое проходит через всю печатную плату и может использоваться для реализации внутренних соединений или в качестве монтажных отверстий для компонентов. Поскольку сквозные отверстия проще реализовать в технологии и имеют более низкую стоимость, они используются в большинстве печатных плат вместо двух других сквозных отверстий. Следующие сквозные отверстия считаются сквозными, если не указано иное.

1. С точки зрения конструкции сквозное отверстие в основном состоит из двух частей: одна — это просверленное отверстие посередине, а другая — область площадки вокруг просверленного отверстия. Размер этих двух частей определяет размер переходного отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростных печатных плат с высокой плотностью проектировщики всегда надеются, что переходные отверстия должны быть как можно меньшими, чтобы на плате можно было оставить больше места для проводки. Кроме того, чем меньше переходные отверстия, тем меньше их собственная паразитная емкость. Чем он меньше, тем больше подходит для высокоскоростных цепей. Однако уменьшение размера отверстия также приводит к увеличению стоимости, а размер сквозного отверстия не может уменьшаться до бесконечности. Оно ограничено сверлением (сверлением), гальваникой (покрытием) и другими технологическими процессами: чем меньше отверстие, тем труднее его сверлить. Чем дольше длится отверстие, тем легче отклониться от центра; а когда глубина отверстия превышает диаметр просверленного отверстия в 6 раз, нет гарантии, что стенка отверстия будет равномерно покрыта медью. Например, текущая толщина (глубина сквозного отверстия) обычной печатной платы 6-слоя составляет около 50 мил, поэтому диаметр сверления, который может предоставить производитель печатной платы, может достигать только 8 мил.

2. Паразитная емкость переходного отверстия Само переходное отверстие имеет паразитную емкость по отношению к земле. Если известно, что диаметр изолирующего отверстия переходного отверстия на заземляющем слое равен D2, диаметр площадки переходного отверстия равен D1, а толщина печатной платы равна T, диэлектрическая проницаемость подложки платы равна ε, то размер паразитной емкости переходного отверстия примерно равен: C=1.41εTD1/(D2-D1) Основное влияние паразитной емкости переходного отверстия на схему заключается в увеличьте время нарастания сигнала и уменьшите скорость цепи. Например, для печатной платы толщиной 50 мил, если сквозное отверстие внутренним диаметром 10 мил и диаметром площадки 2{{20} } Используется мил, а расстояние между контактной площадкой и заземляющей медной областью составляет 32 мил, мы можем приблизительно рассчитать сквозное отверстие по приведенной выше формуле. Паразитная емкость примерно равна: C=1.41x4,4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517пФ. Изменение времени нарастания, вызванное этой частью емкости, составляет: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0,517x(55/2)=31.28ps. Из этих значений видно, что, хотя эффект замедления задержки нарастания, вызванный паразитной емкостью одного переходного отверстия, не очень очевиден, проектировщикам все равно следует тщательно учитывать это, если переходные отверстия используются в схеме несколько раз для переключения между слоями. .

3. Паразитная индуктивность переходных отверстий Аналогично существуют паразитные емкости переходных отверстий и паразитные индуктивности. При проектировании высокоскоростных цифровых схем вред, причиняемый паразитной индуктивностью переходных отверстий, часто превышает влияние паразитной емкости. Его паразитная последовательная индуктивность ослабит вклад байпасного конденсатора и ослабит фильтрующий эффект всей энергосистемы. Мы можем использовать следующую формулу, чтобы просто рассчитать приблизительную паразитную индуктивность переходного отверстия: L=5.08h [ln (4h/d) + 1] где L относится к индуктивности переходного отверстия. переходное отверстие, h — длина переходного отверстия, а d — центр. Диаметр просверленного отверстия. Из формулы видно, что диаметр переходного отверстия оказывает небольшое влияние на индуктивность, но длина переходного отверстия влияет на индуктивность. Продолжая использовать приведенный выше пример, индуктивность переходного отверстия можно рассчитать как: L=5.08x0.050 [ln (4x0,050/0,010) + 1 ]=1.015nH. Если время нарастания сигнала составляет 1 нс, то его эквивалентное сопротивление составляет: XL=πL/T10-90=3,19 Ом. Такое сопротивление нельзя игнорировать при протекании через него тока высокой частоты. Особое внимание следует обратить на тот факт, что развязывающий конденсатор должен проходить через два переходных отверстия при соединении силового слоя и слоя земли, поэтому паразитная индуктивность переходных отверстий будет увеличиваться в геометрической прогрессии.

4. Проектирование переходных отверстий в высокоскоростных печатных платах. Из приведенного выше анализа паразитных характеристик переходных отверстий мы видим, что при проектировании высокоскоростных печатных плат, казалось бы, простые переходные отверстия часто оказывают сильное негативное влияние на проектирование схемы. эффект. Чтобы снизить негативные последствия, вызванные паразитным воздействием переходных отверстий, постарайтесь в конструкции сделать следующее:

1. С точки зрения стоимости и качества сигнала выберите переходное отверстие разумного размера. Например, при проектировании печатной платы 6-10-модуля памяти лучше использовать переходные отверстия толщиной 10/20 мил (сверление/прокладка). Для некоторых плат небольшого размера с высокой плотностью размещения вы также можете попробовать использовать переходные отверстия 8/18Mil. дыра. В современных технических условиях использование переходных отверстий меньшего размера затруднительно. Для переходных отверстий питания или заземления рассмотрите возможность использования разъемов большего размера, чтобы уменьшить импеданс.

2. Из двух формул, рассмотренных выше, можно сделать вывод, что использование более тонкой печатной платы полезно для уменьшения двух паразитных параметров переходных отверстий.

3. Старайтесь не менять слои сигнальных дорожек на плате, то есть старайтесь не использовать ненужные переходные отверстия.

4. Контакты питания и заземления должны быть просверлены рядом. Чем короче выводы между переходными отверстиями и выводами, тем лучше, поскольку они вызывают увеличение индуктивности. В то же время провода питания и заземления должны быть как можно более толстыми, чтобы уменьшить импеданс.

5. Разместите несколько заземленных переходных отверстий рядом с переходными отверстиями изменения сигнального слоя, чтобы обеспечить замкнутый контур для сигнала. Вы даже можете разместить на печатной плате большое количество резервных заземляющих отверстий. Конечно, вам также необходимо проявлять гибкость в своем дизайне. Модель переходного отверстия, обсуждавшаяся ранее, представляет собой случай, когда каждый слой имеет площадку. Иногда мы можем уменьшить или даже удалить площадки на некоторых слоях. Особенно когда плотность переходных отверстий очень высока, это может привести к повреждению канавки, изолирующей цепь в медном слое. Чтобы решить эту проблему, помимо перемещения расположения переходных отверстий, мы также можем рассмотреть возможность размещения переходных отверстий в медном слое. Размер колодки уменьшен.