PCB dizaynini o'zlashtirish: strategiyalar, ko'rsatmalar va eng yaxshi amaliyotlar

PCB sxematik diagrammasi - PCB dizayni

PCB elektron muhandislik loyihalarida hal qiluvchi rol o'ynaydigan elektron sxemalarning skeletlari va asab tizimiga o'xshaydi. Biroq, ko'p odamlar PCB dizayni haqida tushunchaga ega emaslar yoki etarli ma'lumotga ega emaslar.

Universitetda o‘qib yurgan yillarimda elektron plata va apparat sxemalarini loyihalashga alohida qiziqish paydo bo‘ldi va bu fanlarni qunt bilan o‘rgandim. O'sha paytda men o'qishni tugatgandan so'ng ofis sharoitida kompyuter yordamida dizayn (SAPR) bilan bog'liq ishni ta'minlash ideal bo'lishiga ishongandim. O'qishni tugatgandan so'ng, men Guanchjoudagi elektron kompaniyada muvaffaqiyatli ishladim va u erda PCB muhandisi bo'lib ishladim. Dastlab, sxematik chizish, komponentlarni tanlash, tenglikni joylashtirish, prototipni lehimlash, disk raskadrovka, materiallar ro'yxatini (BOM) yaratish va ish yo'riqnomasini tayyorlash kabi turli vazifalarni yaxshi bilishim kerak edi. Bu tajriba mening elektronika sanoatidagi sayohatimning boshlanishi edi.

PCB dizaynida sxematik diagrammalarning hal qiluvchi roli

Yaxshi sxematik diagramma yaxshi marshrutni kafolatlay olmasa-da, sifatli marshrutlash yaxshi sxemadan boshlanadi. Sxematik tuzilayotganda, butun sxemaning signal oqimiga diqqat bilan e'tibor qaratib, batafsil ko'rib chiqish talab etiladi. Sxemada chapdan o'ngga silliq va barqaror signal oqimi tenglikni o'rnatishda xuddi shunday yaxshi signal oqimiga aylanishi kerak. Sxemada iloji boricha foydali ma'lumotlarni taqdim etish tavsiya etiladi.

Ba'zan, sxema loyihalash muhandislari mavjud bo'lmaganda, mijozlar sxema muammolarini hal qilishda bizdan yordam so'rashlari mumkin. Ushbu ish bilan shug'ullanadigan dizaynerlar, texniklar va muhandislar ko'pincha minnatdor bo'lishadi, biz ham shunday qilamiz. Malumot belgilari, quvvat sarfi va bardoshlilik kabi umumiy ma'lumotlardan tashqari, sxemaga yana qanday ma'lumotlar kiritilishi kerak? Quyidagi takliflar oddiy sxemani yuqori darajaga ko'tarishi mumkin: to'lqin shakllari, korpus haqidagi mexanik ma'lumotlar, bosilgan chiziq uzunligi, bo'sh joylar; qaysi komponentlar PCBga joylashtirilishi kerakligini ko'rsatish; sozlash ma'lumotlarini, komponent qiymatlari diapazonlarini, issiqlik tarqalish ma'lumotlarini, boshqariladigan impedans bosilgan chiziqlarni, izohlarni, sxema harakatlarining qisqacha tavsiflarini va boshqalarni taqdim etish.

PCB dizaynida samarali hamkorlik qilish bo'yicha ko'rsatmalar

Agar siz marshrutni o'zingiz loyihalashtirmagan bo'lsangiz, marshrutlash dizaynerining ishini sinchkovlik bilan ko'rib chiqish uchun ko'p vaqt ajratish kerak. Bu vaqtda kichik bir ehtiyot chorasi yuzta dori vositasidan ustun turishi mumkin. Marshrutchi sizning g'oyalaringizni tushuna oladi deb o'ylamang. Sizning fikringiz va ko'rsatmalaringiz marshrutni loyihalash jarayonining dastlabki bosqichlarida eng muhim hisoblanadi. Qanchalik ko'p ma'lumot taqdim etsangiz va marshrutlash jarayonida qanchalik ko'p ishtirok etsangiz, natijada PCB shunchalik yaxshi bo'ladi. Marshrutlash dizayneri uchun vaqtinchalik tugatish nuqtasini o'rnatish - siz xohlagan marshrutga muvofiq marshrutlash jarayonini tezda ko'rib chiqish - marshrutni yo'nalishdan chetga chiqishning oldini oladi va shu bilan qayta ishlash ehtimolini kamaytiradi.

Instructions for the routing engineer should include: a brief description of the circuit function, a PCB schematic indicating the locations of inputs and outputs, PCB stack-up information (e.g., board thickness, number of layers, detailed information on each signal layer and ground plane—power, ground, analog signal, digital signal, and RF signal); which signals each layer requires; placement requirements for critical components; exact locations of bypass components; which printed lines are critical; which lines require controlled impedance printing; which lines require matched lengths; component dimensions; which printed lines need to be kept apart (or close together); which components need to be kept apart (or close together); which components need to be placed on top of the PCB and which need to be placed underneath. Never complain about providing too much information to others—Is it too little? Yes; Is it too much? No.

Xatolardan o'rganish: Kompleks PCB dizaynlarida komponentlarni joylashtirishning ahamiyati

Taxminan 10 yil oldin men ko'p qatlamli sirtga o'rnatiladigan elektron platani loyihalashtirdim - taxtaning ikkala tomonida komponentlar bor edi. Kengash oltin bilan qoplangan alyuminiy korpusda ko'plab vintlar bilan mahkamlangan (zarba qarshiligining juda qattiq talablari tufayli). Kengash orqali noto'g'ri ovqatlanish uchun pinlar taqdim etildi. Bu juda murakkab qurilma edi. Kengashdagi ba'zi komponentlar sozlash (SAT) testi uchun ishlatilgan. Biroq, men ushbu komponentlarning joylashishini aniq belgilab qo'ygan edim. Ushbu komponentlar qayerda o'rnatilganligini taxmin qila olasizmi? To'g'ri, ular taxtaning pastki qismiga o'rnatildi. Mahsulot muhandisi va texnik xodimi butun qurilmani qismlarga ajratish, sozlashni yakunlash va keyin uni qayta yig'ish kerak bo'lganda, ular mamnun emas edi. O'shandan beri bunday xatoga yo'l qo'ymadim.

Strategik elektron sxemasi orqali PCB samaradorligini oshirish

Xuddi PCBlarda bo'lgani kabi, pozitsiya hamma narsani belgilaydi. Sxema PCBga qayerda joylashtirilganligi, uning o'ziga xos elektron elementlari qayerda o'rnatilganligi va unga qo'shni bo'lgan boshqa sxemalar juda muhimdir.

Odatda, kirishlar, chiqishlar va quvvat manbalarining pozitsiyalari oldindan belgilanadi, ammo ular orasidagi sxemalar ba'zi "ijodkorlik" ni talab qiladi. Shuning uchun marshrut tafsilotlariga e'tibor berish katta daromad keltiradi. Asosiy komponentlarning pozitsiyasidan boshlab, o'ziga xos sxemani va butun PCBni ko'rib chiqing. Asosiy komponentlarning joylashuvi va signal yo'llarini boshidan belgilash dizaynning kutilgan operatsion maqsadlarga erishishini ta'minlashga yordam beradi. Dizaynni birinchi marta to'g'ri bajarish xarajatlarni va stressni kamaytirishi va rivojlanish tsiklini qisqartirishi mumkin.

Bundan tashqari, keling, PCBdagi ushbu "maxsus prokladkalar" ni muhokama qilaylik:

Birinchidan, ko'z yoshi tomchisi yostiq va o'tkazgich o'rtasidagi yoki o'tkazgich va o'tkazgich o'rtasidagi tomchi ulanishdir. Ko'z yoshini o'rnatishdan maqsad, elektron plataga katta tashqi kuch ta'sirida o'tkazgich va prokladka yoki o'tkazgich va o'tkazgich o'rtasidagi aloqa nuqtasini uzilishining oldini olish, shuningdek, tenglikni elektron platasini yanada chiroyli ko'rinishga keltirishdir. Ko'z yoshining vazifasi signal chizig'i kengligining to'satdan torayib ketishiga yo'l qo'ymaslikdir, bu marshrut va komponent yostig'i o'rtasidagi aloqani yumshoqroq qilish va yostiq va marshrutlash o'rtasidagi aloqani oson buzish muammosini hal qilishi mumkin.

1. Payvandlashda u yostiqni himoya qilishi va bir nechta payvand choklari paytida yostiqning tushishini oldini oladi.
2. Ulanishning ishonchliligini oshirish (ishlab chiqarishda notekis qirqish va yoriqlarning o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan yoriqlar oldini olish uchun)
3. Silliq empedans, impedansning keskin o'zgarishini kamaytiring PCB dizaynida prokladkani yanada mustahkam qilish va mexanik taxta ishlab chiqarishda prokladkaning o'tkazgichdan uzilib qolishiga yo'l qo'ymaslik uchun ko'pincha yostiq va o'tkazgich o'rtasida o'tish zonasi o'rnatiladi. ko'z yoshi, shuning uchun ko'pincha ko'z yoshlari (Ko'z yoshlari) deb ataladi.

Ikkinchidan, chiqarish tishi. Bu narsa chiqarish tishi, chiqarish oralig'i yoki uchqun oralig'i deb ataladi. Uchqun oralig'i - bu bir-biriga qaragan o'tkir burchaklarga ega bo'lgan juft uchburchak bo'lib, uchburchaklarning uchlari maksimal 10 mildan minimal 6 milgacha masofada joylashgan. Bir uchburchak yerga ulangan, ikkinchisi esa signal liniyasiga ulangan. Bu uchburchak komponent emas, balki PCB marshrutizatsiya jarayonida ishlatiladigan mis folga qatlamlaridan yasalgan. Bu uchburchaklar PCBning yuqori qatlamiga (komponent tomoniga) joylashtirilishi kerak va lehim qarshiligi bilan qoplanmasligi kerak.

1. Kommutatsiya quvvat manbalarining kuchlanish sinovi yoki ESD sinovi paytida umumiy rejim induktorining ikkala uchida yuqori kuchlanish hosil bo'ladi, bu esa kamonni keltirib chiqaradi. Atrofdagi qismlarga masofa yaqin bo'lsa, u atrofdagi qismlarga zarar etkazishi mumkin. Shuning uchun, kuchlanishni cheklash va shu bilan yoyni o'chirishda rol o'ynash uchun tushirish trubkasi yoki varistor uning ikki uchiga parallel ravishda ulanishi mumkin. To'lqinli kuchlanishdan himoya qiluvchini joylashtirish samarali bo'lsa-da, u nisbatan qimmat.
2. Yana bir usul - PCB konstruktsiyasida umumiy rejim induktorining ikkala uchiga tushirish tishini qo'shishdir, shunda induktor tushirish tishining ikkita uchli uchi orqali chiqariladi, boshqa yo'llar orqali oqizishdan saqlaydi va shu bilan atrofdagi va undan keyingi ta'sirni minimallashtiradi. - bosqich komponentlari.

Bo'shatish bo'shliqlari qo'shimcha xarajatlarni talab qilmaydi, faqat taxtani chizishda ularni tenglikni chizish kerak, lekin shuni ta'kidlash kerakki, tushirish bo'shlig'ining bu shakli havo shaklidagi tushirish bo'shlig'i bo'lib, faqat ESD vaqti-vaqti bilan paydo bo'ladigan muhitda ishlatilishi mumkin. ESD tez-tez sodir bo'ladigan muhitda ishlatilsa, tez-tez zaryadsizlanishi tufayli uglerod konlari uchburchakning ikki nuqtasida to'planadi, natijada tushirish bo'shlig'ida qisqa tutashuvga olib keladi va signal liniyasining erga doimiy qisqa tutashuviga olib keladi, natijada tizim xatosi.

Darhaqiqat, PCB dizaynida juda ko'p quvonchlar bor, lekin faqat mashq qilish orqali siz chuqur tushunchaga ega bo'lasiz. Agar do'stlar ushbu maqolani o'qib chiqqandan so'ng PCB dizayni haqida his-tuyg'ularga ega bo'lsalar, ular almashinuv uchun biz bilan bog'lanishlari mumkin.

Ishlab chiqarishni rejalashtirish uchun, shuningdek , ishlab chiqarish yoki yig'ish paketini yakunlashdan oldin ushbu mavzuni PCB materialini tanlash va sirt qoplamasini taqqoslash bilan taqqoslash ham foydalidir .

Sxemadan tortib ishlab chiqarishgacha bo'lgan dizayn qarorlari

Sxematik niyat, joylashtirish, marshrutizatsiya va eksport qilingan ishlab chiqarish fayllari turli savollarga javob beradi. Tegishli tekshiruvlarni aniqlash uchun dizayn bosqichi va jismoniy cheklovdan foydalaning.

Xulosa

PCB dizayni elektronda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lib, kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Biroq, tushunish ko'pincha cheklangan. To'liq sxemalar, batafsil to'lqin shakllari, mexanika va joylashtirishlar sifatli marshrutni asoslaydi. Qattiq ko'rib chiqish, aniq aloqa va erta yo'l/komponent spetsifikatsiyasi muammolarni oldini oladi, qoniqishni ta'minlaydi va samaradorlikni optimallashtiradi. Ixtisoslashtirilgan prokladkalar (ko'z yoshlari, tushirish tishlari) ajralishning oldini olish va yuqori kuchlanishni yumshatish orqali ishonchlilikni oshiradi. Tajriba va bilim almashish PCB dizaynini o'zlashtirish uchun kalit hisoblanadi.