PCB tartibini navigatsiya qilish: muhandislar uchun eng yaxshi amaliyotlar

PCB ning joylashuvi uning tashqi ko'rinishidan ko'proqdir. Muvaffaqiyatli PCB sxemasi to'liq ishlab chiqarilishi bilan birga optimal elektron ishlashga erishish uchun o'z davrlarini jismoniy jihatdan tartibga soladi. Bu komponentlar kutubxonalarini, SAPR sozlamalarini va parametrlarini, komponentlarni joylashtirishni, marshrutlashni va quvvat taqsimlash tarmog'ini (PDN) loyihalashni ehtiyotkorlik bilan boshqarishni talab qiladi. Bundan tashqari, maket dizaynerlari o'z ishlari to'liq hujjatlashtirilganligini va yakuniy mahsulot mo'ljallangan elektron tizimga kiritilishiga tayyor bo'lishini ta'minlashi kerak.

Ayniqsa, PCB joylashtirish jarayoni bilan tanish bo'lmagan muhandislar uchun juda ko'p ish qilish kerak. Ushbu ish jarayoniga yordam berish uchun ma'lumot uchun PCB tartibi bo'yicha keng qamrovli ko'rsatmalarga ega bo'lish tavsiya etiladi. Sanoat va kompaniya standartlari dizayn tafsilotlarini belgilaydi, ammo tartib bo'yicha ko'rsatmalar muhandislarga tenglikni yaratish jarayonini boshidan oxirigacha boshqarishga yordam berish uchun juda muhimdir. O'zingizning tenglikni ishlab chiqish bo'yicha qo'llanmani shakllantirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan ba'zi asosiy tenglikni loyihalash bo'yicha ko'rsatmalar.

PCB tartibini boshlashdan oldin

Muvaffaqiyatli dizaynni ta'minlash uchun tartib jarayoni boshlanishidan oldin bir nechta vazifalarni hal qilish kerak. Birinchi vazifalardan biri foydalanish uchun PCB izlari kutubxonasini yaratishdir.

PCB joylashtirish kutubxonangizni qurishda paket o'lchamlari va o'lchamlari uchun sanoat standartlari (masalan, IPC) yoki ishlab chiqaruvchining spetsifikatsiyalaridan foydalanish juda muhimdir. Biroq, shaxsiy, kompaniya yoki texnik talablar ham ma'lum qismlar uchun o'zgarishlarni talab qilishi mumkin. Masalan, RF dizayndagi paketlar standart raqamli dizaynlarga qaraganda kichikroq pad o'lchamlarini talab qilishi mumkin. O'zingizning PCB komponentlarining izlari kutubxonangizni yaratish uchun ba'zi qo'shimcha ko'rsatmalar:

• Siz yaratgan har qanday kutubxona komponentlarida komponent standartlariga mos keladigan intervalgacha yostiqcha namunasi o‘lchamlariga ega ekanligiga ishonch hosil qiling.
• PCB izlari barcha kerakli elementlarni o'z ichiga olishi kerak, masalan, qismlar konturlari, ipak ekran belgilari va mos yozuvlar belgilari.
• Yakuniy dizaynga topshirishdan oldin ishlab chiqaruvchingiz siz yaratayotgan qismlarni qurishi mumkinligiga ishonch hosil qilish yaxshi qoidadir.

Boshqa variant esa, tashqi SAPR kutubxonasi provayderlarining PCB izlaridan foydalanishdir. Ehtiyot qismlar ishlab chiqaruvchilari ko'pincha dizayn tizimingiz uchun o'z komponentlarini oldindan tuzadilar va ba'zi vositalar ushbu qismlarni qulay tarzda yuklab olish uchun brauzerlarga ega.

PCB konturi va qatlamni yig'ish

PCB tartibini boshlashdan oldin, yaxshi kontur shaklini olish uchun mexanik dizaynerlar bilan ishlashingiz kerak. Dizayn omillari keyinroq o'zgartirilishi mumkin bo'lsa-da, har qanday o'zgarishlar yangi shaklga moslashish uchun sxemani sezilarli darajada qayta loyihalashga majbur qilishi mumkin. Bundan tashqari, SAPR vositalarining aksariyati mexanik dizayn tizimlaridan import qilingan ma'lumotlarni qabul qiladi va bu sizning ishingizni osonlashtiradi. Biroq, import qilingan ma'lumotlar bilan ham, siz hali ham PCB konturining to'g'ri ekanligini va dizayningiz uchun zarur bo'lgan barcha SAPR elementlarini, masalan, saqlash zonalarini o'z ichiga olganligiga ishonch hosil qilishingiz kerak.

Qatlamni yig'ish ham tartib boshlanishidan oldin bajarilishi kerak. Shunga qaramay, ularni keyinroq o'zgartirish mumkin, ammo mavjud sxemalarga potentsial ta'sir sizning dizayn jadvalingiz va byudjetingizni buzishi mumkin. Empedans bilan boshqariladigan marshrutlash va boshqa signal yaxlitligi talablari uchun to'g'ri qatlam konfiguratsiyasi ta'minlanishini ta'minlash uchun qatlam to'plami sizning maxsus dizayningiz uchun ham nozik sozlangan bo'lishi kerak. ni tanlash PCB materiallari bu bosqichda ham juda muhim, shuning uchun tegishli iz kengliklari va boshqa dizayn hisob-kitoblari materialning fizik xususiyatlariga asoslangan holda amalga oshirilishi mumkin. Bu xususiyatlar dielektrik o'tkazuvchanligi, izolyatsiya sifati, namlikni yutish tezligi va tarqalish omilini o'z ichiga oladi.

SAPR parametrlari va sozlamalari

SAPR tizimlarining standart sozlamalari bilan ishlaydigan dizaynerlarni topish odatiy hol emas. Biroq, aksariyat SAPR tizimlari foydalanuvchilarga ranglar, to'ldirish naqshlari, soyalar, shuningdek, shrift o'lchamlari va kengligi ustidan keng qamrovli nazoratni ta'minlaydi. Shuningdek, siz ma'lum ob'ektlarning ko'rinishini o'zgartirishingiz, bir dizayn elementini boshqasining ustiga qo'yishingiz, katakchalarni o'rnatishingiz va tartib va ​​marshrutlash afzalliklarini belgilashingiz mumkin. Ushbu sozlamalar ish samaradorligini oshirish uchun mo'ljallangan va sozlamalarni oldindan optimallashtirish orqali vaqtni tejashingiz mumkin.

Komponentlarni joylashtirish bo'yicha ko'rsatmalar

SAPR kutubxonalari, PCB konturlari va boshqa sozlash vazifalari bajarilgandan so'ng, dizaynni boshlash mumkin. Ushbu jarayondagi birinchi qadam PCB komponentining izlarini taxtaga joylashtirishdir. Komponentlarni taxtaga joylashtirish uchta asosiy talabga javob berishi kerak: sxemaning ishlashi, ishlab chiqarilishi va foydalanish imkoniyati.

Sxemaning ishlashi

Yuqori tezlikli sxemalar qisqa, to'g'ridan-to'g'ri signal yo'llariga erishish uchun ularning tarkibiy qismlarini iloji boricha yaqinroq joylashtirishlari kerak, ammo ular bu talabga ega bo'lgan yagona komponent emas. Analog sxemalar va quvvat komponentlarini ham ularning sezgir yoki yuqori oqim yo'llari imkon qadar qisqa bo'lishi uchun joylashtirish kerak. Bu indüktansni kamaytirishga yordam beradi va signal va quvvat yaxlitligini yaxshilaydi. Biroq, ba'zi hollarda, avtobus marshrutini yoki issiqlik izolyatsiyasini ta'minlash uchun ushbu komponentlarni ajratish kerak bo'lishi mumkin.

Ishlab chiqarish qobiliyati

Ishlab chiqarish xarajatlarini iloji boricha kamaytirish uchun komponentlarni ishlab chiqarishni iloji boricha osonlashtiradigan tarzda joylashtirish muhimdir. Misol uchun, bir-biriga juda yaqin bo'lgan komponentlar avtomatik ravishda yig'ilmasligi yoki avtomatlashtirilgan lehim jarayonlari bilan lehimlash qiyin bo'lishi mumkin. Yuqori chip komponentlari to'lqinli lehim ularning oldida kichikroq qismlarda amalga oshirilganda soya effektini keltirib chiqaradi, bu esa yomon lehim ulanishiga olib keladi. Kichik chip komponentlarining ikkita lehim yostig'i orasidagi muvozanatsiz mis notekis isitishni keltirib chiqaradi, bu esa bir lehim yostig'i ikkinchisidan oldin erib, ikkinchi tomonni yuqoriga tortadi.

Erkin

O'chirish platalari odatda qo'lda sinovdan o'tkazilishi va qayta ishlanishi kerak, bu esa hal qilinishi kerak bo'lgan komponentlarga kirishni talab qiladi. Kattaroq komponentlar ushbu komponentlarni yashirsa, bu ularning ishini ko'proq vaqt talab qilishi yoki qo'shni komponentlarga tasodifiy zarar etkazishi mumkin. Xuddi shunday, ulagichlar, kalitlar va boshqa kirish mumkin bo'lmagan inson-mashina interfeyslari ham elektron platani ishlab chiqarishni sekinlashtirishi mumkin.

Asosiy yo'naltiruvchi tamoyil shundan iboratki, sxema ishlab chiqish taxtasidagi komponentlarning asosiy reja ko'rinishidan boshlanishi kerak. Bu sizga analog va raqamli signallarning bir-birining ustiga chiqishini oldini olish uchun platadagi turli sxema maydonlarini qanday ajratish bo'yicha strategiyalarni ishlab chiqish imkonini beradi.

PCB joylashtirish bo'yicha ko'rsatmalar: Komponentlarni samarali joylashtirish marshrutlashga olib keladi

PCB marshrutlash bo'yicha ko'rsatmalar

Elektron plata dizaynerlari uchun optimal signal va quvvat yaxlitligini yaratish uchun elektron platalarini joylashtirish juda muhimdir. Qisqa, to'g'ridan-to'g'ri marshrutga erishish uchun komponentlar optimal pozitsiyalarga joylashtirilishi kerak. Shu bilan birga, barcha tarmoqlar to'liq yo'naltirilishi uchun tenglikni yotqizish kerak. Ushbu talablarni muvozanatlash yuqori zichlikdagi dizaynlarda juda qiyin bo'lishi mumkin. PCB dizayni bo'yicha birinchi yo'riqnoma marshrutlash uchun dizayn qoidalari va cheklovlarini o'rnatishdir.

Dizayn qoidalari va cheklovlari

Texnik jihatdan, dizayn qoidalari va cheklovlarini sozlash parametrlar va sozlamalarga kiritilishi kerak. Biroq, ko'pchilik qoidalar marshrutni kuzatish uchun to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladi, biz ularni bu erga kiritamiz. Qoidalar va cheklovlar trekning kengligi va oraliqlarini boshqarish uchun ishlatiladi va ular alohida tarmoqlar, tarmoq sinflari deb ataladigan tarmoqlar guruhlari uchun yoki barcha ko'rsatilmagan tarmoqlar uchun standart sozlamalar sifatida o'rnatilishi mumkin. Dizayn qoidalari, shuningdek, turli tarmoqlar, marshrut uzunliklari va mos uzunliklar uchun qaysi vites tanlanganligini va muayyan tarmoqlar va marshrutlash topologiyalari uchun qaysi qatlamlarga ruxsat berilishini nazorat qilish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, dizayn qoidalari komponentlar oralig'ini, silkscreen qoidalarini, mexanik bo'shliqlarni va boshqa ko'plab cheklovlarni nazorat qilish uchun ishlatiladi.

Signal va quvvatning yaxlitligi

Optimal ishlash va signal yaxlitligiga erishish uchun, PCB tartibi dizaynerlar o'z davrlarini marshrutlash uchun maxsus talablarga rioya qilishlari kerak. Bu erda dizayn qoidalari va cheklovlari yordam beradi - dizaynerlarga marshrutlash uchun SAPR tizimlariga jismoniy marshrutlash parametrlarini kiritish imkonini beradi. Aniq qiymatlar PCB ehtiyojlariga qarab o'zgarishi mumkin bo'lsa-da, dizaynerlar odatda quyidagi ko'rsatmalarga rioya qilinishini ta'minlash uchun qoidalar o'rnatadilar:

• Yuqori tezlikda uzatish uchun marshrutlar qisqa va to'g'ridan-to'g'ri bo'lishi kerak.
• Boshqariladigan empedans marshrutlash uchun trekning kengligi, oraliqlari va ruxsat etilgan qatlamlari.
• Mos keladigan uzunlikdagi marshrutlash uchun belgilangan yo'l uzunligi va uzunlik toleranslari.
• Differensial juftliklar uchun kenglik va oraliqlar.
• Soat va boshqaruv elementlari kabi sezgir signallar uchun kenglik va intervallar.
• Turli tarmoqlar uchun turlar orqali.
• Analog sxemalar uchun trekning kengligi va oraliqlari.
• Yuqori oqimli elektr zanjirlari uchun trekning kengligi va mis og'irliklari.

Yodda tutish kerak bo'lgan yana bir muhim yo'riqnoma - aralash signalli dizaynlarda marshrutlashda analog va raqamli marshrutlar o'rtasidagi kesishgan joylarni chetlab o'tishdir.

Samarali quvvat va yer tekisligi bo'yicha ko'rsatmalar

Zamonaviy yuqori tezlikda ishlaydigan dizaynlar uchun optimal topraklama strategiyasi ko'pincha ichki qatlamlarda bir yoki bir nechta uzluksiz tuproqli qatlamlardan foydalanish hisoblanadi. Bu ajoyib ta'minlaydi EMI himoya qiladi va aniq signal yo'llarini ta'minlaydi, bu umumiy signalning yaxlitligini yaxshilaydi. Noyob PCB konturlari yoki xususiyatlari tufayli er tekisligi uzilishlari sodir bo'ladigan hududlar uchun taxtadagi har qanday er bo'shliqlarida marshrutlashdan qochish kerak. Signallar uchun aniq qaytish yo'llari bo'lib xizmat qiladigan doimiy va qo'shni yer tekisliklari bo'lmasa, dizayningiz juda ko'p kiruvchi shovqinlarni keltirib chiqarishi mumkin. Yodda tutish kerak bo'lgan quvvat va yer tekisligi bo'yicha ba'zi ko'rsatmalar:

• Tuproq qatlamlari signal qatlamlariga ulashgan bo'lishi kerak PCB to'plami yuqori tezlikdagi marshrutlash bilan. Bu yuqori tezlikdagi marshrutni shovqinlardan himoya qilishga yordam beradi va signalning qaytish yo'llari uchun yaxshi mos yozuvlar tekisligini ta'minlaydi.
• Termal prokladkalardan foydalaning va samolyotga quvvat va tuproq ulanishlarini ehtiyotkorlik bilan boshqaring. Yostiqsimon chiziqning yostig'i radiusi yuqori tokni o'tkazish uchun etarlicha keng bo'lishi kerak, shu bilan birga bu ulanishlar radiator sifatida ishlash imkoniyatini yo'qotadi.
• Quvvat ulanishlarini diqqat bilan rejalashtiring va barcha ulangan komponentlarga quvvat tengligini ta'minlash uchun quvvat samolyotlarini ajrating.

Aralash signalli dizaynlarda bir vaqtning o'zida analog va raqamli sxemalarni yo'naltirishdan saqlaning

Silkscreen va PCB sinovlari bo'yicha ko'rsatmalar

Bir marta PCB dizayni tugallandi, silkscreen qatlamini tozalash va sinov nuqtalarini qo'shish orqali tartibni yakunlashga e'tibor qaratish vaqti keldi. Yo'naltiruvchi belgilar, qismlar raqamlari va kompaniyaning boshqa ma'lumotlari ipak ekran jarayoni orqali tenglikni siyoh bilan belgilanadi. Dizaynerlar odatda ushbu belgilarni loyihalash uchun o'zlarining SAPR tizimidagi "silkscreen print" qatlamidan foydalanadilar.

Ipak ekranli qatlam belgilari aniq bo'lishini ta'minlash uchun dizaynerlar quyidagi ko'rsatmalarga amal qiladilar:

• Chiziq kengligi 4 mildan kam bo'lmasligi kerak.
• Shrift o'lchamlari 24 milyadan kam bo'lmasligi kerak.

Komponentlar uchun mos yozuvlar belgilarini elektron platada aniq qismlarni topishga yordam berish uchun kompaniyaning tarmoq namunasi asosida qayta nomlash kerak. O'qishni osonlashtirish uchun mos yozuvlar belgilarini ko'chiring va aylantiring. Polaritni qo'shing va kerak bo'lganda bitta belgilarni qo'ying.

Sinov nuqtalari avtomatlashtirilgan yig'ilishni tekshirish uchun ommaviy ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan elektron platalar uchun juda muhimdir. Dizayndagi har bir tarmoqda sinov nuqtasi bo'lishi kerak, u mavjud bo'lgan teshik pin, orqali yoki qo'shilgan sirt o'rnatish sinov maydonchasi bo'ladimi. Sinov nuqtalari tenglikni komponentlari yoki yostiqchalari kabi boshqa narsalardan kamida 50 mil va tenglikni chetidan kamida 100 mil uzoqlikda bo'lishi kerak. Biroq, bu qiymatlar etkazib beruvchiga qarab farq qilishi mumkin, shuning uchun ishlab chiqaruvchining sinov nuqtasi talablari nima ekanligini tekshiring.