Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
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PCB Design: Probleme lösen, Kosten senken, Leistung verbessern
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PCB Design: Probleme lösen, Kosten senken, Leistung verbessern

2022-02-14
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Author:pcb

Bei der Gestaltung von Leiterplatten, und Werkzeuge, einschließlich DesignSpark PCB, kann die meisten von ihnen effizient handhaben. Durch Annahme bestimmter praktischer Leitlinien, Ingenieure können Kosten effektiv senken und die Zuverlässigkeit der Leiterplatte verbessern und gleichzeitig Systemspezifikationen erfüllen, Umlenkung des Systems zu geringeren Kosten und Vermeidung weiterer Probleme. Das Design einer Leiterplatte bezieht sich auf das Schaltungslayout durch das Design der Schaltpläne, und die Herstellung der Leiterplatte zu möglichst geringen Kosten. In der Vergangenheit, Dies wurde in der Regel mit Hilfe von teuren Spezialwerkzeugen gemacht, aber jetzt, Die zunehmende Verfügbarkeit von leistungsstarken Softwaretools wie DesignSpark PCB und Designmodellen hat die Designgeschwindigkeit von Leiterplattendesignern erheblich beschleunigt. Während Ingenieure wissen, dass ein perfektes Design der Weg ist, Probleme zu vermeiden, Es ist immer noch eine Verschwendung von Zeit und Geld, bei gleichzeitiger Behandlung der Symptome statt der Ursachen. Zum Beispiel, if a problem is discovered during the electromagnetic compatibility (EMC) testing phase, es wird viel Kosteninvestition verursachen, und sogar das ursprüngliche Design muss angepasst und überarbeitet werden, die mehrere Monate dauern wird.

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Layout ist eines der ersten Probleme, mit denen Designer konfrontiert sind. Diese Frage hängt von Teilen der Zeichnung ab, Einige Geräte müssen auf der Grundlage logischer Überlegungen zusammengebaut werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, jedoch, dass temperaturempfindliche Bauteile, wie Sensoren, sollte getrennt von wärmeerzeugenden Komponenten angeordnet sein, einschließlich Stromrichter. Für Designs mit mehreren Leistungseinstellungen, 12-Volt- und 15-Volt-Stromwandler können an verschiedenen Stellen auf der Platine platziert werden, da die von ihnen erzeugte Wärme und elektrisches Geräusch andere Komponenten sowie die Zuverlässigkeit und Leistung der Platine beeinträchtigen können . Die oben genannten Komponenten werden auch Auswirkungen auf die elektromagnetische Leistung des Schaltungsdesigns haben, was nicht nur für die Leistung und den Energieverbrauch der Leiterplatte sehr wichtig ist, hat aber auch einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Leiterplatte, Alle in Europa verkauften Leiterplattenausrüstungen müssen CE-gekennzeichnet sein, um zu beweisen, dass sie andere Systeme nicht stören.. Allerdings, Dies ist in der Regel nur von der Stromversorgungsseite, und es gibt viele Geräte, die Geräusche aussenden, wie DC-DC-Wandler, und Hochgeschwindigkeits-Datenkonverter. Aufgrund des unvollkommenen Leiterplattendesigns, Dieses Rauschen kann vom Kanal erfasst und als kleine Antenne abgestrahlt werden, Erzeugung falscher Geräusch- und Frequenzanomalien. Far-field electromagnetic interference (EMI) problems can be solved by adding filters at the noise point or shielding the signal with a metal enclosure. Allerdings, paying enough attention to the equipment that can emit electromagnetic interference (EMI) on the circuit board allows the circuit board to choose a cheaper casing, die Kosten des gesamten Systems effektiv reduziert.

Electromagnetic interference (EMI) is indeed a factor that has to be taken into account in the design process of Leiterplatte. Elektromagnetisches Übersprechen kann mit dem Kanal gekoppelt werden, Das Signal in Rauschen umwandeln und die Gesamtleistung der Platine beeinflussen. Wenn das Kupplungsgeräusch zu hoch ist, das Signal kann vollständig abgedeckt sein, Daher muss ein teurerer Signalverstärker installiert werden, um ihn wieder normal zu machen. Allerdings, wenn das Layout der Signalleitungen zu Beginn des Designs der Leiterplatte vollständig berücksichtigt werden kann, die oben genannten Probleme können vermieden werden. Da das Design der Platine je nach Ausrüstung variiert, verschiedene Einsatzorte, unterschiedliche Anforderungen an die Wärmeableitung, and different electromagnetic interference (EMI) conditions, Die Designvorlage wird zu diesem Zeitpunkt nützlich sein. Kapazität ist auch ein wichtiges Thema im Leiterplattendesign, das nicht ignoriert werden kann, da sie die Geschwindigkeit der Signalausbreitung beeinflusst und den Stromverbrauch erhöht. Kanäle können an benachbarte Leiterbahnen gekoppelt oder zwei Schaltungsebenen vertikal durchlaufen, versehentlich einen Kondensator bilden. Dieses Problem kann relativ leicht gelöst werden, indem die Länge der parallelen Linien verringert wird, Hinzufügen eines Knicks an einer der Leitungen, um die Kupplung zu brechen, etc. Allerdings, Dies erfordert auch, dass Ingenieure die Prinzipien des Produktionsdesigns vollständig berücksichtigen, um sicherzustellen, dass das Design einfach herzustellen ist, Vermeidung von Lärmstrahlung durch den übermäßigen Biegewinkel der Linie. Es ist auch möglich, dass der Abstand zwischen den Linien zu eng ist, die kurze Schleifen zwischen den Linien erzeugen, besonders an den Kurven der Linien, und im Laufe der Zeit, Metall "Schnurrhaare" erscheinen. Bereiche mit höherem Schleifenrisiko als normal sind gekennzeichnet. Dieses Problem tritt besonders bei der Auslegung der Bodenfläche auf.. Eine Metallschaltungsschicht, die potenziell mit allen Leiterbahnen darüber und darunter koppelt. Obwohl die Metallschicht Lärm effektiv blockieren kann, Die Metallschicht erzeugt auch eine zugehörige Kapazität, was die Laufgeschwindigkeit des Stromkreises beeinflusst und den Stromverbrauch erhöht. Was das Design von Mehrschichtplatinen betrifft, Das Design von Durchgangslöchern zwischen verschiedenen Leiterplattenschichten kann ein kontroverses Thema sein, weil das Design von Durchgangslöchern viele Probleme bei der Herstellung und Herstellung von Leiterplatten bringt. Die Durchgangslöcher zwischen den Leiterplattenschichten beeinflussen die Leistung des Signals und verringern die Zuverlässigkeit des Leiterplattendesigns, so sollte es volle Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Lösung: Es gibt viele verschiedene Ansätze, um verschiedene Probleme während des Entwurfs eines Leiterplatten. Unter ihnen ist die Anpassung des Entwurfsschemas selbst, z. B. Anpassung des Schaltungslayouts, um Rauschen zu reduzieren; Es gibt auch Methoden im Layout der Leiterplatte. Konstruktionskomponenten können durch das Layout-Tool automatisch installiert werden, Aber die Fähigkeit, das automatische Layout manuell anzupassen, hilft, die Qualität des Boarddesigns zu verbessern. Durch diese Maßnahme, Die Überprüfung der Designregeln basiert auf technischen Unterlagen, um sicherzustellen, dass die Platine den Anforderungen des Leiterplattenherstellers entspricht. Das Trennen der verschiedenen Leiterplattenschichten kann die zugehörige Kapazität reduzieren, jedoch, Dies erhöht die Anzahl der Schichten auf dem Brett, was die Kosten erhöht und mehr Durchgangsprobleme verursacht. Obwohl die Verwendung eines orthogonalen Netzstromsystems und des Erdleitungsdesigns die physische Größe der Platine erhöhen können, Es kann die Masseebene in einer zweilagigen Leiterplatte effektiv verwenden, um Kapazitäts- und Leiterplattenherstellungskomplexität zu reduzieren. Designwerkzeuge, einschließlich DesignSpark PCB, Kann Ingenieuren helfen, viele Probleme zu Beginn des Entwurfs zu lösen, Aber Ingenieure müssen immer noch ein gutes Verständnis für die Konstruktionsanforderungen von Leiterplatten. Zum Beispiel, wenn der Editor der Leiterplatte die Anzahl der Schichten der Leiterplatte zu Beginn des Designs wissen muss, zum Beispiel, Eine zweischichtige Leiterplatte muss eine Masseebene und eine Leistungsebene haben, zwei aus unabhängigen Schichten zusammengesetzte.

Der Einsatz der automatischen Bauteilplatzierungstechnologie ist sehr nützlich, Das kann Designern helfen, mehr Zeit mit der Gestaltung des Layoutbereichs des Geräts zu verbringen. Zum Beispiel, wenn sich das Netzteil zu nah an empfindlichen Signalleitungen oder Bereichen mit hoher Temperatur befindet, Viele Probleme werden auftreten. Auf die gleiche Weise, Signalleitungen können auch automatisch geroutet werden, wobei die meisten Probleme vermieden werden, jedoch, Analyse und manuelle Manipulation von Hochrisikobereichen helfen, die Qualität und Rentabilität von Leiterplattendesigns erheblich zu verbessern, Senkung der Gesamtkosten. Entwurfsregeln überprüfen ist auch ein sehr leistungsfähiges Werkzeug zur Überprüfung der Linien, um sicherzustellen, dass die Abstände zwischen den Linien nicht zu nah sind, was zu einer zu kurzen Schleife führt. Allerdings, das Gesamtdesign hat noch einen hohen wirtschaftlichen Wert. Konstruktionsplanungsinspektionswerkzeuge können auch verwendet werden, um Leistungs- und Masseebenen zu überprüfen und anzupassen, um große parasitäre Kapazitätsbereiche zu vermeiden. Die oben beschriebenen Werkzeuge sind auch für Gerber und Excellon eine große Hilfe, wenn sie Verdrahtung und Leiterplattendruck durchführen, sowie Durchgangsbohrungen, um das endgültige Design zu erstellen. Auf diese Weise, Die technische Datei ist eng mit dem Plattenhersteller verknüpft.

Es gibt viele Aspekte, die beim Design einer Leiterplatte zu berücksichtigen sind, und Werkzeuge, einschließlich DesignSpark PCB, kann die meisten von ihnen effizient handhaben. Durch Annahme bestimmter praktischer Leitlinien, Ingenieure können Kosten effektiv senken und die Zuverlässigkeit der Leiterplatte verbessern und gleichzeitig Systemspezifikationen erfüllen, Umlenkung des Systems zu geringeren Kosten und Vermeidung weiterer Probleme mit Leiterplatten.