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Technique RF
Comment augmenter le niveau de câblage de la carte PCB
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Comment augmenter le niveau de câblage de la carte PCB

Comment augmenter le niveau de câblage de la carte PCB

2021-12-22
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Author:pcb

PCB board wiring is very important in the entire PCB circuit board design. Il vaut la peine d'étudier comment réaliser un câblage rapide et efficace et rendre votre câblage PCB très haut.


1. Common ground processing of digital circuit and analog circuit

Nowadays, many PCB circuit boards are no longer single-function circuits, Mais ils sont composés d'un mélange de circuits numériques et analogiques. Alors..., L'interférence mutuelle entre eux doit être prise en considération lors du câblage., En particulier, le bruit sur les fils au sol. The frequency of the digital circuit is high, Circuit analogique très sensible. For the signal line, Les lignes de signalisation à haute fréquence doivent être aussi éloignées que possible des circuits analogiques sensibles.. For the ground line, the whole PCB circuit board has only one node to the outside world. Therefore, Les problèmes de mise à la terre commune numérique et analogique à l'intérieur des circuits imprimés doivent être résolus., and the digital ground and analog ground inside the board are actually separated. They are not connected to each other, but at the interface where the PCB circuit board connects to the outside world. . Court - circuit entre le sol numérique et le sol analogique. Please note that there is only one connection point. There are also non-common grounds on the PCB circuit board, which is determined by the system design.


2. La ligne de signal est posée sur la couche électrique


Dans le câblage de carte imprimée multicouche, Parce qu'il n'y a pas beaucoup de fils non posés dans la couche de signal, l'ajout de couches supplémentaires entraînera des déchets et augmentera une certaine quantité de travail en production, et le coût augmentera par conséquent. Pour résoudre cette contradiction, vous pouvez envisager un câblage sur la couche électrique. La couche de puissance doit être considérée en premier, Le deuxième étage est le plancher.. Parce qu'elle préserve l'intégrité de la formation.


3. Traitement des jambes de connexion dans les conducteurs de grande surface

Dans les mises à la terre de grande surface, Les jambes des parties communes sont attachées, et le traitement des jambes de liaison doit être considéré de manière globale. En termes de Performances électriques, il vaut mieux que les plots des pattes des composants soient entièrement reliés à la surface de cuivre, mais la soudure des composants présente certains dangers cachés indésirables au montage, tels que : â‘ Le soudage nécessite une forte puissance chauffe-eau. â'¡Il est facile de créer des joints de soudure virtuels. Par conséquent, Les exigences en matière de performance électrique et de procédé sont incorporées dans les Pads à motifs croisés., appelées isolation thermique, Communément appelé isolation thermique, de sorte que la possibilité de joints de soudure virtuels en raison d'une chaleur de section excessive lors de la soudure peut être fortement réduite.


4. Le rôle du système de réseau dans le câblage

Dans de nombreux systèmes de CAO, le câblage est déterminé en fonction du système de réseau. La grille est trop dense, Bien que la route soit de plus en plus longue, mais le pas est trop petit, Et il y a trop de données dans ce domaine. Cela entraînera inévitablement des exigences plus élevées en matière de stockage des appareils., ainsi que la vitesse de calcul des produits électroniques de type informatique. Grande influence. Certains chemins sont invalides, comme ceux occupés par les plots des pattes du composant ou par des trous de montage ou des trous fixes. Des réseaux trop clairsemés et trop peu de canaux ont un impact important sur le taux de distribution. Il doit donc y avoir un système de grille raisonnable pour supporter le câblage. La distance entre les jambes des composants standard est de 0,1 pouce, donc la base du système de grille est généralement fixée à 0,1 pouces ou un multiple entier de moins de 0,1 pouces, tel que : 0,05 pouces, 0,025 pouces, 0,02 pouces, etc.


5. Treatment of power supply and ground wire
Even if the wiring in the entire PCB circuit board is completed very well, L'interférence due à une mauvaise prise en compte de l'alimentation électrique et du fil de terre peut réduire les performances du produit., and sometimes even affect the success rate of the product. Therefore, the wiring of the power supply and the ground wire should be taken seriously, Les interférences sonores générées par l'alimentation électrique et les fils au sol doivent être réduites au minimum afin d'assurer la qualité du produit.. Every engineer who is engaged in the design of electronic products understands the cause of the noise between the ground wire and the power wire, and now only the reduced noise suppression is expressed: it is well known that the power supply and the ground wire are added. Lotus capacitor. Try to widen the width of the power and ground wires. The ground wire is wider than the power wire. Their relationship is: ground wire>power wire>signal wire. Usually the signal wire width is 0.2~0.3mm, Largeur fine jusqu'à 0.05~0.7 mm. , The power cord is 1.2 Žž2.5 mm. For the PCB circuit board of the digital circuit, a wide ground wire can be used to form a loop, that is, to form a ground net for use. Le sol du circuit analogique ne peut pas être utilisé de cette façon. A large area of copper layer is used as the ground wire. All places used are connected to the ground as a ground wire. Or it can be made into a multilayer board, and the power supply and ground wires occupy one layer each.

6. Design Rule Check (DRC)
After the wiring design is completed, it is necessary to carefully check whether the wiring design conforms to the rules set by the designer, En même temps, it is also necessary to confirm whether the established rules meet the requirements of the printed board production process. The general inspection has the following aspects: line and line, line Whether the distance between the component pad, Fils et trous, component pad and through hole, and through hole and through hole is reasonable, and whether it meets the production requirements. Is the width of the power line and the ground line appropriate, and is there a tight coupling between the power line and the ground line? Is there any place to widen the ground wire in the PCB circuit board? Whether measures have been taken for the key signal lines, Comme une courte longueur, protection lines, Les lignes d'entrée et de sortie sont clairement séparées. Whether there are separate ground wires for analog circuit and digital circuit. Whether the graphics (such as icons, annotations) added to the PCB circuit board will cause signal short circuit. Modifier certaines formes de ligne indésirables. Is there a process line on the PCB circuit board? Si la plaque de soudage par résistance satisfait aux exigences du procédé de production, whether the size of the solder mask is appropriate, and whether the character logo is pressed on the device pad, so as not to affect the quality of the electrical equipment. Whether the outer frame edge of the power ground layer in the multilayer board is reduced, if the copper foil of the power ground layer is exposed outside the board, Facile à court - circuiter.

7. Via design
Vias are one of the important components of multi-layer PCB circuit boards, and the cost of drilling holes usually accounts for 30% to 40% of the cost of PCB circuit board manufacturing. En termes simples, every hole on the PCB circuit board can be called a via. Du point de vue fonctionnel, vias can be divided into two categories: one is used for electrical connections between layers; the other is used for fixing or positioning devices. In terms of process, vias are generally divided into three categories, C'est un trou aveugle., buried holes and through holes.

Blind vias are located on the top and bottom surfaces of the printed circuit board and have a certain depth. They are used to connect the surface line and the underlying inner line. La profondeur du trou ne dépasse généralement pas une certaine proportion. Buried hole refers to the connection hole located in the inner layer of the printed circuit board, Ne s'étend pas à la surface de la carte de circuit. The above-mentioned two types of holes are both located in the inner layer of the circuit board, Avant le laminage, il est complété par un processus de formage par trou., and several inner layers may be overlapped during the formation of the via. The third type is called a through hole, which penetrates the entire circuit board and can be used for internal interconnection or as a component mounting positioning hole. Parce que les trous de travers sont plus faciles à réaliser en cours de processus et moins coûteux, it is used in most of the printed circuit boards instead of the other two types of through holes. The via holes mentioned below, Sauf indication contraire, are considered as via holes.

1) From a design point of view, a via is mainly composed of two parts, L'un est le trou du milieu., and the other is the pad area around the hole. La taille de ces deux parties détermine la taille du trou de travers. Obviously, in the design of high-speed and high-density PCB circuit boards, designers always hope that the smaller the via holes, the better, so that more wiring space can be left on the board. En outre, the smaller the via holes, the parasitic itself. The smaller the capacitance, Plus adapté aux circuits à grande vitesse. However, the reduction in hole size also brings about an increase in cost, and the size of vias cannot be reduced indefinitely. Il est limité par des techniques de forage et de galvanoplastie: plus le trou est petit, the longer it takes to drill. Longer, the easier it is to deviate from the center position; and when the depth of the hole exceeds 6 times the diameter of the drilled hole, it cannot be guaranteed that the hole wall can be uniformly plated with copper. Par exemple:, the thickness of a normal 6-layer PCB circuit board is about 50Mil, so the hole diameter that PCB circuit board manufacturers can provide can only reach 8Mil.
2) the parasitic capacitance of the via hole itself has a parasitic capacitance to the ground. If it is known that the diameter of the isolation hole on the ground layer of the via is D2, the diameter of the via pad is D1, and the thickness of the PCB circuit board is T , La constante diélectrique du substrat de la carte de circuit est, and the parasitic capacitance of the via is approximately: C="1".41εTD1/(D2-D1) The main effect of the parasitic capacitance of the via on the circuit is to extend the signal The rise time reduces the speed of the circuit. For example, for a PCB circuit board with a thickness of 50Mil, Si un trou de travers de 10 mm de diamètre intérieur et de 20 mm de diamètre de pad est utilisé, and the distance between the pad and the ground copper area is 32Mil, La capacité parasitaire du trou est approximativement: C = 1.41x4.4x0.050x0.20./(0.032 - 0.020)=0.517pF, the rise time change caused by this part of the capacitance is: T10-90=2.2C(Z0/2)= 2.2x0.517x(55/2)=31.28ps. De ces valeurs, it can be seen that although the effect of the rise delay caused by the parasitic capacitance of a single via is not very obvious, Si vous utilisez des trous de travers plus d'une fois dans le traçage pour basculer entre les couches, the designer should still consider carefully.
3) Parasitic inductance of vias Similarly, there are parasitic inductances along with parasitic capacitances in vias. In the design of high-speed digital circuits, the damage caused by the parasitic inductances of vias is often greater than the impact of parasitic capacitance. Its parasitic series inductance will weaken the contribution of the bypass capacitor and weaken the filtering effect of the entire power system. We can simply calculate the approximate parasitic inductance of a via with the following formula: L="5".08h[ln(4h/d)+1] where L refers to the inductance of the via, and h is the length of the via, D est le diamètre du trou central. It can be seen from the formula that the diameter of the via has a small effect on the inductance, while the length of the via has an effect on the inductance. L'exemple ci - dessus est toujours utilisé, the inductance of the via can be calculated as: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nh. If the rise time of the signal is 1ns, Son impédance équivalente est alors: XL = Ïνl/T10-90=3.19Ω. Cette impédance ne peut plus être ignorée lorsque le courant à haute fréquence passe. Special attention should be paid to the fact that the bypass capacitor needs to pass through two vias when connecting the power plane and the ground plane, Par conséquent, l'inductance parasitaire à travers le trou augmentera exponentiellement.
4) Via design in high-speed PCB circuit board Through the above analysis of the parasitic characteristics of vias, Nous pouvons le voir dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, seemingly simple vias will often bring to the design of the circuit. Great negative effect. In order to reduce the adverse effects caused by the parasitic effects of the vias, the following can be done in the design:
1. Compte tenu du coût et de la qualité du signal, choose a reasonable size via size. For example, for the 6-10 layer memory module PCB circuit board design, Il vaut mieux en avoir 10./20Mil vias. Pour certaines petites cartes de circuits haute densité, you can also try to use 8/18 millions de trous. Under current technical conditions, Il est difficile d'utiliser des trous plus petits. For power or ground vias, Vous pouvez envisager d'utiliser une plus grande taille pour réduire l'impédance.
2. Les deux formules discutées ci - dessus permettent de conclure que l'utilisation de circuits imprimés plus minces est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasitaires du trou de travers..
3. Try not to change the layers of the signal traces on the PCB circuit board, C'est - à - dire, try not to use unnecessary vias.
4. The power and ground pins should be drilled nearby, Les conducteurs entre les trous et les broches doivent être aussi courts que possible., because they will increase the inductance. En même temps, the power and ground leads should be as thick as possible to reduce impedance.
5) Place some grounded vias near the vias of the signal change layer to provide a close loop for the signal. It is even possible to place a large number of redundant ground vias on the PCB circuit board. Bien sûr., the design needs to be flexible. Le modèle de trou de travers discuté précédemment est le cas où il y a des Pads sur chaque couche. Sometimes, Nous pouvons réduire ou même enlever certaines couches de rembourrage. Especially when the density of vias is very high, Cela peut entraîner la formation d'une fente de rupture qui sépare les circuits de la couche de cuivre.. To solve this problem, En plus de déplacer la position du trou de travers, Nous pouvons également envisager de placer des trous de travers sur des couches de cuivre. The pad size is reduced