Progettazione PCB - La soluzione del problema principale della progettazione PCB

La progettazione PCB si riferisce alla produzione di circuiti stampati al costo più basso possibile progettando disegni di principio e layout del circuito. In passato, questo era di solito fatto con l'aiuto di costosi strumenti speciali, ma ora, con la crescente popolarità di strumenti software gratuiti ad alte prestazioni e modelli di progettazione, la velocità di progettazione dei progettisti di circuiti stampati è stata notevolmente accelerata.

Anche se i progettisti di ingegneria sanno che un piano di progettazione perfetto è il modo migliore per evitare problemi, è ancora una perdita di tempo e denaro, e allo stesso tempo trattare i sintomi piuttosto che la causa principale. Ad esempio, se si riscontra un problema durante la fase di test di compatibilità elettromagnetica (EMC), causerà un sacco di investimenti in costi e anche bisogno di regolare e rifare il design originale, che richiederà diversi mesi.

Layout è il primo problema che i progettisti devono affrontare. Questo problema dipende da parte del contenuto del disegno e alcuni dispositivi devono essere impostati insieme in base a considerazioni logiche. Tuttavia, va notato che i componenti più sensibili alla temperatura, come i sensori, dovrebbero essere installati separatamente dai componenti che generano calore, compresi i convertitori di potenza. Per i progetti con più impostazioni di potenza, i convertitori di potenza da 12 volt e 15 volt possono essere impostati in diverse posizioni sul circuito stampato, perché il calore e il rumore elettronico che generano influenzeranno l'affidabilità e le prestazioni di altri componenti e del circuito stampato.

I componenti di cui sopra influenzeranno anche le prestazioni elettromagnetiche della progettazione del circuito. Questo non è importante solo per le prestazioni e il consumo energetico del circuito stampato, ma ha anche un grande impatto sull'economia del circuito stampato. Pertanto, tutte le apparecchiature per circuiti stampati venduti in Europa Tutti devono ottenere il marchio CE per dimostrare che non causerà interferenze ad altri sistemi. Tuttavia, questo di solito è solo in termini di alimentazione, e ci sono molti dispositivi che emettono rumore, come convertitori DC-DC e convertitori di dati ad alta velocità. A causa dei difetti nella progettazione del circuito stampato, questi rumori possono essere catturati dal canale e irradiati come una piccola antenna, con conseguente rumore falso e frequenza anormale aree.

Il problema dell'interferenza elettromagnetica a campo lontano (EMI) può essere risolto installando un filtro nel punto di rumore o utilizzando un guscio metallico per schermare il segnale. Tuttavia, viene prestata un'attenzione adeguata alle apparecchiature in grado di rilasciare interferenze elettromagnetiche (EMI) sul circuito stampato, che consente al circuito stampato di scegliere un alloggiamento più economico, riducendo così efficacemente il costo dell'intero sistema.

Nel processo di progettazione del circuito stampato, l'interferenza elettromagnetica (EMI) è davvero un fattore che deve essere preso sul serio. Il crosstalk elettromagnetico può essere accoppiato al canale, interrompendo così il segnale in rumore e influenzando le prestazioni complessive del circuito stampato. Se il rumore di accoppiamento è troppo alto, il segnale può essere completamente coperto, quindi un amplificatore di segnale più costoso deve essere installato per ripristinare la normalità. Tuttavia, se il layout del circuito di segnale può essere completamente considerato all'inizio della progettazione del circuito, i problemi di cui sopra possono essere evitati. Poiché la progettazione del circuito stampato varierà in base a diverse apparecchiature, diversi luoghi di utilizzo, diversi requisiti di dissipazione del calore e diverse condizioni di interferenza elettromagnetica (EMI), il modello di progettazione sarà utile.

La capacità è anche un problema importante che non può essere ignorato nella progettazione del circuito stampato, perché la capacità influenzerà la velocità di propagazione del segnale e aumenterà il consumo energetico. Il canale sarà accoppiato con le linee accanto ad esso o attraverserà verticalmente due strati di circuito, formando così involontariamente un condensatore. Riducendo la lunghezza delle linee parallele, aggiungendo un nodo ad una delle linee per tagliare l'accoppiamento, ecc., i problemi sopra menzionati possono essere relativamente facilmente risolti. Tuttavia, ciò richiede anche ai progettisti di ingegneria di considerare pienamente i principi di progettazione della produzione per garantire che il progetto sia facile da produrre, evitando qualsiasi radiazione acustica causata dall'angolo di piegatura eccessivamente grande del circuito. La distanza tra le linee può anche essere troppo vicina, il che produrrà brevi cicli tra le linee, soprattutto nelle curve delle linee. Nel corso del tempo, appariranno "baffi" metallici. Il rilevamento delle regole di progettazione può solitamente indicare aree in cui il rischio di loop è superiore al normale.

Questo problema è particolarmente evidente nella progettazione del piano di terra. Uno strato di circuito metallico può formare un accoppiamento con tutte le linee sopra e sotto di esso. Anche se lo strato metallico può efficacemente bloccare il rumore, lo strato metallico genera anche la capacità associata, che influisce sulla velocità di funzionamento della linea e aumenta il consumo energetico.

Per quanto riguarda la progettazione di circuiti stampati multistrato, il design del foro passante tra diversi strati del circuito stampato è probabilmente il problema più controverso, perché il design del foro passante porterà molti problemi alla produzione del circuito stampato. I fori passanti tra gli strati del circuito stampato influenzeranno le prestazioni del segnale e ridurranno l'affidabilità del design del circuito stampato, quindi dovrebbe essere prestata piena attenzione.

soluzione:

Nel processo di progettazione PCB, molti metodi diversi possono essere adottati per risolvere vari problemi. Tra questi, non ci sono solo la regolazione del piano di progettazione stesso, come la regolazione del layout del circuito per ridurre il rumore; Ci sono anche metodi per il layout del circuito stampato. I componenti di progettazione possono essere installati automaticamente attraverso lo strumento di layout, ma se il layout automatico può essere regolato manualmente, aiuterà a migliorare la qualità del design del circuito stampato. Attraverso questa misura, il rilevamento della regola di progettazione si baserà su documenti tecnici per garantire che la progettazione del circuito stampato possa soddisfare i requisiti del produttore del circuito stampato.

Separare diversi strati del circuito stampato può ridurre la capacità associata. Tuttavia, questo aumenterà il numero di strati di circuiti stampati, aumentando così i costi e portando più problemi attraverso il foro. Sebbene l'uso di un sistema ortogonale di alimentazione a rete e di progettazione del circuito di messa a terra possano aumentare le dimensioni fisiche del circuito stampato, può efficacemente svolgere il ruolo dello strato di terra nel circuito stampato a doppio strato e ridurre la capacità e la complessità della produzione del circuito stampato.

Molti strumenti di progettazione PCB possono aiutare i progettisti di ingegneria a risolvere molti problemi all'inizio della progettazione, ma i progettisti di ingegneria devono ancora avere una comprensione completa dei requisiti di progettazione dei circuiti stampati (PCB). Ad esempio, se un editor di circuiti stampati (PCB) deve comprendere il numero di strati del circuito stampato all'inizio della progettazione, ad esempio, un circuito a doppio strato ha bisogno di uno strato di terra e di uno strato di alimentazione, composto da due strati indipendenti. La tecnologia di layout automatico dei componenti è molto utile e può aiutare i progettisti a dedicare più tempo alla progettazione dell'area di layout del dispositivo. Ad esempio, se il dispositivo di alimentazione è troppo vicino a linee di segnale sensibili o aree con temperature più elevate, ci saranno molti problemi. Allo stesso modo, le linee di segnale possono anche essere instradate automaticamente evitando la maggior parte dei problemi. Tuttavia, l'analisi e il funzionamento manuale delle aree ad alto rischio contribuiranno a migliorare notevolmente la qualità della progettazione del circuito stampato (PCB), migliorare le entrate e ridurre i costi complessivi.

Il rilevamento delle regole di progettazione è anche uno strumento molto potente, in grado di rilevare le linee per garantire che la distanza tra le linee non sia troppo vicina, causando così il loop troppo breve. Tuttavia, il design complessivo ha ancora un alto valore economico. Lo strumento di rilevamento della pianificazione della progettazione può anche essere utilizzato per rilevare e regolare lo strato di potenza e lo strato di terra per evitare grandi aree di capacità associate.

Gli strumenti di cui sopra saranno di grande aiuto anche per Gerber ed Excellon, aiutandoli nella stampa di circuiti e circuiti stampati, nonché nella foratura passante, al fine di produrre i prodotti di design finali. In questo modo, la documentazione tecnica è strettamente legata al produttore del circuito stampato.

in conclusione:

Molti problemi devono essere presi in considerazione nel processo di progettazione PCB e gli strumenti di progettazione PCB possono affrontare efficacemente la maggior parte di loro. Adottando alcune linee guida di best practice, i progettisti ingegneristici possono efficacemente ridurre i costi, migliorare l'affidabilità del circuito stampato, rispettando al contempo le specifiche del sistema e la certificazione del sistema di deviazione a un costo inferiore, evitando così ulteriori problemi