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Tecnologia RF
Come rendere più alto il livello di cablaggio della scheda PCB
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Come rendere più alto il livello di cablaggio della scheda PCB

Come rendere più alto il livello di cablaggio della scheda PCB

2021-12-22
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Author:pcb

Il cablaggio della scheda PCB è molto importante nell'intero design del circuito stampato PCB. Come ottenere un cablaggio veloce ed efficiente e rendere il cablaggio del circuito stampato PCB alto vale la pena studiare.

1. elaborazione a terra comune del circuito digitale e del circuito analogico

Oggi, molti circuiti stampati PCB non sono più circuiti monofunzionali, ma sono composti da una miscela di circuiti digitali e circuiti analogici. Pertanto, è necessario considerare l'interferenza reciproca tra loro durante il cablaggio, in particolare l'interferenza acustica sul filo di terra. La frequenza del circuito digitale è alta e la sensibilità del circuito analogico è forte. Per la linea di segnale, la linea di segnale ad alta frequenza dovrebbe essere il più lontano possibile dal dispositivo sensibile del circuito analogico. Per la linea di terra, l'intero circuito stampato ha un solo nodo al mondo esterno. Pertanto, è necessario affrontare il problema del terreno comune digitale e analogico all'interno della scheda PCB e la terra digitale e analogica all'interno della scheda sono effettivamente separati. Non sono collegati tra loro., ma all'interfaccia dove il circuito stampato PCB si collega al mondo esterno. . C'è una breve connessione tra la terra digitale e la terra analogica. Si prega di notare che c'è un solo punto di collegamento. Ci sono anche motivi non comuni sul circuito stampato, che è determinato dal design del sistema.

PCB board

2. La linea del segnale è posta sullo strato elettrico

Nel cablaggio multistrato della scheda stampata, poiché non sono rimasti molti fili nello strato della linea di segnale che non sono stati posati, L'aggiunta di più strati causerà sprechi e aumenterà una certa quantità di lavoro nella produzione, e il costo aumenterà di conseguenza. Per risolvere questa contraddizione, è possibile considerare il cablaggio sullo strato elettrico. Lo strato di potenza dovrebbe essere considerato prima, e lo strato di terra secondo. Perché preserva l'integrità della formazione.

3. Trattamento delle gambe di collegamento in conduttori di grande area

Nella messa a terra di grandi aree, le gambe dei componenti comunemente utilizzati sono collegati ad esso, e il trattamento delle gambe di collegamento deve essere considerato in modo esauriente. In termini di prestazioni elettriche, è meglio che i cuscini delle gambe componenti siano completamente collegati alla superficie di rame, ma la saldatura dei componenti come:Pertanto, Sia le prestazioni elettriche che i requisiti di processo sono trasformati in pastiglie reticolate, detto isolamento termico, comunemente noti come pastiglie termiche, in modo che la possibilità di giunti di saldatura virtuali dovuti all'eccessivo calore della sezione trasversale durante la saldatura possa essere notevolmente ridotta. ridotto.

4. Il ruolo del sistema di rete nel cablaggio

In molti sistemi CAD, il cablaggio è determinato in base al sistema di rete. La griglia è troppo densa, anche se il percorso è aumentato, ma il passo è troppo piccolo, e la quantità di dati nel campo è troppo grande. Ciò comporterà inevitabilmente requisiti più elevati per lo spazio di archiviazione del dispositivo, e anche la velocità di calcolo dei prodotti elettronici di tipo informatico. Grande influenza. Alcuni percorsi non sono validi, come quelli occupati dai cuscinetti delle gambe del componente o da fori di montaggio o fori fissi. Griglie troppo scarpe e canali troppo pochi hanno un grande impatto sul tasso di distribuzione. Quindi ci deve essere un sistema di rete ragionevole per sostenere il cablaggio. La distanza tra le gambe dei componenti standard è 0.1 pollici, quindi la base del sistema griglia è generalmente impostata su 0.1 pollici o un multiplo integrale inferiore a 0.1 pollici, come ad esempio: 0.05 pollici, 0.025 pollici, 0.02 pollici, etc.

5. Trattamento dell'alimentazione elettrica e del cavo di terra

Anche se il cablaggio nell'intero circuito stampato PCB è completato molto bene, l'interferenza causata dalla considerazione impropria dell'alimentazione elettrica e del cavo di terra ridurrà le prestazioni del prodotto e a volte influenzerà anche il tasso di successo del prodotto. Pertanto, il cablaggio dell'alimentatore e del cavo di massa dovrebbe essere preso sul serio, e l'interferenza acustica generata dall'alimentazione elettrica e dal cavo di massa dovrebbe essere ridotta al limite per garantire la qualità del prodotto. Ogni ingegnere impegnato nella progettazione di prodotti elettronici comprende la causa del rumore tra il filo di terra e il filo di alimentazione, e ora si esprime solo la riduzione del rumore: è noto che l'alimentazione elettrica e il filo di terra vengono aggiunti. Condensatore di loto. Prova ad allargare la larghezza dei cavi di alimentazione e di massa. Il cavo di massa è più largo del cavo di alimentazione. La loro relazione è: cavo di terra>cavo di alimentazione>cavo di segnale. Solitamente la larghezza del cavo del segnale è 0.2ï½ 0.3mm e la larghezza fine può raggiungere 0.05ï½ 0.07mm., Il cavo di alimentazione è 1.2ï½ 2.5 mm. Per il circuito stampato PCB del circuito digitale, un cavo di massa largo può essere utilizzato per formare un loop, che è, per formare una rete di terra da utilizzare. Il terreno del circuito analogico non può essere utilizzato in questo modo. Una grande area di strato di rame viene utilizzata come filo di terra. Tutti i luoghi utilizzati sono riuniti alla terra come filo di terra. Oppure può essere trasformato in una tavola multistrato, e l'alimentazione elettrica e i fili di terra occupato uno strato ciabano.


6. Controllo delle regole di progettazione (RDC)

Una volta completato il progetto di cablaggio, è necessario verificare attentamente se il progetto di cablaggio è conforme alle regole stabilite dal progettista, e allo stesso tempo tempo, è anche necessario confermare se le regole stabilite soddisfano i requisiti del processo di produzione del cartone stampato. L'ispirazione generale ha i seguenti aspetti: linea e linea, line Whether the distance between the component pad, linea e foro passante, component pad and through hole, e attraverso il foro e attraverso il foro è razionale, e se soddisfa i requisiti di produzione. È appropriata la larghezza della linea elettrica e della linea di terra, e c'è un accoppiamento stretto tra la linea elettrica e la linea di terra? C'è qualche posto per allargare il cavo di terra nel circuito stampato PCB? Se sono state adottate misure per le linee di segnale chiave, come lunghezze corte, linee di protezione, linee di ingresso e linee di uscita sono chiaramente separate. Se ci sono cavi di terra separati per circuito analogico e circuito digitale. Se la grafica (come icone, annotazioni) aggiunta alla scheda PCB causerà cortocircuito del segnale. Modifica alcune forme di linea indesiderate. C'è una linea di processo sul circuito stampato PCB? Se la maschera saldante soddisfa i requisiti del processo produttivo, se la dimensione della maschera di saldatura è appropriata, e se il logo del carattere è premuto sul pad del dispositivo, in modo da non valutare la qualità dell'apparecchiatura elettrica. Se il bordo esterno del telaio dello strato di terra di potenza nella scheda multistrato è ridotto, se il foglio di rame dello strato di terra di potenza è esposto all'esterno della scheda, è facile causare un corto circuito.

7. Via design

I Vias sono uno dei componenti importanti dei circuiti stampati PCB multistrato, e il costo dei fori di perforazione di solo rappresenta dal 30% al 40% del costo della produzione di circuiti stampati PCB. In poche parole, ogni foro sul circuito stampato può essere chiamato via. Dal punto di vista della funzione, I vias possono essere suddivisi in due categorie: una viene utilizzata per i colleghi elettrici tra strati; l'altro è utilizzato per il fissaggio o il posizionamento di dispositivi. In termini di processo, Le vie sono generali suddivise in tre categorie, vale a dire fori ciechi, fori sepolti e fori passanti.

Le vie cieche si trovano sulla superficie superiore e inferiore del circuito stampato e hanno una certa profondità. Sono utilizzati per collegare la linea superficiale e la linea interna sottostante. La profondità del foro di solitario non supera un certo rapporto. Foro interrato si riferisce al foro di collegamento situato nello strato interno del circuito stampato, che non si estende alla superficie del circuito stampato. I due tipi di fori sopra menzionati sono entrambi situati nello strato interno del circuito stampato, e sono completati da un processo di formatura attraverso foro prima della laminazione, e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione della via. Il terzo tipo è chiamato foro passante, che penetra l'intero circuito stampato e può essere utilizzato per l'interconnessione interna o come foro di posizionamento di montaggio di componenti. Perché il foro passante è più facile da implementare nel processo e il costo è inferiore, viene utilizzato nella maggior parte dei circuiti stampati invece degli altri due tipi di fori passanti. I fori di passaggio indicati di seguito, salvo diversamente specificato, sono considerati come fori passanti.


1) From a design point of view, una via è composta principalmente da due parti, one is the hole in the middle, e l'altra è l'area del pad intorno al foro. La dimensione di queste due parti determina la dimensione della via. Obviously, nella progettazione di circuiti stampati PCB ad alta velocità e ad alta densità, designers always hope that the smaller the via holes, meglio è, so that more wiring space can be left on the board. Inoltre, the smaller the via holes, il parassita stesso. The smaller the capacitance, il più adatto per circuiti ad alta velocità. However, la riduzione delle dimensioni dei fori comporta anche un aumento dei costi, and the size of vias cannot be reduced indefinitely. È limitato da tecnologie di processo come foratura e galvanizzazione: più piccolo è il foro, the longer it takes to drill. Più a lungo, 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, non può essere garantito che la parete del foro possa essere placcata uniformemente con rame. Per esempio, Lo spessore di un normale circuito stampato PCB a 6 strati è di circa 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, il diametro del pad via è D1, and the thickness of the PCB circuit board is T , La costante dielettrica del substrato del bordo è ε, 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, se si utilizza una via con un diametro interno di 10Mil e un diametro del cuscinetto di 20Mil, and the distance between the pad and the ground copper area is 32Mil, La capacità parassitaria del foro è approssimativamente: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(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. Da questi valori, 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, se la via viene utilizzata più volte nella traccia per passare da un livello all'altro, il progettista dovrebbe ancora considerare attentamente.
3) Parasitic inductance of vias Similarly, ci sono induttanze parassitarie insieme a capacità parassitarie in vias. In the design of high-speed digital circuits, il danno causato dalle induttanze parassitarie delle vie è spesso maggiore dell'impatto della capacità parassitaria. Its parasitic series inductance will weaken the contribution of the bypass capacitor and weaken the filtering effect of the entire power system. Possiamo semplicemente calcolare l'induttanza parassitaria approssimativa di una via con la seguente 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 è il diametro del foro centrale. Si può vedere dalla formula che il diametro della via ha un piccolo effetto sull'induttanza, while the length of the via has an effect on the inductance. Ancora usando l'esempio precedente, 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, then its equivalent impedance is: XL=ÏL/T10-90=3.19Ω. Such impedance can no longer be ignored when high-frequency current passes. 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, so that the parasitic inductance of the via will increase exponentially.
4) Via design in high-speed PCB circuit board Through the above analysis of the parasitic characteristics of vias, we can see that in the design of high-speed PCB circuit boards, seemingly simple vias will often bring to the design of the circuit. Grande effetto negativo. In order to reduce the adverse effects caused by the parasitic effects of the vias, the following can be done in the design:
1. Considering both cost and signal quality, scegliere una dimensione ragionevole tramite dimensione. For example, per il design del circuito stampato PCB del modulo di memoria a 6-10 strati, it is better to use 10/20 Mil vias. For some high-density small-size boards, you can also try to use 8/18Mil vias. Under current technical conditions, è difficile usare i flaconcini più piccoli. For power or ground vias, you can consider using a larger size to reduce impedance.
2. Le due formule discusse sopra possono essere concluse che l'uso di un circuito PCB più sottile è vantaggioso per ridurre i due parametri parassitari della via.
3. Try not to change the layers of the signal traces on the PCB circuit board, that is to say, try not to use unnecessary vias.
4. The power and ground pins should be drilled nearby, and the lead between the via and the pin should be as short as possible, because they will increase the inductance. At the same time, 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. Of course, the design needs to be flexible. The via model discussed earlier is the case where there are pads on each layer. A volte, we can reduce or even remove the pads of some layers. Especially when the density of vias is very high, può portare alla formazione di una scanalatura di rottura che separa il circuito nello strato di rame. To solve this problem, in addition to moving the position of the via, Possiamo anche considerare di posizionare la via sullo strato di rame. The pad size is reduced