Progettazione PCB: risolvere i problemi, ridurre i costi, migliorare le prestazioni

Ci sono molte questioni da considerare durante la progettazione di circuiti stampati, e strumenti, incluso PCB DesignSpark, può gestire la maggior parte di loro in modo efficiente. Adottando alcuni orientamenti pratici, Gli ingegneri possono ridurre efficacemente i costi e migliorare l'affidabilità della scheda rispettando le specifiche del sistema, deviare il sistema ad un costo inferiore ed evitare ulteriori problemi. La progettazione di un circuito stampato si riferisce al layout del circuito attraverso la progettazione dei disegni schematici, e la produzione del circuito stampato al minor costo possibile. Nel passato, questo è stato fatto solitamente con l'aiuto di costosi strumenti specializzati, ma ora, La crescente disponibilità di strumenti software ad alte prestazioni come PCB DesignSpark e modelli di progettazione ha notevolmente accelerato la velocità di progettazione dei progettisti di circuiti stampati. Mentre gli ingegneri sanno che un design perfetto è il modo per evitare problemi, E' ancora una perdita di tempo e denaro., mentre affronta i sintomi piuttosto che le cause profonde. Per esempio, if a problem is discovered during the electromagnetic compatibility (EMC) testing phase, causerà un sacco di investimenti di costo, e anche il design originale dovrà essere regolato e rielaborato, che richiederà diversi mesi.

Layout è uno dei primi problemi che i designer affrontano. Questa domanda dipende da parti del disegno, alcune apparecchiature devono essere messe insieme sulla base di considerazioni logiche. Va notato, tuttavia, che componenti sensibili alla temperatura, come sensori, dovrebbe essere posizionato separatamente dai componenti per la produzione di calore, compresi i convertitori di potenza. Per progetti con più impostazioni di alimentazione, Convertitori di potenza da 12 e 15 volt possono essere posizionati in diverse posizioni sulla scheda, poiché il calore e il rumore elettrico che generano possono influenzare altri componenti e l'affidabilità e le prestazioni della scheda . I componenti di cui sopra avranno anche un impatto sulle prestazioni elettromagnetiche della progettazione del circuito, che non è solo molto importante per le prestazioni e il consumo energetico del circuito stampato, ma ha anche un grande impatto sull'economia del circuito stampato, Tutti i circuiti stampati venduti in Europa devono essere contrassegnati CE per dimostrare che non interferiranno con altri sistemi. Tuttavia, questo è di solito solo dal lato dell'alimentazione elettrica, e ci sono molti dispositivi che emettono rumore, come i convertitori DC-DC, convertitori di dati ad alta velocità. A causa della progettazione imperfetta del circuito stampato, Questo rumore può essere catturato dal canale e irradiato come una piccola antenna, creazione di falsi disturbi e anomalie di frequenza. Far-field electromagnetic interference (EMI) problems can be solved by adding filters at the noise point or shielding the signal with a metal enclosure. Tuttavia, 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, che riduce efficacemente il costo dell'intero sistema.

Electromagnetic interference (EMI) is indeed a factor that has to be taken into account in the design process of Scheda PCB. Il crosstalk elettromagnetico può accoppiarsi con il canale, scramble il segnale in rumore e influenzare le prestazioni complessive della scheda. Se il rumore dell'accoppiamento è troppo alto, il segnale può essere completamente coperto, Quindi un amplificatore di segnale più costoso deve essere installato per ripristinarlo alla normalità. Tuttavia, se il layout delle linee di segnale può essere pienamente considerato all'inizio della progettazione del circuito, i problemi di cui sopra possono essere evitati. Poiché la progettazione del circuito stampato varierà in base alle diverse attrezzature, diversi luoghi d'uso, requisiti diversi di dissipazione del calore, and different electromagnetic interference (EMI) conditions, Il modello di design sarà utile in questo momento. La capacità è anche un problema importante nella progettazione del circuito stampato che non può essere ignorato perché influisce sulla velocità di propagazione del segnale e aumenta il consumo energetico. I canali possono accoppiarsi a tracce adiacenti o attraversare due strati di circuito verticalmente, formare inavvertitamente un condensatore. Questo problema può essere risolto relativamente facilmente riducendo la lunghezza delle linee parallele, aggiungere un nodo ad una delle linee per rompere l'accoppiamento, ecc. Tuttavia, Questo richiede anche agli ingegneri di considerare pienamente i principi di progettazione della produzione per garantire che il design sia facile da produrre, evitando qualsiasi radiazione acustica causata dall'eccessivo angolo di curvatura della linea. È anche possibile che la distanza tra le linee sia troppo vicina, che creerà brevi cicli tra le linee, soprattutto nelle curve delle linee, e nel tempo, appariranno "baffi" metallici. Le aree con rischio di loop superiore al normale sono contrassegnate. Questo problema è particolarmente rilevante nella progettazione del piano di terra. Uno strato di circuito metallico che potenzialmente si accoppia a tutte le tracce sopra e sotto di esso. Anche se lo strato metallico può efficacemente bloccare il rumore, lo strato metallico genera anche una capacità associata, che influisce sulla velocità di funzionamento del circuito e aumenta il consumo energetico. Per quanto riguarda la progettazione di circuiti stampati multistrato, la progettazione di fori passanti tra diversi strati del circuito può essere un problema controverso, perché la progettazione di fori passanti porterà molti problemi alla produzione e produzione di circuiti stampati. I fori passanti tra gli strati del circuito stampato influenzeranno le prestazioni del segnale e ridurranno l'affidabilità della progettazione del circuito stampato, quindi dovrebbe essere data piena attenzione.

Soluzione: Ci sono molti approcci diversi che possono essere adottati per risolvere vari problemi durante la progettazione di un circuiti stampati. Tra questi ci sono l'adeguamento dello schema di progettazione stesso, come la regolazione del layout del circuito per ridurre il rumore; ci sono anche metodi nel layout del circuito stampato. I componenti di progettazione possono essere installati automaticamente dallo strumento di layout, ma la possibilità di regolare manualmente il layout automatico aiuterà a migliorare la qualità del design della scheda. Attraverso questa misura, Il controllo delle regole di progettazione si baserà sulla documentazione tecnica per garantire che la scheda sia progettata per soddisfare i requisiti del produttore della scheda. Separare i diversi strati della scheda può ridurre la capacità associata, tuttavia, questo aumenta il numero di strati sulla tavola, che aumenta i costi e introduce più problemi attraverso il foro. Anche se l'uso di un sistema elettrico di rete ortogonale e la progettazione di tracce di terra possono aumentare le dimensioni fisiche della scheda, Può utilizzare efficacemente il piano di terra in un circuito a due strati per ridurre la capacità e la complessità di produzione del circuito. Strumenti di progettazione, incluso PCB DesignSpark, può aiutare gli ingegneri a risolvere molti problemi all'inizio della progettazione, ma gli ingegneri devono ancora avere una buona comprensione dei requisiti di progettazione di circuiti stampati. Per esempio, se l'editor del circuito stampato deve conoscere il numero di strati del circuito stampato all'inizio della progettazione, per esempio, un circuito stampato a doppio strato deve avere un piano di terra e un piano di potenza, due strati indipendenti.

L'uso della tecnologia di posizionamento automatico dei componenti è molto utile, che può aiutare i progettisti a trascorrere più tempo a progettare l'area di layout del dispositivo. Per esempio, se il dispositivo di alimentazione è troppo vicino a linee di segnale sensibili o aree ad alta temperatura, Molti problemi sorgeranno. Allo stesso modo, Le linee di segnale possono anche essere instradate automaticamente evitando la maggior parte dei problemi, tuttavia, L'analisi e la manipolazione manuale delle aree ad alto rischio contribuiranno a migliorare notevolmente la qualità e la redditività dei progetti di circuiti stampati, ridurre il costo complessivo. Il controllo delle regole di progettazione è anche uno strumento molto potente per controllare le linee per garantire che le distanze tra le linee non siano troppo vicine, con conseguente ciclo troppo corto. Tuttavia, il design complessivo ha ancora un alto valore economico. Gli strumenti di ispezione di progettazione possono anche essere utilizzati per ispezionare e regolare i piani di potenza e terra per evitare grandi aree di capacità parassitaria. Gli strumenti sopra descritti saranno di grande aiuto anche per Gerber ed Excellon quando eseguono cablaggi e stampa di cartone, così come foratura a foro passante, per produrre il progetto finale. In questo modo, il fascicolo tecnico è strettamente collegato al produttore della scheda.

Ci sono molti problemi da considerare durante la progettazione di un circuito stampato, e strumenti, incluso PCB DesignSpark, può gestire la maggior parte di loro in modo efficiente. Adottando alcuni orientamenti pratici, Gli ingegneri possono ridurre efficacemente i costi e migliorare l'affidabilità della scheda rispettando le specifiche del sistema, deviare il sistema ad un costo inferiore ed evitare più problemi con circuiti stampati.