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PCB設計:問題解決,コスト削減,性能向上
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PCB設計:問題解決,コスト削減,性能向上

2022-02-14
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Author:pcb

デザインの間、考慮する多くの問題があります プリント回路基板, ツール, PCBを含む, それらのほとんどを効率的に扱うことができます. 特定のガイドラインを採用することによって, システム仕様を満たす間、技術者はコストを効果的に削減し、信頼性を向上させることができる, より低いコストでシステムを偏向し、より多くの問題を回避する. プリント回路基板の設計は、概略図の設計による回路レイアウトを指す, そして、可能な限り低いコストでプリント回路基板の生産. 過去に, これは通常、高価な専門ツールの助けを借りて行われた, でも今, DesignSpark PCBと設計モデルのような高性能ソフトウェアツールの利用可能性の増加は、回路基板設計者の設計速度を大幅に加速した. エンジニアは完璧なデザインが問題を避ける方法であることを知っている間, それはまだ時間とお金の浪費です, ルート原因よりむしろ徴候に対処している間. 例えば, if a problem is discovered during the electromagnetic compatibility (EMC) testing phase, それは、多くのコスト投資を引き起こします, そして、オリジナルのデザインさえ調整されて、再加工される必要があるでしょう, これは数ヶ月かかるでしょう.

プリント回路基板

レイアウトはデザイナーが直面する最初の問題の一つです. この質問は図面の一部による, いくつかの装置は論理考慮に基づいてセットされる必要がある. 注意すべきである, しかし, その温度敏感成分, センサーのような, 発熱成分とは別に位置すべきである, 電力変換器を含む. 複数の電源設定を持つデザイン, 12ボルトと15ボルトの電力コンバータは、ボード上の異なる場所に配置することができます, それらが発生する熱及び電気的ノイズが他の構成要素及び信頼性及び性能に影響を及ぼすことがある . 上記構成要素は、回路設計の電磁性能にも影響を及ぼす, 回路基板の性能及びエネルギー消費にとって非常に重要である, しかし、回路基板の経済に大きな影響を与える, それで、ヨーロッパで売られるすべての回路基板装置は、彼らが他のシステムと干渉しないことを示すために、すべてのCEをマークしなければなりません. しかし, これは通常、電源側からだけです, そして、ノイズを発する多くのデバイスがあります, DC - DCコンバータ, と高速データコンバータ. 不完全な回路基板設計のため, このノイズは、チャネルによって捕捉され、小さなアンテナとして放射される, 偽雑音と周波数異常の生成. Far-field electromagnetic interference (EMI) problems can be solved by adding filters at the noise point or shielding the signal with a metal enclosure. しかし, 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, システム全体のコストを効果的に減らす.

Electromagnetic interference (EMI) is indeed a factor that has to be taken into account in the design process of PCBボード. 電磁クロストークはチャネルと結合することができる, 信号をノイズにスクランブルし、ボード全体のパフォーマンスに影響を与える. カップリングノイズが高すぎる場合, 信号は完全に覆われる, それで、より高価な信号増幅器は、それを正常に戻すためにインストールされなければなりません. しかし, 回路基板の設計の開始時に信号線のレイアウトを完全に考慮することができれば, 上記の問題は避けることができる. 回路装置の設計は、異なる装置によって異なるので, 使用場所別, 異なる熱放散要件, and different electromagnetic interference (EMI) conditions, デザインテンプレートはこの時点で便利になるでしょう. 容量は、信号伝播の速度に影響を与え、電力消費を増大させるので、無視することができない回路基板設計において重要な問題でもある. チャンネルは、隣接するトレースに結合することができます, 誤ってコンデンサを形成する. この問題は平行線の長さを短くすることによって比較的容易に解決できる, 結合を破るために行の1つにキンクを加える, etc. しかし, これはまた、設計者が製造が容易であることを保証するために、製造設計原則を十分に考慮する必要がある, 線の過度の曲げ角度に起因するどんな雑音放射も避ける間. また、ライン間の距離が近すぎることも可能である, 行の間に短いループを作る, 特に線の曲がり角で, 時間とともに, メタルウィスカーズ. 通常、デザインルール検査は、通常よりも高いループリスクを有する領域である. この問題は、特に接地面の設計において顕著である. 潜在的にそれの上に、そして、の下ですべての跡につながる金属回路層. 金属層は効果的にノイズを遮断できる, 金属層は、関連するキャパシタンスも生成する, これは回路の動作速度に影響し、消費電力を増加させる. 多層回路基板の設計に関しては, 異なる回路基板層の間のスルーホールの設計は、論争の的となる問題である, スルーホールの設計が回路基板の製造と製造に多くの問題をもたらすので. 回路基板層の間のスルーホールは、信号の性能に影響を及ぼし、回路基板設計の信頼性を低下させる, それで、それは完全な注意を与えられるべきです.

解決策:様々な問題を解決するために取ることができる多くの異なるアプローチ プリント回路基板. その中でも、デザインスキーム自体の調整です, ノイズを減らすために回路レイアウトを調整することのような;プリント回路基板のレイアウトにも、方法がある. デザインコンポーネントは、レイアウトツールによって自動的にインストールできます, しかし、手動で自動レイアウトを調整するボードデザインの品質を向上させるのに役立ちますて. この措置を通じて, デザインルールのチェックは、ボードのメーカーの要件を満たすように設計されていることを保証するために技術文書に依存します. 異なる基板層を分離することにより、関連するキャパシタンスを低減することができる, しかし, これは、ボード上の層の数を増加させる, どちらがコストを増加し、より多くのスルーホールの問題を導入する. 直交グリッド電力システムおよびグラウンドトレース設計の使用は、基板100の物理的サイズを増加させることができる, キャパシタンス及び回路基板製造の複雑さを低減するために、2層回路基板の接地面を効果的に使用することができる. デザインツール, PCBを含む, 技術者がデザインの初めに多くの問題を解決するのを助ける, しかし、エンジニアはまだ設計要件の良い理解を持っている必要があります プリント回路基板. 例えば, プリント回路基板のエディタが設計の初めに回路基板のレイヤーのナンバーを知っている必要がある場合, 例えば, 二層回路基板はグランドプレーンとパワープレーンを必要とする, 独立層から成る2つ.

自動コンポーネント配置技術の使用は非常に有用です, デザイナーがデバイスのレイアウト領域を設計するより多くの時間を費やすのを助けることができます. 例えば, 電源装置が高感度信号線または高温領域に接近している場合, 多くの問題が生じる. 同じように, 信号線はまた、ほとんどの問題を回避しながら自動的にルーティングすることができます, しかし, 高リスク領域の解析とマニュアル操作はプリント回路基板設計の品質と収益性を大いに改善するのに役立つ, 総経費を減らす. デザインルールのチェックはまた、ライン間の距離があまりにも近いことを保証するために行をチェックするための非常に強力なツールです, ループが短くなりすぎる. しかし, 全体的なデザインはまだ経済価値が高い. 設計計画検査ツールは、大きい寄生容量領域を避けるために電源および接地面を検査して、調整するために用いることもできる. 上記のツールは、彼らが配線と板印刷を行うので、ガーバーとExcellonに大きな助けとなるでしょう, スルーホール掘削, 最終設計を作るために. このように, 技術的なファイルは密接にボードメーカーにリンクされて.

プリント回路基板の設計中に考慮すべき多くの問題がある, ツール, PCBを含む, それらのほとんどを効率的に扱うことができます. 特定のガイドラインを採用することによって, システム仕様を満たす間、技術者はコストを効果的に削減し、信頼性を向上させることができる, システムをより低コストで偏向し、より多くの問題を回避する プリント回路基板.