PCB Блог - Часть требований к разводке печатной платы при проектировании высококачественных печатных плат

Для обеспечения качества проектирования печатных плат, при проектировании печатной платы необходимо обратить внимание на то, соответствует ли требованиям электрическая часть схемы печатной платы.

1. Расположение компонентов

Разумное расположение компонентов является основной предпосылкой для проектирования высококачественной печатной платы. Требования к расположению компонентов в основном включают установку, силу, тепло, сигнал и эстетику.

1.1.Установка

Относится к ряду основных требований по плавной установке печатных плат в шасси, корпус и гнездо в конкретном приложении, чтобы избежать аварий, таких как пространственные помехи и короткое замыкание, и чтобы обозначенный разъем находился в обозначенном положении на шасси или корпусе. Требование. Я не буду вдаваться в подробности.

1.2Сила

Печатная плата должна выдерживать различные внешние воздействия и вибрации во время установки и работы. Поэтому плата должна иметь разумную форму, а расположение различных отверстий (отверстий для винтов, отверстий специальной формы) на плате должно быть разумным. Как правило, расстояние между отверстием и краем платы должно быть как минимум больше диаметра отверстия. В то же время следует учитывать, что слабый участок платы, вызванный отверстием специальной формы, должен обладать достаточной прочностью на изгиб. В частности, разъемы, которые «выходят» непосредственно из корпуса устройства на плате, должны быть надежно закреплены, чтобы обеспечить долговременную надежность.

1.3. Тепло

Для мощных устройств с серьезным тепловыделением, помимо обеспечения условий для отвода тепла, необходимо также уделить внимание их размещению в соответствующих местах. Особенно в сложных аналоговых системах следует обратить особое внимание на пагубное влияние температурных полей, создаваемых этими устройствами, на хрупкие схемы предусилителей. Как правило, деталь с очень большой мощностью должна быть выполнена в виде отдельного модуля, а между ней и схемой обработки сигнала должны быть приняты определенные меры тепловой изоляции.

1.4. Сигналы

Сигнальные помехи - важный фактор, который необходимо учитывать при проектировании печатных плат.Несколько основных аспектов: цепь слабого сигнала отделена или даже изолирована от цепи сильного сигнала; часть переменного тока отделена от части постоянного тока; высокочастотная часть отделена от низкочастотной части; обратите внимание на направление сигнальной линии; расположение провода заземления; меры. Эти моменты неоднократно подчеркивались в большом количестве трактатов и не будут повторяться здесь.

1.5. Красивый

Необходимо обратить внимание не только на аккуратное и упорядоченное расположение компонентов,но и на изящную и гладкую разводку. Поскольку обыватели иногда делают упор на первое, чтобы однобоко оценить плюсы и минусы схемотехники, для имиджа продукта первое должно быть приоритетным,если требования к производительности не жесткие. Однако в высокопроизводительных случаях, если необходимо использовать двустороннюю плату, а печатных плат также заключена в нее, она обычно незаметна,и эстетика трасс должна быть приоритетной. В следующем разделе мы подробно рассмотрим «эстетику» проводки.

2. Принципы подключения

Ниже подробно описаны некоторые меры по защите от помех, которые не часто встречаются в литературе. Учитывая, что в практическом применении, особенно при пробном производстве продукции, по-прежнему используется большое количество двусторонних панелей, нижеследующее содержание в основном ориентировано на двусторонние панели.

2.1. Эстетика проводки

При поворотах избегайте прямых углов и старайтесь использовать косые линии или дуги для переходов. Проводка должна быть аккуратной и упорядоченной и располагаться централизованно, что не только позволяет избежать взаимных помех сигналов разной природы, но и облегчает проверку и внесение изменений. Для цифровых систем нет необходимости беспокоиться о помехах между сигнальными линиями (такими как линии данных и адреса) одного лагеря, но управляющие сигналы, такие как чтение, запись и синхронизация, должны быть изолированы и защищены проводами заземления. При прокладке заземления на большой площади (об этом подробнее ниже) старайтесь выдерживать разумное и равное расстояние между проводом заземления (фактически это должна быть «поверхность» земли) и сигнальным проводом, и старайтесь располагать их как можно ближе, исходя из соображений предотвращения короткого замыкания и утечки. В слаботочных системах провод заземления и провод питания должны быть расположены как можно ближе. В системах с поверхностным монтажом компонентов сигнальные провода должны идти по всей передней панели.

2.2. Расположение провода заземления

В литературе существует множество дискуссий о важности и принципах расположения провода заземления, однако до сих пор не хватает подробного и точного описания расположения провода заземления на реальной печатной плате. Мой опыт показывает, что для повышения надежности системы (а не просто для создания экспериментального прототипа) заземляющий провод нельзя переоценить, особенно при обработке слабых сигналов. Для этого нужно не жалеть усилий, чтобы реализовать принцип «укладки большой площади». При укладке грунта он должен быть, как правило, решетчатым, если только разрозненные участки не разделены другими линиями. Тепловые характеристики и высокочастотная проводимость решетчатого заземления намного лучше, чем у целого заземляющего провода. При двухсторонней проводке иногда приходится разделять провода заземления для прокладки сигнальных проводов, что крайне неблагоприятно для поддержания достаточно низкого сопротивления заземления. Поэтому для обеспечения «ровного» тока заземления необходимо использовать ряд «умных» средств. 

Эти приемы включают в себя: активное использование компонентов поверхностного монтажа, устранение пространства, которое «должно» принадлежать земле. Полностью используйте фронтальное пространство: В случае использования большого количества компонентов поверхностного монтажа, постарайтесь сделать так, чтобы сигнальная линия уходила в верхний слой как можно больше, а нижний слой «бескорыстно» отдайте под линию заземления, что подразумевает бесчисленное множество мелких советов, мое собственное написание «PCB» Одним из навыков работы с платой: Обмен контактами» есть трюк, и есть много подобных заклинаний, которые будут написаны один за другим в будущем. Разумно расположить сигнальные линии, и «дать» важные области на плате, особенно «hintland» (это связано с коммуникацией всей платы линии заземления) к линии заземления, пока он тщательно разработан, это все еще может быть сделано. Согласование передней и задней сторон: Иногда на одной стороне платы провод заземления действительно «не проходит», тогда можно попытаться сделать так, чтобы проводка на обеих сторонах согласовывалась друг с другом. В соответствующем месте достаточно места, чтобы проложить провод заземления, а затем пройти через достаточно и разумно расположенные виа (учитывая, что виа имеют большое сопротивление), через этот «мост» будет пересечена сигнальная линия. 

Насильно разделенные, но неохотно и с нетерпением ожидающие воссоединения, две стороны пролива соединяются в единое целое с достаточной электропроводностью. Смысл в том, чтобы собака перепрыгнула через стену: Когда огромный провод заземления, который не может найти себе место и не желает быть отрезанным простой сигнальной линией, пусть это Сигнальная обида, переходите с помощью проводов-перемычек. Иногда, не желая просто тянуть голый провод, сигнал проходит через резистор или другое «длинноногое» устройство, я могу оправданно удлинить контакты этого устройства, превратив его в перемычку, одновременно передающую сигнал и избегающую неприличного названия «перемычка». Конечно, в большинстве случаев я всегда могу пропустить такой сигнал через нужное место и избежать его с Пересечение заземляющих проводов требует наблюдательности и воображения. 

Минимальный принцип: путь тока заземления должен быть разумным, а большой ток и слабый сигнальный ток не должны двигаться бок о бок. Иногда выбирают разумный путь, а ряд проводов заземления An army с неразумной конфигурацией. Кстати, есть известная поговорка: «Ты можешь доверять своей матери, но никогда не доверяй своей земле». В случае обработки крайне слабого сигнала (менее микровольта), даже если средства гарантированно поддерживают постоянство потенциала земли, разность потенциалов земли в ключевых точках схемы все равно превышает амплитуду обрабатываемого сигнала, по крайней мере, на такой же порядок величины. Даже если статический потенциал соответствует требованиям, мгновенная разность потенциалов все равно может быть очень большой. Для таких случаев, прежде всего, необходимо, чтобы работа схемы была как можно более независимой от потенциала земли.

2.3. Разводка силовых кабелей и фильтр питания

В общей литературе говорится, что кабель питания должен быть как можно толще, с чем я не совсем согласен. Только в случае высокой мощности (средний ток питания может достигать 1А за 1 секунду) необходимо обеспечить достаточную ширину линии питания (по моему опыту, 50мил на ток 1А может удовлетворить потребности в большинстве случаев). Ширина линии питания не критична, если она нужна только для предотвращения помех сигналу. Даже иногда более тонкие шнуры питания оказываются полезнее! Качество источника питания, как правило, заключается не в нем самом, а в колебаниях напряжения и наложенных помехах. Ключ к решению проблемы помех по питанию - фильтрующий конденсатор! Если в вашей системе предъявляются жесткие требования к качеству питания, не скупитесь на конденсаторы фильтра! 

При использовании фильтрующих конденсаторов обратите внимание на следующее: на входе питания всей схемы должны быть «общие» меры фильтрации, а различные типы конденсаторов должны быть согласованы друг с другом, «одинаковых не может быть меньше», по крайней мере, не плохо для цифровой J Система должна иметь по крайней мере 100uF электролиз + 10uF тантал + 0.1uF патч + 1nF патч. На высоких частотах (100 кГц) 100uF электролиз + 10uF тантал + 0.47uF патч + 0.1uF патч. Аналоговая система переменного тока: Для аналоговых систем постоянного тока и низкой частоты: 1000uF | 1000uF электролиз + 10uF тантал + 1uF патч + 0.1uF патч. Вокруг каждой важной микросхемы должен быть «набор» фильтрующих конденсаторов. 

Для цифровых систем обычно достаточно 0.1 мкФ, важные микросхемы или микросхемы с большим рабочим током должны быть подключены с помощью танталового 10 мкФ или 1 мкФ, а микросхемы с рабочей частотой (процессор, кристалл осциллятора) должны быть подключены с помощью 10nF| 470pF или 1nF. Конденсатор должен быть расположен как можно ближе к контактам питания микросхемы и подключен как можно прямее, чем меньше, тем ближе. Для конденсатора фильтра микросхемы внутренняя часть (от конденсатора фильтра до вывода питания микросхемы) должна быть как можно толще. Лучше, если можно использовать несколько тонких проводов. Поскольку конденсатор фильтра обеспечивает источник напряжения с низким (переменным) сопротивлением и подавляет помехи, возникающие в результате связи по переменному току, линия питания за пределами вывода конденсатора (имеется в виду участок от основного источника питания до конденсатора фильтра) не так важна, ширина линии не должна быть слишком толстой, по крайней мере, для этого не нужно занимать много места на печатной плате.