PCB Blogu - PCB kurulu düzeni becerileri, akıllı mühendisler anlar

Basılı devre kartı (Basılı devre kartı) olarak da bilinen PCB kartı, elektronik bileşenler arasındaki devre bağlantısını ve fonksiyon gerçekleştirmesini gerçekleştirebilir ve aynı zamanda güç devre tasarımının önemli bir parçasıdır. Bugün, bu makale PCB kartı düzeni ve kablolama temel kurallarını tanıtacaktır.

1. Bileşen Düzeninin Temel Kuralları

1) Devre modülüne göre düzen, aynı fonksiyonu gerçekleştiren ilgili devre bir modül olarak adlandırılır, devre modülündeki bileşenler en yakın konsantrasyon ilkesini benimsemelidir ve dijital devre ve analog devre aynı anda ayırılmalıdır;

2) Konumlama delikleri ve standart delikler gibi montaj edilmeyen deliklerin etrafına 1.27mm içinde bileşenler ve cihazlar monte etmeyin ve vidalar gibi montaj deliklerinin etrafına 3.5mm (M2.5 için) ve 4mm (M3 için) içinde bileşenler monte etmeyin;

3) Dalga lehimden sonra vias ve bileşen kabuğu arasındaki kısa devreleri önlemek için yatay monte edilmiş dirençler, indüktörler (eklentiler) ve elektrolitik kondansatörler gibi bileşenlerin altına vias yerleştirmekten kaçının;

4) Bileşenin dışında ve kurulun kenarı arasındaki mesafe 5mm'dir;

5) Montaj edilmiş bileşen yastığının dış tarafı ile bitişik montaj edilmiş bileşenin dış tarafı arasındaki mesafe 2mm'den büyük;

6) Metal kabuk bileşenleri ve metal parçalar (koruma kutuları vb.) diğer bileşenlere dokunamaz ve basılı çizgilere ve yastıklara yakın olamaz ve mesafe 2mm'den büyük olmalıdır. Plakadaki konumlandırma deliklerinin, bağlayıcı montaj deliklerinin, eliptik deliklerin ve diğer kare deliklerin boyutu, plakanın kenarından 3mm'den büyük;

7) Isıtma elemanı tel ve termal elemana yakın olamaz; yüksek ısıtma elemanı eşit olarak dağıtılmalıdır;

8) Güç soketi mümkün olduğunca baskılı tahtanın etrafında düzenlenmelidir ve güç soketine bağlı otobüs çubuğu terminalleri aynı tarafta düzenlenmelidir. Bu soketlerin ve konektörlerin lehimlenmesini kolaylaştırmak ve güç kablolarının tasarımını ve bağlanmasını kolaylaştırmak için konektörler arasında elektrik soketleri ve diğer lehimli konektörleri düzenlememek için özel dikkat edilmelidir. Güç prizlerinin ve kaynak konektörlerinin düzenleme aralığı, güç fişlerinin eklenmesini ve çıkarılmasını kolaylaştırmak için dikkate alınmalıdır;

9) Diğer bileşenlerin düzenlenmesi: Tüm IC bileşenleri tek taraflı olarak hizalanır, kutup bileşenleri açıkça kutuplarla işaretlenmiştir ve aynı basılı levhadaki kutup işaretleri iki yönden fazla olmamalıdır. İki yön göründüğünde, iki yön birbirine diki. ;

10) Kartdaki kablolama uygun bir şekilde yoğun olmalıdır ve yoğunluk farkı çok büyük olduğunda, örgü bakır folyo ile doldurulmalıdır ve örgü boyutu 8mil (veya 0.2mm) 'den büyük olmalıdır;

11) Lehim macununun kaybını önlemek ve bileşenlerin lehimlenmesine neden olmak için yama yastıklarında geçiş delikleri olmamalıdır. Önemli sinyal hatlarının soket pinleri arasında geçmesine izin verilmez;

12) Yama bir tarafta hizalanır, karakter yönü aynıdır ve ambalaj yönü aynıdır;

13) Kutaplılığı olan cihazlar için, aynı levhadaki kutup işaretleme yönü mümkün olduğunca tutarlı olmalıdır.

2. Bileşen kablolama kuralları

1) Kablolama alanının PCB levhasının kenarından 1mm'den az veya eşit olduğu bölgede ve montaj deliğinin etrafında 1mm içinde kablolama yasaktır;

2) Güç hattı mümkün olduğunca geniş olmalıdır ve 18mil'den az olmamalıdır; sinyal hattı genişliği 12mil'den az olmamalıdır; CPU giriş ve çıkış hatları 10mil (veya 8mil) dan az olmamalıdır; satır aralığı 10mil'den az olmamalıdır;

3) Normal delik aracılığıyla 30mil'den az değildir;

4) Çift satırda: pad 60mil, diyafram 40mil; 1/4W direnci: 51 * 55mil (0805 yüzey montajı); in-line pad 62mil, diyafram 42mil; elektrodsız kondansatör: 51 * 55mil (0805 yüzey montajı); In-line olduğunda, yastık 50mil ve diyafram 28mil'dir;

5) Güç telinin ve zemin telinin mümkün olduğunca radyal olması ve sinyal telinin döngülü olmaması gerektiğini unutmayın.

3. Anti-müdahale yeteneği ve elektromanyetik uyumluluğu nasıl geliştirilir

İşlemcilerle elektronik ürünler geliştirirken müdahale önleyici yeteneği ve elektromanyetik uyumluluğu nasıl geliştirilir?

3.1 Aşağıdaki sistemler anti-elektromanyetik müdahaleye özel dikkat etmelidir:

1) Mikrodenetleyici saat frekansının özellikle yüksek olduğu ve otobüs döngüsünün özellikle hızlı olduğu bir sistem.

2) Sistem, kıvılcım üreten reller, yüksek akım anahtarları vb. gibi yüksek güçlü, yüksek akım sürücü devreleri içerir.

3) Zayıf analog sinyal devreleri ve yüksek A / D dönüşüm devreleri olan sistemler.

3.2 Sistemin anti-elektromanyetik müdahale yeteneğini artırmak için aşağıdaki önlemleri alın:

1) Düşük frekanslı bir mikrodenetleyici seçin: Düşük dış saat frekanslı bir mikrodenetleyici seçmek gürültüyü etkili bir şekilde azaltabilir ve sistemin müdahale karşıtı yeteneğini geliştirebilir. Kare dalgaları ve aynı frekanslı sinüs dalgaları, kare dalgasındaki yüksek frekans bileşenleri sinüs dalgasından çok daha fazladır. Kare dalganın yüksek frekanslı bileşeninin genişliği temel dalganın genişliğinden daha küçük olsa da, frekans ne kadar yüksek olursa, yayılması ve gürültü kaynağı olması o kadar kolaydır. Mikrodenetleyici tarafından oluşturulan etkili yüksek frekanslı gürültü saat frekansının yaklaşık 3 katıdır.

2) Sinyal iletimindeki bozulmayı azaltın

Mikrodenetleyiciler esasen yüksek hızlı CMOS teknolojisi kullanarak üretilir. Sinyal giriş terminalinin statik giriş akımı yaklaşık 1mA'dır, giriş kapasitesi yaklaşık 10PF'dir, giriş impedansı oldukça yüksektir ve yüksek hızlı CMOS devresinin çıkış terminali önemli bir yük kapasitesine, yani önemli bir çıkış değerine sahiptir. Yansıma sorunu, uzun hat, sinyal bozulmasına ve sistem gürültüsünü artıracak nispeten yüksek bir giriş impedansı ile giriş ucuna yönlendirildiğinde çok ciddidir. Tpd> Tr olduğunda, bir iletim hattı sorunu haline gelir ve sinyal yansıması ve impedans eşleştirmesi gibi sorunlar göz önünde bulundurulmalıdır. Basılı devre kartındaki sinyalin gecikme süresi, kurşunun karakteristik impedansıyla, yani basılı devre kartı malzemesinin dielektrik sabiti ile ilişkilidir. Basılı levha kablolarındaki sinyalin iletim hızının ışık hızının yaklaşık 1/3 ila 1/2 olduğunu yaklaşık olarak düşünebilir. Mikrodenetleyicilerden oluşan bir sistemde yaygın olarak kullanılan mantık telefon bileşenlerinin Tr (standart gecikme süresi) 3 ile 18ns arasındadır. Basılı devre kartında, sinyal 7W direnci ve 25cm uzunluğundaki bir kurşundan geçer ve tel gecikme süresi yaklaşık olarak 4 ~ 20ns arasındadır. Yani, basılı devrede sinyal ne kadar kısa olursa, 25 cm'yi o kadar uzun olmamalıdır. Ve vias sayısı mümkün olduğunca az olmalıdır, 2'den fazla olmamalıdır. Sinyalin yükselme süresi sinyalin gecikme süresinden daha hızlı olduğunda, hızlı elektroniklere göre işlenir. Bu anda, iletim hattının impedansı eşleşmesi dikkate alınmalıdır. Basılı devre kartındaki entegre bloklar arasındaki sinyal iletimi için, Td>Trd durumundan kaçınılmalıdır. Basılı devre kartı ne kadar büyük olursa, sistem hızı o kadar hızlı olur.

3) Sinyal hatları arasındaki çapraz müdahaleyi azaltın: A noktasındaki yükselme süresi Tr olan bir adım sinyali, AB hattındaki sinyalin gecikme süresi Td'dir. D noktasında, A noktasındaki sinyalin ileri iletimi, B noktasına ulaştıktan sonra sinyalin yansıması ve AB hattının gecikmesi nedeniyle, Td zamanından sonra Tr genişliğine sahip bir sayfa darbesi sinyali indüklenecektir. C noktasında, sinyalin AB üzerindeki iletimi ve yansıması nedeniyle, AB hattındaki sinyalin gecikme süresinin iki katı genişliğine sahip olumlu bir darbe sinyali, yani 2Td, indüke edilir. Bu sinyaller arasındaki çapraz müdahaledir. Müdahale eden sinyalin gücü, hatlar arasındaki mesafeyle ilgili olan C noktasındaki sinyalin di / at'ıyla ilişkilidir. İki sinyal hattı çok uzun olmadığında, AB'de gerçekten görülen şey iki darbenin üst pozisyonudur. CMOS işlemi tarafından üretilen mikrodenetleyiciler yüksek giriş impedansına, yüksek gürültüye ve yüksek gürültü toleransına sahiptir. Dijital devreler 100 ~ 200mv gürültüsü üst üste yerleştirilir ve çalışmalarını etkilemez. Şekilde AB hattı analog bir sinyal ise, bu tür müdahale tolere edilemez hale gelir. Örneğin, basılı devre kartı dört katmanlı bir kartı olduğunda, bunlardan biri büyük alanlı bir zemin veya çift taraflı bir kartı olduğunda, sinyal hattının ters tarafı büyük alanlı bir zemin olduğunda, sinyaller arasındaki çapraz müdahale azalacaktır. Bunun nedeni, geniş toprak alanının sinyal hattının karakteristik impedansını azaltması ve D ucundaki sinyalin yansımasının büyük ölçüde azaltılmasıdır. Karakteristik impedansı, sinyal hattı ile zemin arasındaki ortamın dielektrik sabitinin karesine ters orantılıdır ve ortamın kalınlığının doğal logaritmisine orantılıdır. AB hattı analog bir sinyal ise, dijital devre sinyal hattı CD'nin AB'ye müdahalesini önlemek için, AB hattının altında büyük bir yer alanı olmalıdır ve AB hattından CD hattına olan mesafe AB hattı ile yer arasındaki mesafe'nin 2 ~ 3 katından daha büyük olmalıdır. Kısmen koruma kullanılabilir ve zemin telleri kurşun kavşağının yanında kurşun sol ve sağ taraflarında düzenlenir.

4) Güç kaynağından gelen gürültüyü azaltın

Sisteme enerji sağlarken, güç kaynağı da beslenen güç kaynağına gürültüsü ekler. Devredeki mikrodenetleyicinin sıfırlama hattı, kesinti hattı ve diğer kontrol hatları dış gürültü tarafından kolayca rahatsız edilir. Şebekedeki güçlü rahatsızlıklar elektrik kaynağı aracılığıyla devreye girer ve hatta pille çalışan sistemlerde bile pil kendisi yüksek frekanslı gürültüye sahiptir. Analog devrelerdeki analog sinyaller güç kaynaklarından gelen müdahaleye daha dayanıklıdır.

5) Basılı devre kartlarının ve bileşenlerinin yüksek frekans özelliklerine dikkat edin

Yüksek frekans durumunda, basılı devre kartındaki kabloların, viaların, dirençlerin, kapasitörlerin ve konektörlerin dağıtılmış induktansı ve kapasitansı göz ardı edilemez. Kondansatörün dağıtılmış induktansı göz ardı edilemez ve induktörün dağıtılmış kapasitesi göz ardı edilemez. Direnç yüksek frekans sinyalinin yansımasını üretir ve kurşunun dağıtılmış kapasitesi bir rol oynayacaktır. Uzunluğu gürültü frekansının karşılık gelen dalga boyunun 1/20'sinden büyük olduğunda, bir ant etkisi oluşturulacak ve gürültü kurşun aracılığıyla yayılacaktır. Basılı devre kartının yolları yaklaşık 0,6 pf kapasitence neden olur. Entegre bir devrenin ambalaj malzemesi kendisi 2 ~ 6pf kapasite tanıtır. 520nH dağıtılmış bir induktansına sahip bir devre kartındaki bir konektör. 4 ~ 18nH dağıtılmış induktansı olan çift satırda 24 pinli IC soketi. Bu küçük dağıtım parametreleri, daha düşük frekanslarda bu mikrodenetleyici sistemleri için göz ardı edilmezdir; Yüksek hızlı sistemlere özel dikkat edilmelidir.

6) Bileşen düzeni makul bir şekilde bölünmelidir

Basılı devre kartında düzenlenen bileşenlerin konumu, anti-elektromanyetik müdahale sorununu tamamen göz önünde bulundurmalıdır. İlkelerden biri, bileşenler arasındaki bağlantıların mümkün olduğunca kısa olmasıdır. Düzende, analog sinyal parçası, yüksek hızlı dijital devre parçası ve gürültü kaynağı parçası (röle, yüksek akım anahtarları vb. gibi) makul bir şekilde ayrılmalıdır, böylece aralarındaki sinyal bağlantısı.

G Yer tellerini tutun

Basılı devre kartlarında, güç ve zemin telleri önemlidir. Elektromanyetik müdahaleyi aşmak için ana araç yerleştirmektir. Çift taraflı panel için, zemin teli düzeni çok özeldir. Tek noktalı topraklama yöntemini benimseyerek, güç kaynağı ve yer, güç kaynağının her iki ucundan basılı devre kartına bağlanır, güç kaynağı için bir temas ve yer için bir temas. Basılı devre kartında birden fazla geri dönüş topraklama telleri olmalıdır ve bunlar tek noktalı topraklama olarak adlandırılan geri dönüş güç kaynağının temas üzerinde toplanacaktır. Analog zemin, dijital zemin ve yüksek güçlü cihaz zeminin ayrılması, kabloların ayrıldığı ve hepsinin bu zemin noktasına bir araya getirildiği anlamına gelir. Basılı devre kartı dışındaki sinyallere bağlanırken, genellikle korumalı kablolar kullanılır. Yüksek frekans ve dijital sinyaller için, korumalı kablo her iki ucunda da yerleştirilir. Düşük frekanslı analog sinyaller için korumalı kablolar bir ucunda yerleştirilmelidir. Gürültüye ve müdahaleye çok hassas olan devreler veya özellikle yüksek frekanslı gürültü olan devreler metal bir kapakla korunmalıdır.

7) Ayrılma kapasitörlerini iyi kullanın

İyi bir yüksek frekans ayırma kapasitörü, 1GHZ'e kadar yüksek frekans bileşenlerini çıkarabilir. Seramik çip kapasitörleri veya çok katmanlı seramik kapasitörler daha iyi yüksek frekans özelliklerine sahiptir. Basılı devre kartı tasarlanırken, her entegre devrenin güç kaynağı ile yer arasında bir ayırma kondansatörü eklenmelidir. Ayrılma kapasitörünün iki fonksiyonu vardır: bir yandan, kapıyı açma ve kapatma anında entegre devrenin şarj ve boşaltma enerjisini sağlayan ve emiyen entegre devrenin enerji depolama kapasitörüdür; Öte yandan, cihazın yüksek frekanslı gürültüsünü atlar. Dijital devrede tipik ayrılma kapasitörü 0.1uf'dur. Ayrılma kapasitörü 5nH dağıtılmış bir induktansına sahiptir ve paralel rezonans frekansı yaklaşık 7MHz'dir, bu da 10MHz'in altındaki gürültü için iyi bir ayrılma etkisine sahip olduğu anlamına gelir. Gürültü neredeyse çalışmıyor. 1uf, 10uf kapasitörleri, paralel rezonans frekansı 20MHz'in üstündedir, yüksek frekans gürültüsünün kaldırılması etkisi daha iyidir. Güç tahtaya gittiğinde ve 1uf veya 10uf de-yüksek frekans kondansatörü genellikle faydalı olduğunda, pil ile çalışan sistemler bile bunu gerektirir. Her 10 adet entegre devre bir şarj ve boşaltma kapasitörü veya bir depolama ve boşaltma kapasitörü eklemelidir ve kapasitörün boyutu 10uf olabilir. Elektrolitik kondensatörler kullanılmaz. Elektrolitik kondansatörler iki katman Pu filmle yuvarlanır. Bu yuvarlanan yapı yüksek frekanslarda bir induktans olarak davranır. Sıfra kapasitörleri veya polikarbonat kapasitörleri kullanın. Ayrılma kapasitörü değerinin seçimi sıkı değildir, C = 1 / f'ye göre hesaplanabilir; Yani, 10MHz 0.1uf alır ve mikrokontrollerden oluşan sistem için 0.1 ~ 0.01uf arasında olabilir.

3. Gürültü ve elektromanyetik müdahale azaltma deneyimi.

1) Düşük hızlı çipler kullanabilirseniz, yüksek hızlı çiplere ihtiyacınız yoktur. Yüksek hızlı çipler önemli yerlerde kullanılır.

2) Kontrol devresinin üst ve alt kenarlarının geçiş hızını azaltmak için bir direnç seri olarak bağlanabilir.

3) Röle vb. için bir tür amortisasyon sağlamaya çalışın.

4) Sistem gereksinimlerini karşılayan bir frekans saati kullanın.

5) Saat jeneratörü saati kullanan cihaza mümkün olduğunca yakın olmalıdır ve kuvars kristal osilatörün durumu yerleştirilmelidir.

6) Saat alanını bir zemin teli ile çevreleyin ve saat telini mümkün olduğunca kısa tutun.

7) I / O sürücü devresi basılı tahtanın kenarına mümkün olduğunca yakın olmalı ve en kısa sürede basılı tahtayı terk etmesine izin verin. Basılı levheye giren sinyal filtrelenmeli ve yüksek gürültü alanından gelen sinyal de filtrelenmelidir. Aynı zamanda, sinyal yansımasını azaltmak için seri terminal direnci yöntemi kullanılmalıdır.

8) MCD'nin yararsız ucu yüksek veya yerleştirilmiş veya çıkış ucu olarak tanımlanmalıdır. Güç kaynağı zemine bağlanması gereken entegre devrenin sonu bağlanmalıdır ve yüzmekte bırakılmamalıdır.

9) Kullanılmayan kapı devresinin giriş terminalini yüzmeyin, kullanılmayan operasyonel amplifikatörün pozitif giriş terminalini yere bağlayın ve negatif giriş terminalini çıkış terminaline bağlayın.

10) Basılı levha, yüksek frekans sinyallerinin dış emisyonunu ve bağlantısını azaltmak için 90 kat çizgisi yerine 45 kat çizgisi kullanmaya çalışmalıdır.

11) Baskılı levha frekans ve akım anahtarlama özelliklerine göre bölünür ve gürültü bileşenleri ve gürültü olmayan bileşenler arasındaki mesafe daha uzak olmalıdır.

12) Tek panelli ve çift panelli güç kaynağına tek noktalı bağlantı ve tek noktalı yerleştirme, güç hattı ve yer hattı mümkün olduğunca kalın olmalıdır. Ekonomi bunu ödeyebiliyorsa, güç kaynağı ve toprağın kapasitif induktansını azaltmak için çok katmanlı bir pano kullanın.

13) Saatleri, otobüsleri ve çip seçim sinyallerini I / O hatlarından ve konektörlerden uzak tutun.

14) Analog voltaj giriş hattı ve referans voltaj terminali, dijital devre sinyal hattından, özellikle saatten mümkün olduğunca uzakta olmalıdır.

15) A / D cihazları için, dijital parça ve analog parça çaprazlanmak yerine birleştirilmelidir.

16) I / O hattına diki saat hattı, paralel I / O hattından daha az müdahaleye sahiptir ve saat bileşen pimleri I / O kablosundan çok uzaktır.

17) Bileşen pimleri mümkün olduğunca kısa olmalıdır ve ayrılma kondansatör pimleri mümkün olduğunca kısa olmalıdır.

18) Anahtar çizgiler mümkün olduğunca kalın olmalıdır ve koruyucu zemin her iki tarafta da eklenmelidir. Yüksek hızlı hatlar kısa ve düz olmalıdır.

19) Gürültüye duyarlı hatları yüksek akım, yüksek hızlı anahtarlama hatları ile paralel olarak çalıştırmayın.

20) Kuvars kristalleri ve gürültüye duyarlı cihazlar altında izleri çalışmayın.

21) Zayıf sinyal devreleri, düşük frekans devrelerinin etrafında akım döngüleri oluşturmaz.

22) Herhangi bir sinyal için bir döngü oluşturmayın, kaçınılmazsa, döngü alanını mümkün olduğunca küçük yapın.

23) IC başına bir ayrılma kapasitörü. Her elektrolitik kondansatörün yanına küçük bir yüksek frekans bypass kondansatörü eklenmelidir.

24) Devre şarj ve boşaltma enerji depolama kapasitörleri olarak elektrolitik kapasitörler yerine büyük kapasiteli tantal kapasitörleri veya polisoğutmalı kapasitörler kullanın. Boru kapasitörleri kullanırken, kasa PCB kartına yerleştirilmelidir.