Thiết kế điện tử - Thiết kế PCB là gì?

Bảng mạch đề cập đến việc sử dụng phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) để thiết kế bảng và thiết kế bố cục và kết nối mạch của bảng mạch in (PCB). Thiết kế của PCB chủ yếu đề cập đến thiết kế bố cục và cần xem xét bố cục của các kết nối bên ngoài. Bố trí tối ưu hóa các linh kiện điện tử bên trong, bố trí tối ưu hóa kết nối kim loại và thông qua lỗ và nhiều yếu tố khác như bảo vệ điện từ, tản nhiệt. Bảng mạch là một phần quan trọng của sản phẩm điện tử, có thể kết nối các linh kiện điện tử và truyền tín hiệu qua dây dẫn.

Làm thế nào để thiết kế PCB?

Thiết kế đòi hỏi các thiết lập điểm khác nhau ở các giai đoạn khác nhau, nơi các điểm lưới lớn có thể được sử dụng để bố trí thiết bị; Đối với các thiết bị lớn như IC và đầu nối không định vị, độ chính xác cổng 50-100 mils có thể được chọn để bố trí, trong khi đối với các thiết bị nhỏ thụ động như điện trở, tụ điện và cuộn cảm, độ chính xác lưới 25 mils có thể được bố trí. Độ chính xác của các điểm lưới lớn có lợi cho căn chỉnh thiết bị và bố trí đẹp.

1. Quy tắc bố trí PCB

1) Nói chung, tất cả các thành phần nên được sắp xếp ở cùng một phía của bảng. Một số thiết bị bị hạn chế cao và ít nhiệt như điện trở chip, tụ điện chip và chip IC có thể được đặt ở tầng dưới cùng chỉ khi các thành phần trên cùng quá dày đặc.

2) Các thành phần nên được đặt trên lưới và sắp xếp song song hoặc theo chiều dọc với nhau theo tiền đề đảm bảo hiệu suất điện để duy trì vẻ đẹp gọn gàng. Nói chung, các thành phần không cho phép chồng chéo; Các thành viên phải được sắp xếp gọn gàng và các thành viên phải được phân phối đều và dày đặc trong toàn bộ bố cục.

3) Khoảng cách tối thiểu giữa các mẫu pad liền kề cho các thành phần khác nhau trên bảng mạch phải ít nhất 1MM.

4) Khoảng cách từ cạnh của bảng thường không nhỏ hơn 2 mm. Hình dạng tốt nhất của bảng là hình chữ nhật và tỷ lệ khung hình là 3: 2 hoặc 4: 3. Khi kích thước của bảng lớn hơn 200mm × 150mm, độ bền cơ học mà bảng có thể chịu được nên được xem xét.

2. Mẹo bố trí PCB

Trong thiết kế bố cục của PCB, cần phải phân tích các đơn vị của bảng và thiết kế bố cục theo chức năng của chúng. Khi sắp xếp tất cả các thành phần của mạch, các nguyên tắc sau đây cần được tuân thủ:

1) Sắp xếp vị trí của từng đơn vị mạch chức năng theo quy trình mạch để bố trí thuận tiện cho luồng tín hiệu và giữ tín hiệu theo cùng một hướng càng nhiều càng tốt.

2) Bố trí tập trung vào các thành phần cốt lõi của từng đơn vị chức năng. Các thành phần phải được sắp xếp đồng đều, toàn bộ và nhỏ gọn trên PCB, giảm và rút ngắn dây dẫn và kết nối giữa mỗi thành phần càng nhiều càng tốt.

3) Đối với các mạch hoạt động ở tần số cao, các thông số phân phối giữa các thành phần nên được xem xét. Nói chung, mạch nên được kết nối song song với các thành phần càng nhiều càng tốt, vì vậy nó không chỉ đẹp mà còn dễ lắp ráp và hàn, tạo điều kiện cho sản xuất hàng loạt.

3. Bước thiết kế PCB

Thiết kế bố trí

Trong PCB, các thành phần đặc biệt đề cập đến các thành phần chính của phần tần số cao, các thành phần cốt lõi trong mạch, các thành phần dễ bị nhiễu, các thành phần có điện áp cao, các thành phần có lượng nhiệt lớn và một số thành phần khác giới. Vị trí của các thành phần đặc biệt này cần được phân tích cẩn thận và cách bố trí của ribbon phải đáp ứng các yêu cầu về chức năng mạch và nhu cầu sản xuất. Chúng được đặt không đúng cách có thể dẫn đến các vấn đề về khả năng tương thích mạch và các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu, có thể dẫn đến thiết kế PCB thất bại.

Điều đầu tiên cần xem xét khi thiết kế cách đặt các thành phần đặc biệt là kích thước của PCB. Nhanh ngón tay ra, khi kích thước PCB quá lớn, chiều dài dòng in, trở kháng tăng, khả năng chống khô giảm, chi phí cũng tăng; Khi nó quá nhỏ, tản nhiệt kém và các đường liền kề dễ bị nhiễu. Sau khi xác định kích thước của PCB, xác định vị trí vuông của các bộ phận đặc biệt. Cuối cùng, tất cả các thành phần của mạch được sắp xếp theo đơn vị chức năng.

Vị trí bố trí các thành phần đặc biệt thường phải tuân theo các nguyên tắc sau:

1) Giảm thiểu kết nối giữa các thành phần tần số cao, giảm thiểu các thông số phân phối của chúng và nhiễu điện từ lẫn nhau. Các thành phần dễ bị nhiễu không nên quá gần nhau, đầu vào và đầu ra nên càng xa càng tốt.

2) Một số bộ phận hoặc dây có thể có sự khác biệt tiềm năng cao và khoảng cách của chúng nên được tăng lên để tránh ngắn mạch ngẫu nhiên do xả. Các bộ phận áp suất cao nên được đặt càng xa tầm với càng tốt.

3) Các bộ phận có trọng lượng trên 15G có thể được cố định bằng giá đỡ và sau đó hàn. Những yếu tố nặng và nóng không nên được đặt trên bảng mạch, nhưng trên bảng cơ sở của hộp chính, và vấn đề tản nhiệt nên được xem xét. Các yếu tố nhạy cảm nhiệt nên tránh xa các yếu tố làm nóng.

4) Bố trí của các yếu tố có thể điều chỉnh như chiết thế, cuộn cảm có thể điều chỉnh, tụ điện biến đổi, công tắc vi mô, v.v. nên xem xét các yêu cầu cấu trúc của toàn bộ bảng mạch. Nếu cấu trúc cho phép, một số công tắc được sử dụng thường xuyên nên được đặt ở nơi dễ tiếp cận bằng tay. Bố cục của các thành phần phải được cân bằng, mật độ phù hợp và không nên nặng đầu.

Đặt hàng

1) Đặt các thành phần phù hợp chặt chẽ với cấu trúc, chẳng hạn như ổ cắm điện, đèn báo, công tắc, đầu nối, v.v.

2) Đặt các bộ phận đặc biệt như bộ phận lớn, bộ phận nặng, bộ phận sưởi ấm, máy biến áp, IC, v.v.

3) Đặt các bộ phận nhỏ.

Kiểm tra bố trí

1) Kích thước bảng mạch có phù hợp với kích thước gia công theo yêu cầu của bản vẽ không?

2) Bố cục của các thành phần có cân bằng, sắp xếp gọn gàng và bố cục hoàn chỉnh không?

3) Xung đột ở tất cả các cấp. Các thành phần, khung và lớp cần in màn hình có hợp lý không?

4) Các thành phần phổ biến có dễ sử dụng không? Chẳng hạn như công tắc, bảng cắm của thiết bị, các bộ phận cần được thay thế thường xuyên, v.v.

5) Khoảng cách giữa các yếu tố nhạy cảm nhiệt và các yếu tố làm nóng là hợp lý?

6) tản nhiệt có tốt không?

7) Có cần phải xem xét vấn đề nhiễu đường dây không?

Thiết kế PCB là nền tảng để kết nối các linh kiện điện tử và là chìa khóa để thực hiện các chức năng của hệ thống điện tử. Nếu thiết kế PCB không hợp lý, chức năng của toàn bộ hệ thống điện tử sẽ bị ảnh hưởng. Thiết kế PCB cũng có thể giúp chúng tôi kiểm soát tốt hơn các thông số của linh kiện điện tử, chẳng hạn như nguồn điện, tín hiệu và nguồn điện. Thiết kế PCB cũng có thể giúp chúng tôi kiểm soát chất lượng sản phẩm điện tử tốt hơn, do đó cải thiện độ tin cậy và an toàn của sản phẩm.