Ved Forbedret PCB-ledningsnivå, noe som gjør PCB-designen mer effektiv

PCB-layout er svært viktig i hele PCB-designet. Hvordan du oppnår rask og effektiv kabling og får PCB-kablingen til å se avansert ut, er verdt å studere og lære. Vi har sortert ut 7 aspekter som må tas hensyn til i PCB-layout. La oss sjekke og fylle ut hullene!

1. Felles grunnbehandling av digitale kretser og analoge kretser

I dag er mange PCB ikke lenger enkeltfunksjonelle kretser (digitale eller analoge kretser), men er sammensatt av en blanding av digitale kretser og analoge kretser. Derfor er det nødvendig å vurdere den gjensidige interferensen mellom dem ved kabling, spesielt støyinterferensen på jordlinjen. Frekvensen til digitale kretser er høy, og følsomheten til analoge kretser er sterk. For signallinjer bør høyfrekvente signallinjer være så langt unna følsomme analoge kretsenheter som mulig. For jordlinjer har hele kretskortet kun én node til omverdenen, så problemet med digital og analog felles jord må håndteres inne i kretskortet. Imidlertid er den digitale bakken og den analoge bakken faktisk atskilt inne i brettet. De er ikke koblet til hverandre, men er kun i grensesnittet der PCB kobles til omverdenen (som plugger osv.). Den digitale jordingen er litt kortsluttet til den analoge jordingen, vær oppmerksom på at det kun er ett tilkoblingspunkt. Det er også forskjellig jording på PCB, som bestemmes av systemdesignet.

2. Signallinjene legges på det elektriske (jord) laget

Ved kabling av flerlags trykte tavler er det ikke mange uferdige linjer igjen på signallinjelaget. Å legge til flere lag vil føre til sløsing og øke arbeidsbelastningen i produksjonen, og kostnadene vil også øke tilsvarende. For å løse denne motsetningen kan du vurdere ledninger på det elektriske (jording) laget. Kraftlaget bør vurderes først, etterfulgt av grunnlaget. Fordi integriteten til formasjonen er bevart.

3. Behandling av koblingsben i store ledere

Ved jording med stort område (elektrisitet) er bena til ofte brukte komponenter koblet til den. Håndteringen av forbindelsesbena må vurderes grundig. Når det gjelder elektrisk ytelse, er det bedre at putene på komponentbena er fullstendig koblet til kobberoverflaten, men for Det er noen skjulte farer ved sveisemontering av komponenter, for eksempel: ① Sveising krever en høyeffektvarmer . ②Det er lett å forårsake virtuelle loddeforbindelser. Derfor, med hensyn til elektrisk ytelse og prosesskrav, lages en kryssformet loddepute, som kalles varmeskjold, vanligvis kjent som termisk pute (Thermal). På denne måten kan muligheten for virtuelle loddeforbindelser på grunn av overdreven varmespredning i tverrsnitt under sveising elimineres. Sex er sterkt redusert. Behandlingen av kraftlaget (jordlagsbena) til flerlagsplater er den samme.

4. Rollen til nettverkssystem i kabling

I mange CAD-systemer bestemmes kabling basert på nettverkssystemet. Hvis rutenettet er for tett, selv om antallet kanaler økes, er trinnene for små og datamengden i bildefeltet for stor. Dette vil uunngåelig ha høyere krav til lagringsplassen til enheten, og det vil også påvirke datahastigheten til elektroniske dataprodukter. stor innvirkning. Noen baner er ugyldige, for eksempel de som er okkupert av putene til komponentben eller okkupert av monteringshull og monteringshull. For sparsom mesh og for få kanaler vil ha stor innvirkning på rutehastigheten. Derfor må det være et rimelig nettsystem for å støtte kabling. Avstanden mellom bena på en standardkomponent er {{0}},1 tommer (2,54 mm), så grunnlaget for rutenettet er vanligvis satt til 0,1 tommer (2,54 mm) eller et integrert multiplum mindre enn {{10}}.1 tommer, for eksempel: 0.05 tommer, 0.025 tommer, 0.02 tommer osv.

5. Håndtering av strømforsyning og jordledninger

Selv om ledningene i hele PCB-kortet er fullført godt, vil interferens forårsaket av utilstrekkelig hensyn til strømforsyning og jordledninger forringe ytelsen til produktet og noen ganger til og med påvirke produktets suksessrate. Derfor må kablingen av strømforsyning og jordledninger tas på alvor for å minimere støyinterferensen som genereres av strømforsyning og jordledninger for å sikre kvaliteten på produktet. Hver ingeniør som er engasjert i design av elektroniske produkter forstår årsaken til støy mellom jordledningen og strømledningen. Nå beskriver vi bare den reduserte støydempingen: det velkjente er å legge til en støy mellom strømforsyningen og jordledningen. Lotus rot kondensator. Utvid strøm- og jordledningene så mye som mulig. Jordledningen er bredere enn strømledningen. Forholdet deres er: jordledning > strømledning > signalledning. Vanligvis er signalledningens bredde: 0.2~0.3mm, og den fine bredden kan være opptil 0.05~0.07mm. , strømledningen er 1,2~2,5 mm. For digitale krets-PCB-er kan brede jordledninger brukes til å danne en sløyfe, det vil si å danne et jordingsnettverk (jorden til analoge kretser kan ikke brukes på denne måten). Bruk et stort areal med kobberlag for jordledninger, og de ubrukte på printkortet Alle steder er koblet til jord og brukt som jordledninger. Eller det kan gjøres til et flerlagskort, med strømforsyning og jordledninger som opptar ett lag hver.

6. Design Rule Check (DRC)

Etter at ledningsdesignet er fullført, er det nødvendig å nøye sjekke om ledningsdesignet samsvarer med reglene satt av designeren. Det er også nødvendig å bekrefte om reglene som er satt imøtekommer behovene til produksjonsprosessen for trykkpapp. Generelle inspeksjoner inkluderer følgende aspekter: linje til linje, linje til linje. Hvorvidt avstanden mellom komponentputer, linjer og gjennomgående hull, komponentputer og gjennomgående hull, og gjennomgående hull er rimelig, og om den oppfyller produksjonskravene. Har strøm- og jordledningene passende bredde, og er strøm- og jordledningene tett koblet (lavbølgeimpedans)? Er det noe sted i kretskortet hvor jordledningen kan utvides? Er det iverksatt tiltak for nøkkelsignallinjer, som korte lengder, beskyttelseslinjer, og inngangs- og utgangslinjer tydelig atskilt? Har den analoge kretsen og de digitale kretsdelene uavhengige jordledninger? Hvorvidt grafikk (som ikoner, etiketter) som legges til PCB senere vil forårsake signalkortslutninger. Endre noen utilfredsstillende linjeformer. Er det lagt til prosesslinjer på PCB? Om loddemasken oppfyller kravene til produksjonsprosessen, om størrelsen på loddemasken er passende, og om tegnmerket er trykket på enhetsputen for å unngå å påvirke kvaliteten på den elektriske enheten. Er kanten på den ytre rammen til strømforsyningens jordlag i et flerlagskort redusert? Hvis kobberfolien til strømforsyningens jordlag er eksponert utenfor brettet, er det lett å forårsake kortslutning.

7. Design av via

Via (via) er en av de viktige komponentene i flerlags PCB. Kostnaden for boring utgjør vanligvis 30% til 40% av produksjonskostnaden for PCB-kortet. Enkelt sagt kan hvert hull på PCB kalles en via. Fra et funksjonelt synspunkt kan vias deles inn i to kategorier: den ene brukes til elektriske forbindelser mellom lag; den andre brukes til feste- eller posisjoneringsanordninger. Fra et prosessperspektiv er vias generelt delt inn i tre kategorier, nemlig blinde viaer, begravde viaer og gjennomvias.

Blindhull er plassert på topp- og bunnflatene på trykte kretskort. De har en viss dybde og brukes til å koble sammen overflatekretsene og de indre kretsene under. Dybden på hullene overstiger vanligvis ikke et visst forhold (åpning). Nedgravde vias refererer til tilkoblingshull plassert på det indre laget av et trykt kretskort og strekker seg ikke til overflaten av kretskortet. Ovennevnte to typer hull er plassert i det indre laget av kretskortet. De fullføres ved hjelp av hullformingsprosessen før laminering. Under dannelsen av gjennomhullsprosessen kan flere indre lag overlappes. Den tredje typen kalles et gjennomgående hull, som går gjennom hele kretskortet og kan brukes til å implementere interne sammenkoblinger eller som monteringsposisjoneringshull for komponenter. Fordi gjennomgående hull er lettere å implementere i teknologi og har lavere kostnader, brukes de i de fleste trykte kretskort i stedet for de to andre via-hullene. Følgende gjennomgangshull anses som gjennomgående hull med mindre annet er spesifisert.

1. Fra et designsynspunkt består et gjennomgangshull hovedsakelig av to deler, den ene er borehullet i midten, og den andre er puteområdet rundt borehullet. Størrelsen på disse to delene bestemmer størrelsen på viaen. Når de designer høyhastighets PCB-er med høy tetthet, håper designere alltid at viaene skal være så små som mulig, slik at mer ledningsplass kan være igjen på brettet. I tillegg, jo mindre viaene er, jo mindre er deres egen parasittiske kapasitans. Jo mindre den er, jo mer egnet er den for høyhastighetskretser. Imidlertid medfører reduksjonen i hullstørrelse også en kostnadsøkning, og størrelsen på gjennomgangshullet kan ikke reduseres i det uendelige. Det er begrenset av boring (boring) og galvanisering (plettering) og andre prosessteknologier: jo mindre hullet er, desto vanskeligere er det å bore. Jo lengre hullet tar, jo lettere er det å avvike fra midten; og når dybden på hullet overstiger 6 ganger diameteren til det borede hullet, er det ingen garanti for at hullveggen blir jevnt belagt med kobber. For eksempel er den nåværende tykkelsen (gjennom hulldybden) på et vanlig 6-lags PCB-kort omtrent 50 Mil, så borediameteren som PCB-produsenten kan gi kan bare nå 8 Mil.

2. Parasittisk kapasitans til viahullet Selve viahullet har en parasittisk kapasitans til bakken. Hvis det er kjent at diameteren på isolasjonshullet til viahullet på grunnlaget er D2, er diameteren på viahullsputen D1, og tykkelsen på PCB-kortet er T, er den dielektriske konstanten til brettsubstratet ε, da er størrelsen på den parasittiske kapasitansen til via-hullet omtrentlig: C=1.41εTD1/(D2-D1) Hovedpåvirkningen av den parasittiske kapasitansen til via-hullet på kretsen er å forleng stigetiden til signalet og reduser hastigheten på kretsen. For eksempel, for et PCB-kort med en tykkelse på 50 Mil, hvis et gjennomgangshull med en indre diameter på 10 Mil og en putediameter på 2{{20} } Mil brukes, og avstanden mellom puten og det jordede kobberområdet er 32 Mil, vi kan omtrent beregne via-hullet gjennom formelen ovenfor. Den parasittiske kapasitansen er omtrent: C=1.41x4.4x{{31 }}.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF. Endringen i stigetid forårsaket av denne delen av kapasitansen er: T10-90=2.2C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Det kan sees fra disse verdiene at selv om effekten av å bremse stigningsforsinkelsen forårsaket av den parasittiske kapasitansen til en enkelt via ikke er veldig åpenbar, bør designere likevel vurdere det nøye hvis vias brukes flere ganger i ledningene for å bytte mellom lag .

3. Parasittisk induktans av vias Tilsvarende er det parasittiske kapasitanser i vias og parasittiske induktanser. I utformingen av høyhastighets digitale kretser er skaden forårsaket av parasittisk induktans av vias ofte større enn virkningen av parasittisk kapasitans. Dens parasittiske serieinduktans vil svekke bidraget fra bypass-kondensatoren og svekke filtreringseffekten til hele kraftsystemet. Vi kan bruke følgende formel for ganske enkelt å beregne den omtrentlige parasittinduktansen til en via: L=5.08h [ln (4t/d) + 1] der L refererer til induktansen til viaen, h er lengden på viaen, og d er sentrum Diameteren til det borede hullet. Det kan sees av formelen at diameteren på viahullet har en liten innvirkning på induktansen, men lengden på viahullet påvirker induktansen. Fortsatt ved å bruke eksemplet ovenfor, kan induktansen til via beregnes som: L=5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) + 1 ]=1.015nH. Hvis stigetiden til signalet er 1ns, er dens ekvivalente impedans: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Slik impedans kan ikke ignoreres når høyfrekvent strøm flyter gjennom den. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot det faktum at bypass-kondensatoren må passere gjennom to vias når du kobler sammen kraftlaget og jordlaget, så den parasittiske induktansen til viaene vil øke eksponentielt.

4. Via-hull-design i høyhastighets PCB Gjennom analysen ovenfor av parasittkarakteristikkene til via-hull kan vi se at i høyhastighets PCB-design gir tilsynelatende enkle via-hull ofte store negative effekter på kretsdesignet. effekt. For å redusere de negative effektene forårsaket av de parasittiske effektene av vias, prøv å gjøre følgende i designet:

1. Velg en rimelig størrelse via hull fra aspektene kostnad og signalkvalitet. For eksempel, for 6-10-lags minnemodul PCB-design, er det bedre å bruke 10/20Mil (boring/pad) vias. For noen brett med høy tetthet og liten størrelse kan du også prøve å bruke 8/18Mil-vias. hull. Under dagens tekniske forhold er det vanskelig å bruke mindre viaer. For strøm- eller jordvias, vurder å bruke større størrelser for å redusere impedansen.

2. Fra de to formlene som er diskutert ovenfor, kan det konkluderes med at bruk av et tynnere PCB-kort er fordelaktig for å redusere de to parasittiske parametrene til viaene.

3. Prøv å ikke endre lag med signalspor på PCB-kortet, det vil si, prøv å ikke bruke unødvendige viaer.

4. Strøm- og jordpinnene bør bores i nærheten. Jo kortere ledningene mellom viaene og pinnene er, jo bedre, fordi de vil føre til en økning i induktansen. Samtidig bør strøm- og jordledningene være så tykke som mulig for å redusere impedansen.

5. Plasser noen jordede vias nær de signallagsendrende viaene for å gi en tett sløyfe for signalet. Du kan til og med plassere et stort antall redundante jord-vias på PCB-kortet. Du må selvfølgelig også være fleksibel i utformingen. Via-modellen diskutert tidligere er et tilfelle der hvert lag har en pute. Noen ganger kan vi redusere eller til og med fjerne putene på noen lag. Spesielt når tettheten av gjennomgangshull er svært høy, kan det føre til at et ødelagt spor isolerer kretsen i kobberlaget. For å løse dette problemet kan vi i tillegg til å flytte plasseringen av viaene også vurdere å plassere viaene i kobberlaget. Putestørrelsen er redusert.