Краткое руководство по компоновке печатных плат для начинающих

PCB, сокращение от Printed Circuit Board, является основной платформой для размещения электронных компонентов для выполнения соответствующих функций. На основе материала подложки печатная плата изготавливается в соответствии с файлами дизайна печатной платы с соединением между слоями платы, платой и компонентами. Ведущая функция печатной платы заключается в ее роли релейной передачи с полным вкладом в электрическое соединение между всеми частями, окружающими печатную плату. Поэтому печатные платы обычно считаются основой электронных продуктов.

Печатные платы должны изготавливаться строго в соответствии с файлами проектирования печатных плат, включая файлы Gerber, файлы для сверления станков с ЧПУ, файлы дизайна трафаретов и т. д. Все вместе они в конечном итоге приведут к созданию настоящих печатных плат. Эта статья представляет собой краткое руководство по компоновке печатных плат для новичков в проектировании печатных плат, в котором рассматриваются ключевые вопросы проектирования и компоновки печатных плат. Мы надеемся, что эта статья станет подспорьем для начинающих инженеров-электронщиков.

Что такое разводка печатной платы?

Компоновка печатной платы в основном включает размещение компонентов на плате, маршрутизацию, ширину дорожек, расстояние между дорожками и т. Д. Поскольку печатная плата используется почти во всех электронных продуктах, печатные платы широко применяются в таких областях, как бытовая электроника, информация, телекоммуникации, медицинское обслуживание или даже аэрокосмическая промышленность. . Компоновка печатной платы играет важную роль в воздействии на их ожидаемые функции и производительность.

Основы разводки печатных плат

В процессе рисования схем с помощью программного обеспечения для проектирования печатных плат важно освоить аббревиатуры электроники, поскольку вначале для обозначения терминов обычно используются три буквы. Например, RES означает резистор; CAP означает конденсатор; IND обозначает индуктор. Таким образом, крайне необходимо освоить некоторые электронные термины:напряжение, ток, Ом, Вольт, Ампер, Ватт, цепь, элемент цепи, сопротивление, резистор, индуктивность, катушка индуктивности, емкость, конденсатор, закон Ома, закон Кирхгофа, закон напряжения Кирхгофа. (KVL), текущий закон Кирхгофа (KCL), петля, сеть, пассивная двухполюсная сеть, активная двухполюсная сеть.

Неизбежные проблемы, которые необходимо учитывать при разводке печатной платы

• Минимальное расстояние

Конструкция печатной платы должна иметь рамку, а минимальное расстояние между линией рамки и выводом компонента должно быть не менее 2 мм, а рационально установить его равным 5 мм.

• Размещение компонентов

В принципе, когда речь идет о схемной системе, содержащей цифровую схему и аналоговую схему, их следует разделить, чтобы сделать системы систематически связанными в схемы, принадлежащие к одной категории. Кроме того, компоненты должны быть размещены в соответствии с направлением прохождения сигнала, функциями и модулями.

Блок обработки входного сигнала и компоненты управления выходным сигналом должны располагаться рядом с платой, чтобы сделать линии входных/выходных сигналов как можно короче и уменьшить помехи на входе/выходе.

С точки зрения направления размещения компонентов, компоненты могут быть размещены только вертикально или горизонтально. Если между компонентами имеется относительно высокая разность потенциалов, расстояние между компонентами должно быть достаточно большим, чтобы прекратился разряд.

Что касается печатной платы средней плотности, то расстояние между компонентами малой мощности следует учитывать на основе пайки. Когда выбрана пайка волной припоя, расстояние между компонентами может быть в диапазоне от 50 до 100 мил.

Проектирование линий питания и заземления в топологии печатной платы

Инженерам-проектировщикам печатных плат несложно понять причину возникновения шума между линиями заземления и линиями электропередач. Даже если разводка печатной платы выполнена превосходно, помехи из-за недостаточного внимания к расположению линий питания и заземления все равно снизят производительность продукта или даже приведут к полному отказу. Таким образом, работа инженера по компоновке печатных плат заключается в том, чтобы максимально уменьшить шумовые помехи, чтобы гарантировать качество продукта, используя следующие методы:

а. Медный слой большой площади используется в качестве линий заземления, и все неиспользуемые части должны быть соединены с землей, которую можно использовать в качестве линий заземления. Что касается многослойной печатной платы, то линии питания и заземления должны располагаться в разных слоях соответственно.

б. Между линиями питания и заземления следует добавить развязывающий конденсатор.

в. Ширина линий заземления и линий электропередач должна быть максимально возможной. Линии заземления лучше делать шире линий электропередач. Расположение линий заземления, линий электропередач и сигнальных линий по ширине должно быть следующим:линии заземления> линии электропередач> сигнальные линии.

д. Для создания петли на печатной плате с цифровой схемой следует использовать широкие заземляющие проводники.

Три совета по снижению электромагнитных помех при разводке печатной платы

Обеспечение ЭМС (электромагнитной совместимости) является обязательным условием при разводке печатной платы. Внедрение EMC направлено на максимально возможное снижение EMI ​​(электромагнитных помех). Чтобы уменьшить электромагнитные помехи, необходимо сосредоточить внимание на следующих трех элементах:источнике электромагнитных помех, пути связи и помехе.

Для достижения ЭМС меры должны начинаться с вышеуказанных элементов. Во-первых, следует проанализировать источник помех, путь связи и чувствительные устройства, а также обобщить и принять эффективные меры для остановки источника помех, устранения или уменьшения связи помех, уменьшения отклика чувствительных устройств на помехи или повышения уровня электромагнитной чувствительности.

Для ограничения помех, создаваемых человеком, и подтверждения правильности применяемых технических мер должны быть также приняты организационные меры. Таким образом, необходимо составить набор полных правил и стандартов и соблюдать их при разумном распределении спектра. Кроме того, использование спектра должно контролироваться и управляться, а рабочий режим должен определяться в соответствии с частотой, рабочим временем и направлением антенны. Электромагнитная среда должна быть проанализирована, и место размещения должно быть выбрано с администрированием ЭМС.

• Источник электромагнитных помех

Источник электромагнитных помех относится к любому типу (естественному или излучаемому электрическим устройством) электромагнитной энергии, которая причинит вред людям или устройствам в той же среде или приведет к повреждению электромагнитными помехами других устройств, подсистемы или всей системы, что приведет к снижению производительности или сбой.

• Путь соединения

Путь связи относится к доступу или среде, используемой для передачи электромагнитных помех.

• Жертва

Под жертвой понимается человек или системы, поврежденные электромагнитными помехами, включая компоненты, оборудование, подсистемы или системы, производительность которых снижается или возникает сбой.