Наиболее распространенные проблемы при проектировании печатных плат и их анализ

Печатная плата (печатная плата) является ядром электронных продуктов, поэтому она применяется практически во всех устройствах различных областей, от малых до больших, от компьютеров, телекоммуникаций до военной техники. Проще говоря, печатная плата играет важную роль в реализации функций электронных продуктов.

Тем не менее, проектирование печатной платы никогда не бывает легкой задачей, и необходимо должным образом учитывать множество ассоциаций между слоями, компонентами или схемами. Плохо продуманный дизайн может привести к сбоям или даже катастрофам, когда он работает внутри электронной системы. Несмотря на атрибут сложности проектирования печатных плат сам по себе, некоторые часто возникающие проблемы можно обобщить, чтобы все проектировщики печатных плат могли узнать о них заранее и научиться справляться с ними до этапа изготовления печатной платы.

ПРИМЕЧАНИЕ. В этой статье обсуждаются проблемы проектирования печатных плат и решения, основанные на использовании программного обеспечения Altium Designer.

Проблемы проектирования печатной платы на схеме

Проблема №1:Согласно отчету ERC, на контактах нет сигнала доступа.
Анализ:
а. Ввод/вывод должен быть определен на выводах при установке пакета;
b. При установке или размещении компонентов атрибут несоответствия может быть изменен таким образом, чтобы штифты и линии оставались незакрепленными;
c. При установке компонентов штифт страдает от обратного направления.

Проблема № 2. Компоненты выходят за рамки бумаги.
Анализ:файлы не создаются в центре бумаги библиотеки компонентов.

Проблема №3:​​Созданный список соединений инженерного файла может иметь только частичный доступ к плате.
Анализ:пункт «глобальный» не учитывается при создании списка соединений.

Проблема № 4:Компоненты не вращаются.
Анализ:метод ввода следует переключить.

Проблемы проектирования печатной платы на печатной плате

Проблема №1:В процессе загрузки сети не возникает отчет NODE.
Анализ:
a. Компоненты на схеме, возможно, используют преимущества пакета, которого нет в библиотеке компонентов;
b. Компоненты на схеме используют пакеты, несовместимые с теми, которые используются в библиотеке компонентов;

Проблема № 2:Сеть отчета DRC разделена на несколько разделов.
Анализ:Эта проблема показывает, что эта сеть не подключена, и для просмотра файла можно использовать ПОДКЛЮЧЕННЫЙ МЕДЬ.

Проблема №3:​​В процессе работы следует как можно меньше использовать синий экран.
Анализ:Файлы можно многократно экспортировать для создания нового файла DDR, чтобы уменьшить размер файла. Автоматическая трассировка не рекомендуется при проектировании сложной печатной платы.

Маршрутизация — довольно важный этап в проектировании печатной платы, и все предшествующие этапы — это подготовка к ней. Когда дело доходит до дизайна печатной платы, трассировка предъявляет самые высокие требования. Маршрутизацию печатных плат можно разделить на одностороннюю, двустороннюю и многостороннюю. Доступны два метода маршрутизации:автоматическая маршрутизация и интерактивная маршрутизация. До автоматической маршрутизации можно заранее использовать интерактивную маршрутизацию для относительно сложной системы. Боковые линии на входных и выходных клеммах не должны быть параллельны друг другу, чтобы не создавать радиопомехи. При необходимости следует добавлять линии заземления, а трассировка на двух соседних слоях должна быть вертикальной по отношению друг к другу. Параллельные линии имеют тенденцию генерировать паразитную связь. Скорость маршрутизации автомаршрутизации зависит от продуманности макета, а правила маршрутизации могут быть установлены заранее. Вообще говоря, маршрутизация на основе запросов может быть сначала выполнена, и путь маршрутизации должен быть оптимизирован в целом. Затем маршрутизируемые линии будут закрыты, и будет реализована перемаршрутизация для улучшения общего эффекта. Что касается конструкции печатной платы с плотным расположением компонентов, одни только сквозные отверстия вряд ли могут рассчитывать на большое количество каналов трассировки. Поэтому была создана слепая и погребенная технология. Они не только функционируют как сквозные отверстия, но и сохраняют множество каналов маршрутизации. В результате маршрутизация может быть проще, плавнее и качественнее.

Проблемы проектирования печатных плат, связанные с помехами, и их решения

Помехи всегда возникают в электронном оборудовании в процессе отладки и применения, что происходит по большому количеству причин. Среди всех причин нерациональная прокладка и неправильное размещение компонентов вызывают наибольшее количество помех, помимо помех, вызванных окружающей средой. Помехи могут привести к тому, что электрооборудование не сможет нормально работать или даже выйдет из строя. Поэтому возможные помехи следует ограничить на этапе проектирования печатной платы.

Проблема №1:Генерация и контроль помех от наземной линии.

Анализ и решения:

Если линии заземления показывают нулевой потенциал, относительная разность потенциалов каждой точки заземления во всей цепи также должна быть равна нулю. Однако почти невозможно гарантировать, что разность потенциалов будет абсолютно нулевой, а крошечная разность потенциалов может привести к помехам, влияющим на нормальную работу всей схемы после усиления через усилительную схему.

Для ограничения помех можно использовать следующие методы:a. следует соблюдать правильные правила заземления; б. цифровые заземляющие линии должны быть отделены от аналоговых заземляющих линий; в. линии заземления должны быть максимально утолщены; д. заземление должно быть максимально защищено.

Проблема № 2:помехи и ограничения питания.

Анализ и решения:помехи в питании, возможно, происходят из-за нерациональной схемы, разводки или компоновки. Следовательно, петли AC-DC не могут быть соединены друг с другом во время разводки, а линии заземления не должны проходить параллельно большой петле. Кроме того, линии электропередач и сигнальные линии не должны располагаться слишком близко друг к другу и никогда не могут быть параллельны. При необходимости можно добавить фильтры между выходной клеммой питания и устройством.

Проблема №3:​​EMI (электромагнитные помехи) и их ограничение.

Поскольку компоненты расположены плотно, при нерациональном проектировании будут возникать электромагнитные помехи, такие как помехи параметров распределения и электромагнитные помехи компонентов. Соответствующие меры должны быть приняты для устранения различных помех.

Анализ и решения:

а. Паразитная связь между печатными схемами. Влияние параметра распределения между двумя параллельными выводами на небольшом расстоянии эквивалентно влиянию взаимной связи индуктивности и емкости. Сигналы проходят через одно отведение, в то время как индуктивные сигналы генерируются другим отведением. Таким образом, сигнальные линии никогда не должны быть параллельны друг другу при проектировании печатной платы, а экранирующие линии могут использоваться для сдерживания слабых сигналов помех, чтобы предотвратить помехи.

б. Помехи между магнитными частями. Громкоговорители и электромагниты создают постоянное магнитное поле, а высоковольтные трансформаторы и реле создают переменное магнитное поле. Оба магнитных поля создают помехи для периферийных компонентов и печатных линий, и соответствующие меры сдерживания могут быть приняты в зависимости от различных ситуаций:
• Следует уменьшить резание печатных линий, создаваемое магнитными линиями.
• Положение двух магнитных частей должно быть вертикальным относительно друг друга в двух разных магнитных направлениях, чтобы уменьшить связь между двумя частями.
• Источник помех должен иметь магнитное экранирование, а экранирующая крышка должна быть надежно заземлена. .

Проблема № 4:тепловые помехи и ограничения.

Анализ и решения:когда работают устройства большой мощности, они обычно имеют такую ​​высокую температуру, что в цепи появляются источники тепла, вызывающие помехи в печатной плате. Следовательно, чувствительные к температуре компоненты должны быть размещены вдали от частей, выделяющих тепло, во время проектирования печатной платы, а источники тепла должны быть размещены на воздухе снаружи платы, чтобы предотвратить передачу генерируемого тепла или выделение тепла. При необходимости должен быть установлен теплорассеивающий лист.

В этой статье рассматриваются только наиболее распространенные проблемы, с которыми мы обычно сталкиваемся при проектировании печатных плат, и пути их решения. На самом деле ожидается, что в процессе практического проектирования вы обнаружите больше проблем.

Полезные ресурсы
• Как проектировать высококачественные печатные платы
• Основные правила проектирования печатных плат, которые необходимо знать
• Руководство от схемы до проектирования печатной платы на основе Altium Designer
• Как для устранения помех при проектировании печатных плат
• Методы усиления помехоустойчивости при проектировании печатных плат