In design, layout is an important part. The quality of the layout result will directly affect the effect of the wiring, so it can be considered that a reasonable layout is the first step to a successful PCB design. Especially the pre-layout is the process of thinking about the entire circuit board, signal flow, heat dissipation, structure and other structures. If the pre-layout fails, no amount of effort will be needed.

PCB layout design The design process flow of printed circuit boards includes schematic design, electronic component database registration, design preparation, block division, electronic component configuration, configuration confirmation, wiring and final inspection. In the process of the process, no matter which process is found to be a problem, it must be returned to the previous process for reconfirmation or correction.

Тази статия първо въвежда правилата и техниките за проектиране на оформление на печатни платки и след това обяснява как да проектирате и проверявате оформлението на печатната платка, от изискванията за DFM на оформлението, изискванията за термичен дизайн, изискванията за цялост на сигнала, изискванията за ЕМС, настройките на слоя и изискванията за разделяне на захранването и захранващи модули. Изискванията и други аспекти ще бъдат анализирани подробно и следвайте редактора, за да разберете подробностите.

Правила за проектиране на оформление на печатни платки

1. Under normal circumstances, all components should be arranged on the same surface of the circuit board. Only when the top-level components are too dense, can some devices with limited height and low heat generation, such as chip resistors, chip capacitors, and chip capacitors, be installed. Chip IC, etc. are placed on the lower layer.

2. Съгласно предпоставката за осигуряване на електрически характеристики, компонентите трябва да бъдат поставени върху мрежата и подредени успоредно или перпендикулярно един на друг, за да бъдат спретнати и красиви. При нормални обстоятелства не е позволено компонентите да се припокриват; подреждането на компонентите трябва да е компактно, а компонентите да са подредени по цялото оформление. Разпределението е равномерно и плътно.

3. The minimum distance between adjacent land patterns of different components on the circuit board should be above 1mm.

4. The distance from the edge of the circuit board is generally not less than 2MM. The best shape of the circuit board is rectangular, and the aspect ratio is 3:2 or 4:3. When the size of the circuit board is larger than 200MM by 150MM, consider what the circuit board can withstand Mechanical strength.

PCB layout design skills

В дизайна на оформлението на печатната платка трябва да се анализират единиците на платката и дизайнът на оформлението трябва да се основава на стартовата функция. При оформянето на всички компоненти на веригата трябва да се спазват следните принципи:

1. Подредете позицията на всяка функционална верига според потока на веригата, така че разположението да е удобно за циркулация на сигнала и сигналът да се поддържа в същата посока, доколкото е възможно [1].

2. Take the core components of each functional unit as the center and lay out around him. The components should be uniformly, integrally and compactly arranged on the PCB to minimize and shorten the leads and connections between the components.

3. For circuits operating at high frequencies, the distribution parameters between components must be considered. In general circuits, components should be arranged in parallel as much as possible, which is not only beautiful, but also easy to install and easy to mass produce.

Как да проектирате и инспектирате разположението на печатната платка

1. DFM requirements for layout

1. The optimal process route has been determined, and all devices have been placed on the board.

2. The origin of the coordinates is the intersection of the left and lower extension lines of the board frame, or the lower left pad of the lower left socket.

3. The actual size of the PCB, the location of the positioning device, etc. are consistent with the process structure element map, and the device layout of the area with restricted device height requirements meets the requirements of the structure element map.

4. Позицията на превключвателя за набиране, устройството за нулиране, светлинния индикатор и т.н. е подходяща и дръжката не пречи на околните устройства.

5. Външната рамка на дъската има гладък радиан от 197 mil, или е проектирана според чертежа на структурния размер.

6. Ordinary boards have 200mil process edges; the left and right sides of the backplane have process edges greater than 400mil, and the upper and lower sides have process edges greater than 680mil. The device placement does not conflict with the window opening position.

7. All kinds of additional holes (ICT positioning hole 125mil, handle bar hole, elliptical hole and fiber holder hole) that need to be added are all missing and set correctly.

8. Наклонът на щифта на устройството, посоката на устройството, стъпката на устройството, библиотеката на устройствата и т.н., които са били обработени чрез вълново запояване, вземат предвид изискванията за запояване с вълни.

9. The device layout spacing meets the assembly requirements: surface mount devices are greater than 20mil, IC is greater than 80mil, and BGA is greater than 200mil.

10. Частите за кримпване имат повече от 120 mils в разстоянието на повърхността на компонента и няма устройство в проходната зона на кримпващите части на заваръчната повърхност.

11. Няма къси устройства между високи устройства и няма кръпки и къси и малки интерпониращи устройства се поставят в рамките на 5 mm между устройства с височина по-голяма от 10 mm.

12. Устройствата Polar имат лого с копринено сито с полярност. Посоките на X и Y на един и същи тип поляризирани щепселни компоненти са еднакви.

13. All devices are clearly marked, no P*, REF, etc. are not clearly marked.

14. There are 3 positioning cursors on the surface containing SMD devices, which are placed in an “L” shape. The distance between the center of the positioning cursor and the edge of the board is greater than 240 mils.

15. Ако трябва да извършите обработка на борда, се счита, че оформлението улеснява монтирането и обработката и сглобяването на печатни платки.

16. Нарязаните ръбове (ненормални ръбове) трябва да се запълнят чрез фрезоване на канали и отвори за щампа. Отворът на печата е неметална празнина, обикновено с диаметър 40 mils и 16 mils от ръба.

17. The test points used for debugging have been added in the schematic diagram, and they are placed appropriately in the layout.

Second, the thermal design requirements of the layout

1. Heating components and exposed components of the casing are not in close proximity to wires and heat-sensitive components, and other components should also be properly kept away.

2. The placement of the radiator takes into account the convection problem, and there is no interference of high components in the projection area of ​​the radiator, and the range is marked on the mounting surface with silk screen.

3. Оформлението взема предвид разумните и плавни канали за разсейване на топлината.

4. Електролитният кондензатор трябва да бъде правилно отделен от устройството с висока температура.

5. Помислете за разсейването на топлината на устройства с висока мощност и устройства под накрайника.

Third, the signal integrity requirements of the layout

1. The start-end matching is close to the sending device, and the end matching is close to the receiving device.

2. Place decoupling capacitors close to related devices

3. Place crystals, crystal oscillators and clock drive chips close to related devices.

4. High-speed and low-speed, digital and analog are arranged separately according to modules.

5. Determine the topological structure of the bus based on the analysis and simulation results or the existing experience to ensure that the system requirements are met.

6. If it is to modify the board design, simulate the signal integrity problem reflected in the test report and give a solution.

7. The layout of the synchronous clock bus system meets the timing requirements.

Четвърто, изисквания за ЕМС

1. Inductive devices that are prone to magnetic field coupling, such as inductors, relays, and transformers, should not be placed close to each other. When there are multiple inductance coils, the direction is vertical and they are not coupled.

2. За да се избегнат електромагнитни смущения между устройството върху заваръчната повърхност на единичната платка и съседната единична платка, не трябва да се поставят чувствителни устройства и устройства за силно излъчване върху заваръчната повърхност на единичната платка.

3. The interface components are placed close to the edge of the board, and appropriate EMC protection measures have been taken (such as shielding shells, hollowing out of the power supply ground, etc.) to improve the EMC capability of the design.

4. Защитната верига се поставя близо до интерфейсната верига, като се следва принципа първо защита и след това филтриране.

5. The distance from the shielding body and the shielding shell to the shielding body and shielding cover shell is more than 500 mils for the devices with high transmitting power or particularly sensitive (such as crystal oscillators, crystals, etc.).

6. A 0.1uF capacitor is placed near the reset line of the reset switch to keep the reset device and reset signal away from other strong devices and signals.

Five, layer setting and power supply and ground division requirements

1. Когато два сигнални слоя са в непосредствена близост един до друг, трябва да се дефинират правила за вертикално окабеляване.

2. Основният захранващ слой е в непосредствена близост до съответния заземен слой, доколкото е възможно, и захранващият слой отговаря на правилото 20H.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Многослойните плоскости са ламинирани и материалът на сърцевината (CORE) е симетричен, за да се предотврати изкривяване, причинено от неравномерно разпределение на плътността на медната обвивка и асиметрична дебелина на средата.

5. Дебелината на дъската не трябва да надвишава 4.5 мм. За тези с дебелина по-голяма от 2.5 мм (задна платка по-голяма от 3 мм), техниците трябва да потвърдят, че няма проблем с обработката, сглобяването и оборудването на печатните платки, а дебелината на платката на PC картата е 1.6 мм.

6. Когато съотношението дебелина/диаметър на отвора е по-голямо от 10:1, това ще бъде потвърдено от производителя на печатни платки.

7. The power and ground of the optical module are separated from other power and ground to reduce interference.

8. Мощността и обработката на земята на ключови компоненти отговарят на изискванията.

9. When impedance control is required, the layer setting parameters meet the requirements.

Six, power module requirements

1. The layout of the power supply part ensures that the input and output lines are smooth and do not cross.

2. Когато единичната платка захранва подплатката, поставете съответната филтърна верига близо до изхода за захранване на единичната платка и входа за захранване на подплатката.

Seven, other requirements

1. The layout takes into account the overall smoothness of the wiring, and the main data flow is reasonable.

2. Настройте назначенията на изводите на изключването, FPGA, EPLD, драйвера на шината и други устройства според резултатите от оформлението, за да оптимизирате оформлението.

3. Оформлението взема предвид съответното увеличаване на пространството при плътното окабеляване, за да се избегне ситуацията, че то не може да бъде прокарано.

4. Ако се приемат специални материали, специални устройства (като 0.5 mmBGA и т.н.) и специални процеси, периодът на доставка и възможността за обработка са напълно взети предвид и потвърдени от производителите на печатни платки и персонала по процеса.

5. The pin corresponding relationship of the gusset connector has been confirmed to prevent the direction and orientation of the gusset connector from being reversed.

6. If there are ICT test requirements, consider the feasibility of adding ICT test points during layout, so as to avoid difficulty in adding test points during the wiring phase.

7. When a high-speed optical module is included, the layout of the optical port transceiver circuit is prioritized.

8. След като оформлението е завършено, е предоставен монтажен чертеж 1:1 за персонала по проекта, за да провери дали изборът на пакет устройство е правилен спрямо обекта на устройството.

9. При отваряне на прозореца се счита, че вътрешната равнина е прибрана и е зададена подходяща зона за забрана на окабеляването.