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.

Ovaj članak prvo predstavlja pravila i tehnike dizajna PCB-a, a zatim objašnjava kako dizajnirati i provjeriti raspored PCB-a, od DFM zahtjeva rasporeda, zahtjeva termičkog dizajna, zahtjeva za integritet signala, EMC zahtjeva, postavki sloja i zahtjeva za podjelu uzemljenja, i energetski moduli. Zahtjevi i drugi aspekti će biti detaljno analizirani i pratite urednika kako biste saznali detalje.

Pravila dizajna PCB rasporeda

1. U normalnim okolnostima, sve komponente treba da budu raspoređene na istoj površini ploče. Samo kada su komponente najvišeg nivoa previše guste, mogu se instalirati neki uređaji sa ograničenom visinom i malom proizvodnjom toplote, kao što su otpornici za čip, kondenzatori za čipove i kondenzatori za čipove. Čip IC, itd. se postavljaju na donji sloj.

2. Pod pretpostavkom da se osiguraju električne performanse, komponente treba postaviti na mrežu i poredati paralelno ili okomito jedna na drugu kako bi bile uredne i lijepe. U normalnim okolnostima, komponentama nije dozvoljeno da se preklapaju; raspored komponenti treba da bude kompaktan, a komponente treba da budu raspoređene po celom rasporedu. Distribucija je ujednačena i gusta.

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

4. Udaljenost od ruba pločice općenito nije manja od 2 mm. Najbolji oblik ploče je pravougaoni, a omjer stranica je 3:2 ili 4:3. Kada je veličina pločice veća od 200 mm sa 150 mm, razmotrite koliko ploča može izdržati mehaničku čvrstoću.

PCB layout design skills

U dizajnu rasporeda PCB-a treba analizirati jedinice sklopne ploče, a dizajn rasporeda treba biti zasnovan na početnoj funkciji. Prilikom postavljanja svih komponenti strujnog kola, treba se pridržavati sljedećih principa:

1. Rasporedite poziciju svake funkcionalne jedinice kola u skladu sa protokom kola, tako da je raspored pogodan za cirkulaciju signala, a da se signal drži u istom smeru što je više moguće [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. Za kola koja rade na visokim frekvencijama, moraju se uzeti u obzir parametri distribucije između komponenti. U općim krugovima, komponente bi trebale biti raspoređene paralelno što je više moguće, što je ne samo lijepo, već je i lako za instalaciju i lako za masovnu proizvodnju.

Kako dizajnirati i provjeriti raspored PCB-a

1. DFM requirements for layout

1. Određena je optimalna ruta procesa i svi uređaji su postavljeni na ploču.

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. Položaj prekidača za biranje broja, uređaja za resetovanje, indikatorske lampice itd. je odgovarajući, a ručka ne ometa okolne uređaje.

5. Vanjski okvir ploče ima glatki radijan od 197 mil, ili je dizajniran prema crtežu strukturalne veličine.

6. Obične ploče imaju procesne ivice od 200 mil; lijeva i desna strana stražnje ploče imaju ivice procesa veće od 400 mil, a gornja i donja strana imaju ivice procesa veće od 680 mil. Položaj uređaja nije u suprotnosti sa pozicijom otvaranja prozora.

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. Korak pinova uređaja, smjer uređaja, nagib uređaja, biblioteka uređaja, itd. koji su obrađeni talasnim lemljenjem uzimaju u obzir zahtjeve talasnog lemljenja.

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. Dijelovi za presovanje imaju više od 120 mils u razmaku površine komponente, a nema uređaja u prolaznom području dijelova za presovanje na površini zavarivanja.

11. Ne postoje kratki uređaji između visokih uređaja, niti uređaji za zakrpe i kratki i mali uređaji za umetanje se postavljaju unutar 5 mm između uređaja sa visinom većom od 10 mm.

12. Polar uređaji imaju polaritetne sitotiske logotipe. Smjer X i Y iste vrste polariziranih komponenti su isti.

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

14. Na površini koja sadrži SMD uređaje nalaze se 3 kursora za pozicioniranje, koji su postavljeni u obliku slova “L”. Udaljenost između centra kursora za pozicioniranje i ruba ploče je veća od 240 mils.

15. Ako treba da obavite obradu ukrštanja, smatra se da izgled olakšava ugradnju i obradu i montažu PCB-a.

16. Odlomljene ivice (nenormalne ivice) treba ispuniti žljebovima za glodanje i rupama za pečat. Rupa za pečat je nemetalizirana šupljina, obično 40 mils u prečniku i 16 mils od ruba.

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. Raspored uzima u obzir razumne i glatke kanale za disipaciju toplote.

4. Elektrolitički kondenzator treba pravilno odvojiti od uređaja za visoko zagrijavanje.

5. Uzmite u obzir rasipanje topline uređaja velike snage i uređaja ispod utora.

Treće, zahtjevi rasporeda za integritet signala

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. Brzi i niski, digitalni i analogni su raspoređeni odvojeno prema modulima.

5. Odredite topološku strukturu magistrale na osnovu rezultata analize i simulacije ili postojećeg iskustva kako biste osigurali da su zahtjevi sistema ispunjeni.

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.

Četvrto, EMC zahtjevi

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. Kako bi se izbjegle elektromagnetne smetnje između uređaja na površini za zavarivanje jedne ploče i susjedne pojedinačne ploče, na površini za zavarivanje jedne ploče ne bi trebali biti postavljeni osjetljivi uređaji i uređaji za jako zračenje.

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. Zaštitno kolo se postavlja u blizini kola interfejsa, po principu prvo zaštite, a zatim filtriranja.

5. Udaljenost od zaštitnog tijela i zaštitnog omotača do zaštitnog tijela i zaštitnog poklopca je više od 500 mils za uređaje sa velikom snagom prijenosa ili posebno osjetljive (kao što su kristalni oscilatori, kristali, itd.).

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. Kada se dva sloja signala nalaze direktno jedan uz drugi, moraju se definirati pravila vertikalnog ožičenja.

2. Glavni sloj energije je susedan svom odgovarajućem sloju zemlje što je više moguće, a energetski sloj zadovoljava pravilo 20H.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Višeslojne ploče su laminirane, a materijal jezgre (CORE) je simetričan kako bi se spriječilo savijanje uzrokovano neravnomjernom raspodjelom gustine bakrene kože i asimetričnom debljinom medija.

5. Debljina ploče ne smije biti veća od 4.5 mm. Za one sa debljinom većom od 2.5 mm (pozadinska ploča veća od 3 mm), tehničari su trebali potvrditi da nema problema sa obradom, montažom i opremom PCB-a, a debljina ploče PC kartice je 1.6 mm.

6. Kada je odnos debljine i prečnika otvora veći od 10:1, to će potvrditi proizvođač PCB-a.

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

8. Snaga i obrada zemlje ključnih komponenti ispunjavaju zahtjeve.

9. Kada je potrebna kontrola impedancije, parametri podešavanja sloja ispunjavaju zahtjeve.

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. Kada pojedinačna ploča napaja podploču, postavite odgovarajući krug filtera blizu utičnice za napajanje na jednoj ploči i ulaza za napajanje na podploči.

Seven, other requirements

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

2. Podesite dodelu pinova za isključenje, FPGA, EPLD, drajver sabirnice i druge uređaje prema rezultatima rasporeda da biste optimizovali raspored.

3. Raspored uzima u obzir odgovarajuće povećanje prostora na gustom ožičenju kako bi se izbjegla situacija da se ne može usmjeriti.

4. Ako se usvoje posebni materijali, posebni uređaji (kao što je 0.5 mmBGA, itd.) i posebni procesi, period isporuke i obradivost su u potpunosti uzeti u obzir i potvrđeni od strane proizvođača PCB-a i procesnog osoblja.

5. Potvrđen je odgovarajući odnos pinova konektora sa ulošcima kako bi se spriječilo obrnuti smjer i orijentacija konektora sa umetkom.

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. Nakon što je izgled završen, 1:1 montažni crtež je dat za projektno osoblje da provjeri da li je odabir paketa uređaja ispravan u odnosu na entitet uređaja.

9. Pri otvaranju prozora smatra se da je unutrašnja ravan uvučena i postavljena je odgovarajuća zona zabrane ožičenja.