Pri projektiranju PCB -a obično se oslanjamo na iskustvo i vještine koje obično nalazimo na Internetu. Svaki dizajn PCB -a može se optimizirati za određenu primjenu. Općenito, njegova pravila dizajna primjenjiva su samo na ciljanu aplikaciju. Na primjer, pravila ADC PCB -a ne primjenjuju se na RF PCB -e i obrnuto. Međutim, neke se smjernice mogu smatrati općim za bilo koji dizajn PCB -a. Ovdje ćemo u ovom vodiču predstaviti neke osnovne probleme i vještine koji mogu značajno poboljšati dizajn PCB -a.
Distribucija energije ključni je element svakog električnog dizajna. Sve vaše komponente se oslanjaju na snagu za obavljanje svojih funkcija. Ovisno o vašem dizajnu, neke komponente mogu imati različite priključke za napajanje, dok neke komponente na istoj ploči mogu imati loše priključke za napajanje. Na primjer, ako se sve komponente napajaju jednim ožičenjem, svaka će komponenta promatrati različitu impedanciju, što će rezultirati višestrukim referencama uzemljenja. Na primjer, ako imate dva ADC kola, jedan na početku, a drugi na kraju, a oba ADC -a očitavaju vanjski napon, svaki analogni krug će očitati različit potencijal u odnosu na sebe.
Raspodjelu snage možemo sažeti na tri moguća načina: izvor s jednom tačkom, izvor zvijezde i izvor s više točaka.
(a) Jednosmjerno napajanje: napajanje i žica za uzemljenje svake komponente odvojeni su jedan od drugog. Rutiranje napajanja svih komponenti se sastaje samo na jednoj referentnoj tački. Smatra se da je jedna tačka pogodna za napajanje. Međutim, to nije izvedivo za složene ili velike / srednje projekte.
(b) Izvor zvijezde: Izvor zvijezde može se smatrati poboljšanjem izvora sa jednom tačkom. Zbog svojih ključnih karakteristika, razlikuje se: dužina usmjeravanja između komponenti je ista. Veza Star obično se koristi za složene signalne ploče velikih brzina sa različitim satovima. U signalnoj PCB-u velike brzine signal obično dolazi s ruba, a zatim doseže središte. Svi signali mogu se prenositi iz središta u bilo koje područje ploče, a kašnjenje između područja može se smanjiti.
(c) Izvori sa više tačaka: u svakom slučaju smatraju se siromašnima. Međutim, jednostavan je za korištenje u bilo kojem krugu. Izvori s više točaka mogu proizvesti referentne razlike između komponenti i zajedničke impedancijske sprege. Ovaj stil dizajna također dopušta IC sklopke, taktne i RF krugove sa visokim prebacivanjem kako bi unijeli šum u obližnja kola koja dijele veze.
Naravno, u svakodnevnom životu nećemo uvijek imati jednu vrstu distribucije. Kompromis koji možemo napraviti je miješanje izvora sa jednom tačkom i izvora sa više tačaka. Možete staviti analogno osjetljive uređaje i brze / RF sisteme u jednu tačku, a sve ostale manje osjetljive periferne uređaje u jednu tačku.
Jeste li ikada razmišljali o tome trebate li koristiti snažne avione? Odgovor je potvrdan. Ploča za napajanje jedna je od metoda za prijenos snage i smanjenje buke bilo kojeg kruga. Ravan snage skraćuje put uzemljenja, smanjuje induktivitet i poboljšava performanse elektromagnetske kompatibilnosti (EMC). To je također posljedica činjenice da se paralelni pločasti kondenzator za odvajanje također stvara u ravninama napajanja s obje strane, kako bi se spriječilo širenje buke.
Ploča za napajanje također ima očitu prednost: zbog velike površine dopušta prolaz veće količine struje, čime se povećava raspon radne temperature PCB -a. Ali imajte na umu: energetski sloj može poboljšati radnu temperaturu, ali se mora uzeti u obzir i ožičenje. Pravila praćenja daju ipc-2221 i ipc-9592
Za PCB s RF izvorom (ili bilo kojom drugom aplikacijom za velike brzine signala) morate imati potpunu ravninu uzemljenja kako biste poboljšali performanse ploče. Signali se moraju nalaziti na različitim ravninama, a gotovo je nemoguće istovremeno ispuniti oba zahtjeva pomoću dva sloja ploča. Ako želite dizajnirati antenu ili bilo koju RF ploču male složenosti, možete koristiti dva sloja. Sljedeća slika prikazuje ilustraciju kako vaše PCB -e može bolje koristiti ove ravnine.
U dizajnu mješovitog signala, proizvođači obično preporučuju da se analogno uzemljenje odvoji od digitalnog uzemljenja. Brzi prekidači i signali lako utječu na osjetljiva analogna kola. Ako se analogno i digitalno uzemljenje razlikuju, ravnina uzemljenja će se odvojiti. Međutim, ima sljedeće nedostatke. Treba obratiti pažnju na područje preslušavanja i petlje podijeljenog tla uzrokovano uglavnom diskontinuitetom ravnine tla. Sljedeća ilustracija prikazuje primjer dvije odvojene ravnine tla. Na lijevoj strani, povratna struja ne može proći direktno duž signalne trase, pa će postojati područje petlje umjesto da bude projektirano u desnom području petlje.
Elektromagnetska kompatibilnost i elektromagnetske smetnje (EMI)
Za visokofrekventne dizajne (poput RF sistema) EMI može biti veliki nedostatak. Uzemljena ravnina o kojoj smo ranije govorili pomaže u smanjenju EMI -a, ali prema vašoj PCB -u, uzemljenje može uzrokovati druge probleme. Kod laminata s četiri ili više slojeva udaljenost zrakoplova je vrlo važna. Kada je kapacitet između ravnina mali, električno polje će se proširiti na ploči. U isto vrijeme, impedancija između dviju ravnina opada, dopuštajući povratnoj struji da teče u signalnu ravninu. Ovo će proizvesti EMI za svaki visokofrekventni signal koji prolazi kroz ravninu.
Jednostavno rješenje za izbjegavanje EMI-a je spriječiti prelazak signala velike brzine u više slojeva. Dodajte kondenzator za odvajanje; I postavite uzemljenje oko signalnog ožičenja. Sljedeća slika prikazuje dobar dizajn PCB -a sa visokofrekventnim signalom.
Šum filtera
Zaobilazni kondenzatori i feritne kuglice su kondenzatori koji se koriste za filtriranje buke koju stvara bilo koja komponenta. U osnovi, ako se koristi u bilo kojoj aplikaciji velike brzine, bilo koji U / I pin može postati izvor buke. Kako bismo bolje iskoristili ove sadržaje, morat ćemo obratiti pažnju na sljedeće točke:
Uvijek postavite feritne kuglice i zaobilazne kondenzatore što je moguće bliže izvoru buke.
Kada koristimo automatsko postavljanje i automatsko usmjeravanje, trebali bismo uzeti u obzir udaljenost koju treba provjeriti.
Izbjegavajte vias i bilo koje drugo usmjeravanje između filtera i komponenti.
Ako postoji ravnina uzemljenja, upotrijebite više rupa za pravilno uzemljenje.