Quandu progettemu PCB, ci basemu di solitu nantu à l’esperienza è e cumpetenze chì generalmente truvemu in Internet. Ogni cuncepimentu PCB pò esse ottimizatu per una applicazione specifica. Generalmente, e so regule di cuncepimentu sò applicabili solu à l’applicazione di destinazione. Per esempiu, e regule ADC PCB ùn si applicanu micca à i PCB RF è vice versa. Tuttavia, alcune linee guida ponu esse cunsiderate generali per qualsiasi cuncepimentu PCB. Quì, in stu tutoriale, introdurremu alcuni prublemi di basa è abilità chì ponu migliorà significativamente a cuncezzione di PCB.
A distribuzione di energia hè un elementu chjave in ogni cuncepimentu elettricu. Tutti i vostri cumpunenti si basanu nantu à u putere per fà e so funzioni. Sicondu u vostru cuncepimentu, alcuni cumpunenti ponu avè cunnessioni di alimentazione diverse, mentre chì alcuni cumpunenti nantu à a listessa scheda ponu avè cunnessioni di alimentazione poveri. Per esempiu, se tutti i cumpunenti sò alimentati da un cablu, ogni cumpunente osserverà una impedenza diversa, resultendu in più referenze di messa à terra. Per esempiu, sè avete dui circuiti ADC, unu à l’iniziu è l’altru à a fine, è entrambi l’ADC leghjenu una tensione esterna, ogni circuitu analogicu leghjerà un putenziale differente in quantu à elli stessi.
Pudemu riassume a distribuzione di putenza in trè modi pussibuli: surghjente unicu puntu, surghjente Star è surghjente multipuntu.
(a) Alimentazione à puntu unicu: l’alimentazione elettrica è u filu di terra di ogni cumpunente sò separati unu da l’altru. U routing di putenza di tutti i cumpunenti si ritrova solu in un puntu di riferimentu unicu. Un puntu unicu hè cunsideratu adattatu per a putenza. Tuttavia, questu ùn hè micca fattibile per prughjetti cumplessi o grandi / mediani.
(b) Fonte di stella: A fonte di stella pò esse cunsiderata cum’è un miglioramentu di a sorgente unica. Per via di e so caratteristiche chjave, hè diversu: a lunghezza di routing trà cumpunenti hè a stessa. A cunnessione à stella hè di solitu aduprata per pannelli di segnale cumplessi à grande velocità cù vari orologi. In u signale PCB à grande velocità, u signale vene di solitu da u bordu è ghjunghje dopu à u centru. Tutti i segnali ponu esse trasmessi da u centru à qualsiasi zona di u circuitu, è u ritardu trà e zone pò esse riduttu.
(c) Fonti multipunti: cunsidarati poveri in ogni casu. Tuttavia, hè faciule da aduprà in ogni circuitu. E fonti multipunti ponu pruduce differenze di riferimentu trà cumpunenti è in accoppiamento di impedenza cumune. Stu stilu di cuncepimentu permette ancu circuiti IC à alta commutazione, clock è RF per introduce rumore in circuiti vicini chì spartenu cunnessioni.
Benintesa, in a nostra vita d’ogni ghjornu, ùn averemu micca sempre un tipu unicu di distribuzione. A compensazione chì pudemu fà hè di mischjà fonti unichi cù fonti multi-punti. Pudete mette dispositivi analogichi sensibili è sistemi ad alta velocità / RF in un puntu, è tutti l’altri periferi menu sensibili in un puntu.
Avete mai pensatu à se duvete aduprà aerei à putenza? A risposta hè iè. U pannellu di alimentazione hè unu di i metudi per trasferisce a putenza è riduce u rumu di qualsiasi circuitu. U pianu di potenza accorcia u percorsu di messa à terra, riduce l’induttanza è migliora a prestazione di compatibilità elettromagnetica (EMC). Hè ancu duvutu à u fattu chì un condensatore di disaccoppiamento di piastre parallele hè ancu generatu in i piani di alimentazione da entrambi i lati, per impedisce a propagazione di u rumu.
A scheda di alimentazione hà ancu un vantaghju evidenti: per via di a so grande area, permette di passà più corrente, aumentendu cusì a gamma di temperatura operativa di u PCB. Ma per piacè nutate: u stratu di putenza pò migliurà a temperatura di travagliu, ma u cablaggio deve esse ancu cunsideratu. E regule di seguimentu sò date da ipc-2221 è ipc-9592
Per un PCB cun una surghjente RF (o qualsiasi applicazione di signale ad alta velocità), duvete avè un pianu di terra cumpletu per migliurà e prestazioni di u circuitu. I segnali devenu esse situati nantu à piani diversi, è hè guasgi impussibile di soddisfà entrambi i requisiti in u stessu tempu aduprendu dui strati di placche. Se vulete cuncepisce una antenna o qualsiasi cartulare RF di bassa cumplessità, pudete aduprà dui strati. A figura seguente mostra una illustrazione di cume u vostru PCB pò aduprà megliu questi piani.
In a cuncezzione di signali misti, i pruduttori di solitu raccomandanu chì a terra analogica sia separata da a terra digitale. I circuiti analogichi sensibili sò facilmente affettati da interruttori è segnali à grande velocità. Se a messa à terra analogica è numerica sò diverse, u pianu di messa à terra serà separatu. Tuttavia, hà i seguenti svantaghji. Duvemu esse attenti à a crosstalk è à l’area di cicculata di u terrenu divisu causata principalmente da a discontinuità di u pianu terrestre. L’illustrazione seguente mostra un esempiu di dui piani di terra separati. A manu manca, u currente di ritornu ùn pò passà direttamente longu a strada di u signale, dunque ci serà una zona di cicculu invece di esse cuncipita in a zona di ciclu di diritta.
Compatibilità elettromagnetica è interferenza elettromagnetica (EMI)
Per i disegni à alta frequenza (cum’è i sistemi RF), EMI pò esse un svantaghju maiò. U pianu di terra discuttu prima aiuta à riduce l’EMI, ma secondu u vostru PCB, u pianu di terra pò causà altri prublemi. In laminati cù quattru o più strati, a distanza di l’aria hè assai impurtante. Quandu a capacità trà i piani hè chjuca, u campu elettricu si espanderà nantu à u bordu. In listessu tempu, l’impedenza trà i dui piani diminuisce, permettendu à u currente di ritornu di flussà versu u pianu di u signale. Questu produrrà EMI per qualsiasi segnale di alta frequenza chì passa per u pianu.
Una soluzione simplice per evità EMI hè di prevene i segnali à grande velocità da attraversà più strati. Aghjunghje condensatore di disaccoppiu; È piazzate vias di messa à terra intornu à u cablaggio di u signale. A figura chì seguita mostra un bonu cuncepimentu PCB cun signale di alta frequenza.
Rumore di filtru
Bypass condensatori è perline di ferrite sò condensatori usati per filtrà u rumu generatu da qualsiasi cumpunente. Fondamentalmente, se adupratu in qualsiasi applicazione à grande velocità, qualsiasi pin I / O pò diventà una fonte di rumore. Per fà un megliu usu di sti cuntenuti, duveremu esse attenti à i punti seguenti:
Pone sempre perline di ferrite è bypassate i condensatori u più vicinu pussibule à a surghjente di rumore.
Quandu usemu u piazzamentu automaticu è u routing automaticu, duvemu cunsiderà a distanza da verificà.
Evite vias è qualsiasi altru routing trà filtri è cumpunenti.
Se ci hè un pianu di terra, aduprate parechje fori attraversu per piantallu currettamente.