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.

Denne artikel introducerer først PCB-layoutdesignreglerne og -teknikkerne og forklarer derefter, hvordan man designer og inspicerer PCB-layoutet, fra layoutets DFM-krav, krav til termisk design, krav til signalintegritet, EMC-krav, lagindstillinger og krav til strømforsyningsjorddeling, og strømmoduler. Kravene og andre aspekter vil blive analyseret i detaljer, og følg redaktøren for at finde ud af detaljerne.

PCB layout design regler

1. Under normale omstændigheder bør alle komponenter placeres på samme overflade af printkortet. Kun når komponenterne på øverste niveau er for tætte, kan nogle enheder med begrænset højde og lav varmeudvikling, såsom chipmodstande, chipkondensatorer og chipkondensatorer, installeres. Chip IC osv. placeres på det nederste lag.

2. Under forudsætningen af ​​at sikre den elektriske ydeevne skal komponenterne placeres på nettet og arrangeres parallelt eller vinkelret på hinanden for at være pæne og smukke. Under normale omstændigheder må komponenterne ikke overlappe hinanden; arrangementet af komponenterne skal være kompakt, og komponenterne skal arrangeres på hele layoutet. Fordelingen er ensartet og tæt.

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

4. Afstanden fra kanten af ​​printkortet er generelt ikke mindre end 2MM. Den bedste form på printkortet er rektangulært, og billedformatet er 3:2 eller 4:3. Når størrelsen af ​​printkortet er større end 200MM gange 150MM, skal du overveje, hvad printkortet kan modstå Mekanisk styrke.

PCB layout design skills

I layoutdesignet af printkortet skal printkortets enheder analyseres, og layoutdesignet skal baseres på startfunktionen. Når du lægger alle komponenterne i kredsløbet ud, skal følgende principper overholdes:

1. Arranger positionen af ​​hver funktionel kredsløbsenhed i henhold til kredsløbsflowet, så layoutet er bekvemt for signalcirkulation, og signalet holdes i samme retning så meget som muligt [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 kredsløb, der opererer ved høje frekvenser, skal fordelingsparametrene mellem komponenter tages i betragtning. I generelle kredsløb bør komponenter arrangeres parallelt så meget som muligt, hvilket ikke kun er smukt, men også nemt at installere og nemt at masseproducere.

Sådan designes og inspiceres PCB-layoutet

1. DFM requirements for layout

1. Den optimale procesrute er fastlagt, og alle enheder er placeret på tavlen.

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. Positionen af ​​drejeknappen, nulstillingsenheden, indikatorlyset osv. er passende, og styret forstyrrer ikke de omgivende enheder.

5. Den ydre ramme af brættet har en glat radian på 197mil, eller er designet i henhold til tegningen af ​​strukturel størrelse.

6. Almindelige brædder har 200mil proceskanter; venstre og højre side af bagplanet har proceskanter større end 400 mil, og de øvre og nedre sider har proceskanter større end 680 mil. Enhedens placering er ikke i konflikt med vinduets åbningsposition.

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. Enhedens pin-pitch, enhedsretning, enhedspitch, enhedsbibliotek osv., der er blevet behandlet ved bølgelodning, tager hensyn til kravene til bølgelodning.

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. Krympedelene har mere end 120 mils i komponentoverfladeafstanden, og der er ingen anordning i det gennemgående område af krympedelene på svejseoverfladen.

11. Der er ingen korte enheder mellem høje enheder, og ingen patch-enheder og korte og små mellemliggende enheder placeres inden for 5 mm mellem enheder med en højde på mere end 10 mm.

12. Polar-enheder har silketrykslogoer med polaritet. X- og Y-retningerne for den samme type polariserede plug-in-komponenter er de samme.

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

14. Der er 3 positioneringsmarkører på overfladen, der indeholder SMD-enheder, som er placeret i en “L”-form. Afstanden mellem midten af ​​positioneringsmarkøren og kanten af ​​brættet er større end 240 mils.

15. Hvis du skal lave boardingbehandling, vurderes layoutet at lette boarding og PCB behandling og montage.

16. De afhuggede kanter (unormale kanter) skal udfyldes ved hjælp af fræseriller og stempelhuller. Stempelhullet er et ikke-metalliseret hulrum, generelt 40 mils i diameter og 16 mils fra kanten.

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

For det andet de termiske designkrav til layoutet

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. Layoutet tager højde for de rimelige og jævne varmeafledningskanaler.

4. Elektrolytkondensatoren skal være korrekt adskilt fra højvarmeenheden.

5. Overvej varmeafgivelsen af ​​enheder med høj effekt og enheder under kilen.

For det tredje, kravene til signalintegritet i layoutet

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. Høj hastighed og lav hastighed, digital og analog er arrangeret separat efter moduler.

5. Bestem bussens topologiske struktur baseret på analyse- og simuleringsresultaterne eller den eksisterende erfaring for at sikre, at systemkravene er opfyldt.

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.

Fire, EMC-krav

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. For at undgå elektromagnetisk interferens mellem enheden på enkeltpladens svejseoverflade og den tilstødende enkeltplade, bør ingen følsomme enheder og stærke strålingsanordninger placeres på enkeltpladens svejseoverflade.

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. Beskyttelseskredsløbet er placeret i nærheden af ​​grænsefladekredsløbet efter princippet om først beskyttelse og derefter filtrering.

5. Afstanden fra afskærmningslegemet og afskærmningsskallen til afskærmningslegemet og afskærmningsdækslet er mere end 500 mils for enheder med høj sendeeffekt eller særligt følsomme (såsom krystaloscillatorer, krystaller osv.).

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. Når to signallag støder direkte op til hinanden, skal der defineres lodrette ledningsregler.

2. Hovedkraftlaget støder så vidt muligt op til dets tilsvarende jordlag, og kraftlaget opfylder 20H-reglen.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Flerlagsplader er lamineret, og kernematerialet (CORE) er symmetrisk for at forhindre vridning forårsaget af ujævn fordeling af kobberhudsdensiteten og asymmetrisk tykkelse af mediet.

5. Tykkelsen af ​​pladen bør ikke overstige 4.5 mm. For dem med en tykkelse på mere end 2.5 mm (bagplan større end 3 mm), burde teknikerne have bekræftet, at der ikke er noget problem med PCB-behandlingen, -monteringen og -udstyret, og PC-kortets tykkelse er 1.6 mm.

6. Når forholdet mellem tykkelse og diameter af gennemgangen er større end 10:1, vil det blive bekræftet af PCB-producenten.

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

8. Kraften og jordbearbejdningen af ​​nøglekomponenter opfylder kravene.

9. Når impedanskontrol er påkrævet, opfylder lagindstillingsparametrene kravene.

Six, power module requirements

1. Layoutet af strømforsyningsdelen sikrer, at input- og outputlinjerne er glatte og ikke krydser hinanden.

2. Når enkeltkortet forsyner underkortet med strøm, placeres det tilsvarende filterkredsløb nær strømudtaget på enkeltkortet og strømindtaget på underkortet.

Syv, andre krav

1. Layoutet tager højde for den overordnede glathed af ledningerne, og hoveddatastrømmen er rimelig.

2. Juster pin-tildelingerne for ekskluderingen, FPGA, EPLD, busdriver og andre enheder i henhold til layoutresultaterne for at optimere layoutet.

3. Layoutet tager højde for den passende forøgelse af pladsen ved den tætte ledning for at undgå den situation, at den ikke kan føres.

4. Hvis specielle materialer, specielle enheder (såsom 0.5 mmBGA osv.) og specielle processer er vedtaget, er leveringsperioden og bearbejdeligheden fuldt ud taget i betragtning og bekræftet af PCB-producenter og procespersonale.

5. Stiftets tilsvarende forhold mellem kilekonnektoren er blevet bekræftet for at forhindre, at retningen og orienteringen af ​​kilekonnektoren bliver omvendt.

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. Efter at layoutet er gennemført, er der udleveret en 1:1 montagetegning til projektpersonalet for at kontrollere, om enhedspakkens valg er korrekt i forhold til enhedsenheden.

9. Ved vinduets åbning er det indre plan blevet anset for tilbagetrukket, og der er fastsat et passende ledningsforbudsområde.