Når vi designer PCB, stoler vi normalt på den erfaring og de færdigheder, vi normalt finder på Internettet. Hvert PCB -design kan optimeres til en bestemt applikation. Generelt gælder dets designregler kun for målprogrammet. ADC PCB -reglerne gælder f.eks. Ikke for RF -printkort og omvendt. Nogle retningslinjer kan dog betragtes som generelle for ethvert PCB -design. Her i denne vejledning introducerer vi nogle grundlæggende problemer og færdigheder, der kan forbedre PCB -designet betydeligt.
Strømfordeling er et centralt element i ethvert elektrisk design. Alle dine komponenter er afhængige af strøm til at udføre deres funktioner. Afhængigt af dit design kan nogle komponenter have forskellige strømforbindelser, mens nogle komponenter på det samme kort kan have dårlige strømforbindelser. For eksempel, hvis alle komponenter drives af en ledning, vil hver komponent observere en anden impedans, hvilket resulterer i flere jordingsreferencer. For eksempel, hvis du har to ADC -kredsløb, det ene i begyndelsen og det andet i slutningen, og begge ADC’er læser en ekstern spænding, vil hvert analogt kredsløb aflæse et andet potentiale i forhold til dem selv.
Vi kan opsummere strømfordelingen på tre mulige måder: enkeltpunktskilde, stjernekilde og flerpunktskilde.
(a) Enkeltpunktsforsyning: strømforsyningen og jordledningen til hver komponent er adskilt fra hinanden. Strømføringen af ​​alle komponenter opfyldes kun på et enkelt referencepunkt. Et enkelt punkt anses for egnet til strøm. Dette er imidlertid ikke muligt for komplekse eller store / mellemstore projekter.
(b) Stjernekilde: Stjernekilde kan betragtes som en forbedring af enkeltpunktskilde. På grund af dets nøgleegenskaber er det anderledes: routinglængden mellem komponenter er den samme. Stjerneforbindelse bruges normalt til komplekse højhastigheds signalkort med forskellige ure. I højhastigheds-signalet PCB kommer signalet normalt fra kanten og når derefter midten. Alle signaler kan transmitteres fra midten til ethvert område af kredsløbskortet, og forsinkelsen mellem områderne kan reduceres.
(c) Flerpunktskilder: betragtes under alle omstændigheder som dårlige. Det er dog let at bruge i ethvert kredsløb. Flerpunktskilder kan producere referenceforskelle mellem komponenter og i fælles impedanskobling. Denne designstil tillader også højkoblede IC-, ur- og RF -kredsløb at introducere støj i nærliggende kredsløb, der deler forbindelser.
I vores daglige liv vil vi naturligvis ikke altid have en enkelt type distribution. Den afvejning, vi kan gøre, er at blande enkeltpunktskilder med flerpunktskilder. Du kan sætte analoge følsomme enheder og højhastigheds- / RF-systemer i ét punkt og alle andre mindre følsomme perifere enheder i ét punkt.
Har du nogensinde tænkt over, om du skal bruge powerfly? Svaret er ja. Power board er en af ​​metoderne til at overføre strøm og reducere støj fra ethvert kredsløb. Strømplanet forkorter jordforbindelsesbanen, reducerer induktansen og forbedrer elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) ydeevne. Det skyldes også, at der også genereres en parallel pladefrakoblingskondensator i strømforsyningsplanerne på begge sider for at forhindre støjudbredelse.
Strømkortet har også en indlysende fordel: på grund af dets store areal tillader det mere strøm at passere, hvilket øger printkortets driftstemperaturområde. Men bemærk venligst: effektlaget kan forbedre arbejdstemperaturen, men ledningerne skal også overvejes. Sporingsreglerne er givet af ipc-2221 og ipc-9592
For et printkort med en RF-kilde (eller enhver højhastigheds-signalapplikation) skal du have et komplet jordplan for at forbedre printkortets ydeevne. Signalerne skal være placeret på forskellige planer, og det er næsten umuligt at opfylde begge krav samtidigt ved hjælp af to lag plader. Hvis du vil designe en antenne eller et RF -kort med lav kompleksitet, kan du bruge to lag. Følgende figur viser en illustration af, hvordan dit printkort bedre kan bruge disse fly.
I design af blandede signaler anbefaler producenter normalt, at analog jord adskilles fra digital jord. Følsomme analoge kredsløb påvirkes let af højhastighedsafbrydere og signaler. Hvis analog og digital jordforbindelse er anderledes, adskilles jordingsplanet. Det har imidlertid følgende ulemper. Vi bør være opmærksomme på krydstale- og sløjfeområdet for den delte jord, der hovedsageligt skyldes jordplanets diskontinuitet. Den følgende illustration viser et eksempel på to separate jordplaner. På venstre side kan returstrømmen ikke passere direkte langs signalruten, så der vil være et loop -område i stedet for at blive designet i det højre loop -område.
Elektromagnetisk kompatibilitet og elektromagnetisk interferens (EMI)
For højfrekvente designs (f.eks. RF -systemer) kan EMI være en stor ulempe. Jordplanet, der blev diskuteret tidligere, hjælper med at reducere EMI, men ifølge dit printkort kan jordplanet forårsage andre problemer. I laminater med fire eller flere lag er afstanden til flyet meget vigtig. Når kapacitansen mellem fly er lille, udvides det elektriske felt på tavlen. Samtidig falder impedansen mellem de to planer, så returstrømmen kan strømme til signalplanet. Dette vil producere EMI for ethvert højfrekvent signal, der passerer gennem flyet.
En simpel løsning for at undgå EMI er at forhindre højhastigheds-signaler i at krydse flere lag. Tilføj afkoblingskondensator; Og placer jordforbindelsesvias omkring signalledningerne. Den følgende figur viser et godt PCB -design med højfrekvent signal.
Filterstøj
Bypass -kondensatorer og ferritperler er kondensatorer, der bruges til at filtrere den støj, der genereres af enhver komponent. Grundlæggende, hvis den bruges i en hvilken som helst højhastighedsapplikation, kan enhver I / O-pin blive en støjkilde. For at udnytte dette indhold bedre skal vi være opmærksom på følgende punkter:
Anbring altid ferritperler og bypass -kondensatorer så tæt som muligt på støjkilden.
Når vi bruger automatisk placering og automatisk routing, bør vi overveje afstanden, der skal kontrolleres.
Undgå vias og enhver anden routing mellem filtre og komponenter.
Hvis der er et jordplan, skal du bruge flere gennemgående huller til at jorde det korrekt.