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.

In diesem Artikel werden zuerst die Designregeln und -techniken für das PCB-Layout vorgestellt und dann erklärt, wie das PCB-Layout entworfen und überprüft wird, ausgehend von den DFM-Anforderungen des Layouts, den Anforderungen für das thermische Design, den Anforderungen an die Signalintegrität, den EMV-Anforderungen, den Schichteinstellungen und den Anforderungen für die Leistungsmasseaufteilung und Leistungsmodule. Die Anforderungen und andere Aspekte werden detailliert analysiert und folgen dem Redakteur, um die Details zu erfahren.

Regeln für das PCB-Layout-Design

1. Unter normalen Umständen sollten alle Komponenten auf der gleichen Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sein. Nur wenn die Top-Level-Komponenten zu dicht sind, können einige Geräte mit begrenzter Höhe und geringer Wärmeentwicklung, wie Chip-Widerstände, Chip-Kondensatoren und Chip-Kondensatoren, installiert werden. Chip-IC usw. werden auf der unteren Schicht platziert.

2. Unter der Prämisse, die elektrische Leistung sicherzustellen, sollten die Komponenten auf dem Gitter platziert und parallel oder senkrecht zueinander angeordnet werden, um ordentlich und schön zu sein. Unter normalen Umständen dürfen sich die Komponenten nicht überlappen; die Anordnung der Komponenten sollte kompakt sein und die Komponenten sollten auf dem gesamten Layout angeordnet sein. Die Verteilung ist gleichmäßig und dicht.

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

4. Der Abstand vom Rand der Leiterplatte beträgt im Allgemeinen nicht weniger als 2 mm. Die beste Form der Platine ist rechteckig und das Seitenverhältnis beträgt 3:2 oder 4:3. Wenn die Größe der Leiterplatte größer als 200 mm mal 150 mm ist, überlegen Sie, was die Leiterplatte mechanischer Festigkeit aushalten kann.

PCB layout design skills

Beim Layoutdesign der Leiterplatte sollten die Einheiten der Leiterplatte analysiert werden und das Layoutdesign sollte sich an der Startfunktion orientieren. Bei der Auslegung aller Komponenten der Schaltung sollten folgende Grundsätze beachtet werden:

1. Ordnen Sie die Position jeder funktionalen Schaltungseinheit gemäß dem Schaltungsfluss so an, dass das Layout für die Signalzirkulation geeignet ist und das Signal so weit wie möglich in der gleichen Richtung gehalten wird [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. Bei Hochfrequenzschaltungen müssen die Verteilungsparameter zwischen den Komponenten berücksichtigt werden. In allgemeinen Schaltungen sollten Komponenten möglichst parallel angeordnet werden, was nicht nur schön, sondern auch einfach zu installieren und einfach in Serie zu produzieren ist.

So entwerfen und prüfen Sie das PCB-Layout

1. DFM requirements for layout

1. Der optimale Prozessweg ist bestimmt und alle Geräte sind auf der Platine platziert.

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. Die Position des Wählschalters, der Rücksetzvorrichtung, der Kontrollleuchte usw. ist angemessen und der Lenker stört nicht die umgebenden Geräte.

5. Der Außenrahmen des Boards hat einen glatten Bogen von 197 mil oder ist gemäß der Strukturmaßzeichnung ausgelegt.

6. Gewöhnliche Bretter haben 200mil-Prozesskanten; die linke und rechte Seite der Rückwand haben Prozesskanten von mehr als 400 mil, und die oberen und unteren Seiten haben Prozesskanten von mehr als 680 mil. Die Geräteplatzierung steht nicht in Konflikt mit der Fensteröffnungsposition.

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. Die durch das Wellenlöten verarbeiteten Gerätepinabstand, Geräterichtung, Geräteabstand, Gerätebibliothek usw. berücksichtigen die Anforderungen des Wellenlötens.

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. Die Crimpteile haben mehr als 120 mil im Bauteiloberflächenabstand und es befindet sich keine Vorrichtung im Durchgangsbereich der Crimpteile auf der Schweißoberfläche.

11. Zwischen großen Geräten befinden sich keine kurzen Geräte, und zwischen Geräten mit einer Höhe von mehr als 5 mm dürfen keine Patchgeräte sowie kurze und kleine Zwischengeräte innerhalb von 10 mm platziert werden.

12. Polar Geräte haben Polaritäts-Siebdrucklogos. Die X- und Y-Richtungen der gleichen Art von polarisierten Steckkomponenten sind gleich.

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

14. Es gibt 3 Positionierungs-Cursor auf der Oberfläche mit SMD-Geräten, die in einer „L“-Form platziert sind. Der Abstand zwischen der Mitte des Positionierungscursors und der Kante der Platine beträgt mehr als 240 mil.

15. Wenn Sie die Boarding-Bearbeitung durchführen müssen, wird das Layout berücksichtigt, um das Boarding und die PCB-Bearbeitung und -Bestückung zu erleichtern.

16. Die ausgebrochenen Kanten (abnorme Kanten) sollten durch Fräsnuten und Stanzlöcher ausgefüllt werden. Das Stempelloch ist ein nicht metallisierter Hohlraum mit einem Durchmesser von im Allgemeinen 40 mil und 16 mil vom Rand entfernt.

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

Zweitens die thermischen Designanforderungen des Layouts

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. Das Layout berücksichtigt die angemessenen und glatten Wärmeableitungskanäle.

4. Der Elektrolytkondensator sollte ordnungsgemäß vom Hochtemperaturgerät getrennt werden.

5. Berücksichtigen Sie die Wärmeableitung von Hochleistungsgeräten und Geräten unter dem Zwickel.

Drittens, die Anforderungen an die Signalintegrität des Layouts

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. Highspeed und Lowspeed, Digital und Analog sind nach Modulen getrennt angeordnet.

5. Bestimmen Sie den topologischen Aufbau des Busses anhand der Analyse- und Simulationsergebnisse oder der vorhandenen Erfahrungen, um sicherzustellen, dass die Systemvoraussetzungen erfüllt sind.

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.

Viertens, EMV-Anforderungen

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. Um elektromagnetische Störungen zwischen dem Gerät auf der Schweißfläche der Einzelplatine und der angrenzenden Einzelplatine zu vermeiden, dürfen auf der Schweißfläche der Einzelplatine keine empfindlichen Geräte und stark strahlende Geräte platziert werden.

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. Die Schutzschaltung wird in der Nähe der Schnittstellenschaltung platziert, nach dem Prinzip des ersten Schutzes und dann der Filterung.

5. Der Abstand von Abschirmkörper und Abschirmschale zu Abschirmkörper und abschirmender Abdeckschale beträgt bei den Geräten mit hoher Sendeleistung oder besonders empfindlichen Geräten (wie Quarzoszillatoren, Quarze etc.) mehr als 500 mil.

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. Wenn zwei Signalschichten direkt nebeneinander liegen, müssen vertikale Verdrahtungsregeln definiert werden.

2. Die Hauptleistungsschicht grenzt so weit wie möglich an ihre entsprechende Masseschicht, und die Leistungsschicht erfüllt die 20H-Regel.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Mehrschichtplatten sind laminiert und das Kernmaterial (CORE) ist symmetrisch, um ein Verziehen durch ungleichmäßige Verteilung der Kupferhautdichte und asymmetrische Dicke des Mediums zu verhindern.

5. Die Dicke der Platte sollte 4.5 mm nicht überschreiten. Für diejenigen mit einer Dicke von mehr als 2.5 mm (Backplane größer als 3 mm) sollten die Techniker bestätigt haben, dass es keine Probleme mit der Leiterplattenverarbeitung, Bestückung und Ausrüstung gibt und die Leiterplattendicke 1.6 mm beträgt.

6. Wenn das Dicke-zu-Durchmesser-Verhältnis der Durchkontaktierung größer als 10:1 ist, wird dies vom Leiterplattenhersteller bestätigt.

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

8. Die Leistungs- und Bodenverarbeitung von Schlüsselkomponenten entspricht den Anforderungen.

9. Wenn eine Impedanzkontrolle erforderlich ist, erfüllen die Parameter der Schichteinstellung die Anforderungen.

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. Wenn die Einzelplatine die Subplatine mit Strom versorgt, platzieren Sie den entsprechenden Filterkreis in der Nähe der Steckdose der Einzelplatine und des Stromeingangs der Subplatine.

Seven, other requirements

1. Das Layout berücksichtigt die Gesamtglätte der Verkabelung und der Hauptdatenfluss ist angemessen.

2. Passen Sie die Pinbelegung von Ausschluss, FPGA, EPLD, Bustreiber und anderen Geräten entsprechend den Layoutergebnissen an, um das Layout zu optimieren.

3. Das Layout berücksichtigt die entsprechende Vergrößerung des Platzes bei der dichten Verdrahtung, um die Situation zu vermeiden, dass diese nicht verlegt werden kann.

4. Bei Verwendung von Sondermaterialien, Sondergeräten (zB 0.5mmBGA, etc.) und Sonderprozessen wurden Lieferzeit und Verarbeitbarkeit vollständig berücksichtigt und von Leiterplattenherstellern und Prozesspersonal bestätigt.

5. Die Pin-entsprechende Beziehung des Eckverbinders wurde bestätigt, um zu verhindern, dass die Richtung und Ausrichtung des Eckverbinders umgekehrt wird.

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. Nach Fertigstellung des Layouts wird dem Projektpersonal eine 1:1-Zusammenbauzeichnung zur Verfügung gestellt, um zu überprüfen, ob die Gerätepaketauswahl mit der Geräteeinheit übereinstimmt.

9. Beim Öffnen des Fensters wurde die innere Ebene als eingefahren betrachtet und ein geeigneter Verdrahtungsverbotsbereich festgelegt.