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.

Este artículo primero presenta las reglas y técnicas de diseño de disposición de PCB, y luego explica cómo diseñar e inspeccionar la disposición de PCB, a partir de los requisitos de DFM de la disposición, los requisitos de diseño térmico, los requisitos de integridad de la señal, los requisitos de EMC, la configuración de capas y los requisitos de división de tierra de potencia, y módulos de potencia. Los requisitos y otros aspectos se analizarán en detalle y seguirán al editor para conocer los detalles.

Reglas de diseño de diseño de PCB

1. En circunstancias normales, todos los componentes deben colocarse en la misma superficie de la placa de circuito. Solo cuando los componentes de nivel superior son demasiado densos, se pueden instalar algunos dispositivos con altura limitada y baja generación de calor, como resistencias de chip, condensadores de chip y condensadores de chip. Chip IC, etc. se colocan en la capa inferior.

2. Bajo la premisa de asegurar el desempeño eléctrico, los componentes deben colocarse en la rejilla y disponerse paralelos o perpendiculares entre sí para que queden limpios y hermosos. En circunstancias normales, no se permite que los componentes se superpongan; la disposición de los componentes debe ser compacta y los componentes deben estar dispuestos en todo el diseño. La distribución es uniforme y densa.

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

4. La distancia desde el borde de la placa de circuito generalmente no es inferior a 2 mm. La mejor forma de la placa de circuito es rectangular y la relación de aspecto es 3: 2 o 4: 3. Cuando el tamaño de la placa de circuito es superior a 200 mm por 150 mm, considere lo que la placa de circuito puede soportar la resistencia mecánica.

PCB layout design skills

En el diseño de diseño de la PCB, se deben analizar las unidades de la placa de circuito y el diseño de diseño debe basarse en la función de inicio. Al diseñar todos los componentes del circuito, se deben cumplir los siguientes principios:

1. Disponga la posición de cada unidad de circuito funcional de acuerdo con el flujo del circuito, de modo que el diseño sea conveniente para la circulación de la señal y la señal se mantenga en la misma dirección tanto como sea posible [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. Para circuitos que operan a altas frecuencias, se deben considerar los parámetros de distribución entre componentes. En los circuitos generales, los componentes deben disponerse en paralelo tanto como sea posible, lo que no solo es hermoso, sino también fácil de instalar y fácil de producir en masa.

Cómo diseñar e inspeccionar el diseño de PCB

1. DFM requirements for layout

1. The optimal process route has been determined, and all devices have been placed on the board.

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. La posición del interruptor de cuadrante, dispositivo de reinicio, luz indicadora, etc. es apropiada y el manillar no interfiere con los dispositivos circundantes.

5. El marco exterior de la placa tiene un radiante suave de 197 mil, o está diseñado de acuerdo con el dibujo de tamaño estructural.

6. Los tableros ordinarios tienen bordes de proceso de 200mil; los lados izquierdo y derecho de la placa posterior tienen bordes de proceso superiores a 400 mil, y los lados superior e inferior tienen bordes de proceso superiores a 680 mil. La ubicación del dispositivo no entra en conflicto con la posición de apertura de la ventana.

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. El paso del pin del dispositivo, la dirección del dispositivo, el paso del dispositivo, la biblioteca del dispositivo, etc. que se han procesado mediante soldadura por ola tienen en cuenta los requisitos de la soldadura por ola.

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. Las piezas de engarzado tienen más de 120 milésimas de pulgada en la distancia de la superficie del componente y no hay ningún dispositivo en el área de paso de las piezas de engarzado en la superficie de soldadura.

11. No hay dispositivos cortos entre dispositivos altos, y no hay dispositivos de parche y dispositivos de interposición pequeños y cortos se colocan dentro de los 5 mm entre dispositivos con una altura superior a 10 mm.

12. Los dispositivos polares tienen logotipos de serigrafía de polaridad. Las direcciones X e Y del mismo tipo de componentes enchufables polarizados son las mismas.

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

14. There are 3 positioning cursors on the surface containing SMD devices, which are placed in an “L” shape. The distance between the center of the positioning cursor and the edge of the board is greater than 240 mils.

15. Si necesita realizar el procesamiento de embarque, se considera que el diseño facilita el procesamiento y montaje de la placa de circuito impreso y el embarque.

16. Los bordes astillados (bordes anormales) deben rellenarse mediante ranuras de fresado y orificios de estampación. El orificio del sello es un vacío no metalizado, generalmente de 40 milésimas de pulgada de diámetro y 16 milésimas de pulgada desde el borde.

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

Second, the thermal design requirements of the layout

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. El diseño tiene en cuenta los canales de disipación de calor razonables y suaves.

4. El condensador electrolítico debe estar correctamente separado del dispositivo de alta temperatura.

5. Considere la disipación de calor de dispositivos de alta potencia y dispositivos debajo del refuerzo.

En tercer lugar, los requisitos de integridad de la señal del diseño.

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. High-speed and low-speed, digital and analog are arranged separately according to modules.

5. Determine the topological structure of the bus based on the analysis and simulation results or the existing experience to ensure that the system requirements are met.

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.

Cuatro, requisitos de EMC

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. Para evitar interferencias electromagnéticas entre el dispositivo en la superficie de soldadura de la placa única y la placa única adyacente, no se deben colocar dispositivos sensibles y dispositivos de radiación fuerte en la superficie de soldadura de la placa única.

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. El circuito de protección se coloca cerca del circuito de interfaz, siguiendo el principio de primera protección y luego filtrado.

5. La distancia desde el cuerpo de protección y la carcasa de protección hasta el cuerpo de protección y la carcasa de la cubierta de protección es de más de 500 milésimas de pulgada para los dispositivos con alta potencia de transmisión o particularmente sensibles (como osciladores de cristal, cristales, etc.).

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. Cuando dos capas de señal están directamente adyacentes entre sí, se deben definir reglas de cableado vertical.

2. La capa de energía principal es adyacente a su capa de tierra correspondiente tanto como sea posible, y la capa de energía cumple con la regla 20H.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Los tableros multicapa están laminados y el material del núcleo (NÚCLEO) es simétrico para evitar la deformación causada por la distribución desigual de la densidad de la piel de cobre y el espesor asimétrico del medio.

5. El grosor del tablero no debe exceder los 4.5 mm. Para aquellos con un grosor superior a 2.5 mm (plano posterior superior a 3 mm), los técnicos deberían haber confirmado que no hay ningún problema con el procesamiento, el ensamblaje y el equipo de la PCB, y que el grosor de la placa de la tarjeta de PC es de 1.6 mm.

6. Cuando la relación espesor-diámetro de la vía sea superior a 10: 1, será confirmada por el fabricante de la PCB.

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

8. La potencia y el procesamiento de tierra de los componentes clave cumplen los requisitos.

9. Cuando se requiere control de impedancia, los parámetros de configuración de la capa cumplen los requisitos.

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. Cuando la placa única suministre energía a la placa secundaria, coloque el circuito de filtro correspondiente cerca de la toma de corriente de la placa única y la entrada de alimentación de la placa secundaria.

Seven, other requirements

1. The layout takes into account the overall smoothness of the wiring, and the main data flow is reasonable.

2. Ajuste las asignaciones de pines de la exclusión, FPGA, EPLD, controlador de bus y otros dispositivos de acuerdo con los resultados del diseño para optimizar el diseño.

3. El diseño tiene en cuenta el aumento apropiado del espacio en el cableado denso para evitar la situación de que no se pueda enrutar.

4. Si se adoptan materiales especiales, dispositivos especiales (como 0.5 mm BGA, etc.) y procesos especiales, el período de entrega y la procesabilidad se han considerado completamente y confirmado por los fabricantes de PCB y el personal de proceso.

5. The pin corresponding relationship of the gusset connector has been confirmed to prevent the direction and orientation of the gusset connector from being reversed.

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. Una vez completado el diseño, se ha proporcionado un dibujo de ensamblaje 1: 1 para que el personal del proyecto verifique si la selección del paquete del dispositivo es correcta con respecto a la entidad del dispositivo.

9. En la apertura de la ventana, se ha considerado que el plano interior está retraído y se ha establecido una zona de prohibición de cableado adecuada.