Experiencia en diseño de ingeniero de cableado de PCB

El proceso de diseño de PCB básico general es el siguiente: preparación preliminar -> diseño de estructura de PCB -> diseño de PCB -> cableado -> optimización de cableado y serigrafía -> inspección de red y DRC e inspección de estructura -> fabricación de placas.
Preparación preliminar.
Esto incluye la preparación de catálogos y esquemas. “Si quieres hacer un buen trabajo, primero debes afilar tus herramientas. “Para hacer una buena tabla, no solo debes diseñar el principio, sino también dibujar bien. Antes del diseño de PCB, primero prepare la biblioteca de componentes del esquema Sch y PCB. La biblioteca de componentes puede ser Protel (muchas aves antiguas electrónicas eran Protel en ese momento), pero es difícil encontrar una adecuada. Es mejor crear la biblioteca de componentes de acuerdo con los datos de tamaño estándar del dispositivo seleccionado. En principio, primero cree la biblioteca de componentes de PCB y luego la biblioteca de componentes de sch. La biblioteca de componentes de PCB tiene altos requisitos, lo que afecta directamente la instalación de la placa; Los requisitos de la biblioteca de componentes de SCH son relativamente flexibles. Solo preste atención a definir los atributos de los pines y la relación correspondiente con los componentes de la PCB. PD: tenga en cuenta los pines ocultos en la biblioteca estándar. Luego está el diseño esquemático. Cuando esté listo, estará listo para comenzar a diseñar PCB.
Segundo: diseño de la estructura de PCB.
En este paso, de acuerdo con el tamaño de la placa de circuito determinado y los diversos posicionamientos mecánicos, dibuje la superficie de la PCB en el entorno de diseño de la PCB y coloque los conectores, llaves / interruptores, orificios para tornillos, orificios de montaje, etc. necesarios de acuerdo con los requisitos de posicionamiento. Y considere y determine completamente el área de cableado y el área sin cableado (como la cantidad de área alrededor del orificio del tornillo que pertenece al área sin cableado).
Tercero: diseño de PCB.
El diseño es para poner dispositivos en el tablero. En este momento, si se realizan todas las preparaciones mencionadas anteriormente, puede generar una tabla de red (Diseño -> crear lista de conexiones) en el diagrama esquemático y luego importar una tabla de red (Diseño -> Redes de carga) en el diagrama de PCB. Puede ver que todos los dispositivos están apilados y que hay cables voladores entre los pines para solicitar la conexión. Entonces puedes diseñar el dispositivo. El diseño general se llevará a cabo de acuerdo con los siguientes principios:
① Zonificación razonable de acuerdo con el rendimiento eléctrico, generalmente dividida en: área de circuito digital (es decir, temor a interferencias y generar interferencias), área de circuito analógico (temor a interferencias) y área de accionamiento de potencia (fuente de interferencia);
② Los circuitos que completen la misma función se colocarán lo más cerca posible y todos los componentes se ajustarán para garantizar un cableado sencillo; Al mismo tiempo, ajuste la posición relativa entre los bloques funcionales para que la conexión entre los bloques funcionales sea concisa;
③. para componentes de alta calidad, se considerará la posición de instalación y la resistencia de la instalación; Los elementos calefactores se colocarán separados de los elementos sensibles a la temperatura y se considerarán medidas de convección térmica cuando sea necesario;
④ El controlador de E / S debe estar cerca del borde de la placa impresa y el conector de salida en la medida de lo posible;
⑤ El generador de reloj (como un oscilador de cristal o un oscilador de reloj) debe estar lo más cerca posible del dispositivo que usa el reloj;
⑥ Se debe agregar un capacitor de desacoplamiento (generalmente se usa un capacitor de piedra simple con buen desempeño de alta frecuencia) entre el pin de entrada de energía de cada circuito integrado y la tierra; Cuando el espacio de la placa de circuito es denso, también se puede agregar un condensador de tantalio alrededor de varios circuitos integrados.
⑦. se agregará un diodo de descarga (1N4148) en la bobina del relé;
⑧ El diseño debe ser equilibrado, denso y ordenado, y no debe ser pesado ni pesado en la parte superior.
“”
——Se requiere atención especial
Al colocar componentes, se debe considerar el tamaño real (área y altura) de los componentes y la posición relativa entre los componentes para garantizar el rendimiento eléctrico de la placa de circuito y la viabilidad y conveniencia de la producción e instalación. Al mismo tiempo, partiendo de la premisa de que los principios anteriores pueden reflejarse, la ubicación de los componentes debe modificarse de manera adecuada para que sean limpios y hermosos. Los componentes similares deben colocarse ordenadamente en la misma dirección, no se puede “esparcir”.
Este paso está relacionado con la imagen general de la placa y la dificultad de cableado en el siguiente paso, por lo que debemos hacer un gran esfuerzo para considerarlo. Durante el diseño, se puede realizar un cableado preliminar para lugares inciertos y considerarlo en su totalidad.
Cuarto: cableado.
El cableado es un proceso importante en todo el diseño de PCB. Esto afectará directamente el rendimiento de PCB. En el proceso de diseño de PCB, el cableado generalmente se divide en tres dominios: el primero es el cableado, que es el requisito básico del diseño de PCB. Si las líneas no están conectadas y hay una línea voladora, será un tablero no calificado. Se puede decir que aún no se ha introducido. El segundo es la satisfacción del rendimiento eléctrico. Este es el estándar para medir si una placa de circuito impreso está calificada. Esto es para ajustar cuidadosamente el cableado después del cableado para lograr un buen rendimiento eléctrico. Luego está la belleza. Si su cableado está conectado, no hay lugar para afectar el rendimiento de los aparatos eléctricos, pero de un vistazo, está desordenado en el pasado, junto con colorido y colorido, incluso si su rendimiento eléctrico es bueno, sigue siendo una pieza de basura a los ojos de los demás. Esto trae grandes inconvenientes para las pruebas y el mantenimiento. El cableado debe ser ordenado y uniforme, no entrecruzado ni desorganizado. Estos deben realizarse bajo la condición de garantizar el rendimiento eléctrico y cumplir con otros requisitos individuales, de lo contrario, se abandonará lo básico. Se deben seguir los siguientes principios durante el cableado:
① Generalmente, la línea de alimentación y el cable de tierra se deben cablear primero para garantizar el rendimiento eléctrico de la placa de circuito. Dentro del rango permitido, el ancho de la fuente de alimentación y el cable de tierra se ampliarán tanto como sea posible. Es mejor que el cable de tierra sea más ancho que el ancho de la línea eléctrica. Su relación es: cable de tierra> línea eléctrica> línea de señal. Generalmente, el ancho de la línea de señal es de 0.2 ~ 0.3 mm, el ancho fino puede alcanzar 0.05 ~ 0.07 mm y la línea de alimentación es generalmente de 1.2 ~ 2.5 mm. Para la PCB de un circuito digital, se puede usar un cable de tierra ancho para formar un circuito, es decir, para formar una red de tierra (la tierra del circuito analógico no se puede usar de esta manera)
② Los cables con requisitos estrictos (como líneas de alta frecuencia) deben cablearse con anticipación, y las líneas laterales del extremo de entrada y el extremo de salida deben evitar el paralelo adyacente para evitar interferencias de reflexión. Si es necesario, se agregará un cable de tierra para el aislamiento. El cableado de dos capas adyacentes debe ser perpendicular entre sí y paralelo, lo que es fácil de producir un acoplamiento parásito.
③ La carcasa del oscilador debe estar conectada a tierra y la línea del reloj debe ser lo más corta posible y no debe estar en todas partes. Bajo el circuito de oscilación del reloj y el circuito lógico especial de alta velocidad, el área de la tierra debe aumentarse y no deben tomarse otras líneas de señal para hacer que el campo eléctrico circundante se acerque a cero;
④ Se adoptará un cableado de línea discontinua de 45o en la medida de lo posible, y no se utilizará cableado de línea discontinua de 90o para reducir la radiación de la señal de alta frecuencia (El arco doble también se utilizará para líneas con requisitos elevados)
⑤ Ninguna línea de señal formará un bucle. Si es inevitable, el bucle será lo más pequeño posible; Las vías de las líneas de señales serán las menores posibles;
⑥ Las líneas clave serán lo más cortas y gruesas posible, y se agregarán áreas protectoras en ambos lados.
⑦ Cuando se transmite una señal sensible y una señal de banda de campo de ruido a través de un cable plano, debe dirigirse hacia el “cable de tierra de la señal de tierra”.
⑧ Los puntos de prueba se reservarán para señales clave para facilitar la producción, el mantenimiento y la detección.
⑨. una vez completado el cableado esquemático, se optimizará el cableado; Al mismo tiempo, después de que la inspección preliminar de la red y la inspección DRC sean correctas, llene el área no cableada con cable de tierra, use una gran área de capa de cobre como cable de tierra y conecte los lugares no utilizados con la tierra en la placa impresa como el cable de tierra. O se puede convertir en una placa multicapa, y la fuente de alimentación y el cable de tierra ocupan un piso respectivamente.
—— Requisitos del proceso de cableado de PCB
①. línea
Generalmente, el ancho de la línea de señal es de 0.3 mm (12 mil) y el ancho de la línea de alimentación es de 0.77 mm (30 mil) o 1.27 mm (50 mil); La distancia entre líneas y entre líneas y almohadillas es mayor o igual a 0.33 mm (13 mil). En la aplicación práctica, si las condiciones lo permiten, aumente la distancia;
Cuando la densidad del cableado es alta, se puede considerar (pero no se recomienda) usar dos cables entre los pines IC. El ancho de los cables es de 0.254 mm (10 mil) y el espacio entre cables no es inferior a 0.254 mm (10 mil). En circunstancias especiales, cuando los pines del dispositivo son densos y el ancho es estrecho, el ancho de línea y el espaciado de línea se pueden reducir adecuadamente.
②. almohadilla
Los requisitos básicos para la almohadilla y la vía son los siguientes: el diámetro de la almohadilla debe ser superior a 0.6 mm que el del orificio; Por ejemplo, para resistencias de pines generales, condensadores y circuitos integrados, el tamaño del disco / orificio es de 1.6 mm / 0.8 mm (63 mil / 32 mil), y el conector, el pin y el diodo 1N4007 son de 1.8 mm / 1.0 mm (71 mil / 39 mil). En la aplicación práctica, debe determinarse de acuerdo con el tamaño de los componentes reales. Si es posible, el tamaño de la almohadilla se puede aumentar adecuadamente;
La apertura de montaje del componente diseñada en la PCB debe ser aproximadamente 0.2 ~ 0.4 mm más grande que el tamaño real del pin del componente.
③. vía
Generalmente 1.27 mm / 0.7 mm (50 mil / 28 mil);
Cuando la densidad del cableado es alta, el tamaño de la vía se puede reducir adecuadamente, pero no debe ser demasiado pequeño. Se puede considerar 1.0 mm / 0.6 mm (40 mil / 24 mil).
④. requisitos de espaciado de almohadilla, alambre y vía
¿PAD y VIA?: ≥ 0.3 mm (12 mil)
¿PAD y PAD?: ≥ 0.3 mm (12 mil)
¿ALMOHADILLA y PISTA?: ≥ 0.3 mm (12 mil)
¿PISTA y PISTA?: ≥ 0.3 mm (12 mil)
Cuando la densidad es alta:
¿PAD y VIA?: ≥ 0.254 mm (10 mil)
¿PAD y PAD?: ≥ 0.254 mm (10 mil)
¿PAD y PISTA ?: ≥? 0.254 mm (10 mil)
PISTA y PISTA?: ≥? 0.254 mm (10 mil)
Quinto: optimización del cableado y serigrafía.
“No es bueno, solo que mejor”! No importa cuánto intente diseñar, cuando termine de pintar, todavía sentirá que se pueden modificar muchos lugares. La experiencia general del diseño es que el tiempo para optimizar el cableado es el doble que el del cableado inicial. Una vez que sienta que no hay nada que modificar, puede colocar cobre (lugar -> plano del polígono). El cobre generalmente se coloca con un cable de tierra (preste atención a la separación de la tierra analógica y la tierra digital), y la fuente de alimentación también se puede colocar al colocar placas multicapa. Para la serigrafía, preste atención a no ser bloqueado por dispositivos o eliminado por vías y almohadillas. Al mismo tiempo, el diseño debe mirar hacia la superficie del componente y las palabras en la parte inferior deben reflejarse para evitar confundir la capa.
Sexto: inspección de redes y DRC e inspección de estructuras.
En primer lugar, partiendo de la premisa de que el diseño esquemático del circuito es correcto, verifique en red la relación de conexión física entre el archivo de red de PCB generado y el archivo de red esquemático, y corrija oportunamente el diseño de acuerdo con los resultados del archivo de salida para garantizar la exactitud de la relación de conexión del cableado. ;
Una vez que la verificación de la red se pasa correctamente, DRC verifica el diseño de la PCB y corrige el diseño a tiempo de acuerdo con los resultados del archivo de salida para garantizar el rendimiento eléctrico del cableado de la PCB. La estructura de instalación mecánica de PCB se inspeccionará y confirmará posteriormente.
Séptimo: fabricación de platos.
Antes de eso, debería haber un proceso de auditoría.
El diseño de PCB es una prueba de mente. Quien tenga una mente densa y una gran experiencia, la tabla diseñada es buena. Por lo tanto, debemos ser extremadamente cuidadosos en el diseño, considerar completamente varios factores (por ejemplo, muchas personas no consideran la conveniencia del mantenimiento y la inspección), seguir mejorando y podremos diseñar una buena placa.