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.

این مقاله ابتدا قوانین و تکنیک های طراحی چیدمان PCB را معرفی می کند و سپس نحوه طراحی و بازرسی چیدمان PCB را از جمله الزامات DFM طرح، الزامات طراحی حرارتی، الزامات یکپارچگی سیگنال، الزامات EMC، تنظیمات لایه و الزامات تقسیم زمین نیرو، و ماژول های قدرت الزامات و سایر جنبه ها با جزئیات تجزیه و تحلیل خواهند شد و برای اطلاع از جزئیات، ویرایشگر را دنبال کنید.

قوانین طراحی چیدمان PCB

1. در شرایط عادی، تمام اجزا باید بر روی یک سطح از برد مدار چیده شوند. تنها زمانی که اجزای سطح بالا بسیار متراکم باشند، می‌توان برخی از دستگاه‌های با ارتفاع محدود و تولید حرارت کم، مانند مقاومت‌های تراشه، خازن‌های تراشه و خازن‌های تراشه را نصب کرد. IC چیپ و غیره در لایه زیرین قرار می گیرند.

2. به منظور اطمینان از عملکرد الکتریکی، اجزا باید روی شبکه قرار گرفته و به صورت موازی یا عمود بر یکدیگر چیده شوند تا مرتب و زیبا باشند. در شرایط عادی، اجزاء مجاز به همپوشانی نیستند. چیدمان اجزا باید فشرده باشد و اجزا باید در کل طرح چیده شوند. توزیع یکنواخت و متراکم است.

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

4. فاصله از لبه برد مدار معمولا کمتر از 2 میلی متر نیست. بهترین شکل برد مدار مستطیل شکل است و نسبت ابعاد آن 3:2 یا 4:3 است. هنگامی که اندازه برد مدار بزرگتر از 200 میلی متر در 150 میلی متر است، در نظر بگیرید که برد مدار چه چیزی را می تواند مقاومت مکانیکی را تحمل کند.

PCB layout design skills

در طراحی چیدمان PCB، واحدهای برد مدار باید تجزیه و تحلیل شوند و طراحی چیدمان باید بر اساس عملکرد راه اندازی باشد. هنگام چیدمان تمام اجزای مدار، اصول زیر باید رعایت شود:

1. موقعیت هر واحد مدار عملکردی را با توجه به جریان مدار ترتیب دهید، به طوری که چیدمان برای گردش سیگنال مناسب باشد و سیگنال تا حد امکان در همان جهت نگه داشته شود [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. برای مدارهایی که در فرکانس های بالا کار می کنند، پارامترهای توزیع بین قطعات باید در نظر گرفته شود. در مدارهای عمومی، قطعات باید تا حد امکان به موازات یکدیگر چیده شوند که نه تنها زیبا، بلکه نصب آسان و تولید انبوه نیز آسان است.

نحوه طراحی و بازرسی طرح PCB

1. DFM requirements for layout

1. مسیر فرآیند بهینه مشخص شده و تمامی دستگاه ها روی برد قرار گرفته اند.

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. موقعیت سوئیچ شماره گیری، دستگاه ریست، چراغ نشانگر و … مناسب است و میله دسته با وسایل اطراف تداخلی ندارد.

5. قاب بیرونی تخته دارای رادیان صاف 197 میل است یا مطابق با طراحی اندازه ساختاری طراحی شده است.

6. تخته های معمولی دارای لبه های فرآیند 200 میل هستند. سمت چپ و راست صفحه پشتی دارای لبه‌های پردازشی بیشتر از 400 میلی‌متر و دو طرف بالا و پایین دارای لبه‌های پردازشی بیشتر از 680 میلی‌متر هستند. محل قرارگیری دستگاه با موقعیت باز شدن پنجره مغایرتی ندارد.

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. گام پین دستگاه، جهت دستگاه، گام دستگاه، کتابخانه دستگاه و غیره که توسط لحیم کاری موج پردازش شده اند، الزامات لحیم کاری موج را در نظر می گیرند.

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. قطعات چین دار بیش از 120 میل در فاصله سطح اجزاء دارند و هیچ وسیله ای در ناحیه عبوری قطعات چین دار روی سطح جوش وجود ندارد.

11. هیچ وسیله کوتاهی بین دستگاه های بلند وجود ندارد و هیچ دستگاه پچ و دستگاه های کوتاه و کوچک میانی در فاصله 5 میلی متری بین دستگاه هایی با ارتفاع بیشتر از 10 میلی متر قرار نمی گیرد.

12. دستگاه های قطبی دارای آرم صفحه ابریشمی قطبی هستند. جهت X و Y از یک نوع اجزای پلاگین پلاریزه یکسان است.

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

14. 3 مکان نما بر روی سطح حاوی دستگاه های SMD وجود دارد که به شکل “L” قرار گرفته اند. فاصله بین مرکز مکان نما و لبه برد بیشتر از 240 میلی متر است.

15. اگر شما نیاز به انجام پردازش سوار شدن دارید، چیدمان برای تسهیل در پردازش و مونتاژ سوار شدن و PCB در نظر گرفته می شود.

16. لبه های بریده شده (لبه های غیر عادی) باید با استفاده از شیارهای فرز و سوراخ های مهر پر شود. سوراخ مهر یک فضای خالی غیر فلزی است که به طور کلی 40 میل قطر و 16 میل از لبه دارد.

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

دوم، الزامات طراحی حرارتی طرح

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. چیدمان کانال های اتلاف حرارت منطقی و صاف را در نظر می گیرد.

4. خازن الکترولیتی باید به درستی از دستگاه با حرارت بالا جدا شود.

5. اتلاف حرارت دستگاه ها و دستگاه های پرقدرت را در زیر گاست در نظر بگیرید.

سوم، الزامات یکپارچگی سیگنال طرح

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. پرسرعت و کم سرعت، دیجیتال و آنالوگ بر اساس ماژول ها به طور جداگانه مرتب شده اند.

5. تعیین ساختار توپولوژیکی اتوبوس بر اساس نتایج تحلیل و شبیه سازی یا تجربه موجود برای اطمینان از برآورده شدن الزامات سیستم.

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.

چهار، الزامات 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. به منظور جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی بین دستگاه در سطح جوش تخته منفرد و تک تخته مجاور، هیچ گونه وسیله حساس و دستگاه تشعشع قوی روی سطح جوش تخته تک قرار داده نشود.

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. مدار حفاظتی با رعایت اصل اول حفاظت و سپس فیلتر کردن، نزدیک مدار رابط قرار می گیرد.

5. فاصله بدنه محافظ و پوسته محافظ تا بدنه محافظ و پوسته پوشش محافظ برای دستگاه هایی با قدرت انتقال بالا یا حساس (مانند نوسان سازهای کریستالی، کریستال ها و …) بیش از 500 میل است.

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. هنگامی که دو لایه سیگنال مستقیماً در مجاورت یکدیگر هستند، قوانین سیم کشی عمودی باید تعریف شود.

2. لایه قدرت اصلی تا حد امکان با لایه زمین متناظر خود مجاور است و لایه قدرت مطابق با قانون 20H است.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. تخته های چند لایه لمینیت شده و مواد هسته (CORE) متقارن است تا از تاب برداشتن ناشی از توزیع ناهموار چگالی پوست مس و ضخامت نامتقارن محیط جلوگیری کند.

5. ضخامت تخته نباید از 4.5 میلی متر تجاوز کند. برای کسانی که ضخامت آنها بیش از 2.5 میلی متر است (بالای پشتی بیشتر از 3 میلی متر)، تکنسین ها باید تأیید می کردند که مشکلی در پردازش، مونتاژ و تجهیزات PCB وجود ندارد و ضخامت برد کارت PC 1.6 میلی متر است.

6. هنگامی که نسبت ضخامت به قطر via بیشتر از 10:1 باشد، توسط سازنده PCB تایید می شود.

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

8. قدرت و پردازش زمینی اجزای کلیدی الزامات را برآورده می کند.

9. هنگامی که کنترل امپدانس مورد نیاز است، پارامترهای تنظیم لایه الزامات را برآورده می کنند.

Six, power module requirements

1. چیدمان قسمت منبع تغذیه تضمین می کند که خطوط ورودی و خروجی صاف و متقاطع نیستند.

2. وقتی تک برد برق ساب برد را تامین کرد، مدار فیلتر مربوطه را نزدیک پریز برق تک برد و ورودی برق ساب برد قرار دهید.

هفت، سایر الزامات

1. چیدمان صافی کلی سیم کشی را در نظر می گیرد و جریان داده اصلی منطقی است.

2. تخصیص پین های Exclusion، FPGA، EPLD، bus driver و سایر دستگاه ها را با توجه به نتایج طرح بندی تنظیم کنید تا طرح بندی بهینه شود.

3. چیدمان افزایش مناسب فضا در سیم کشی متراکم را در نظر می گیرد تا از وضعیتی که امکان مسیریابی آن وجود ندارد جلوگیری شود.

4. اگر مواد خاص، دستگاه های خاص (مانند 0.5mmBGA و غیره) و فرآیندهای خاص اتخاذ شود، دوره تحویل و قابلیت پردازش کاملاً در نظر گرفته شده و توسط تولید کنندگان PCB و پرسنل فرآیند تأیید شده است.

5. رابطه متناظر پین کانکتور گوست برای جلوگیری از معکوس شدن جهت و جهت کانکتور اتصال تایید شده است.

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. پس از تکمیل طرح، نقشه مونتاژ 1:1 برای پرسنل پروژه ارائه شده است تا بررسی کنند که آیا انتخاب بسته دستگاه در برابر موجودیت دستگاه صحیح است یا خیر.

9. در دهانه پنجره صفحه داخلی به صورت جمع شده در نظر گرفته شده است و منطقه ممنوعه سیم کشی مناسبی در نظر گرفته شده است.