Piirilevyä suunnitellessamme luotamme yleensä Internetistä yleensä löydettyihin kokemuksiin ja taitoihin. Jokainen piirilevyrakenne voidaan optimoida tiettyä sovellusta varten. Yleensä sen suunnittelusääntöjä sovelletaan vain kohdesovellukseen. Esimerkiksi ADC: n PCB -säännöt eivät koske RF -piirilevyjä ja päinvastoin. Joitakin ohjeita voidaan kuitenkin pitää yleisinä mihin tahansa piirilevyrakenteeseen. Tässä opetusohjelmassa esittelemme joitain perusongelmia ja taitoja, jotka voivat parantaa PCB -suunnittelua merkittävästi.
Sähkönjakelu on keskeinen elementti missä tahansa sähköisessä suunnittelussa. Kaikki komponentit luottavat teholtaan teholtaan. Suunnittelustasi riippuen joillakin komponenteilla voi olla erilaiset virtaliitännät, kun taas joillakin saman piirilevyn komponenteilla voi olla huonot virtaliitännät. Jos esimerkiksi kaikki komponentit saavat virtaa yhdestä johdotuksesta, jokainen komponentti havaitsee eri impedanssin, mikä johtaa useisiin maadoitusviitteisiin. Jos sinulla on esimerkiksi kaksi ADC -piiriä, yksi alussa ja toinen lopussa, ja molemmat ADC: t lukevat ulkoisen jännitteen, kukin analoginen piiri lukee eri potentiaalin suhteessa itseensä.
Voimme tiivistää tehonjaon kolmella mahdollisella tavalla: yhden pisteen, tähtilähteen ja monipistelähteen.
a) Yhden pisteen virtalähde: kunkin komponentin virtalähde ja maadoitusjohto on erotettu toisistaan. Kaikkien komponenttien tehonreititys on vain yhdessä vertailupisteessä. Yhden pisteen katsotaan sopivan teholle. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista monimutkaisissa tai suurissa / keskisuurissa hankkeissa.
(b) Tähtilähde: Tähtilähdettä voidaan pitää yhden pisteen lähteen parannuksena. Tärkeimpien ominaisuuksiensa vuoksi se on erilainen: komponenttien välinen reitityspituus on sama. Tähtiliitäntää käytetään yleensä monimutkaisissa nopeissa signaalitauluissa, joissa on erilaisia ​​kelloja. Nopean signaalin piirilevyssä signaali tulee yleensä reunasta ja saavuttaa sitten keskipisteen. Kaikki signaalit voidaan lähettää keskeltä mille tahansa piirilevyn alueelle ja alueiden välistä viivettä voidaan vähentää.
(c) Monipistelähteet: katsotaan joka tapauksessa huonoksi. Sitä on kuitenkin helppo käyttää missä tahansa piirissä. Monipistelähteet voivat tuottaa viite -eroja komponenttien ja yhteisen impedanssikytkennän välillä. Tämä suunnittelutyyli mahdollistaa myös korkeakytkentäiset IC-, kello- ja RF -piirit, jotka tuovat melua läheisiin piireihin, jotka jakavat yhteyksiä.
Tietenkin jokapäiväisessä elämässämme ei aina ole yhtä jakelutyyppiä. Kompromissi, jonka voimme tehdä, on sekoittaa yhden pisteen lähteet monipisteisiin lähteisiin. Voit asettaa analogiset herkät laitteet ja nopeat / RF-järjestelmät yhteen pisteeseen ja kaikki muut vähemmän herkät oheislaitteet yhteen pisteeseen.
Oletko koskaan miettinyt, kannattaako käyttää voimakoneita? Vastaus on kyllä. Virtakortti on yksi tapa siirtää virtaa ja vähentää minkä tahansa piirin kohinaa. Tehotaso lyhentää maadoitusreittiä, vähentää induktanssia ja parantaa sähkömagneettisen yhteensopivuuden (EMC) suorituskykyä. Se johtuu myös siitä, että rinnakkaislevyn irrotuskondensaattori muodostuu myös molemmin puolin oleviin virransyöttötasoihin melun leviämisen estämiseksi.
Tehokortilla on myös selvä etu: suuren alueensa ansiosta se sallii enemmän virtaa, mikä lisää piirilevyn käyttölämpötila -aluetta. Huomaa kuitenkin: virtakerros voi parantaa käyttölämpötilaa, mutta johdotus on myös otettava huomioon. Seurantasäännöt ovat ipc-2221 ja ipc-9592
Jos piirilevyllä on RF-lähde (tai mikä tahansa nopea signaalisovellus), sinulla on oltava täydellinen maataso piirilevyn suorituskyvyn parantamiseksi. Signaalien on sijaittava eri tasoilla, ja on lähes mahdotonta täyttää molemmat vaatimukset samanaikaisesti käyttämällä kahta levykerrosta. Jos haluat suunnitella antennin tai minkä tahansa yksinkertaisen RF -levyn, voit käyttää kahta kerrosta. Seuraavassa kuvassa on esimerkki siitä, kuinka piirilevysi voi käyttää näitä tasoja paremmin.
Sekoitussignaalien suunnittelussa valmistajat suosittelevat yleensä, että analoginen maa on erotettava digitaalisesta maasta. Nopeat kytkimet ja signaalit vaikuttavat helposti herkkiin analogisiin piireihin. Jos analoginen ja digitaalinen maadoitus ovat erilaiset, maadoitustaso erotetaan. Sillä on kuitenkin seuraavat haitat. Meidän on kiinnitettävä huomiota jaetun maan ylikuulumiseen ja silmukka -alueeseen, joka johtuu pääasiassa maatason epäjatkuvuudesta. Seuraavassa kuvassa on esimerkki kahdesta erillisestä maatasosta. Vasemmalla puolella paluuvirta ei voi kulkea suoraan signaalireittiä pitkin, joten silmukka -alue tulee olemaan sen sijaan, että se olisi suunniteltu oikealle silmukka -alueelle.
Sähkömagneettinen yhteensopivuus ja sähkömagneettiset häiriöt (EMI)
Suurtaajuisissa rakenteissa (kuten RF -järjestelmissä) EMI voi olla merkittävä haitta. Aiemmin käsitelty maataso auttaa vähentämään EMI: tä, mutta piirilevyn mukaan maataso voi aiheuttaa muita ongelmia. Neljän tai useamman kerroksen laminaateissa lentokoneen etäisyys on erittäin tärkeä. Kun tasojen välinen kapasitanssi on pieni, sähkökenttä laajenee levylle. Samaan aikaan kahden tason välinen impedanssi pienenee, jolloin paluuvirta voi virrata signaalitasolle. Tämä tuottaa EMI: n kaikille korkean taajuuden signaaleille, jotka kulkevat koneen läpi.
Yksinkertainen ratkaisu EMI: n välttämiseksi on estää nopeiden signaalien ylittämästä useita kerroksia. Lisää irrotuskondensaattori; Ja aseta maadoitusholkit signaalijohtojen ympärille. Seuraavassa kuvassa on esitetty hyvä piirilevyrakenne, jossa on korkeataajuinen signaali.
Suodattimen kohina
Ohituskondensaattorit ja ferriittihelmet ovat kondensaattoreita, joita käytetään suodattamaan minkä tahansa komponentin aiheuttamaa kohinaa. Periaatteessa mikä tahansa I / O-nasta voi olla melun lähde, jos sitä käytetään missä tahansa nopeassa sovelluksessa. Jotta voimme käyttää tätä sisältöä paremmin, meidän on kiinnitettävä huomiota seuraaviin seikkoihin:
Sijoita ferriittihelmet ja ohituskondensaattorit aina mahdollisimman lähelle melulähdettä.
Kun käytämme automaattista sijoittelua ja automaattista reititystä, meidän on otettava huomioon tarkistettava etäisyys.
Vältä läpivientejä ja muuta reititystä suodattimien ja komponenttien välillä.
Jos maataso on olemassa, käytä useita läpivientireikiä maadoittaaksesi sen oikein.