पीसीबी को डिजाइन करते समय, हम आमतौर पर उस अनुभव और कौशल पर भरोसा करते हैं जो हम आमतौर पर इंटरनेट पर पाते हैं। प्रत्येक पीसीबी डिजाइन को एक विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। आम तौर पर, इसके डिजाइन नियम केवल लक्ष्य आवेदन पर लागू होते हैं। उदाहरण के लिए, एडीसी पीसीबी नियम आरएफ पीसीबी पर लागू नहीं होते हैं और इसके विपरीत। हालांकि, किसी भी पीसीबी डिजाइन के लिए कुछ दिशानिर्देशों को सामान्य माना जा सकता है। यहां, इस ट्यूटोरियल में, हम कुछ बुनियादी समस्याओं और कौशलों का परिचय देंगे जो पीसीबी डिजाइन में काफी सुधार कर सकते हैं।
बिजली वितरण किसी भी विद्युत डिजाइन में एक प्रमुख तत्व है। आपके सभी घटक अपने कार्य करने के लिए शक्ति पर निर्भर हैं। आपके डिज़ाइन के आधार पर, कुछ घटकों में अलग-अलग बिजली कनेक्शन हो सकते हैं, जबकि एक ही बोर्ड के कुछ घटकों में खराब बिजली कनेक्शन हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि सभी घटकों को एक वायरिंग द्वारा संचालित किया जाता है, तो प्रत्येक घटक एक अलग प्रतिबाधा का पालन करेगा, जिसके परिणामस्वरूप कई ग्राउंडिंग संदर्भ होंगे। उदाहरण के लिए, यदि आपके पास दो एडीसी सर्किट हैं, एक शुरुआत में और दूसरा अंत में, और दोनों एडीसी बाहरी वोल्टेज पढ़ते हैं, तो प्रत्येक एनालॉग सर्किट स्वयं के सापेक्ष एक अलग क्षमता पढ़ेगा।
हम बिजली वितरण को तीन संभावित तरीकों से सारांशित कर सकते हैं: सिंगल पॉइंट सोर्स, स्टार सोर्स और मल्टीपॉइंट सोर्स।
(ए) एकल बिंदु बिजली की आपूर्ति: प्रत्येक घटक की बिजली आपूर्ति और जमीन के तार एक दूसरे से अलग होते हैं। सभी घटकों की पावर रूटिंग केवल एक संदर्भ बिंदु पर मिलती है। एक बिंदु को शक्ति के लिए उपयुक्त माना जाता है। हालांकि, जटिल या बड़ी/मध्यम आकार की परियोजनाओं के लिए यह संभव नहीं है।
(बी) स्टार स्रोत: स्टार स्रोत को एकल बिंदु स्रोत के सुधार के रूप में माना जा सकता है। इसकी प्रमुख विशेषताओं के कारण, यह अलग है: घटकों के बीच रूटिंग लंबाई समान है। स्टार कनेक्शन आमतौर पर विभिन्न घड़ियों के साथ जटिल हाई-स्पीड सिग्नल बोर्डों के लिए उपयोग किया जाता है। हाई-स्पीड सिग्नल पीसीबी में, सिग्नल आमतौर पर किनारे से आता है और फिर केंद्र तक पहुंचता है। सभी संकेतों को केंद्र से सर्किट बोर्ड के किसी भी क्षेत्र में प्रेषित किया जा सकता है, और क्षेत्रों के बीच की देरी को कम किया जा सकता है।
(सी) बहु बिंदु स्रोत: किसी भी मामले में गरीब माना जाता है। हालांकि, किसी भी सर्किट में इसका उपयोग करना आसान है। मल्टीपॉइंट स्रोत घटकों और सामान्य प्रतिबाधा युग्मन के बीच संदर्भ अंतर उत्पन्न कर सकते हैं। यह डिजाइन शैली उच्च स्विचिंग आईसी, घड़ी और आरएफ सर्किट को पास के सर्किट साझाकरण कनेक्शन में शोर पेश करने की अनुमति देती है।
बेशक, हमारे दैनिक जीवन में, हमारे पास हमेशा एक ही प्रकार का वितरण नहीं होगा। हम जो ट्रेडऑफ़ बना सकते हैं, वह है सिंगल पॉइंट सोर्स को मल्टी-पॉइंट सोर्स के साथ मिलाना। आप एक बिंदु में एनालॉग संवेदनशील डिवाइस और हाई-स्पीड/आरएफ सिस्टम, और अन्य सभी कम संवेदनशील परिधीय एक बिंदु में रख सकते हैं।
क्या आपने कभी इस बारे में सोचा है कि क्या आपको पावर एयरक्राफ्ट का इस्तेमाल करना चाहिए? इसका जवाब है हाँ। पावर बोर्ड पावर ट्रांसफर करने और किसी भी सर्किट के शोर को कम करने के तरीकों में से एक है। पावर प्लेन ग्राउंडिंग पथ को छोटा करता है, अधिष्ठापन को कम करता है और विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) प्रदर्शन में सुधार करता है। यह इस तथ्य के कारण भी है कि दोनों तरफ बिजली आपूर्ति विमानों में एक समानांतर प्लेट डिकूपिंग कैपेसिटर भी उत्पन्न होता है, ताकि शोर के प्रसार को रोका जा सके।
पावर बोर्ड का एक स्पष्ट लाभ भी है: अपने बड़े क्षेत्र के कारण, यह अधिक करंट को गुजरने देता है, इस प्रकार पीसीबी के ऑपरेटिंग तापमान रेंज को बढ़ाता है। लेकिन कृपया ध्यान दें: बिजली की परत काम कर रहे तापमान में सुधार कर सकती है, लेकिन तारों पर भी विचार किया जाना चाहिए। ट्रैकिंग नियम ipc-2221 और ipc-9592 . द्वारा दिए गए हैं
आरएफ स्रोत (या किसी भी हाई-स्पीड सिग्नल एप्लिकेशन) वाले पीसीबी के लिए, सर्किट बोर्ड के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए आपके पास एक पूर्ण ग्राउंड प्लेन होना चाहिए। संकेत अलग-अलग विमानों पर स्थित होने चाहिए, और प्लेटों की दो परतों का उपयोग करके एक ही समय में दोनों आवश्यकताओं को पूरा करना लगभग असंभव है। यदि आप एक एंटीना या किसी कम जटिलता वाले आरएफ बोर्ड को डिजाइन करना चाहते हैं, तो आप दो परतों का उपयोग कर सकते हैं। निम्नलिखित आंकड़ा एक उदाहरण दिखाता है कि आपका पीसीबी इन विमानों का बेहतर उपयोग कैसे कर सकता है।
मिश्रित सिग्नल डिज़ाइन में, निर्माता आमतौर पर अनुशंसा करते हैं कि एनालॉग ग्राउंड को डिजिटल ग्राउंड से अलग किया जाए। संवेदनशील एनालॉग सर्किट हाई-स्पीड स्विच और सिग्नल से आसानी से प्रभावित होते हैं। यदि एनालॉग और डिजिटल ग्राउंडिंग अलग हैं, तो ग्राउंडिंग प्लेन अलग हो जाएगा। हालाँकि, इसके निम्नलिखित नुकसान हैं। हमें मुख्य रूप से ग्राउंड प्लेन के बंद होने के कारण विभाजित जमीन के क्रॉसस्टॉक और लूप क्षेत्र पर ध्यान देना चाहिए। निम्नलिखित चित्रण दो अलग-अलग जमीनी विमानों का एक उदाहरण दिखाता है। बाईं ओर, रिटर्न करंट सीधे सिग्नल रूट के साथ नहीं गुजर सकता है, इसलिए राइट लूप एरिया में डिज़ाइन किए जाने के बजाय एक लूप एरिया होगा।
विद्युत चुम्बकीय संगतता और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई)
उच्च आवृत्ति डिजाइन (जैसे आरएफ सिस्टम) के लिए, ईएमआई एक बड़ा नुकसान हो सकता है। पहले चर्चा की गई ग्राउंड प्लेन ईएमआई को कम करने में मदद करती है, लेकिन आपके पीसीबी के अनुसार, ग्राउंड प्लेन अन्य समस्याएं पैदा कर सकता है। चार या अधिक परतों वाले लैमिनेट्स में विमान की दूरी बहुत महत्वपूर्ण होती है। जब विमानों के बीच समाई छोटी होती है, तो बोर्ड पर विद्युत क्षेत्र का विस्तार होगा। उसी समय, दो विमानों के बीच प्रतिबाधा कम हो जाती है, जिससे रिटर्न करंट सिग्नल प्लेन में प्रवाहित हो जाता है। यह विमान से गुजरने वाले किसी भी उच्च आवृत्ति संकेत के लिए ईएमआई का उत्पादन करेगा।
ईएमआई से बचने का एक सरल उपाय यह है कि हाई-स्पीड सिग्नल को कई स्तरों को पार करने से रोका जाए। डिकूपिंग कैपेसिटर जोड़ें; और सिग्नल वायरिंग के चारों ओर ग्राउंडिंग वायस लगाएं। निम्न आंकड़ा उच्च आवृत्ति संकेत के साथ एक अच्छा पीसीबी डिजाइन दिखाता है।
फ़िल्टर शोर
बाईपास कैपेसिटर और फेराइट बीड्स कैपेसिटर हैं जिनका उपयोग किसी भी घटक द्वारा उत्पन्न शोर को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है। मूल रूप से, यदि किसी हाई-स्पीड एप्लिकेशन में उपयोग किया जाता है, तो कोई भी I / O पिन शोर स्रोत बन सकता है। इन सामग्रियों का बेहतर उपयोग करने के लिए हमें निम्नलिखित बातों पर ध्यान देना होगा:
हमेशा फेराइट बीड्स और बायपास कैपेसिटर को शोर स्रोत के जितना करीब हो सके रखें।
जब हम स्वचालित प्लेसमेंट और स्वचालित रूटिंग का उपयोग करते हैं, तो हमें जांच करने के लिए दूरी पर विचार करना चाहिए।
वायस और फिल्टर और घटकों के बीच किसी अन्य रूटिंग से बचें।
यदि कोई ग्राउंड प्लेन है, तो उसे सही ढंग से ग्राउंड करने के लिए मल्टीपल थ्रू होल का उपयोग करें।