Prilikom projektiranja PCB -a obično se oslanjamo na iskustvo i vještine koje obično nalazimo na Internetu. Svaki dizajn PCB -a može se optimizirati za određenu primjenu. Općenito, njegova se pravila dizajna primjenjuju samo na ciljanu aplikaciju. Na primjer, pravila ADC PCB -a ne primjenjuju se na RF PCB -e i obrnuto. Međutim, neke se smjernice mogu smatrati općim za bilo koji dizajn PCB -a. Ovdje ćemo u ovom vodiču predstaviti neke osnovne probleme i vještine koji mogu značajno poboljšati dizajn PCB -a.
Raspodjela energije ključni je element svakog električnog dizajna. Sve se vaše komponente oslanjaju na snagu za obavljanje svojih funkcija. Ovisno o vašem dizajnu, neke komponente mogu imati različite priključke za napajanje, dok neke komponente na istoj ploči mogu imati loše priključke za napajanje. Na primjer, ako se sve komponente napajaju jednim ožičenjem, svaka će komponenta promatrati različitu impedanciju, što će rezultirati višestrukim referencama uzemljenja. Na primjer, ako imate dva ADC kruga, jedan na početku, a drugi na kraju, a oba ADC -a očitavaju vanjski napon, svaki analogni krug će očitati različit potencijal u odnosu na sebe.
Raspodjelu snage možemo sažeti na tri moguća načina: izvor s jednom točkom, Izvor zvijezde i izvor s više točaka.
(a) Napajanje s jednom točkom: opskrba električnom energijom i žica za uzemljenje svake komponente odvojeni su jedan od drugog. Napajanje svih komponenti sastaje se samo na jednoj referentnoj točki. Smatra se da je jedna točka prikladna za napajanje. Međutim, to nije izvedivo za složene ili velike / srednje velike projekte.
(b) Zvjezdani izvor: Zvjezdani izvor može se smatrati poboljšanjem jednotočkovnog izvora. Zbog svojih ključnih karakteristika razlikuje se: duljina usmjeravanja između komponenti je ista. Veza Star obično se koristi za složene signalne ploče velike brzine s različitim satovima. U signalnoj PCB-u velike brzine signal obično dolazi s ruba, a zatim doseže središte. Svi se signali mogu prenijeti iz središta u bilo koje područje ploče, a kašnjenje između područja može se smanjiti.
(c) Izvori s više točaka: u svakom slučaju smatraju se siromašnima. Međutim, jednostavan je za korištenje u bilo kojem krugu. Izvori s više točaka mogu proizvesti referentne razlike između komponenti i zajedničke impedancijske sprege. Ovaj stil dizajna također omogućuje velike sklopne IC, satne i RF krugove za uvođenje šuma u obližnje krugove koji dijele veze.
Naravno, u svakodnevnom životu nećemo uvijek imati jedinstvenu vrstu distribucije. Kompromis koji možemo napraviti je miješanje izvora s jednom točkom i izvora s više točaka. U jednu točku možete staviti analogno osjetljive uređaje i brze / RF sustave, a sve ostale manje osjetljive periferne uređaje u jednu točku.
Jeste li ikada razmišljali o tome trebate li koristiti zrakoplove sa snažnim pogonom? Odgovor je potvrdan. Ploča za napajanje jedna je od metoda za prijenos snage i smanjenje buke bilo kojeg kruga. Energetska ravnina skraćuje put uzemljenja, smanjuje induktivitet i poboljšava performanse elektromagnetske kompatibilnosti (EMC). To je također posljedica činjenice da se paralelni kondenzator za odvajanje ploča također stvara u ravninama napajanja s obje strane, kako bi se spriječilo širenje buke.
Ploča za napajanje također ima očitu prednost: zbog velike površine dopušta prolaz veće struje, čime se povećava raspon radnih temperatura tiskane ploče. No, imajte na umu: sloj snage može poboljšati radnu temperaturu, ali se mora uzeti u obzir i ožičenje. Pravila praćenja daju ipc-2221 i ipc-9592
Za PCB s RF izvorom (ili bilo kojom drugom aplikacijom za velike brzine signala) morate imati potpunu ravninu uzemljenja kako biste poboljšali performanse ploče. Signali se moraju nalaziti na različitim ravninama, a gotovo je nemoguće istovremeno zadovoljiti oba zahtjeva pomoću dva sloja ploča. Ako želite dizajnirati antenu ili bilo koju RF ploču male složenosti, možete koristiti dva sloja. Sljedeća slika prikazuje ilustraciju kako vaše PCB -e može bolje koristiti ove ravnine.
U dizajnu mješovitog signala, proizvođači obično preporučuju da se analogno uzemljenje odvoji od digitalnog uzemljenja. Brzi prekidači i signali lako utječu na osjetljive analogne krugove. Ako su analogno i digitalno uzemljenje različiti, ravnina uzemljenja bit će odvojena. Međutim, ima sljedeće nedostatke. Trebali bismo obratiti pozornost na područje preslušavanja i petlje podijeljenog tla uzrokovano uglavnom diskontinuitetom ravnine tla. Sljedeća ilustracija prikazuje primjer dvije odvojene ravnine tla. S lijeve strane, povratna struja ne može proći izravno duž signalne trase, pa će postojati područje petlje umjesto da bude projektirano u desnom području petlje.
Elektromagnetska kompatibilnost i elektromagnetske smetnje (EMI)
Za visokofrekventne dizajne (poput RF sustava) EMI može biti veliki nedostatak. Ravnina uzemljenja pomaže u smanjenju EMI -a, ali prema vašem PCB -u, uzemljenje može uzrokovati druge probleme. Kod laminata s četiri ili više slojeva udaljenost zrakoplova vrlo je važna. Kad je kapacitet između ravnina mali, električno polje će se proširiti na ploči. Istodobno se smanjuje impedancija između dviju ravnina, dopuštajući povratnoj struji da teče u signalnu ravninu. To će proizvesti EMI za svaki visokofrekventni signal koji prolazi kroz ravninu.
Jednostavno rješenje za izbjegavanje EMI-a je spriječiti prelazak signala velike brzine u više slojeva. Dodajte odvajajući kondenzator; I postavite uzemljenje oko signalnog ožičenja. Sljedeća slika prikazuje dobar dizajn PCB -a s visokofrekventnim signalom.
Šum filtera
Zaobilazni kondenzatori i feritne kuglice kondenzatori su koji se koriste za filtriranje buke koju stvara bilo koja komponenta. U osnovi, ako se koristi u bilo kojoj aplikaciji velike brzine, bilo koji U / I pin može postati izvor buke. Kako bismo bolje iskoristili ove sadržaje, morat ćemo obratiti pozornost na sljedeće točke:
Uvijek postavite feritne kuglice i zaobilazne kondenzatore što je moguće bliže izvoru buke.
Kada koristimo automatsko postavljanje i automatsko usmjeravanje, trebali bismo uzeti u obzir udaljenost koju treba provjeriti.
Izbjegavajte vias i bilo koje drugo usmjeravanje između filtera i komponenti.
Ako postoji ravnina uzemljenja, upotrijebite više rupa za pravilno uzemljenje.