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.

Ovaj članak najprije predstavlja pravila i tehnike dizajna PCB-a, a zatim objašnjava kako dizajnirati i provjeriti raspored PCB-a, od zahtjeva DFM-a za izgled, zahtjeva toplinskog dizajna, zahtjeva za integritet signala, zahtjeva EMC-a, postavki sloja i zahtjeva za podjelu snage uzemljenja, i energetskih modula. Zahtjevi i drugi aspekti bit će detaljno analizirani, te pratite urednika kako biste saznali detalje.

Pravila dizajna PCB rasporeda

1. U normalnim okolnostima, sve komponente trebale bi biti raspoređene na istoj površini ploče. Samo kada su komponente najviše razine previše guste, mogu se ugraditi neki uređaji s ograničenom visinom i niskim stvaranjem topline, kao što su otpornici za čip, kondenzatori za čip i kondenzatori za čip. Čip IC itd. se postavljaju na donji sloj.

2. Pod pretpostavkom osiguravanja električnih performansi, komponente bi trebale biti postavljene na rešetku i poredane jedna na drugu paralelno ili okomito kako bi bile uredne i lijepe. U normalnim okolnostima, komponente se ne smiju preklapati; raspored komponenti treba biti kompaktan, a komponente raspoređene po cijelom rasporedu. Raspodjela je ujednačena i gusta.

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

4. Udaljenost od ruba pločice općenito nije manja od 2 mm. Najbolji oblik ploče je pravokutni, a omjer stranica je 3:2 ili 4:3. Kada je veličina pločice veća od 200 mm x 150 mm, razmislite koliko ploča može izdržati mehaničku čvrstoću.

PCB layout design skills

U dizajnu izgleda PCB-a treba analizirati jedinice sklopne ploče, a dizajn izgleda treba se temeljiti na početnoj funkciji. Prilikom postavljanja svih komponenti kruga treba se pridržavati sljedećih načela:

1. Rasporedite položaj svake funkcionalne sklopne jedinice prema protoku kruga, tako da raspored bude prikladan za cirkulaciju signala, a da se signal drži u istom smjeru što je više moguće [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. Za krugove koji rade na visokim frekvencijama, moraju se uzeti u obzir distribucijski parametri između komponenti. U općenitim krugovima, komponente bi trebale biti raspoređene paralelno što je više moguće, što je ne samo lijepo, već i jednostavno za instalaciju i lako za masovnu proizvodnju.

Kako dizajnirati i pregledati raspored PCB-a

1. DFM requirements for layout

1. Određena je optimalna ruta procesa i svi uređaji su postavljeni na ploču.

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. Položaj prekidača za biranje broja, uređaja za resetiranje, svjetlosnog indikatora itd. je prikladan, a ručka ne ometa okolne uređaje.

5. Vanjski okvir ploče ima glatki radijan od 197 mil, ili je dizajniran prema crtežu strukturne veličine.

6. Obične ploče imaju procesne rubove od 200 mil; lijeva i desna strana stražnje ploče imaju rubove procesa veće od 400 mil, a gornja i donja strana imaju rubove procesa veće od 680 mil. Položaj uređaja nije u sukobu s položajem otvaranja prozora.

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. Korak pinova uređaja, smjer uređaja, nagib uređaja, biblioteka uređaja itd. koji su obrađeni valnim lemljenjem uzimaju u obzir zahtjeve valnog lemljenja.

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. Dijelovi za stiskanje imaju više od 120 mils u razmaku površine komponente, a nema uređaja u prolaznom području dijelova za stiskanje na površini zavarivanja.

11. Nema kratkih uređaja između visokih uređaja, a uređaji za zakrpu i kratki i mali uređaji za umetanje se postavljaju unutar 5 mm između uređaja s visinom većom od 10 mm.

12. Polar uređaji imaju polaritetne sitotiske logotipe. Smjer X i Y iste vrste polariziranih komponenti utikača su isti.

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

14. Na površini koja sadrži SMD uređaje nalaze se 3 pokazivača za pozicioniranje, koji su postavljeni u “L” obliku. Udaljenost između središta kursora za pozicioniranje i ruba ploče veća je od 240 mils.

15. Ako trebate obaviti obradu ukrštanja, smatra se da izgled olakšava ukrcavanje i obradu i montažu PCB-a.

16. Okrnjene rubove (nenormalne rubove) treba ispuniti žljebovima za glodanje i rupama za pečat. Rupa za pečat je nemetalizirana šupljina, općenito promjera 40 milja i 16 milja od ruba.

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

Drugo, toplinski zahtjevi dizajna izgleda

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. Raspored uzima u obzir razumne i glatke kanale za odvođenje topline.

4. Elektrolitički kondenzator treba pravilno odvojiti od uređaja za visoko zagrijavanje.

5. Uzmite u obzir rasipanje topline uređaja velike snage i uređaja ispod utora.

Treće, zahtjevi za integritet signala rasporeda

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. Brzi i niski, digitalni i analogni raspoređeni su odvojeno prema modulima.

5. Odredite topološku strukturu sabirnice na temelju rezultata analize i simulacije ili postojećeg iskustva kako biste osigurali da su zahtjevi sustava zadovoljeni.

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.

Četvrto, EMC zahtjevi

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. Kako bi se izbjegle elektromagnetske smetnje između uređaja na površini za zavarivanje jedne ploče i susjedne pojedinačne ploče, na površini za zavarivanje jedne ploče ne bi se trebali postavljati osjetljivi uređaji i uređaji za jako zračenje.

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. Zaštitni krug se postavlja u blizini kruga sučelja, slijedeći princip najprije zaštite, a zatim filtriranja.

5. Udaljenost od zaštitnog tijela i zaštitnog omotača do zaštitnog tijela i zaštitnog poklopca je veća od 500 mils za uređaje s velikom snagom prijenosa ili posebno osjetljive (kao što su kristalni oscilatori, kristali, itd.).

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. Kada su dva sloja signala izravno jedan uz drugi, moraju se definirati pravila vertikalnog ožičenja.

2. Glavni sloj snage je susjedni svom odgovarajućem sloju tla što je više moguće, a sloj snage zadovoljava pravilo 20H.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Višeslojne ploče su laminirane, a materijal jezgre (CORE) je simetričan kako bi se spriječilo savijanje uzrokovano neravnomjernom raspodjelom gustoće bakrene kože i asimetričnom debljinom medija.

5. Debljina ploče ne smije biti veća od 4.5 mm. Za one s debljinom većom od 2.5 mm (stražnja ploča veća od 3 mm), tehničari su trebali potvrditi da nema problema s obradom, montažom i opremom PCB-a, a debljina ploče PC kartice je 1.6 mm.

6. Kada je omjer debljine i promjera prolaza veći od 10:1, to će potvrditi proizvođač PCB-a.

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

8. Snaga i obrada tla ključnih komponenti ispunjavaju zahtjeve.

9. Kada je potrebna kontrola impedancije, parametri postavljanja sloja zadovoljavaju zahtjeve.

Six, power module requirements

1. The layout of the power supply part ensures that the input and output lines are smooth and do not cross.

2. Kada pojedinačna ploča napaja podploču, postavite odgovarajući krug filtra blizu utičnice za napajanje jedne ploče i ulaza za napajanje na podploči.

Seven, other requirements

1. Izgled uzima u obzir ukupnu glatkoću ožičenja, a glavni protok podataka je razuman.

2. Prilagodite dodjelu pinova isključenja, FPGA, EPLD, upravljačkog programa sabirnice i drugih uređaja prema rezultatima izgleda kako biste optimizirali izgled.

3. Raspored uzima u obzir odgovarajuće povećanje prostora na gustom ožičenju kako bi se izbjegla situacija da se ne može usmjeriti.

4. Ako se usvoje posebni materijali, posebni uređaji (kao što je 0.5 mmBGA, itd.) i posebni procesi, razdoblje isporuke i mogućnost obrade u potpunosti su uzeti u obzir i potvrđeni od strane proizvođača PCB-a i procesnog osoblja.

5. Potvrđen je odgovarajući odnos pina konektora s ulošcima kako bi se spriječilo obrnuti smjer i orijentacija konektora s ulošcima.

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. Nakon dovršetka izgleda, projektnom osoblju je dostavljen crtež sklopa 1:1 kako bi provjerili je li odabir paketa uređaja ispravan u odnosu na entitet uređaja.

9. Pri otvaranju prozora smatra se da je unutarnja ravnina uvučena i postavljeno je prikladno područje zabrane ožičenja.