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.

Այս հոդվածը նախ ներկայացնում է PCB-ի դասավորության նախագծման կանոններն ու տեխնիկան, այնուհետև բացատրվում է, թե ինչպես նախագծել և ստուգել PCB-ի դասավորությունը՝ սկսած դասավորության DFM պահանջներից, ջերմային նախագծման պահանջներից, ազդանշանի ամբողջականության պահանջներից, EMC-ի պահանջներից, շերտի կարգավորումներից և հոսանքի հողի բաժանման պահանջներից և ուժային մոդուլներ. Պահանջները և այլ ասպեկտները մանրամասն կվերլուծվեն և հետևեք խմբագրին՝ մանրամասները պարզելու համար:

PCB դասավորության նախագծման կանոններ

1. Նորմալ պայմաններում բոլոր բաղադրիչները պետք է դասավորվեն տպատախտակի նույն մակերեսի վրա: Միայն այն դեպքում, երբ վերին մակարդակի բաղադրիչները չափազանց խիտ են, կարող են տեղադրվել սահմանափակ բարձրությամբ և ցածր ջերմության արտադրությամբ որոշ սարքեր, ինչպիսիք են չիպային դիմադրողները, չիպերի կոնդենսատորները և չիպերի կոնդենսատորները: Ներքևի շերտի վրա տեղադրվում են Chip IC և այլն։

2. Էլեկտրական աշխատանքի ապահովման նախադրյալի ներքո բաղադրիչները պետք է տեղադրվեն ցանցի վրա և դասավորվեն միմյանց զուգահեռ կամ ուղղահայաց, որպեսզի լինեն կոկիկ և գեղեցիկ: Նորմալ պայմաններում բաղադրիչները չեն թույլատրվում համընկնել. բաղադրիչների դասավորությունը պետք է լինի կոմպակտ, իսկ բաղադրիչները պետք է դասավորված լինեն ամբողջ դասավորության վրա: Բաշխումը միատեսակ է և խիտ։

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

4. Տախտակի եզրից հեռավորությունը սովորաբար 2 մմ-ից ոչ պակաս է: Շղթայի լավագույն ձևը ուղղանկյուն է, իսկ կողմերի հարաբերակցությունը 3:2 կամ 4:3 է: Երբ տպատախտակի չափը մեծ է 200 մմ-ից 150 մմ-ով, հաշվի առեք, թե ինչին կարող է դիմակայել տպատախտակը մեխանիկական ուժին:

PCB layout design skills

PCB-ի դասավորության նախագծում պետք է վերլուծվեն տպատախտակի միավորները, իսկ դասավորության դիզայնը պետք է հիմնված լինի մեկնարկային ֆունկցիայի վրա: Շղթայի բոլոր բաղադրիչները դնելիս պետք է պահպանվեն հետևյալ սկզբունքները.

1. Յուրաքանչյուր ֆունկցիոնալ շղթայի միավորի դիրքը դասավորել ըստ շղթայի հոսքի, որպեսզի դասավորությունը հարմար լինի ազդանշանի շրջանառության համար, իսկ ազդանշանը հնարավորինս պահպանվի նույն ուղղությամբ [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. Բարձր հաճախականություններով աշխատող սխեմաների համար պետք է հաշվի առնել բաղադրիչների միջև բաշխման պարամետրերը: Ընդհանուր սխեմաներում բաղադրիչները պետք է հնարավորինս զուգահեռ դասավորվեն, ինչը ոչ միայն գեղեցիկ է, այլև հեշտ տեղադրվող և հեշտ զանգվածային արտադրություն:

Ինչպես նախագծել և ստուգել PCB-ի դասավորությունը

1. DFM requirements for layout

1. Որոշվել է գործընթացի օպտիմալ երթուղին, և բոլոր սարքերը տեղադրվել են տախտակի վրա:

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. Հավաքիչի անջատիչի, զրոյական սարքի, ցուցիչի լույսի և այլնի դիրքը տեղին է, իսկ բռնակի սանդղակը չի խանգարում շրջապատող սարքերին:

5. Տախտակի արտաքին շրջանակն ունի 197մլ հարթ ճառագայթ կամ նախագծված է կառուցվածքային չափսերի գծագրի համաձայն:

6. Սովորական տախտակներն ունեն 200մլ պրոցեսի եզրեր; Հետևի հարթության ձախ և աջ կողմերն ունեն 400մլ-ից ավելի պրոցեսային եզրեր, իսկ վերին և ստորին կողմերն ունեն 680մլ-ից ավելի պրոցեսային եզրեր: Սարքի տեղադրումը չի հակասում պատուհանի բացման դիրքին:

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. Ալիքային զոդման միջոցով մշակված սարքի քորոցը, սարքի ուղղությունը, սարքի բարձրությունը, սարքի գրադարանը և այլն, հաշվի են առնում ալիքային զոդման պահանջները:

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. Ծալքավոր մասերը բաղադրիչի մակերեսի հեռավորության վրա ունեն ավելի քան 120 մղոն, և եռակցման մակերեսի վրա ծալող մասերի միջանցքում չկա սարք:

11. Բարձր սարքերի միջև չկան կարճ սարքեր, ինչպես նաև 5 մմ-ից ավելի բարձրություն ունեցող սարքերի միջև 10 մմ հեռավորության վրա տեղադրվում են ոչ մի կարկատել սարքեր և կարճ և փոքր միջդիրքային սարքեր:

12. Բևեռային սարքերն ունեն բևեռականության մետաքսե լոգոներ: Նույն տեսակի բևեռացված plug-in բաղադրիչների X և Y ուղղությունները նույնն են:

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

14. Մակերեւույթի վրա տեղադրված են SMD սարքեր պարունակող 3 դիրքավորող կուրսորներ, որոնք տեղադրված են «L» տեսքով։ Դիրքորոշման կուրսորի կենտրոնի և տախտակի եզրի միջև հեռավորությունը 240 մղոնից մեծ է:

15. Եթե Ձեզ անհրաժեշտ է նստեցման մշակում կատարել, ապա դասավորությունը համարվում է, որ հեշտացնում է նստեցումը և PCB-ի մշակումն ու հավաքումը:

16. Կտրված եզրերը (աննորմալ եզրերը) պետք է լրացնել ֆրեզերային ակոսների և դրոշմակնիքների անցքերի միջոցով: Դրոշմապիտակի անցքը ոչ մետաղացված դատարկ է, ընդհանուր առմամբ 40 մղոն տրամագծով և 16 մղոն եզրից:

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

Երկրորդ, հատակագծի ջերմային նախագծման պահանջները

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. Դասավորությունը հաշվի է առնում ջերմության ցրման ողջամիտ և հարթ ալիքները:

4. Էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորը պետք է պատշաճ կերպով առանձնացված լինի բարձր ջերմության սարքից:

5. Նկատի ունեցեք բարձր հզորության սարքերի և սարքերի ջերմության արտահոսքը կափարիչի տակ:

Երրորդ, դասավորության ազդանշանի ամբողջականության պահանջները

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. Բարձր արագությամբ և ցածր արագությամբ, թվային և անալոգային դասավորվում են առանձին՝ ըստ մոդուլների:

5. Որոշեք ավտոբուսի տոպոլոգիական կառուցվածքը՝ հիմնվելով վերլուծության և մոդելավորման արդյունքների վրա կամ առկա փորձի վրա՝ համոզվելու, որ համակարգի պահանջները բավարարված են:

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.

Չորս, EMC պահանջներ

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. Մեկ տախտակի եռակցման մակերեսի և հարակից մեկ տախտակի վրա սարքի միջև էլեկտրամագնիսական միջամտությունից խուսափելու համար մեկ տախտակի եռակցման մակերեսին չպետք է տեղադրվեն զգայուն սարքեր և ուժեղ ճառագայթման սարքեր:

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. Պաշտպանական շղթան տեղադրվում է ինտերֆեյսի սխեմայի մոտ՝ պահպանելով նախ պաշտպանության, ապա զտման սկզբունքը։

5. Հեռավորությունը պաշտպանիչ մարմնից և պաշտպանիչ պատյանից մինչև պաշտպանիչ մարմին և պաշտպանիչ ծածկույթի պատյան ավելի քան 500 մղոն է բարձր հաղորդման հզորությամբ կամ առանձնապես զգայուն սարքերի համար (օրինակ՝ բյուրեղյա տատանիչներ, բյուրեղներ և այլն):

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. Երբ ազդանշանի երկու շերտերն ուղղակիորեն հարում են միմյանց, պետք է սահմանվեն ուղղահայաց լարերի միացման կանոններ:

2. Հիմնական հզորության շերտը հնարավորինս հարում է իր համապատասխան գրունտային շերտին, իսկ ուժային շերտը համապատասխանում է 20H կանոնին:

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Բազմաշերտ տախտակները լամինացված են, իսկ միջուկի նյութը (CORE) սիմետրիկ է, որպեսզի կանխի աղավաղումը, որն առաջանում է պղնձի մաշկի խտության և միջավայրի ասիմետրիկ հաստության հետևանքով:

5. Տախտակի հաստությունը չպետք է գերազանցի 4.5 մմ: 2.5 մմ-ից ավելի հաստություն ունեցողների համար (3 մմ-ից ավելի հետին ինքնաթիռ), տեխնիկները պետք է հաստատեին, որ PCB-ի մշակման, հավաքման և սարքավորումների հետ կապված խնդիր չկա, և PC քարտի տախտակի հաստությունը 1.6 մմ է:

6. Երբ վիայի հաստությունը տրամագծի հարաբերակցությունը 10:1-ից մեծ է, այն կհաստատվի PCB արտադրողի կողմից:

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

8. Հիմնական բաղադրիչների հզորությունը և հողային մշակումը համապատասխանում են պահանջներին:

9. Երբ դիմադրողականության հսկողությունը պահանջվում է, շերտի կարգավորումների պարամետրերը համապատասխանում են պահանջներին:

Six, power module requirements

1. Էներգամատակարարման մասի դասավորությունը ապահովում է, որ մուտքային և ելքային գծերը հարթ են և չեն հատվում:

2. Երբ մեկ տախտակը էներգիա է մատակարարում ենթատախտակին, տեղադրեք համապատասխան ֆիլտրի միացումը մեկ տախտակի հոսանքի վարդակից և ենթատախտակի հոսանքի մուտքի մոտ:

Յոթ, այլ պահանջներ

1. Դասավորությունը հաշվի է առնում էլեկտրագծերի ընդհանուր սահունությունը, և տվյալների հիմնական հոսքը ողջամիտ է:

2. Կարգավորեք բացառման, FPGA, EPLD, ավտոբուսի վարորդի և այլ սարքերի փին նշանակումները՝ ըստ դասավորության արդյունքների՝ դասավորությունը օպտիմալացնելու համար:

3. Դասավորությունը հաշվի է առնում խիտ լարերի վրա տարածության համապատասխան ավելացումը՝ խուսափելու այն իրավիճակից, որ այն չի կարող ուղղորդվել:

4. Եթե ընդունվում են հատուկ նյութեր, հատուկ սարքեր (օրինակ՝ 0.5 մմԲԳԱ և այլն) և հատուկ գործընթացներ, ապա առաքման ժամկետը և մշակման հնարավորությունը լիովին հաշվի են առնվել և հաստատվել են PCB արտադրողների և մշակող անձնակազմի կողմից:

5. Հաստատվել է պտուտակի միակցիչի համապատասխան կապը, որպեսզի կանխվի խարիսխի միակցիչի ուղղությունը և կողմնորոշումը:

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. Դասավորությունն ավարտվելուց հետո ծրագրի անձնակազմին տրամադրվել է 1:1 մոնտաժային գծագիր՝ ստուգելու, թե արդյոք սարքի փաթեթի ընտրությունը ճիշտ է սարքի միավորի նկատմամբ:

9. Պատուհանի բացման ժամանակ ներքին հարթությունը համարվել է հետ քաշված, և տեղադրվել է համապատասխան լարերի արգելման գոտի: