Il processo di progettazione PCB di base generale è il seguente: preparazione preliminare – > Progettazione della struttura PCB – > Layout PCB – > Cablaggio – > Ottimizzazione cablaggio e serigrafia – > Ispezione rete e DRC e ispezione struttura – > Realizzazione lastre.
Preparazione preliminare.
Ciò include la preparazione di cataloghi e schemi“ Se vuoi fare un buon lavoro, devi prima affilare i tuoi strumenti. “Per fare una buona tavola, non dovresti solo progettare il principio, ma anche disegnare bene. Prima di progettare PCB, preparare prima la libreria dei componenti di Sch schematico e PCB. La libreria dei componenti può essere Protel (molti vecchi uccelli elettronici erano Protel a quel tempo), ma è difficile trovarne una adatta. È meglio creare la libreria dei componenti in base ai dati di dimensioni standard del dispositivo selezionato. In linea di principio, creare prima la libreria dei componenti di PCB e poi la libreria dei componenti di sch. La libreria dei componenti del PCB ha requisiti elevati, che influiscono direttamente sull’installazione della scheda; I requisiti della libreria dei componenti di SCH sono relativamente allentati. Basta prestare attenzione alla definizione degli attributi dei pin e alla relazione corrispondente con i componenti del PCB. PS: notare i pin nascosti nella libreria standard. Poi c’è il disegno schematico. Quando sei pronto, sei pronto per iniziare la progettazione del PCB.
Secondo: progettazione della struttura del PCB.
In questo passaggio, in base alle dimensioni del circuito stampato e ai vari posizionamenti meccanici, disegnare la superficie del PCB nell’ambiente di progettazione del PCB e posizionare i connettori, i tasti/interruttori, i fori per le viti, i fori di montaggio, ecc. richiesti in base ai requisiti di posizionamento. E considera e determina completamente l’area di cablaggio e l’area non di cablaggio (ad esempio quanta area intorno al foro della vite appartiene all’area non di cablaggio).
Terzo: layout PCB.
Il layout è quello di mettere i dispositivi sulla scheda. A questo punto, se tutte le preparazioni sopra menzionate sono state eseguite, è possibile generare una tabella di rete (Progettazione -> crea netlist) sul diagramma schematico e quindi importare una tabella di rete (Progettazione -> Carica reti) sul diagramma PCB. Puoi vedere che i dispositivi sono tutti impilati e che ci sono fili volanti tra i pin per richiedere la connessione. Quindi puoi configurare il dispositivo. Il layout generale deve essere eseguito secondo i seguenti principi:
① Zonizzazione ragionevole in base alle prestazioni elettriche, generalmente suddivisa in: area del circuito digitale (cioè paura di interferenze e generare interferenze), area del circuito analogico (paura di interferenze) e area di alimentazione (fonte di interferenza);
② I circuiti che completano la stessa funzione devono essere posizionati il ​​più vicino possibile e tutti i componenti devono essere regolati per garantire un cablaggio semplice; Allo stesso tempo, regolare la posizione relativa tra i blocchi funzionali per rendere concisa la connessione tra i blocchi funzionali;
. per componenti di alta qualità, devono essere considerate la posizione di installazione e la forza di installazione; Gli elementi riscaldanti devono essere posizionati separatamente dagli elementi sensibili alla temperatura e, quando necessario, devono essere prese in considerazione misure di convezione termica;
④ Il driver di I/O deve essere il più vicino possibile al bordo della scheda stampata e al connettore in uscita;
Il generatore di clock (come l’oscillatore a cristallo o l’oscillatore di clock) deve essere il più vicino possibile al dispositivo che utilizza l’orologio;
Un condensatore di disaccoppiamento (generalmente viene utilizzato un condensatore single stone con buone prestazioni in alta frequenza) deve essere aggiunto tra il pin di ingresso dell’alimentazione di ciascun circuito integrato e la massa; Quando lo spazio del circuito è denso, è possibile aggiungere anche un condensatore al tantalio attorno a diversi circuiti integrati.
. un diodo di scarica (1N4148) deve essere aggiunto alla bobina del relè;
⑧ Il layout deve essere equilibrato, denso e ordinato e non deve essere troppo pesante o pesante
“”
——È necessaria un’attenzione speciale
Quando si posizionano i componenti, è necessario considerare la dimensione effettiva (area e altezza) dei componenti e la posizione relativa tra i componenti per garantire le prestazioni elettriche del circuito e la fattibilità e comodità di produzione e installazione. Allo stesso tempo, partendo dal presupposto che i principi di cui sopra possano essere rispecchiati, la disposizione dei componenti dovrebbe essere opportunamente modificata per renderli ordinati e belli. Componenti simili dovrebbero essere posizionati ordinatamente Nella stessa direzione, non possono essere “sparsi”.
Questo passaggio è correlato all’immagine complessiva della scheda e alla difficoltà di cablaggio nel passaggio successivo, quindi dovremmo fare grandi sforzi per considerarlo. Durante il layout, il cablaggio preliminare può essere effettuato per luoghi incerti e considerato completamente.
Quarto: cablaggio.
Il cablaggio è un processo importante nell’intera progettazione del PCB. Ciò influenzerà direttamente le prestazioni del PCB. Nel processo di progettazione PCB, il cablaggio è generalmente diviso in tre ambiti: il primo è il cablaggio, che è il requisito di base della progettazione PCB. Se le linee non sono collegate e c’è una linea volante, sarà una tavola non qualificata. Si può dire che non è stato ancora introdotto. Il secondo è la soddisfazione delle prestazioni elettriche. Questo è lo standard per misurare se un circuito stampato è qualificato. Questo serve per regolare con attenzione il cablaggio dopo il cablaggio per ottenere buone prestazioni elettriche. Poi c’è la bellezza. Se il tuo cablaggio è collegato, non c’è posto per influenzare le prestazioni degli apparecchi elettrici, ma a prima vista è disordinato in passato, accoppiato con colori e colori, anche se le tue prestazioni elettriche sono buone, è ancora un pezzo di spazzatura agli occhi degli altri. Ciò comporta notevoli disagi per i test e la manutenzione. Il cablaggio deve essere ordinato e uniforme, non incrociato e disorganizzato. Questi dovrebbero essere realizzati a condizione di garantire le prestazioni elettriche e soddisfare altri requisiti individuali, altrimenti si abbandoneranno le basi. I seguenti principi devono essere seguiti durante il cablaggio:
① Generalmente, la linea di alimentazione e il filo di terra devono essere cablati per primi per garantire le prestazioni elettriche del circuito. All’interno dell’intervallo consentito, la larghezza dell’alimentazione e del filo di terra deve essere ampliata il più possibile. È meglio che il filo di terra sia più largo della larghezza della linea di alimentazione. La loro relazione è: filo di terra > linea di alimentazione > linea di segnale. Generalmente, la larghezza della linea del segnale è 0.2 ~ 0.3 mm, la larghezza fine può raggiungere 0.05 ~ 0.07 mm e la linea di alimentazione è generalmente 1.2 ~ 2.5 mm. Per il PCB del circuito digitale, è possibile utilizzare un ampio filo di terra per formare un circuito, ovvero per formare una rete di terra (la terra del circuito analogico non può essere utilizzata in questo modo)
② I cavi con requisiti rigorosi (come le linee ad alta frequenza) devono essere cablati in anticipo e le linee laterali dell’estremità di ingresso e dell’estremità di uscita devono evitare il parallelo adiacente per evitare interferenze di riflessione. Se necessario, aggiungere un filo di terra per l’isolamento. Il cablaggio di due strati adiacenti deve essere perpendicolare tra loro e parallelo, il che è facile da produrre accoppiamento parassita.
Il guscio dell’oscillatore deve essere messo a terra e la linea dell’orologio deve essere la più corta possibile e non deve essere ovunque. Sotto il circuito di oscillazione dell’orologio e lo speciale circuito logico ad alta velocità, l’area della terra dovrebbe essere aumentata e non dovrebbero essere prese altre linee di segnale per rendere il campo elettrico circostante vicino allo zero;
④ Il cablaggio con linea spezzata a 45o deve essere adottato per quanto possibile e il cablaggio con linea spezzata a 90o non deve essere utilizzato per ridurre la radiazione del segnale ad alta frequenza（ Il doppio arco deve essere utilizzato anche per le linee con requisiti elevati)
Nessuna linea di segnale deve formare un anello. Se è inevitabile, il ciclo deve essere il più piccolo possibile; I vias delle linee di segnale devono essere il minor numero possibile;
⑥ Le linee chiave devono essere quanto più corte e spesse possibile e devono essere aggiunte aree protettive su entrambi i lati.
⑦ Quando si trasmette un segnale sensibile e un segnale di banda di campo di rumore attraverso un cavo piatto, questo deve essere condotto come un “filo di terra del segnale del filo di terra”.
⑧ I punti di prova devono essere riservati ai segnali chiave per facilitare la produzione, la manutenzione e il rilevamento
. dopo aver completato il cablaggio schematico, il cablaggio deve essere ottimizzato; Allo stesso tempo, dopo che l’ispezione preliminare della rete e l’ispezione DRC sono corrette, riempire l’area non cablata con filo di terra, utilizzare un’ampia area di strato di rame come filo di terra e collegare i punti inutilizzati con la terra sulla scheda stampata come il filo di terra. Oppure può essere trasformato in una scheda multistrato e l’alimentatore e il filo di terra occupano rispettivamente un piano.
——Requisiti del processo di cablaggio PCB
. linea
Generalmente, la larghezza della linea del segnale è 0.3 mm (12 mil) e la larghezza della linea di alimentazione è 0.77 mm (30 mil) o 1.27 mm (50 mil); La distanza tra le linee e tra le linee e i pad è maggiore o uguale a 0.33 mm (13 mil). Nell’applicazione pratica, se le condizioni lo consentono, aumentare la distanza;
Quando la densità del cablaggio è elevata, si può prendere in considerazione (ma non è consigliabile) l’utilizzo di due fili tra i pin IC. La larghezza dei fili è 0.254 mm (10 mil) e la distanza tra i fili non è inferiore a 0.254 mm (10 mil). In circostanze speciali, quando i pin del dispositivo sono densi e la larghezza è stretta, la larghezza e l’interlinea possono essere opportunamente ridotte.
. pad
I requisiti di base per pad e via sono i seguenti: il diametro del pad deve essere maggiore di 0.6 mm rispetto a quello del foro; Ad esempio, per resistori a pin generici, condensatori e circuiti integrati, la dimensione del disco/foro è 1.6 mm/0.8 mm (63 mil/32 mil) e la presa, il pin e il diodo 1N4007 sono 1.8 mm/1.0 mm (71 mil/39 mil). Nell’applicazione pratica, dovrebbe essere determinato in base alle dimensioni dei componenti effettivi. Se possibile, la dimensione del tampone può essere opportunamente aumentata;
L’apertura di montaggio del componente progettata sul PCB deve essere di circa 0.2 ~ 0.4 mm più grande della dimensione effettiva del pin del componente.
. attraverso
Generalmente 1.27 mm/0.7 mm (50 mil/28 mil);
Quando la densità del cablaggio è elevata, la dimensione del via può essere opportunamente ridotta, ma non dovrebbe essere troppo piccola. Si può prendere in considerazione 1.0 mm/0.6 mm (40 mil/24 mil).
. requisiti di spaziatura di pad, filo e via
PAD e VIA?： ≥ 0.3mm (12mil)
PAD e PAD?： ≥ 0.3mm (12mil)
PAD e TRACCIA?： ≥ 0.3mm (12mil)
TRACCIA e TRACCIA?： ≥ 0.3mm (12mil)
Quando la densità è alta:
PAD e VIA?： ≥ 0.254mm (10mil)
PAD e PAD?： ≥ 0.254mm (10mil)
PAD e TRACCIA?： ≥? 0.254 mm (10 mil)
TRACCIA e TRACCIA?： ≥? 0.254 mm (10 mil)
Quinto: ottimizzazione del cablaggio e serigrafia.
“Non va bene, solo meglio”! Non importa quanto tu provi a progettare, quando finisci di dipingere, sentirai ancora che molti posti possono essere modificati. L’esperienza di progettazione generale è che il tempo per ottimizzare il cablaggio è il doppio di quello del cablaggio iniziale. Dopo aver sentito che non c’è nulla da modificare, puoi posare il rame (posto -> piano del poligono). Il rame viene generalmente posato con filo di terra (prestare attenzione alla separazione di terra analogica e terra digitale) e l’alimentazione può anche essere posata durante la posa di schede multistrato. Per la serigrafia prestare attenzione a non essere bloccati da dispositivi o rimossi da vias e pad. Allo stesso tempo, il disegno dovrebbe essere rivolto verso la superficie del componente e le parole in basso dovrebbero essere specchiate per evitare di confondere il livello.
Sesto: ispezione della rete e della RDC e ispezione della struttura.
In primo luogo, partendo dal presupposto che il progetto schematico del circuito sia corretto, verificare in rete la relazione di connessione fisica tra il file di rete PCB generato e il file di rete schematico e correggere tempestivamente il progetto in base ai risultati del file di output per garantire la correttezza della relazione di connessione del cablaggio ;
Dopo che il controllo della rete è stato superato correttamente, DRC controlla il progetto del PCB e corregge il progetto in tempo in base ai risultati del file di output per garantire le prestazioni elettriche del cablaggio del PCB. La struttura dell’installazione meccanica del PCB sarà ulteriormente ispezionata e confermata in seguito.
Settimo: fabbricazione di lastre.
Prima di ciò, dovrebbe esserci un processo di audit.
Il design del PCB è una prova della mente. Chiunque abbia una mente densa e una grande esperienza, la tavola progettata è buona. Pertanto, dovremmo essere estremamente attenti nella progettazione, considerare pienamente vari fattori (ad esempio, molte persone non considerano la comodità della manutenzione e dell’ispezione), continuare a migliorare e saremo in grado di progettare una buona tavola.