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.

מאמר זה מציג תחילה את הכללים והטכניקות של עיצוב פריסת ה-PCB, ולאחר מכן מסביר כיצד לתכנן ולבדוק את פריסת ה-PCB, החל מדרישות ה-DFM של הפריסה, דרישות התכנון התרמי, דרישות שלמות האות, דרישות EMC, הגדרות שכבה ודרישות חלוקת הקרקע של הספק, וכן מודולי כוח. הדרישות והיבטים נוספים ינותחו בפירוט, ועקוב אחר העורך כדי לברר את הפרטים.

כללי עיצוב פריסת PCB

1. Under normal circumstances, all components should be arranged on the same surface of the circuit board. Only when the top-level components are too dense, can some devices with limited height and low heat generation, such as chip resistors, chip capacitors, and chip capacitors, be installed. Chip IC, etc. are placed on the lower layer.

2. בהנחה של הבטחת הביצועים החשמליים, יש למקם את הרכיבים על הרשת ולסדרם במקביל או בניצב זה לזה על מנת שיהיו מסודרים ויפים. בנסיבות רגילות, אסור לרכיבים לחפוף; סידור הרכיבים צריך להיות קומפקטי, והרכיבים צריכים להיות מסודרים על כל הפריסה. הפיזור אחיד וצפוף.

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

4. The distance from the edge of the circuit board is generally not less than 2MM. The best shape of the circuit board is rectangular, and the aspect ratio is 3:2 or 4:3. When the size of the circuit board is larger than 200MM by 150MM, consider what the circuit board can withstand Mechanical strength.

PCB layout design skills

בתכנון הפריסה של ה-PCB, יש לנתח את היחידות של לוח המעגלים, ותכנון הפריסה צריך להתבסס על פונקציית ההתחלה. בעת פריסת כל מרכיבי המעגל, יש לעמוד בעקרונות הבאים:

1. סדרו את המיקום של כל יחידת מעגלים פונקציונלית בהתאם לזרימת המעגל, כך שהפריסה נוחה למחזור האות, והאות נשמר באותו כיוון ככל האפשר [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. For circuits operating at high frequencies, the distribution parameters between components must be considered. In general circuits, components should be arranged in parallel as much as possible, which is not only beautiful, but also easy to install and easy to mass produce.

כיצד לתכנן ולבדוק את פריסת ה-PCB

1. DFM requirements for layout

1. The optimal process route has been determined, and all devices have been placed on the board.

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. מיקום מתג החוגה, מכשיר האיפוס, נורית החיווי וכו’ מתאים, והידית אינה מפריעה למכשירים מסביב.

5. למסגרת החיצונית של הלוח יש רדיאן חלק של 197mil, או מתוכננת לפי השרטוט בגודל המבני.

6. לוחות רגילים יש 200mil תהליך קצוות; בצד שמאל וימין של המטוס האחורי יש קצוות תהליך גדולים מ-400 מיל, ולצדדים העליון והתחתון יש קצוות תהליך גדולים מ-680 מיל. מיקום המכשיר אינו מתנגש עם מיקום פתיחת החלון.

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. גובה הפין של המכשיר, כיוון המכשיר, גובה המכשיר, ספריית המכשירים וכו’ שעברו עיבוד בהלחמת גל לוקחים בחשבון את הדרישות של הלחמת גל.

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. לחלקי הכיווץ יש יותר מ-120 מיל’ במרחק משטח הרכיב, ואין התקן באזור המעבר של חלקי הכיווץ על משטח הריתוך.

11. אין התקנים קצרים בין מכשירים גבוהים, ואין התקני תיקון והתקנים קצרים וקטנים ממוקמים בטווח של 5 מ”מ בין מכשירים בגובה של יותר מ-10 מ”מ.

12. למכשירי Polar יש סמלי מסך משי עם קוטביות. כיווני X ו-Y של אותו סוג של רכיבי פלאג-אין מקוטבים זהים.

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

14. There are 3 positioning cursors on the surface containing SMD devices, which are placed in an “L” shape. The distance between the center of the positioning cursor and the edge of the board is greater than 240 mils.

15. אם אתה צריך לעשות עיבוד עלייה למטוס, הפריסה נחשבת כדי להקל על העלייה למטוס ועיבוד והרכבה של PCB.

16. יש למלא את הקצוות המשובצים (קצוות חריגים) באמצעות חריצי כרסום וחורי חותמת. חור החותמת הוא חלל לא מתכתי, בדרך כלל בקוטר של 40 מייל ו-16 מייל מהקצה.

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

Second, the thermal design requirements of the layout

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. הפריסה לוקחת בחשבון את ערוצי פיזור החום הסבירים והחלקים.

4. יש להפריד כראוי את הקבל האלקטרוליטי מהמכשיר בעל החום הגבוה.

5. שקול את פיזור החום של מכשירים ומכשירים בעלי הספק גבוה מתחת לשקע.

Third, the signal integrity requirements of the layout

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. High-speed and low-speed, digital and analog are arranged separately according to modules.

5. Determine the topological structure of the bus based on the analysis and simulation results or the existing experience to ensure that the system requirements are met.

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.

ארבע, דרישות EMC

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. על מנת למנוע הפרעות אלקטרומגנטיות בין המכשיר על משטח הריתוך של הלוח הבודד ללוח הבודד הסמוך, אין להציב מכשירים רגישים והתקני קרינה חזקים על משטח הריתוך של הלוח הבודד.

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. מעגל ההגנה ממוקם ליד מעגל הממשק, בהתאם לעיקרון של הגנה תחילה ולאחר מכן סינון.

5. המרחק מגוף המיגון וממעטפת המיגון אל גוף המיגון ומעטפת כיסוי המיגון הוא יותר מ-500 מיל למכשירים בעלי עוצמת שידור גבוהה או רגישים במיוחד (כגון מתנדים קריסטלים, קריסטלים וכו’).

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. כאשר שתי שכבות אות צמודות ישירות זו לזו, יש להגדיר כללי חיווט אנכיים.

2. שכבת הכוח הראשית צמודה ככל האפשר לשכבת הקרקע המקבילה לה, ושכבת הכוח עומדת בחוק 20H.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. לוחות רב שכבתיים הם למינציה וחומר הליבה (CORE) הוא סימטרי למניעת עיוות הנגרם מפיזור לא אחיד של צפיפות עור הנחושת ועובי א-סימטרי של המדיום.

5. עובי הלוח לא יעלה על 4.5 מ”מ. עבור אלה עם עובי של יותר מ-2.5 מ”מ (משטח אחורי גדול מ-3 מ”מ), הטכנאים היו צריכים לאשר שאין בעיה עם עיבוד ה-PCB, ההרכבה והציוד, ועובי לוח כרטיס ה-PC הוא 1.6 מ”מ.

6. כאשר יחס העובי לקוטר של ה-via גדול מ-10:1, זה יאושר על ידי יצרן ה-PCB.

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

8. הכוח והעיבוד הקרקעי של רכיבי מפתח עומדים בדרישות.

9. כאשר נדרשת בקרת עכבה, פרמטרי הגדרת השכבה עומדים בדרישות.

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. כאשר הלוח הבודד מספק חשמל ללוח המשנה, מקם את מעגל הסינון המתאים ליד שקע החשמל של הלוח הבודד וכניסת החשמל של הלוח המשנה.

Seven, other requirements

1. The layout takes into account the overall smoothness of the wiring, and the main data flow is reasonable.

2. התאם את הקצאות הפינים של אי הכללה, FPGA, EPLD, מנהל האוטובוס והתקנים אחרים בהתאם לתוצאות הפריסה כדי לייעל את הפריסה.

3. הפריסה לוקחת בחשבון את הגידול המתאים של החלל בחיווט הצפוף כדי למנוע את המצב שלא ניתן לנתב אותו.

4. אם מאמצים חומרים מיוחדים, התקנים מיוחדים (כגון 0.5mmBGA וכו’) ותהליכים מיוחדים, תקופת האספקה ​​ויכולת העיבוד נשקלו במלואה, ואושרו על ידי יצרני PCB ואנשי תהליך.

5. The pin corresponding relationship of the gusset connector has been confirmed to prevent the direction and orientation of the gusset connector from being reversed.

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. לאחר השלמת הפריסה, סופק שרטוט הרכבה 1:1 לאנשי הפרויקט כדי לבדוק אם בחירת חבילת המכשיר נכונה מול ישות המכשיר.

9. בפתיחת החלון נחשב המישור הפנימי למסוגר, ונקבע אזור איסור חיווט מתאים.