בעת עיצוב PCB, אנו בדרך כלל מסתמכים על הניסיון והכישורים שאנו בדרך כלל מוצאים באינטרנט. ניתן לייעל כל עיצוב PCB ליישום ספציפי. באופן כללי, כללי העיצוב שלו חלים רק על יישום היעד. לדוגמה, חוקי ה- PCB של ADC אינם חלים על PCBs RF ולהיפך. עם זאת, כמה הנחיות יכולות להיחשב כלליות לכל עיצוב PCB. כאן, במדריך זה, נציג כמה בעיות ומיומנויות בסיסיות שיכולות לשפר משמעותית את עיצוב ה- PCB.
חלוקת חשמל היא מרכיב מרכזי בכל עיצוב חשמלי. כל הרכיבים שלך מסתמכים על כוח לביצוע תפקידיהם. בהתאם לעיצוב שלך, לרכיבים מסוימים עשויים להיות חיבורי חשמל שונים, בעוד שלרכיבים מסוימים באותו לוח עשויים להיות חיבורי חשמל לקויים. לדוגמה, אם כל הרכיבים מופעלים על ידי חיווט אחד, כל רכיב יראה עכבה אחרת, וכתוצאה מכך הפניות מרובות הארקה. לדוגמה, אם יש לך שני מעגלי ADC, אחד בתחילתו והשני בסוף, ושני ה- ADC קוראים מתח חיצוני, כל מעגל אנלוגי יקרא פוטנציאל שונה ביחס לעצמו.
אנו יכולים לסכם את חלוקת הכוח בשלוש דרכים אפשריות: מקור נקודה בודדת, מקור כוכב ומקור רב נקודות.
(א) ספק כוח בנקודה אחת: ספק הכוח וחוט הארקה של כל רכיב מופרדים זה מזה. ניתוב החשמל של כל הרכיבים מתקיים רק בנקודת התייחסות אחת. נקודה אחת נחשבת מתאימה לעוצמה. עם זאת, הדבר אינו אפשרי לפרויקטים מורכבים או גדולים / בינוניים.
(ב) מקור כוכב: ניתן לראות במקור כוכב שיפור של מקור נקודה אחת. בגלל מאפייני המפתח שלו, הוא שונה: אורך הניתוב בין רכיבים זהה. חיבור כוכבים משמש בדרך כלל ללוחות אותות מורכבים במהירות גבוהה עם שעונים שונים. ב- PCB האות המהיר, האות בדרך כלל מגיע מהקצה ואז מגיע למרכז. ניתן להעביר את כל האותות מהמרכז לכל אזור בלוח המעגלים, ולהקטין את העיכוב בין האזורים.
(ג) מקורות מרובי נקודות: נחשבים עניים בכל מקרה. עם זאת, קל לשימוש בכל מעגל. מקורות מרובי נקודות עשויים לייצר הבדלי התייחסות בין רכיבים ובצימוד עכבה נפוצה. סגנון עיצוב זה גם מאפשר למעגלי IC, שעון ו- RF גבוהים להציג רעש במעגלים הסמוכים לחלוקת חיבורים.
כמובן שבחיי היומיום שלנו לא תמיד תהיה לנו סוג הפצה אחד. הפשרה שאנחנו יכולים לעשות היא לערבב מקורות נקודת יחיד עם מקורות מרובי נקודות. אתה יכול לשים התקנים רגישים אנלוגיים ומערכות מהירות / RF בנקודה אחת, וכל שאר הציוד ההיקפי הרגיש פחות בנקודה אחת.
האם אי פעם חשבת אם אתה צריך להשתמש במטוס כוח? התשובה היא כן. לוח חשמל הוא אחת השיטות להעברת חשמל ולהפחתת הרעש של כל מעגל. מטוס הכוח מקצר את נתיב ההארקה, מפחית את השראות ומשפר את ביצועי התאימות האלקטרומגנטית (EMC). זה גם נובע מהעובדה כי קבלים ניתוק לוחות מקבילים נוצרים גם במטוסי אספקת החשמל משני הצדדים, כדי למנוע התפשטות רעש.
ללוח החשמל יש גם יתרון ברור: בשל השטח הגדול שלו, הוא מאפשר מעבר גדול יותר של זרם ובכך מגדיל את טווח טמפרטורות ההפעלה של ה- PCB. אך שימו לב: שכבת החשמל יכולה לשפר את טמפרטורת העבודה, אך יש להתחשב גם בחיווט. חוקי המעקב ניתנים על ידי ipc-2221 ו- ipc-9592
עבור PCB עם מקור RF (או כל יישום אות במהירות גבוהה), עליך להיות בעל מטוס קרקע מלא כדי לשפר את ביצועי הלוח. האותות חייבים להיות ממוקמים במישורים שונים, וכמעט בלתי אפשרי לעמוד בשתי הדרישות במקביל באמצעות שתי שכבות של לוחות. אם אתה רוצה לעצב אנטנה או כל לוח RF בעל מורכבות נמוכה, אתה יכול להשתמש בשתי שכבות. האיור הבא מראה המחשה כיצד PCB שלך יכול להשתמש טוב יותר במישורים אלה.
בתכנון אותות מעורבים, היצרנים ממליצים בדרך כלל להפריד את הקרקע האנלוגית מהקרקע הדיגיטלית. מעגלים אנלוגיים רגישים מושפעים בקלות ממתגים ואותות במהירות גבוהה. אם הארקה אנלוגית ודיגיטלית שונה, מישור ההארקה יופרד. עם זאת, יש לו את החסרונות הבאים. עלינו לשים לב לאזור ההצלבה והלולאה של הקרקע המחולקת הנגרמת בעיקר עקב אי רציפות המטוס הארצי. האיור הבא מראה דוגמה לשני מטוסי קרקע נפרדים. בצד שמאל, זרם ההחזרה אינו יכול לעבור ישירות לאורך תוואי האות, כך שיהיה אזור לולאה במקום להיות מעוצב באזור הלולאה הימנית.
תאימות אלקטרומגנטית והפרעה אלקטרומגנטית (EMI)
עבור עיצובים בתדירות גבוהה (כגון מערכות RF), EMI יכול להיות חסרון גדול. מטוס הקרקע שנדון קודם לכן מסייע בהפחתת EMI, אך על פי ה- PCB שלך, המטוס הקרקע עלול לגרום לבעיות אחרות. במינציה עם ארבע שכבות או יותר, מרחק המטוס חשוב מאוד. כאשר הקיבול בין המטוסים קטן, השדה החשמלי יתרחב על הלוח. במקביל, העכבה בין שני המישורים פוחתת ומאפשרת לזרם החזרה לזרום למישור האות. זה ייצור EMI לכל אות בתדר גבוה העובר דרך המטוס.
פתרון פשוט להימנע מ- EMI הוא מניעת אותות במהירות גבוהה לחצות מספר שכבות. הוסף קבלים ניתוק; ומקום ויאסות הארקה סביב חיווט האות. האיור הבא מראה עיצוב PCB טוב עם אות בתדר גבוה.
רעש מסנן
קבלים עוקפים וחרוזי פריט הם קבלים המשמשים לסינון הרעש שנוצר על ידי כל רכיב. בעיקרון, אם נעשה שימוש ביישום מהיר כלשהו, ​​כל סיכת קלט / פלט עלולה להפוך למקור רעש. על מנת לנצל את התכנים הללו טוב יותר, יהיה עלינו לשים לב לנקודות הבאות:
הנח תמיד חרוזי פריט וקבלים עוקפים קרוב ככל האפשר למקור הרעש.
כאשר אנו משתמשים במיקום אוטומטי ובניתוב אוטומטי, עלינו לשקול את המרחק שיש לבדוק.
הימנע מויאס וכל ניתוב אחר בין מסננים ורכיבים.
אם יש מטוס קרקע, השתמש בכמה חורים דרך כדי לאדוך אותו כראוי.