Kurdami PCB dažniausiai remiamės patirtimi ir įgūdžiais, kuriuos paprastai randame internete. Kiekvienas PCB dizainas gali būti optimizuotas konkrečiai programai. Paprastai jo projektavimo taisyklės taikomos tik tikslinei programai. Pavyzdžiui, ADC PCB taisyklės netaikomos RF PCB ir atvirkščiai. Tačiau kai kurios PCB konstrukcijos gairės gali būti laikomos bendromis. Čia, šioje pamokoje, pristatysime keletą pagrindinių problemų ir įgūdžių, kurie gali žymiai pagerinti PCB dizainą.
Maitinimo paskirstymas yra pagrindinis bet kurios elektros konstrukcijos elementas. Visi jūsų komponentai savo funkcijoms atlikti naudoja energiją. Priklausomai nuo jūsų dizaino, kai kurie komponentai gali turėti skirtingas maitinimo jungtis, o kai kurie tos pačios plokštės komponentai gali turėti prastas maitinimo jungtis. Pvz., Jei visi komponentai maitinami iš vieno laido, kiekvienas komponentas stebės skirtingą varžą, todėl bus kelios įžeminimo nuorodos. Pavyzdžiui, jei turite dvi ADC grandines, vieną pradžioje ir kitą pabaigoje, ir abi ADC skaito išorinę įtampą, kiekviena analoginė grandinė skaitys skirtingą potencialą, palyginti su savimi.
Galios paskirstymą galime apibendrinti trimis galimais būdais: vieno taško šaltinis, žvaigždės šaltinis ir daugiataškis šaltinis.
a) Vieno taško maitinimo šaltinis: kiekvieno komponento maitinimo šaltinis ir įžeminimo laidas yra atskirti vienas nuo kito. Visų komponentų galios nukreipimas vyksta tik viename atskaitos taške. Vienas taškas laikomas tinkamu galiai. Tačiau tai neįmanoma įgyvendinant sudėtingus ar didelius / vidutinio dydžio projektus.
b) Žvaigždžių šaltinis: Žvaigždžių šaltinis gali būti laikomas vieno taško šaltinio patobulinimu. Dėl pagrindinių savybių jis skiriasi: maršruto ilgis tarp komponentų yra vienodas. Žvaigždžių jungtis paprastai naudojama sudėtingoms didelės spartos signalų plokštėms su įvairiais laikrodžiais. Greitojo signalo PCB signalas paprastai ateina iš krašto ir tada pasiekia centrą. Visi signalai gali būti perduodami iš centro į bet kurią plokštės sritį, o vėlavimas tarp sričių gali būti sumažintas.
c) Daugiataškiai šaltiniai: bet kokiu atveju laikomi prastais. Tačiau jį lengva naudoti bet kurioje grandinėje. Daugiataškiai šaltiniai gali sukelti atskaitos skirtumus tarp komponentų ir bendros varžos jungties. Šis dizaino stilius taip pat leidžia labai perjungti IC, laikrodžio ir RF grandines, kad triukšmas atsirastų netoliese esančiose grandinėse, kuriose yra bendri ryšiai.
Žinoma, kasdieniame gyvenime ne visada turėsime vieną paskirstymo tipą. Kompromisas, kurį galime padaryti, yra sumaišyti vieno taško šaltinius su daugiataškiais šaltiniais. Viename taške galite sudėti jautrius analoginius įrenginius ir didelės spartos / RF sistemas, o visus kitus mažiau jautrius išorinius įrenginius.
Ar kada pagalvojote, ar turėtumėte naudoti elektrinius lėktuvus? Atsakymas yra „taip“. Maitinimo plokštė yra vienas iš būdų perduoti galią ir sumažinti bet kurios grandinės triukšmą. Maitinimo plokštuma sutrumpina įžeminimo kelią, sumažina induktyvumą ir pagerina elektromagnetinio suderinamumo (EMS) veikimą. Taip pat taip yra dėl to, kad lygiagrečios plokštės atjungimo kondensatorius taip pat sugeneruojamas abiejų pusių maitinimo plokštumose, kad būtų išvengta triukšmo plitimo.
Maitinimo plokštė taip pat turi akivaizdų pranašumą: dėl didelio ploto ji praleidžia daugiau srovės, taip padidindama PCB darbinės temperatūros diapazoną. Tačiau atkreipkite dėmesį: maitinimo sluoksnis gali pagerinti darbinę temperatūrą, tačiau taip pat reikia atsižvelgti į laidus. Stebėjimo taisykles pateikia ipc-2221 ir ipc-9592
Jei norite, kad plokštė su radijo dažnio šaltiniu (arba bet kokia greitaeigė signalo programa) turėtų turėti pilną įžeminimo plokštumą, kad pagerintų plokštės veikimą. Signalai turi būti išdėstyti skirtingose ​​plokštumose ir beveik neįmanoma vienu metu įvykdyti abiejų reikalavimų naudojant du plokštelių sluoksnius. Jei norite sukurti anteną ar bet kokią mažo sudėtingumo RF plokštę, galite naudoti du sluoksnius. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip jūsų PCB gali geriau panaudoti šias plokštumas.
Kurdami mišrų signalą, gamintojai paprastai rekomenduoja atskirti analoginį įžeminimą nuo skaitmeninio įžeminimo. Jautrios analoginės grandinės lengvai veikiamos greitaisiais jungikliais ir signalais. Jei analoginis ir skaitmeninis įžeminimas skiriasi, įžeminimo plokštuma bus atskirta. Tačiau jis turi šiuos trūkumus. Turėtume atkreipti dėmesį į padalyto žemės kirtimo ir kilpos plotą, kurį daugiausia sukelia įžeminimo plokštumos nepertraukiamumas. Šioje iliustracijoje parodytas dviejų atskirų antžeminių plokštumų pavyzdys. Kairėje pusėje grįžtamoji srovė negali praeiti tiesiai išilgai signalo kelio, todėl bus kilpos zona, o ne suprojektuota dešinėje kilpos srityje.
Elektromagnetinis suderinamumas ir elektromagnetiniai trukdžiai (EMI)
Aukšto dažnio konstrukcijoms (pvz., RF sistemoms) EMI gali būti didelis trūkumas. Anksčiau aptarta įžeminimo plokštuma padeda sumažinti EMI, tačiau, remiantis jūsų PCB, įžeminimo plokštuma gali sukelti kitų problemų. Laminatuose su keturiais ar daugiau sluoksnių orlaivio atstumas yra labai svarbus. Kai talpa tarp plokštumų yra maža, elektrinis laukas plečiasi ant plokštės. Tuo pačiu metu sumažėja varža tarp dviejų plokštumų, todėl grįžtamoji srovė gali tekėti į signalinę plokštumą. Tai sukuria EMI bet kokiam aukšto dažnio signalui, einančiam per plokštumą.
Paprastas būdas išvengti EMI yra užkirsti kelią greitiems signalams kirsti kelis sluoksnius. Pridėti atsiejamąjį kondensatorių; Aplink signalo laidus pastatykite įžeminimo įtaisus. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta gera PCB konstrukcija su aukšto dažnio signalu.
Filtro triukšmas
Aplinkkelio kondensatoriai ir ferito granulės yra kondensatoriai, naudojami filtruoti bet kurio komponento sukeltą triukšmą. Iš esmės, jei naudojamas bet kurioje didelės spartos programoje, bet koks įvesties / išvesties kaištis gali tapti triukšmo šaltiniu. Norėdami geriau panaudoti šį turinį, turėsime atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:
Ferito granules ir apėjimo kondensatorius visada padėkite kuo arčiau triukšmo šaltinio.
Kai naudojame automatinį išdėstymą ir automatinį maršruto parinkimą, turėtume atsižvelgti į tikrintiną atstumą.
Venkite vias ir bet kokio kito maršruto tarp filtrų ir komponentų.
Jei yra įžeminimo plokštuma, naudokite kelias skylutes, kad tinkamai įžemintumėte.