O processo geral de projeto de PCB básico é o seguinte: preparação preliminar -> projeto de estrutura de PCB -> layout de PCB -> fiação -> otimização de fiação e impressão em silk screen -> inspeção de rede e DRC e inspeção de estrutura -> fabricação de placas.
Preparação preliminar.
Isso inclui a preparação de catálogos e esquemas “Se você quiser fazer um bom trabalho, primeiro deve aprimorar suas ferramentas. “Para fazer uma boa prancha, você não deve apenas projetar o princípio, mas também desenhar bem. Antes de projetar PCB, primeiro prepare a biblioteca de componentes do esquemático Sch e PCB. A biblioteca de componentes pode ser Protel (muitos pássaros eletrônicos antigos eram Protel naquela época), mas é difícil encontrar uma adequada. É melhor fazer a biblioteca de componentes de acordo com os dados de tamanho padrão do dispositivo selecionado. Em princípio, faça primeiro a biblioteca de componentes de PCB e, em seguida, a biblioteca de componentes de sch. A biblioteca de componentes do PCB possui altos requisitos, o que afeta diretamente a instalação da placa; Os requisitos da biblioteca de componentes do SCH são relativamente vagos. Apenas preste atenção em definir os atributos do pino e a relação correspondente com os componentes do PCB. PS: observe os pinos ocultos na biblioteca padrão. Depois, há o design esquemático. Quando estiver pronto, você está pronto para iniciar o design do PCB.
Segundo: projeto de estrutura de PCB.
Nesta etapa, de acordo com o tamanho da placa de circuito determinado e vários posicionamentos mecânicos, desenhe a superfície do PCB no ambiente de design do PCB e coloque os conectores, chaves / interruptores, orifícios de parafuso, orifícios de montagem, etc. necessários de acordo com os requisitos de posicionamento. Considere e determine totalmente a área de fiação e a área sem fiação (por exemplo, quanta área ao redor do orifício do parafuso pertence à área sem fiação).
Terceiro: layout do PCB.
O layout é colocar dispositivos na placa. Neste momento, se todos os preparativos mencionados acima forem feitos, você pode gerar uma tabela de rede (Design -> criar netlist) no diagrama esquemático e, em seguida, importar uma tabela de rede (Design -> Carregar redes) no diagrama de PCB. Você pode ver que os dispositivos estão todos empilhados e há fios soltos entre os pinos para solicitar a conexão. Então você pode fazer o layout do dispositivo. O layout geral deve ser executado de acordo com os seguintes princípios:
① Zoneamento razoável de acordo com o desempenho elétrico, geralmente dividido em: área do circuito digital (ou seja, medo de interferência e gerar interferência), área do circuito analógico (medo de interferência) e área de acionamento de energia (fonte de interferência);
② Os circuitos que completam a mesma função devem ser colocados o mais próximo possível, e todos os componentes devem ser ajustados para garantir uma fiação simples; Ao mesmo tempo, ajuste a posição relativa entre os blocos funcionais para tornar a conexão entre os blocos funcionais concisa;
③. para componentes com alta qualidade, a posição de instalação e a força de instalação devem ser consideradas; Os elementos de aquecimento devem ser colocados separadamente dos elementos sensíveis à temperatura, e medidas de convecção térmica devem ser consideradas quando necessário;
④ O driver de E / S deve estar próximo à borda da placa impressa e o conector de saída o máximo possível;
⑤ O gerador de relógio (como oscilador de cristal ou oscilador de relógio) deve ser o mais próximo possível do dispositivo que usa o relógio;
⑥ Um capacitor de desacoplamento (geralmente é usado um capacitor de pedra única com bom desempenho de alta frequência) deve ser adicionado entre o pino de entrada de energia de cada circuito integrado e o aterramento; Quando o espaço da placa de circuito é denso, um capacitor de tântalo também pode ser adicionado ao redor de vários circuitos integrados.
⑦. um diodo de descarga (1N4148) deve ser adicionado na bobina do relé;
⑧ O layout deve ser equilibrado, denso e ordenado e não deve ser pesado ou pesado
“”
—— É necessária atenção especial
Ao colocar componentes, o tamanho real (área e altura) dos componentes e a posição relativa entre os componentes devem ser considerados para garantir o desempenho elétrico da placa de circuito e a viabilidade e conveniência de produção e instalação. Ao mesmo tempo, partindo da premissa de que os princípios acima podem ser refletidos, a colocação dos componentes deve ser modificada de forma adequada para torná-los limpos e bonitos. Componentes semelhantes devem ser colocados ordenadamente na mesma direção, não podem ser “espalhados”.
Esta etapa está relacionada à imagem geral da placa e à dificuldade de fiação na próxima etapa, portanto, devemos fazer um grande esforço para considerá-la. Durante o layout, a fiação preliminar pode ser feita para locais incertos e totalmente considerada.
Quarto: fiação.
A fiação é um processo importante em todo o projeto do PCB. Isso afetará diretamente o desempenho do PCB. No processo de design de PCB, a fiação é geralmente dividida em três domínios: a primeira é a fiação, que é o requisito básico do design de PCB. Se as linhas não estiverem conectadas e houver uma linha voadora, será uma prancha não qualificada. Pode-se dizer que ainda não foi introduzido. O segundo é a satisfação do desempenho elétrico. Este é o padrão para medir se uma placa de circuito impresso é qualificada. Isso serve para ajustar cuidadosamente a fiação após a fiação para obter um bom desempenho elétrico. Então, há beleza. Se sua fiação estiver conectada, não há lugar para afetar o desempenho dos aparelhos elétricos, mas à primeira vista, ela está desordenada no passado, aliada a colorido e colorido, mesmo que seu desempenho elétrico seja bom, ainda é uma peça de lixo aos olhos dos outros. Isso traz grande inconveniência para testes e manutenção. A fiação deve ser limpa e uniforme, não cruzada e desorganizada. Estes devem ser realizados sob a condição de garantir o desempenho elétrico e atender a outros requisitos individuais, caso contrário, estará abandonando o básico. Os seguintes princípios devem ser seguidos durante a fiação:
① Geralmente, a linha de alimentação e o fio terra devem ser conectados primeiro para garantir o desempenho elétrico da placa de circuito. Dentro da faixa permitida, a largura da fonte de alimentação e do fio terra deve ser alargada tanto quanto possível. É melhor que o fio terra seja mais largo do que a largura da linha de alimentação. Sua relação é: fio terra> linha de energia> linha de sinal. Geralmente, a largura da linha de sinal é 0.2 ~ 0.3 mm, a largura fina pode chegar a 0.05 ~ 0.07 mm e a linha de alimentação é geralmente 1.2 ~ 2.5 mm. Para a PCB do circuito digital, um fio de aterramento largo pode ser usado para formar um circuito, ou seja, para formar uma rede de aterramento (o aterramento do circuito analógico não pode ser usado desta forma)
② Fios com requisitos estritos (como linhas de alta frequência) devem ser cabeados com antecedência, e as linhas laterais da extremidade de entrada e saída devem evitar paralelas adjacentes para evitar interferência de reflexão. Se necessário, fio terra deve ser adicionado para isolamento. A fiação de duas camadas adjacentes deve ser perpendicular entre si e paralela, o que é fácil de produzir acoplamento parasita.
③ O invólucro do oscilador deve ser aterrado e a linha do relógio deve ser a mais curta possível e não deve estar em todos os lugares. Sob o circuito de oscilação do relógio e o circuito lógico especial de alta velocidade, a área da terra deve ser aumentada e outras linhas de sinal não devem ser tomadas para tornar o campo elétrico circundante próximo de zero;
④ Fiação de linha interrompida de 45o deve ser adotada na medida do possível, e fiação de linha interrompida de 90o não deve ser usada para reduzir a radiação do sinal de alta frequência （Arco duplo também deve ser usado para linhas com requisitos elevados)
⑤ Nenhuma linha de sinal deve formar um loop. Se for inevitável, o loop deve ser o menor possível; As vias das linhas de sinal devem ser as menores possíveis;
⑥ As linhas principais devem ser tão curtas e grossas quanto possível, e áreas de proteção devem ser adicionadas em ambos os lados.
⑦ Ao transmitir um sinal sensível e sinal de banda de campo de ruído por meio de um cabo plano, ele deve ser conduzido para fora na forma de “fio terra de sinal de fio terra”.
⑧ Os pontos de teste devem ser reservados para sinais-chave para facilitar a produção, manutenção e detecção
⑨. após a fiação esquemática ser concluída, a fiação deve ser otimizada; Ao mesmo tempo, após a inspeção preliminar da rede e a inspeção do DRC estarem corretas, preencha a área sem fio com o fio terra, use uma grande área de camada de cobre como fio terra e conecte os locais não utilizados com o aterramento na placa impressa como o fio terra. Ou pode ser feito em uma placa multicamadas, e a fonte de alimentação e o fio terra ocupam um andar, respectivamente.
—— Requisitos do processo de fiação de PCB
①. linha
Geralmente, a largura da linha de sinal é 0.3 mm (12mil) e a largura da linha de energia é 0.77 mm (30mil) ou 1.27 mm (50mil); A distância entre as linhas e entre as linhas e as almofadas é maior ou igual a 0.33 mm (13mil). Na aplicação prática, se as condições permitirem, aumente a distância;
Quando a densidade da fiação é alta, pode ser considerado (mas não recomendado) o uso de dois fios entre os pinos do IC. A largura dos fios é de 0.254 mm (10mil) e o espaçamento dos fios não é inferior a 0.254 mm (10mil). Em circunstâncias especiais, quando os pinos do dispositivo são densos e a largura estreita, a largura e o espaçamento entre linhas podem ser reduzidos de forma adequada.
②. almofada
Os requisitos básicos para almofada e via são os seguintes: o diâmetro da almofada deve ser maior que 0.6 mm do que o do orifício; Por exemplo, para resistores de pino gerais, capacitores e circuitos integrados, o tamanho do disco / orifício é 1.6 mm / 0.8 mm (63mil / 32mil) e o soquete, pino e diodo 1N4007 são 1.8 mm / 1.0 mm (71mil / 39mil). Na aplicação prática, deve ser determinado de acordo com o tamanho dos componentes reais. Se possível, o tamanho da almofada pode ser aumentado apropriadamente;
A abertura de montagem do componente projetada na PCB deve ser cerca de 0.2 ~ 0.4 mm maior do que o tamanho real do pino do componente.
③. através da
Geralmente 1.27 mm / 0.7 mm (50mil / 28mil);
Quando a densidade da fiação é alta, o tamanho da via pode ser reduzido apropriadamente, mas não deve ser muito pequeno. 1.0mm / 0.6mm (40mil / 24mil) pode ser considerado.
④. requisitos de espaçamento de almofada, fio e via
PAD e VIA: ≥ 0.3 mm (12mil)
PAD e PAD?: ≥ 0.3 mm (12mil)
PAD e TRACK?: ≥ 0.3 mm (12mil)
TRACK e TRACK?: ≥ 0.3 mm (12mil)
Quando a densidade é alta:
PAD e VIA: ≥ 0.254 mm (10mil)
PAD e PAD?: ≥ 0.254 mm (10mil)
PAD e TRACK?: ≥? 0.254 mm (10mil)
TRACK e TRACK?: ≥? 0.254 mm (10mil)
Quinto: otimização de cabeamento e impressão em silk screen.
“Não é bom, só melhor”! Não importa o quanto você tente projetar, quando terminar de pintar, você ainda sentirá que muitos lugares podem ser modificados. A experiência geral de design é que o tempo para otimizar a fiação é duas vezes maior que o da fiação inicial. Depois de sentir que não há nada para modificar, você pode colocar cobre (lugar -> plano do polígono). O cobre é geralmente colocado com fio terra (preste atenção à separação do aterramento analógico e aterramento digital), e a fonte de alimentação também pode ser instalada ao colocar placas multicamadas. Para impressão em silk screen, preste atenção para não ser bloqueado por dispositivos ou removido por vias e almofadas. Ao mesmo tempo, o design deve ficar voltado para a superfície do componente e as palavras na parte inferior devem ser espelhadas para evitar confundir a camada.
Sexto: inspeção de rede e RDC e inspeção de estrutura.
Em primeiro lugar, com base na premissa de que o projeto esquemático do circuito está correto, verifique a relação de conexão física entre o arquivo de rede PCB gerado e o arquivo de rede esquemático e corrija em tempo hábil o projeto de acordo com os resultados do arquivo de saída para garantir a exatidão da relação de conexão de fiação ;
Depois que a verificação de rede for aprovada corretamente, o DRC verifica o design da PCB e corrige o design a tempo de acordo com os resultados do arquivo de saída para garantir o desempenho elétrico da fiação da PCB. A estrutura de instalação mecânica do PCB deve ser inspecionada e confirmada posteriormente.
Sétimo: fabricação de chapas.
Antes disso, deve haver um processo de auditoria.
O design do PCB é um teste de mente. Quem tem mente densa e alta experiência, a prancha desenhada é boa. Portanto, devemos ser extremamente cuidadosos no projeto, levar em consideração vários fatores (por exemplo, muitas pessoas não consideram a conveniência de manutenção e inspeção), continuar melhorando, e seremos capazes de projetar uma boa placa.