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.

Den här artikeln introducerar först reglerna och teknikerna för mönsterkortslayoutdesign, och förklarar sedan hur man designar och inspekterar kretskortslayouten, från layoutens DFM-krav, krav på termisk design, krav på signalintegritet, EMC-krav, lagerinställningar och krav på kraftjorddelning, och kraftmoduler. Kraven och andra aspekter kommer att analyseras i detalj, och följ redaktören för att ta reda på detaljerna.

Designregler för PCB-layout

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. Under förutsättningen att säkerställa den elektriska prestandan bör komponenterna placeras på nätet och arrangeras parallellt eller vinkelrätt mot varandra för att vara snygga och vackra. Under normala omständigheter får komponenterna inte överlappa varandra; arrangemanget av komponenterna ska vara kompakt, och komponenterna ska vara ordnade på hela layouten. Fördelningen är enhetlig och tät.

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

I layoutdesignen av PCB bör kretskortets enheter analyseras och layoutdesignen bör baseras på startfunktionen. När du lägger ut alla komponenter i kretsen bör följande principer uppfyllas:

1. Ordna positionen för varje funktionell kretsenhet enligt kretsflödet, så att layouten är bekväm för signalcirkulation, och signalen hålls i samma riktning så mycket som möjligt [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.

Hur man designar och inspekterar PCB-layouten

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. Positionen för ratten, återställningsanordningen, indikatorlampan etc. är lämplig, och styret stör inte de omgivande enheterna.

5. Den yttre ramen på brädan har en slät radian på 197mil, eller är designad enligt strukturstorleksritningen.

6. Ordinary boards have 200mil process edges; the left and right sides of the backplane have process edges greater than 400mil, and the upper and lower sides have process edges greater than 680mil. The device placement does not conflict with the window opening position.

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. Anordningens stiftstigning, anordningsriktning, anordningsdelning, anordningsbibliotek etc. som har bearbetats genom våglödning tar hänsyn till kraven för våglödning.

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. Krympdelarna har mer än 120 mils i komponentytans avstånd, och det finns ingen anordning i det genomgående området för krimpningsdelarna på svetsytan.

11. Det finns inga korta enheter mellan höga enheter, och inga patchenheter och korta och små mellanliggande enheter placeras inom 5 mm mellan enheter med en höjd över 10 mm.

12. Polar-enheter har silkscreen-logotyper med polaritet. X- och Y-riktningarna för samma typ av polariserade instickskomponenter är desamma.

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. Om du behöver göra ombordstigning anses layouten underlätta ombordstigning och PCB-bearbetning och montering.

16. De flisade kanterna (onormala kanterna) ska fyllas i med hjälp av frässpår och stämpelhål. Stämpelhålet är ett icke-metalliserat hålrum, vanligtvis 40 mil i diameter och 16 mil från kanten.

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. Layouten tar hänsyn till rimliga och jämna värmeavledningskanaler.

4. Elektrolytkondensatorn ska vara ordentligt separerad från högvärmeenheten.

5. Tänk på värmeavledningen av högeffektsenheter och enheter under kilen.

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.

Fyra, EMC-krav

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. För att undvika elektromagnetisk interferens mellan enheten på svetsytan av det enkla kortet och det intilliggande enda kortet, bör inga känsliga enheter och starka strålningsanordningar placeras på svetsytan av det enkla kortet.

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. Skyddskretsen placeras nära gränssnittskretsen, enligt principen om först skydd och sedan filtrering.

5. Avståndet från skärmkroppen och skärmningsskalet till skärmkroppen och skärmningshöljet är mer än 500 mils för enheter med hög sändningseffekt eller särskilt känsliga (såsom kristalloscillatorer, kristaller, etc.).

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. När två signallager är direkt intill varandra måste vertikala ledningsregler definieras.

2. Huvudkraftskiktet gränsar till motsvarande markskikt så mycket som möjligt, och kraftskiktet uppfyller 20H-regeln.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Flerskiktsskivor är laminerade och kärnmaterialet (CORE) är symmetriskt för att förhindra skevhet orsakad av ojämn fördelning av kopparhuddensitet och asymmetrisk tjocklek på mediet.

5. Skivans tjocklek bör inte överstiga 4.5 mm. För de med en tjocklek större än 2.5 mm (bakplan större än 3 mm), borde teknikerna ha bekräftat att det inte finns några problem med PCB-bearbetningen, monteringen och utrustningen, och PC-kortets tjocklek är 1.6 mm.

6. När förhållandet mellan tjocklek och diameter för via är större än 10:1, kommer det att bekräftas av PCB-tillverkaren.

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

8. Kraft- och markbearbetningen av nyckelkomponenter uppfyller kraven.

9. När impedanskontroll krävs uppfyller skiktinställningsparametrarna kraven.

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. När enkelkortet matar ström till underkortet, placera motsvarande filterkrets nära strömuttaget på enkelkortet och strömingången på underkortet.

Seven, other requirements

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

2. Justera stifttilldelningarna för uteslutningen, FPGA, EPLD, busdrivrutinen och andra enheter enligt layoutresultaten för att optimera layouten.

3. Layouten tar hänsyn till lämplig ökning av utrymmet vid täta ledningar för att undvika situationen att den inte kan dras.

4. Om speciella material, speciella enheter (som 0.5 mmBGA, etc.) och speciella processer antas, har leveransperioden och bearbetbarheten övervägts fullt ut och bekräftats av PCB-tillverkare och processpersonal.

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. Efter att layouten är klar har en 1:1 monteringsritning tillhandahållits för projektpersonalen för att kontrollera om valet av enhetspaket är korrekt mot enhetsenheten.

9. Vid öppningen av fönstret har det inre planet ansetts vara indraget och ett lämpligt ledningsförbudsområde har satts in.