När vi designar PCB förlitar vi oss oftast på den erfarenhet och kompetens som vi brukar hitta på Internet. Varje PCB -design kan optimeras för en specifik applikation. Generellt gäller dess designregler endast för målprogrammet. Till exempel gäller ADC PCB -reglerna inte RF -PCB och vice versa. Vissa riktlinjer kan dock anses vara generella för alla PCB -konstruktioner. Här i denna handledning kommer vi att introducera några grundläggande problem och färdigheter som avsevärt kan förbättra PCB -designen.
Kraftfördelning är en nyckelelement i alla elektriska konstruktioner. Alla dina komponenter är beroende av kraft för att utföra sina funktioner. Beroende på din design kan vissa komponenter ha olika strömanslutningar, medan vissa komponenter på samma kort kan ha dåliga strömanslutningar. Till exempel, om alla komponenter drivs av en ledning, kommer varje komponent att observera en annan impedans, vilket resulterar i flera jordningsreferenser. Om du till exempel har två ADC -kretsar, en i början och den andra i slutet, och båda ADC: er läser en extern spänning, kommer varje analog krets att läsa en annan potential i förhållande till sig själv.
Vi kan sammanfatta effektfördelningen på tre möjliga sätt: enpunktskälla, stjärnkälla och multipunktkälla.
(a) Enpunkts strömförsörjning: nätaggregatet och jordledningen för varje komponent är åtskilda från varandra. Strömförsörjningen för alla komponenter möts endast vid en enda referenspunkt. En enda punkt anses lämplig för effekt. Detta är dock inte genomförbart för komplexa eller stora / medelstora projekt.
(b) Stjärnkälla: Stjärnkälla kan betraktas som en förbättring av enpunktskälla. På grund av dess nyckelegenskaper är det annorlunda: routinglängden mellan komponenterna är densamma. Stjärnanslutning används vanligtvis för komplexa höghastighets signalkort med olika klockor. I höghastighetssignalen PCB kommer signalen vanligtvis från kanten och når sedan mitten. Alla signaler kan överföras från mitten till valfritt område på kretskortet, och fördröjningen mellan områdena kan minskas.
(c) Flerpunktskällor: anses i alla fall vara fattiga. Det är dock enkelt att använda i alla kretsar. Flerpunktskällor kan ge referensskillnader mellan komponenter och gemensam impedanskoppling. Denna designstil tillåter också högkopplande IC-, klock- och RF -kretsar att introducera brus i närliggande kretsar som delar anslutningar.
Naturligtvis kommer vi inte alltid att ha en enda typ av distribution i vårt dagliga liv. Avvägningen vi kan göra är att blanda enpunktskällor med flerpunktskällor. Du kan placera analoga känsliga enheter och höghastighets- / RF-system på en punkt och alla andra mindre känsliga kringutrustning i en punkt.
Har du någonsin funderat på om du ska använda motorflygplan? Svaret är ja. Kretskort är en av metoderna för att överföra ström och minska bullret från alla kretsar. Kraftplanet förkortar jordningsbanan, minskar induktansen och förbättrar prestandan för elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Det beror också på att en parallellplattans avkopplingskondensator också genereras i strömförsörjningsplanen på båda sidor, för att förhindra brusutbredning.
Kretskortet har också en uppenbar fördel: på grund av sin stora yta tillåter det mer ström att passera, vilket ökar kretskortets drifttemperaturområde. Men observera: effektlagret kan förbättra arbetstemperaturen, men ledningarna måste också beaktas. Spårningsreglerna ges av ipc-2221 och ipc-9592
För ett kretskort med en RF-källa (eller någon höghastighetssignalapplikation) måste du ha ett komplett jordplan för att förbättra kretskortets prestanda. Signalerna måste placeras på olika plan, och det är nästan omöjligt att uppfylla båda kraven samtidigt med två lager av plattor. Om du vill designa en antenn eller något RF -kort med låg komplexitet kan du använda två lager. Följande bild visar en illustration av hur ditt kretskort bättre kan använda dessa plan.
I blandad signaldesign rekommenderar tillverkare vanligtvis att analog jord separeras från digital jord. Känsliga analoga kretsar påverkas enkelt av höghastighetsomkopplare och signaler. Om analog och digital jordning är annorlunda kommer jordningsplanet att separeras. Det har dock följande nackdelar. Vi bör vara uppmärksamma på överhörnings- och slingområdet för den delade marken som främst orsakas av jordplanets diskontinuitet. Följande illustration visar ett exempel på två separata markplan. På vänster sida kan returströmmen inte passera direkt längs signalvägen, så det kommer att finnas ett loopområde istället för att utformas i det högra loopområdet.
Elektromagnetisk kompatibilitet och elektromagnetisk störning (EMI)
För högfrekventa konstruktioner (t.ex. RF -system) kan EMI vara en stor nackdel. Markplanet som diskuterats tidigare hjälper till att minska EMI, men enligt ditt PCB kan markplanet orsaka andra problem. I laminat med fyra eller flera lager är flygplanets avstånd mycket viktigt. När kapacitansen mellan planen är liten kommer det elektriska fältet att expandera på kortet. Samtidigt minskar impedansen mellan de två planen, vilket gör att returströmmen kan flöda till signalplanet. Detta kommer att producera EMI för alla högfrekventa signaler som passerar genom planet.
En enkel lösning för att undvika EMI är att förhindra att höghastighetssignaler passerar flera lager. Lägg till avkopplingskondensator; Och placera jordningsvias runt signalkablarna. Följande bild visar en bra PCB -design med högfrekvenssignal.
Filterbrus
Bypass -kondensatorer och ferritpärlor är kondensatorer som används för att filtrera bruset som genereras av någon komponent. I grund och botten, om det används i någon höghastighetsapplikation, kan alla I / O-stift bli en bruskälla. För att kunna använda detta innehåll bättre måste vi vara uppmärksamma på följande punkter:
Placera alltid ferritkulor och förbikopplingskondensatorer så nära bullerkällan som möjligt.
När vi använder automatisk placering och automatisk routing bör vi överväga avståndet att kontrollera.
Undvik vias och annan routing mellan filter och komponenter.
Om det finns ett markplan, använd flera genomgående hål för att jorda det korrekt.