ขั้นตอนการออกแบบ PCB พื้นฐานทั่วไปมีดังนี้: การเตรียมเบื้องต้น – > การออกแบบโครงสร้าง PCB – > เค้าโครง PCB – > การเดินสาย – > การเพิ่มประสิทธิภาพการเดินสายและการพิมพ์ซิลค์สกรีน – > การตรวจสอบเครือข่ายและ DRC และการตรวจสอบโครงสร้าง – > การทำแผ่น
การเตรียมการเบื้องต้น.
ซึ่งรวมถึงการเตรียมแค็ตตาล็อกและแผนผัง” หากคุณต้องการทำงานได้ดี คุณต้องลับคมเครื่องมือของคุณเสียก่อน “ในการสร้างกระดานที่ดี คุณไม่ควรเพียงออกแบบหลักการเท่านั้น แต่ควรวาดให้ดีด้วย ก่อนการออกแบบ PCB ขั้นแรกให้เตรียมไลบรารีคอมโพเนนต์ของแผนผัง Sch และ PCB ไลบรารีส่วนประกอบสามารถเป็น Protel (นกเก่าอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเป็น Protel ในเวลานั้น) แต่เป็นการยากที่จะหาตัวที่เหมาะสม เป็นการดีกว่าที่จะสร้างไลบรารีส่วนประกอบตามข้อมูลขนาดมาตรฐานของอุปกรณ์ที่เลือก โดยหลักการแล้ว ให้สร้างไลบรารีคอมโพเนนต์ของ PCB ก่อน จากนั้นจึงสร้างไลบรารีคอมโพเนนต์ของ sch ไลบรารีคอมโพเนนต์ของ PCB มีความต้องการสูง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการติดตั้งบอร์ด ข้อกำหนดไลบรารีคอมโพเนนต์ของ SCH ค่อนข้างหลวม เพียงใส่ใจกับการกำหนดคุณสมบัติของพินและความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกับส่วนประกอบ PCB PS: สังเกตหมุดที่ซ่อนอยู่ในไลบรารีมาตรฐาน จากนั้นมีการออกแบบแผนผัง เมื่อคุณพร้อม คุณก็พร้อมที่จะเริ่มการออกแบบ PCB
ประการที่สอง: การออกแบบโครงสร้าง PCB
ในขั้นตอนนี้ ตามขนาดแผงวงจรที่กำหนดและตำแหน่งทางกลต่างๆ ให้วาดพื้นผิว PCB ในสภาพแวดล้อมการออกแบบ PCB และวางตัวเชื่อมต่อที่จำเป็น คีย์/สวิตช์ รูสกรู รูประกอบ ฯลฯ ตามความต้องการในการวางตำแหน่ง และพิจารณาและกำหนดพื้นที่เดินสายและพื้นที่ไม่เดินสายให้ครบถ้วน (เช่น พื้นที่รอบรูสกรูเป็นของพื้นที่ไม่เดินสายเท่าใด)
ที่สาม: เค้าโครง PCB
เลย์เอาต์คือการวางอุปกรณ์บนกระดาน ในขณะนี้ หากการเตรียมการทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นเสร็จสิ้น คุณสามารถสร้างตารางเครือข่าย (ออกแบบ -> สร้างรายการเน็ต) บนไดอะแกรมแผนผัง จากนั้นนำเข้าตารางเครือข่าย (ออกแบบ -> โหลดเน็ต) บนไดอะแกรม PCB คุณจะเห็นว่าอุปกรณ์ทั้งหมดซ้อนกัน และมีสายไฟระหว่างหมุดเพื่อให้มีการเชื่อมต่อ จากนั้นคุณสามารถจัดวางอุปกรณ์ได้ เค้าโครงทั่วไปจะต้องดำเนินการตามหลักการดังต่อไปนี้:
① การแบ่งเขตที่เหมาะสมตามประสิทธิภาพทางไฟฟ้า โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น: พื้นที่วงจรดิจิทัล (เช่น กลัวการรบกวนและสร้างสัญญาณรบกวน) พื้นที่วงจรแอนะล็อก (กลัวการรบกวน) และพื้นที่ไดรฟ์พลังงาน (แหล่งสัญญาณรบกวน)
② วงจรที่ทำหน้าที่เดียวกันให้สมบูรณ์จะต้องวางไว้ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และส่วนประกอบทั้งหมดจะต้องได้รับการปรับเพื่อให้แน่ใจว่าการเดินสายอย่างง่าย ในเวลาเดียวกัน ปรับตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างบล็อคการทำงานเพื่อทำให้การเชื่อมต่อระหว่างบล็อคการทำงานกระชับ
③ . สำหรับส่วนประกอบที่มีคุณภาพสูงต้องคำนึงถึงตำแหน่งการติดตั้งและความแข็งแรงในการติดตั้ง ส่วนประกอบความร้อนจะต้องวางแยกต่างหากจากองค์ประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิ และควรพิจารณามาตรการพาความร้อนเมื่อจำเป็น
④ ไดรเวอร์ I / O จะต้องอยู่ใกล้กับขอบของบอร์ดที่พิมพ์และขั้วต่อขาออกให้มากที่สุด
⑤ เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา (เช่น ออสซิลเลเตอร์คริสตัลหรือออสซิลเลเตอร์นาฬิกา) จะต้องอยู่ใกล้กับอุปกรณ์ที่ใช้นาฬิกามากที่สุด
⑥ ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน (โดยทั่วไปจะใช้ตัวเก็บประจุแบบหินเดี่ยวที่มีประสิทธิภาพความถี่สูงที่ดี) ระหว่างขาอินพุตกำลังของวงจรรวมแต่ละวงจรกับกราวด์ เมื่อพื้นที่แผงวงจรมีความหนาแน่น สามารถเพิ่มตัวเก็บประจุแทนทาลัมรอบๆ วงจรรวมได้หลายแบบ
. จะต้องเพิ่มไดโอดดิสชาร์จ (1N4148) ที่คอยล์รีเลย์
⑧ เค้าโครงต้องสมดุล หนาแน่น และเป็นระเบียบ และต้องไม่หนักหรือหนักบนสุด
“”
——ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ
เมื่อวางส่วนประกอบ จะต้องพิจารณาขนาดจริง (พื้นที่และความสูง) ของส่วนประกอบและตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างส่วนประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแผงวงจรและความเป็นไปได้และความสะดวกในการผลิตและการติดตั้ง ในขณะเดียวกัน บนสมมติฐานที่ว่าหลักการข้างต้นสามารถสะท้อนได้ การจัดวางส่วนประกอบควรได้รับการแก้ไขอย่างเหมาะสมเพื่อให้ดูเรียบร้อยและสวยงาม ส่วนประกอบที่คล้ายกันควรวางให้เรียบร้อยในทิศทางเดียวกันไม่สามารถ “กระจัดกระจาย” ได้
ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับภาพรวมของบอร์ดและความยากในการเดินสายในขั้นตอนต่อไป ดังนั้นเราจึงควรพิจารณาให้ดี ในระหว่างการจัดวาง การเดินสายเบื้องต้นสำหรับสถานที่ที่ไม่แน่นอนและพิจารณาอย่างเต็มที่
ประการที่สี่: การเดินสายไฟ
การเดินสายไฟเป็นกระบวนการที่สำคัญในการออกแบบ PCB ทั้งหมด ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของ PCB ในกระบวนการออกแบบ PCB การเดินสายโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามขอบเขต: ขั้นแรกคือการเดินสาย ซึ่งเป็นข้อกำหนดพื้นฐานของการออกแบบ PCB หากสายไม่ต่อกันและมีสายบิน จะเป็นกระดานที่ไม่มีเงื่อนไข อาจกล่าวได้ว่ายังไม่เปิดตัว ประการที่สองคือความพึงพอใจของประสิทธิภาพทางไฟฟ้า เป็นมาตรฐานในการวัดว่าแผงวงจรพิมพ์มีคุณสมบัติหรือไม่ นี่คือการปรับสายไฟอย่างระมัดระวังหลังจากเดินสายเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดี แล้วมีความสวยงาม หากต่อสายไฟไว้ไม่มีที่ใดที่จะกระทบต่อสมรรถนะของเครื่องใช้ไฟฟ้า แต่เมื่อมองแวบเดียว กลับไม่เป็นระเบียบ ควบคู่ไปกับสีสันอันมีสีสัน แม้ว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของคุณจะดีก็ตาม ก็ยังเป็นชิ้นส่วนของ ขยะในสายตาคนอื่น สิ่งนี้ทำให้เกิดความไม่สะดวกอย่างมากในการทดสอบและบำรุงรักษา การเดินสายไฟควรเรียบร้อยและสม่ำเสมอ ไม่ไขว้เขวและไม่เป็นระเบียบ สิ่งเหล่านี้ควรได้รับการตระหนักภายใต้เงื่อนไขของการรับรองประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและตรงตามข้อกำหนดอื่น ๆ ของแต่ละบุคคล มิฉะนั้นจะเป็นการละทิ้งพื้นฐาน จะต้องปฏิบัติตามหลักการดังต่อไปนี้ระหว่างการเดินสาย:
① โดยทั่วไป สายไฟและสายกราวด์จะต้องต่อสายก่อนเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแผงวงจร ภายในช่วงที่อนุญาต ความกว้างของแหล่งจ่ายไฟและสายกราวด์จะต้องกว้างขึ้นให้มากที่สุด ทางที่ดีควรต่อสายกราวด์ให้กว้างกว่าความกว้างของสายไฟ ความสัมพันธ์ของพวกเขาคือ: สายดิน > สายไฟ > สายสัญญาณ โดยทั่วไป ความกว้างของสายสัญญาณคือ 0.2 ~ 0.3 มม. ความกว้างที่ละเอียดสามารถเข้าถึงได้ 0.05 ~ 0.07 มม. และสายไฟโดยทั่วไปคือ 1.2 ~ 2.5 มม. สำหรับ PCB ของวงจรดิจิตอล สามารถใช้สายกราวด์กว้างเพื่อสร้างวงจร นั่นคือ สร้างเครือข่ายกราวด์ (กราวด์ของวงจรแอนะล็อกไม่สามารถใช้ในลักษณะนี้)
② สายไฟที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวด (เช่น สายความถี่สูง) จะต้องต่อสายไว้ล่วงหน้า และเส้นด้านข้างของปลายอินพุตและเอาต์พุตต้องหลีกเลี่ยงขนานที่อยู่ติดกันเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากการสะท้อน หากจำเป็นให้เพิ่มสายดินเพื่อแยก การเดินสายไฟของสองชั้นที่อยู่ติดกันจะต้องตั้งฉากกันและขนานกันซึ่งง่ายต่อการสร้างข้อต่อแบบกาฝาก
③ เปลือกออสซิลเลเตอร์จะต้องต่อสายดิน และสายนาฬิกาจะต้องสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และจะต้องไม่อยู่ทุกที่ ภายใต้วงจรการสั่นของนาฬิกาและวงจรลอจิกความเร็วสูงพิเศษ พื้นที่ของโลกควรเพิ่มขึ้น และไม่ควรใช้สายสัญญาณอื่น ๆ เพื่อทำให้สนามไฟฟ้าโดยรอบใกล้ศูนย์
④ การเดินสายแบบหัก 45o จะต้องนำมาใช้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และห้ามใช้สายไฟแบบหัก 90o เพื่อลดการแผ่รังสีของสัญญาณความถี่สูง ( ควรใช้ส่วนโค้งคู่สำหรับสายที่มีความต้องการสูง)
⑤ สายสัญญาณจะต้องไม่เป็นวง หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ วงจะต้องเล็กที่สุด จุดแวะของสายสัญญาณจะต้องน้อยที่สุด
⑥ เส้นหลักต้องสั้นและหนาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และต้องเพิ่มพื้นที่ป้องกันทั้งสองด้าน
⑦ เมื่อส่งสัญญาณที่ละเอียดอ่อนและสัญญาณย่านความถี่เสียงผ่านสายเคเบิลแบบแบน จะต้องนำออกไปในลักษณะของ “สายกราวด์สัญญาณสายกราวด์”
⑧ จุดทดสอบจะต้องสงวนไว้สำหรับสัญญาณหลักเพื่ออำนวยความสะดวกในการผลิต การบำรุงรักษา และการตรวจจับ
. หลังจากการเดินสายแผนผังเสร็จสิ้น การเดินสายจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม ในเวลาเดียวกัน หลังจากการตรวจสอบเครือข่ายเบื้องต้นและการตรวจสอบ DRC ถูกต้องแล้ว ให้เติมบริเวณที่ไม่มีสายด้วยสายกราวด์ ใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ของชั้นทองแดงเป็นสายกราวด์ และเชื่อมต่อสถานที่ที่ไม่ได้ใช้กับกราวด์บนบอร์ดที่พิมพ์เป็น สายดิน หรือจะทำเป็นบอร์ดหลายชั้นก็ได้ และตัวจ่ายไฟและสายดินจะอยู่ชั้นเดียวตามลำดับ
—— ข้อกำหนดกระบวนการเดินสาย PCB
① . ไลน์
โดยทั่วไป ความกว้างของสายสัญญาณคือ 0.3 มม. (12 มม.) และความกว้างของสายไฟคือ 0.77 มม. (30 มม.) หรือ 1.27 มม. (50 มม.) ระยะห่างระหว่างเส้นและระหว่างเส้นกับแผ่นรองมากกว่าหรือเท่ากับ 0.33 มม. (13 มม.) ในทางปฏิบัติ หากเงื่อนไขเอื้ออำนวย ให้เพิ่มระยะทาง
เมื่อความหนาแน่นของสายไฟสูง ควรพิจารณา (แต่ไม่แนะนำ) ให้ใช้สายไฟสองเส้นระหว่างพิน IC ความกว้างของสายไฟคือ 0.254 มม. (10 มม.) และระยะห่างระหว่างลวดไม่น้อยกว่า 0.254 มม. (10 มม.) ภายใต้สถานการณ์พิเศษ เมื่อหมุดของอุปกรณ์แน่นและความกว้างแคบ ความกว้างของเส้นและระยะห่างบรรทัดจะลดลงอย่างเหมาะสม
② . เบาะ
ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับแผ่นรองและรูผ่านมีดังนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นรองต้องมากกว่า 0.6 มม. ของรู ตัวอย่างเช่น สำหรับตัวต้านทานพินทั่วไป ตัวเก็บประจุ และวงจรรวม ขนาดดิสก์/รูคือ 1.6 มม./0.8 มม. (63 มม. / 32 มม.) และซ็อกเก็ต พิน และไดโอด 1N4007 คือ 1.8 มม./1.0 มม. (71 มม. / 39 มม.) ในการใช้งานจริงควรพิจารณาตามขนาดของส่วนประกอบจริง ถ้าเป็นไปได้ สามารถเพิ่มขนาดของแผ่นรองได้อย่างเหมาะสม
รูรับแสงสำหรับติดตั้งส่วนประกอบที่ออกแบบบน PCB จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าขนาดจริงของพินส่วนประกอบประมาณ 0.2 ~ 0.4 มม.
③ . ทาง
โดยทั่วไป 1.27mm/0.7mm (50mil/28mil);
เมื่อความหนาแน่นของสายไฟสูง ขนาดทางผ่านจะลดลงได้อย่างเหมาะสม แต่ไม่ควรเล็กเกินไป พิจารณาได้ 1.0 มม./0.6 มม. (40 มม. / 24 มม.)
. ข้อกำหนดระยะห่างของแผ่น ลวด และ via
PAD และ VIA?： ≥ 0.3mm (12mil)
PAD และ PAD?： ≥ 0.3mm(12mil)
PAD และ TRACK?： ≥ 0.3mm(12mil)
ติดตามและติดตาม?： ≥ 0.3mm(12mil)
เมื่อความหนาแน่นสูง:
PAD และ VIA?： ≥ 0.254mm (10mil)
PAD และ PAD?： ≥ 0.254mm(10mil)
PAD และ TRACK?： ≥? 0.254 มม. (10mil)
ติดตามและติดตาม?： ≥? 0.254 มม. (10mil)
ประการที่ห้า: การเพิ่มประสิทธิภาพการเดินสายและการพิมพ์ซิลค์สกรีน
“ไม่ดี ดีกว่าเท่านั้น”! ต่อให้พยายามออกแบบมากแค่ไหน แต่เมื่อวาดภาพเสร็จแล้ว คุณจะยังรู้สึกว่าหลายๆ ที่สามารถแก้ไขได้ ประสบการณ์การออกแบบทั่วไปคือเวลาในการปรับการเดินสายให้เหมาะสมนั้นมากกว่าการเดินสายเริ่มต้นสองเท่า หลังจากที่คุณรู้สึกว่าไม่มีอะไรต้องแก้ไขแล้ว คุณสามารถวางทองแดง (สถานที่ – > ระนาบรูปหลายเหลี่ยม) โดยทั่วไปแล้วการวางทองแดงด้วยสายกราวด์ (ให้ความสนใจกับการแยกกราวด์แอนะล็อกและกราวด์ดิจิตอล) และอาจวางแหล่งจ่ายไฟเมื่อวางแผงหลายชั้น สำหรับการพิมพ์ซิลค์สกรีน ระวังอย่าให้อุปกรณ์ถูกบล็อกหรือลบออกด้วยจุดแวะและแผ่นรอง ในขณะเดียวกัน การออกแบบควรหันขึ้นไปที่พื้นผิวส่วนประกอบ และคำที่อยู่ด้านล่างควรสะท้อนออกมาเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนในเลเยอร์
หก: การตรวจสอบเครือข่ายและ DRC และการตรวจสอบโครงสร้าง
ประการแรก บนสมมติฐานที่ว่าการออกแบบแผนผังวงจรนั้นถูกต้อง ตรวจสอบความสัมพันธ์ทางกายภาพระหว่างไฟล์เครือข่าย PCB ที่สร้างขึ้นและไฟล์เครือข่ายแผนผัง และแก้ไขการออกแบบให้ถูกต้องตามผลลัพธ์ของไฟล์เอาต์พุตเพื่อให้แน่ใจว่าความสัมพันธ์ในการเชื่อมต่อสายไฟถูกต้อง ;
หลังจากผ่านการตรวจสอบเครือข่ายอย่างถูกต้องแล้ว DRC จะตรวจสอบการออกแบบ PCB และแก้ไขการออกแบบให้ตรงเวลาตามผลลัพธ์ของไฟล์เอาต์พุตเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของการเดินสาย PCB โครงสร้างการติดตั้งทางกลของ PCB จะต้องได้รับการตรวจสอบและยืนยันเพิ่มเติมหลังจากนั้น
ประการที่เจ็ด: การทำจาน
ก่อนหน้านั้นควรมีกระบวนการตรวจสอบ
การออกแบบ PCB เป็นการทดสอบจิตใจ ใครมีจิตใจที่แน่นหนาและมีประสบการณ์สูง กระดานที่ออกแบบไว้ก็ดี ดังนั้นเราควรระมัดระวังในการออกแบบให้มาก พิจารณาปัจจัยต่าง ๆ ให้ครบถ้วน (เช่น หลายคนไม่คำนึงถึงความสะดวกในการบำรุงรักษาและตรวจสอบ) ปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น เราจะสามารถออกแบบบอร์ดให้ดีได้