หกบทสรุปของ PCB การออกแบบการผลิต

1. เค้าโครง

ขั้นแรก พิจารณาขนาดของ PCB เมื่อขนาดของแผงวงจร PCB ใหญ่เกินไป เส้นที่พิมพ์จะยาว อิมพีแดนซ์จะเพิ่มขึ้น ความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวนจะลดลงและต้นทุนเพิ่มขึ้น หากมีขนาดเล็กเกินไป การกระจายความร้อนไม่ดี และเส้นที่อยู่ติดกันจะถูกรบกวนได้ง่าย หลังจากกำหนดขนาดของ PCB แล้ว ให้กำหนดตำแหน่งของส่วนประกอบพิเศษ สุดท้าย ส่วนประกอบทั้งหมดของวงจรจะถูกจัดเรียงตามหน่วยหน้าที่ของวงจร

หลักการดังต่อไปนี้จะต้องปฏิบัติตามเมื่อกำหนดตำแหน่งขององค์ประกอบพิเศษ:

(1) ลดระยะการเดินสายระหว่างส่วนประกอบความถี่สูงให้สั้นที่สุด และพยายามลดพารามิเตอร์การกระจายและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งกันและกัน ส่วนประกอบที่ไวต่อการรบกวนจะต้องไม่อยู่ใกล้กันมากเกินไป และส่วนประกอบอินพุตและเอาต์พุตต้องอยู่ห่างจากกันมากที่สุด

(2) อาจมีความต่างศักย์สูงระหว่างส่วนประกอบหรือสายไฟบางอย่าง ดังนั้นควรเพิ่มระยะห่างระหว่างกันเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรที่เกิดจากการคายประจุ ส่วนประกอบที่มีไฟฟ้าแรงสูงต้องถูกจัดวางในตำแหน่งที่ยากต่อการสัมผัสระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง

(3) ตำแหน่งที่ถูกครอบครองโดยรูตำแหน่งของแผ่นพิมพ์และส่วนรองรับคงที่จะถูกสงวนไว้

ตามหน่วยหน้าที่ของวงจร เค้าโครงของส่วนประกอบทั้งหมดของวงจรต้องเป็นไปตามหลักการดังต่อไปนี้:

(1) จัดเรียงตำแหน่งของวงจรการทำงานแต่ละหน่วยตามกระแสของวงจร ทำให้รูปแบบสะดวกสำหรับการไหลของสัญญาณ และให้สัญญาณอยู่ในทิศทางเดียวกันให้มากที่สุด

(2) นำส่วนประกอบหลักของวงจรการทำงานแต่ละวงจรมาเป็นศูนย์กลางและเลย์เอาต์รอบๆ ส่วนประกอบต่างๆ จะต้องจัดวางบน PCB อย่างเป็นระเบียบและเรียบร้อย ตัวนำและการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบจะต้องลดลงและสั้นลงให้มากที่สุด

(3) สำหรับวงจรที่ทำงานด้วยความถี่สูงควรพิจารณาพารามิเตอร์การกระจายระหว่างส่วนประกอบ สำหรับวงจรทั่วไป ส่วนประกอบต่างๆ จะต้องจัดวางขนานกันให้มากที่สุด ด้วยวิธีนี้ ไม่เพียงแต่สวยงาม แต่ยังง่ายต่อการประกอบและเชื่อม และผลิตมวลได้ง่าย

(4) ส่วนประกอบที่อยู่บริเวณขอบแผงวงจรโดยทั่วไปอยู่ห่างจากขอบแผงวงจรไม่น้อยกว่า 2 มม. รูปร่างที่ดีที่สุดของแผงวงจรคือสี่เหลี่ยมผืนผ้า อัตราส่วนภาพคือ 3:2 ถึง 4:3 เมื่อขนาดพื้นผิวของแผงวงจรมากกว่า 200×150 มม. ให้พิจารณาความแข็งแรงทางกลของแผงวงจร

2. การเดินสาย

หลักการเดินสายไฟมีดังนี้:

(1) ตัวนำที่ใช้ที่ขั้วอินพุตและเอาต์พุตต้องหลีกเลี่ยงขนานที่อยู่ติดกันให้มากที่สุด เป็นการดีกว่าที่จะเพิ่มสายกราวด์ระหว่างเส้นเพื่อหลีกเลี่ยงการป้อนกลับ

(2) ความกว้างต่ำสุดของตัวนำที่พิมพ์ออกมานั้นพิจารณาจากความแข็งแรงการยึดติดระหว่างตัวนำกับแผ่นฐานฉนวนเป็นหลักและกระแสที่ไหลผ่าน

(3) การโค้งงอของลวดพิมพ์โดยทั่วไปจะเป็นส่วนโค้งแบบวงกลม และมุมขวาหรือมุมรวมจะส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าในวงจรความถี่สูง นอกจากนี้ พยายามหลีกเลี่ยงการใช้ฟอยล์ทองแดงที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ มิฉะนั้น ฟอยล์ทองแดงจะขยายตัวและหลุดออกได้ง่ายเมื่อถูกความร้อนเป็นเวลานาน เมื่อต้องใช้ฟอยล์ทองแดงพื้นที่ขนาดใหญ่ ควรใช้รูปทรงกริดซึ่งเอื้อต่อการกำจัดก๊าซระเหยที่เกิดจากความร้อนของกาวระหว่างฟอยล์ทองแดงกับพื้นผิว

3. แผ่น

รูตรงกลางของแผ่นรอง (อุปกรณ์อินไลน์) ใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางตะกั่วของอุปกรณ์เล็กน้อย หากแผ่นรองมีขนาดใหญ่เกินไปจะทำให้เกิดการบัดกรีปลอมได้ง่าย เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก D ของแผ่นรองโดยทั่วไปไม่น้อยกว่า (D + 1.2) มม. โดยที่ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางรูตะกั่ว สำหรับวงจรดิจิตอลความหนาแน่นสูง เส้นผ่านศูนย์กลางต่ำสุดของแผ่นสามารถเป็น (D + 1.0) มม.

มาตรการป้องกันการรบกวนสำหรับ PCB และวงจร:

การออกแบบป้องกันการรบกวนของแผงวงจรพิมพ์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวงจรเฉพาะ มีการอธิบายการออกแบบการป้องกันการรบกวนของ PCB ทั่วไปเพียงไม่กี่มาตรการ

1. การออกแบบสายไฟ

ตามกระแสของแผงวงจรพิมพ์ พยายามเพิ่มความกว้างของสายไฟและลดความต้านทานของลูป ในเวลาเดียวกัน ทำให้ทิศทางของสายไฟและสายดินสอดคล้องกับทิศทางของการส่งข้อมูล ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวน

2. การออกแบบล็อต

หลักการออกแบบสายดินคือ:

(1) ดิจิตอลและแอนะล็อกแยกจากกัน ถ้ามีทั้งวงจรลอจิกและวงจรเชิงเส้นตรงบนแผงวงจร ให้แยกวงจรเหล่านั้นให้ไกลที่สุด การต่อลงกราวด์แบบขนานจุดเดียวจะต้องนำมาใช้สำหรับการต่อลงกราวด์ของวงจรความถี่ต่ำให้มากที่สุด หากเชื่อมต่อสายไฟจริงได้ยาก ให้ต่อบางส่วนเป็นอนุกรมแล้วต่อแบบขนาน การต่อลงกราวด์แบบหลายจุดจะต้องนำมาใช้สำหรับวงจรความถี่สูง สายกราวด์จะต้องสั้นและเช่า และกริดเช่นฟอยด์กราวด์พื้นที่ขนาดใหญ่จะต้องใช้รอบส่วนประกอบความถี่สูงให้มากที่สุด

(2) สายดินต้องหนาที่สุด หากสายดินทำจากลวดเย็บ ศักยภาพการต่อลงดินจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟ เพื่อลดประสิทธิภาพการป้องกันเสียงรบกวน ดังนั้นสายดินควรหนาขึ้นเพื่อให้สามารถผ่านกระแสไฟที่อนุญาตได้สามเท่าบนบอร์ดที่พิมพ์ ถ้าเป็นไปได้ สายดินจะต้องมากกว่า 2 ~ 3 มม.

(3) สายกราวด์เป็นวงปิด สำหรับแผ่นพิมพ์ที่ประกอบด้วยวงจรดิจิตอลเท่านั้น วงจรกราวด์จะถูกจัดเรียงในคลัสเตอร์ลูป ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวน

4. การกำหนดค่าตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน

วิธีทั่วไปในการออกแบบ PCB คือการกำหนดค่าตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนที่เหมาะสมที่ส่วนสำคัญของ PCB แต่ละส่วน หลักการกำหนดค่าทั่วไปของตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนคือ:

(1) ขั้วอินพุตกำลังเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 10 ~ 100uF ถ้าเป็นไปได้ ควรเชื่อมต่อมากกว่า 100uF

(2) โดยหลักการแล้ว ชิปวงจรรวมแต่ละตัวจะต้องติดตั้งตัวเก็บประจุแบบชิปเซรามิก 0.01uF ~ 0.1uF ในกรณีที่มีช่องว่างไม่เพียงพอในบอร์ดที่พิมพ์ สามารถจัดเรียงตัวเก็บประจุ 1 ~ 10PF ทุกๆ 4 ~ 8 ชิป

(3) สำหรับอุปกรณ์ที่มีความต้านทานเสียงต่ำและมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานมากในระหว่างการปิดเครื่อง เช่น อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล RAM และ ROM ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนจะต้องเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างสายไฟและสายกราวด์ของชิป

5. การออกแบบรูทะลุ

ในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง Vias ที่ดูเหมือนง่ายมักจะส่งผลเสียอย่างมากต่อการออกแบบวงจร เพื่อลดผลกระทบที่เกิดจากปรสิตของ Vias เราสามารถพยายามอย่างดีที่สุดในการออกแบบ

(1) เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนและคุณภาพสัญญาณแล้ว เลือกใช้ขนาดที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น สำหรับการออกแบบ PCB โมดูลหน่วยความจำ 6-10 ชั้น จะดีกว่าที่จะเลือกจุดแวะ 10 / 20MIL (เจาะ / แผ่น) สำหรับบอร์ดขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูง คุณยังสามารถลองใช้จุดแวะ 8 / 18mil ภายใต้เงื่อนไขทางเทคนิคในปัจจุบัน ยากต่อการใช้รูที่มีขนาดเล็กกว่า (เมื่อความลึกของรูเกิน 6 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางการเจาะ เป็นไปไม่ได้ที่จะมั่นใจได้ว่าผนังของรูสามารถชุบด้วยทองแดงได้อย่างสม่ำเสมอ) สำหรับจุดอ่อนของกำลังหรือกราวด์ ขนาดที่ใหญ่กว่าสามารถพิจารณาลดอิมพีแดนซ์ได้

(2) การกำหนดเส้นทางสัญญาณบนบอร์ด PCB จะต้องไม่เปลี่ยนเลเยอร์ให้มากที่สุด กล่าวคือ จะไม่ใช้จุดแวะที่ไม่จำเป็นให้มากที่สุด

(3) หมุดของแหล่งจ่ายไฟและพื้นดินควรเป็นรูพรุนในบริเวณใกล้เคียง ยิ่งตะกั่วระหว่างเส้นผ่านและขาสั้นยิ่งดี

(4) วางจุดแวะที่ต่อสายดินไว้ใกล้กับจุดแวะของการเปลี่ยนแปลงชั้นสัญญาณเพื่อให้มีวงจรที่ใกล้ที่สุดสำหรับสัญญาณ คุณยังสามารถวางจุดต่อสายดินที่ซ้ำซ้อนจำนวนมากบน PCB

6. ประสบการณ์ในการลดเสียงรบกวนและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

(1) หากคุณสามารถใช้ชิปความเร็วต่ำได้ คุณไม่จำเป็นต้องมีชิปความเร็วสูง ใช้ชิปความเร็วสูงในสถานที่สำคัญ

(2) สามารถใช้ชุดตัวต้านทานเพื่อลดอัตราการกระโดดของขอบบนและขอบล่างของวงจรควบคุม

(3) พยายามจัดให้มีรูปแบบของการหน่วงสำหรับรีเลย์ ฯลฯ เช่นการตั้งค่า RC การทำให้หมาด ๆ ในปัจจุบัน

(4) ใช้นาฬิกาความถี่ต่ำสุดที่ตรงตามข้อกำหนดของระบบ

(5) นาฬิกาจะต้องอยู่ใกล้กับอุปกรณ์ที่ใช้นาฬิกามากที่สุด เปลือกของออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์จะต้องต่อสายดิน พื้นที่นาฬิกาล้อมรอบด้วยสายดิน สายนาฬิกาจะต้องสั้นที่สุด จะต้องไม่มีการเดินสายไฟภายใต้คริสตัลควอตซ์และภายใต้อุปกรณ์ที่ไวต่อเสียง สัญญาณการเลือกนาฬิกา บัส และชิปจะต้องอยู่ห่างจากสาย I / O และขั้วต่อ การรบกวนของเส้นนาฬิกาตั้งฉากกับเส้น I / O น้อยกว่าเส้นที่ขนานกับเส้น I / O

(6) ปลายอินพุตของวงจรเกตที่ไม่ได้ใช้จะต้องไม่ถูกระงับ ปลายอินพุตที่เป็นบวกของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานที่ไม่ได้ใช้จะต้องต่อสายดิน และปลายอินพุตเชิงลบจะต้องเชื่อมต่อกับปลายเอาต์พุต