Kapag nagdidisenyo ng PCB, karaniwang umaasa kami sa karanasan at kasanayan na karaniwang nakikita natin sa Internet. Ang bawat disenyo ng PCB ay maaaring ma-optimize para sa isang tukoy na application. Pangkalahatan, ang mga patakaran sa disenyo nito ay nalalapat lamang sa target na application. Halimbawa, ang mga patakaran ng ADC PCB ay hindi nalalapat sa mga RF PCB at kabaliktaran. Gayunpaman, ang ilang mga alituntunin ay maaaring maituring na pangkalahatan para sa anumang disenyo ng PCB. Dito, sa tutorial na ito, ipakikilala namin ang ilang pangunahing mga problema at kasanayan na maaaring mapabuti ang disenyo ng PCB.
Ang pamamahagi ng kuryente ay isang pangunahing elemento sa anumang disenyo ng elektrisidad. Ang lahat ng iyong mga bahagi ay umaasa sa kapangyarihan upang maisagawa ang kanilang mga pagpapaandar. Nakasalalay sa iyong disenyo, ang ilang mga bahagi ay maaaring may iba’t ibang mga koneksyon sa kuryente, habang ang ilang mga bahagi sa parehong board ay maaaring may mahinang mga koneksyon sa kuryente. Halimbawa, kung ang lahat ng mga bahagi ay pinalakas ng isang kable, ang bawat sangkap ay susunod sa iba’t ibang impedance, na magreresulta sa maraming mga sanggunian sa saligan. Halimbawa, kung mayroon kang dalawang mga circuit ng ADC, isa sa simula at isa pa sa dulo, at ang parehong mga ADC ay nagbasa ng isang panlabas na boltahe, ang bawat analog circuit ay magbabasa ng iba’t ibang potensyal na kaugnay sa kanilang sarili.
Maaari nating buodin ang pamamahagi ng kuryente sa tatlong posibleng paraan: solong mapagkukunan ng puntong, Pinagmulan ng bituin at pinagkukunang multipoint.
(a) Single point power supply: ang power supply at ground wire ng bawat bahagi ay pinaghiwalay sa bawat isa. Ang power routing ng lahat ng mga bahagi ay natutugunan lamang sa isang solong point ng sanggunian. Ang isang solong punto ay itinuturing na angkop para sa lakas. Gayunpaman, hindi ito magagawa para sa mga kumplikado o malalaki / katamtamang laking proyekto.
(b) Pinagmulan ng bituin: Ang mapagkukunan ng bituin ay maaaring isaalang-alang bilang isang pagpapabuti ng solong mapagkukunan ng point. Dahil sa mga pangunahing katangian nito, naiiba ito: pareho ang haba ng pagraranggo sa pagitan ng mga bahagi. Karaniwang ginagamit ang koneksyon sa bituin para sa mga kumplikadong mga board ng signal na may bilis ng bilis na may iba’t ibang mga orasan. Sa high-speed signal PCB, ang signal ay karaniwang nagmumula sa gilid at pagkatapos ay umabot sa gitna. Ang lahat ng mga signal ay maaaring mailipat mula sa gitna sa anumang lugar ng circuit board, at ang pagkaantala sa pagitan ng mga lugar ay maaaring mabawasan.
(c) Multipoint na mapagkukunan: itinuturing na mahirap sa anumang kaso. Gayunpaman, madaling gamitin ito sa anumang circuit. Ang mga mapagkukunang multipoint ay maaaring makagawa ng mga pagkakaiba sa sanggunian sa pagitan ng mga bahagi at sa karaniwang pagsasama ng impedance. Pinapayagan din ng istilo ng disenyo na ito ang mataas na paglipat ng IC, orasan at mga circuit ng RF upang ipakilala ang ingay sa mga kalapit na koneksyon sa pagbabahagi ng mga circuit.
Siyempre, sa ating pang-araw-araw na buhay, hindi tayo palaging magkakaroon ng isang solong uri ng pamamahagi. Ang tradeoff na maaari nating gawin ay ihalo ang mga mapagkukunang solong point sa mga mapagkukunang multi-point. Maaari kang maglagay ng mga analog na sensitibong aparato at mga high-speed / RF system sa isang punto, at lahat ng iba pang hindi gaanong sensitibong mga peripheral sa isang punto.
Naisip mo na ba tungkol sa kung dapat kang gumamit ng mga sasakyang panghimpapawid ng kuryente? Ang sagot ay oo. Ang power board ay isa sa mga pamamaraan upang ilipat ang lakas at mabawasan ang ingay ng anumang circuit. Pinapaikli ng eroplano ng kuryente ang landas ng saligan, binabawasan ang inductance at pinapabuti ang pagganap ng electromagneticatib (EMC). Dahil din sa katotohanang ang isang parallel plate decoupling capacitor ay nabuo din sa mga eroplano ng supply ng kuryente sa magkabilang panig, upang maiwasan ang paglaganap ng ingay.
Ang board ng kuryente ay mayroon ding halatang kalamangan: dahil sa malaking lugar nito, pinapayagan nitong dumaan ang higit pang kasalukuyang, sa gayon ay nadaragdagan ang saklaw ng temperatura ng operating ng PCB. Ngunit mangyaring tandaan: ang layer ng kuryente ay maaaring mapabuti ang temperatura ng pagtatrabaho, ngunit dapat ding isaalang-alang ang mga kable. Ang mga patakaran sa pagsubaybay ay ibinibigay ng ipc-2221 at ipc-9592
Para sa isang PCB na may isang mapagkukunan ng RF (o anumang aplikasyon ng signal na may bilis na bilis), dapat ay mayroon kang isang kumpletong eroplano sa lupa upang mapabuti ang pagganap ng circuit board. Ang mga signal ay dapat na matatagpuan sa iba’t ibang mga eroplano, at halos imposibleng matugunan ang parehong mga kinakailangan sa parehong oras gamit ang dalawang mga layer ng plate. Kung nais mong mag-disenyo ng isang antena o anumang mababang pagiging kumplikado ng RF board, maaari mong gamitin ang dalawang mga layer. Ang sumusunod na pigura ay nagpapakita ng isang paglalarawan kung paano mas mahusay na magagamit ng iyong PCB ang mga eroplano na ito.
Sa halo-halong disenyo ng signal, karaniwang inirekomenda ng mga tagagawa na ihiwalay ang analog ground mula sa digital ground. Ang mga sensitibong analog na circuit ay madaling maapektuhan ng mga high-speed switch at signal. Kung magkakaiba ang analog at digital grounding, magkakahiwalay ang eroplano ng saligan. Gayunpaman, mayroon itong mga sumusunod na kawalan. Dapat nating bigyang-pansin ang crosstalk at loop area ng hinati na lupa na sanhi ng pangunahin ng ground plan. Ang sumusunod na ilustrasyon ay nagpapakita ng isang halimbawa ng dalawang magkakahiwalay na mga eroplano sa lupa. Sa kaliwang bahagi, ang kasalukuyang pagbalik ay hindi maaaring direktang dumaan kasama ang ruta ng signal, kaya magkakaroon ng isang loop area sa halip na idinisenyo sa kanang lugar ng loop.
Pagkakatugma sa electromagnetic at pagkagambala ng electromagnetic (EMI)
Para sa mga disenyo ng mataas na dalas (tulad ng mga RF system), ang EMI ay maaaring maging isang malaking kawalan. Ang ground plane na tinalakay nang mas maaga ay tumutulong na mabawasan ang EMI, ngunit ayon sa iyong PCB, ang ground plane ay maaaring maging sanhi ng iba pang mga problema. Sa mga nakalamina na may apat o higit pang mga layer, ang distansya ng sasakyang panghimpapawid ay napakahalaga. Kapag ang capacitance sa pagitan ng mga eroplano ay maliit, ang electric field ay lalawak sa board. Sa parehong oras, ang impedance sa pagitan ng dalawang eroplano ay bumababa, pinapayagan ang daloy ng kasalukuyang pagbalik sa daloy ng signal plane. Gumagawa ito ng EMI para sa anumang signal ng mataas na dalas na dumadaan sa eroplano.
Ang isang simpleng solusyon upang maiwasan ang EMI ay upang maiwasan ang mga bilis ng signal mula sa pagtawid sa maraming mga layer. Magdagdag ng decoupling capacitor; At ilagay ang mga grounding vias sa paligid ng mga kable ng signal. Ang sumusunod na pigura ay nagpapakita ng isang mahusay na disenyo ng PCB na may mataas na dalas ng signal.
I-filter ang ingay
Ang mga capacitor ng bypass at ferrite beads ay mga capacitor na ginamit upang salain ang ingay na nabuo ng anumang sangkap. Talaga, kung ginamit sa anumang mataas na bilis na application, ang anumang I / O pin ay maaaring maging isang mapagkukunan ng ingay. Upang mas mahusay na magamit ang mga nilalaman na ito, bibigyan namin ng pansin ang mga sumusunod na puntos:
Laging ilagay ang ferrite beads at bypass capacitors nang malapit hangga’t maaari sa pinagmulan ng ingay.
Kapag gumagamit kami ng awtomatikong paglalagay at awtomatikong pagruruta, dapat nating isaalang-alang ang distansya upang suriin.
Iwasan ang mga vias at anumang iba pang pagruruta sa pagitan ng mga filter at sangkap.
Kung mayroong isang ground plane, gumamit ng maraming sa pamamagitan ng mga butas upang mapunta ito nang tama.