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.

Bu makale ilk olarak PCB yerleşimi tasarım kurallarını ve tekniklerini tanıtır ve ardından yerleşimin DFM gereksinimleri, termal tasarım gereksinimleri, sinyal bütünlüğü gereksinimleri, EMC gereksinimleri, katman ayarları ve güç toprak bölümü gereksinimlerinden PCB düzeninin nasıl tasarlanacağını ve denetleneceğini açıklar. güç modülleri. Gereksinimler ve diğer hususlar ayrıntılı olarak analiz edilecek ve ayrıntıları öğrenmek için editörü takip edeceksiniz.

PCB düzeni tasarım kuralları

1. Normal şartlar altında, tüm bileşenler devre kartının aynı yüzeyinde düzenlenmelidir. Yalnızca üst düzey bileşenler çok yoğun olduğunda, yonga dirençleri, yonga kapasitörleri ve yonga kapasitörleri gibi sınırlı yüksekliğe ve düşük ısı üretimine sahip bazı cihazlar kurulabilir. Alt katmana Chip IC vb. yerleştirilir.

2. Elektrik performansının sağlanması öncülüğünde, bileşenlerin düzgün ve güzel olması için ızgara üzerine yerleştirilip birbirine paralel veya dik olarak yerleştirilmelidir. Normal şartlar altında bileşenlerin örtüşmesine izin verilmez; bileşenlerin yerleşimi kompakt olmalı ve bileşenler tüm yerleşim üzerinde düzenlenmelidir. Dağılım düzgün ve yoğundur.

3. The minimum distance between adjacent land patterns of different components on the circuit board should be above 1mm.

4. Devre kartının kenarından olan mesafe genellikle 2MM’den az değildir. Devre kartının en iyi şekli dikdörtgendir ve en boy oranı 3:2 veya 4:3’tür. Devre kartının boyutu 200 MM x 150 MM’den büyük olduğunda, devre kartının neye dayanabileceğini düşünün Mekanik mukavemet.

PCB layout design skills

PCB’nin yerleşim tasarımında, devre kartının birimleri analiz edilmeli ve yerleşim tasarımı başlangıç ​​işlevine göre yapılmalıdır. Devrenin tüm bileşenlerini düzenlerken aşağıdaki ilkelere uyulmalıdır:

1. Devre akışına göre her bir işlevsel devre biriminin konumunu, yerleşimin sinyal dolaşımına uygun olması ve sinyalin mümkün olduğunca aynı yönde tutulması için düzenleyin [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. Yüksek frekanslarda çalışan devreler için bileşenler arasındaki dağılım parametreleri dikkate alınmalıdır. Genel devrelerde, bileşenler mümkün olduğunca paralel olarak düzenlenmelidir, bu sadece güzel değil, aynı zamanda kurulumu ve seri üretimi kolay.

PCB düzeni nasıl tasarlanır ve incelenir

1. DFM requirements for layout

1. Optimum işlem rotası belirlendi ve tüm cihazlar tahtaya yerleştirildi.

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. Çevirme anahtarının, sıfırlama cihazının, gösterge ışığının vb. konumu uygundur ve gidon çevredeki cihazlarla etkileşime girmez.

5. Kartın dış çerçevesi, 197mil’lik pürüzsüz bir radyana sahiptir veya yapısal boyut çizimine göre tasarlanmıştır.

6. Sıradan levhaların 200mil işlem kenarları vardır; arka panelin sol ve sağ tarafları 400mil’den büyük işlem kenarlarına sahiptir ve üst ve alt taraflar 680mil’den büyük işlem kenarlarına sahiptir. Cihaz yerleşimi, pencere açma pozisyonu ile çelişmez.

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. Dalga lehimleme ile işlenen cihaz pin adımı, cihaz yönü, cihaz adımı, cihaz kitaplığı vb. dalga lehimleme gerekliliklerini dikkate alır.

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. Kıvrım parçalarının bileşen yüzey mesafesi 120 milden fazladır ve kaynak yüzeyindeki kıvrım parçalarının geçiş alanında herhangi bir cihaz yoktur.

11. Uzun cihazlar arasında kısa cihazlar yoktur ve yama cihazları ve kısa ve küçük araya giren cihazlar, yüksekliği 5 mm’den fazla olan cihazlar arasında 10 mm mesafeye yerleştirilmiştir.

12. Polar cihazlarında polarite serigrafi logoları bulunur. Aynı tip polarize eklenti bileşenlerinin X ve Y yönleri aynıdır.

13. All devices are clearly marked, no P*, REF, etc. are not clearly marked.

14. SMD cihazlarının bulunduğu yüzey üzerinde “L” şeklinde yerleştirilmiş 3 adet konumlandırma imleci bulunmaktadır. Konumlandırma imlecinin merkezi ile tahtanın kenarı arasındaki mesafe 240 milden fazladır.

15. Boarding işlemi yapmanız gerekiyorsa, boarding ve PCB işleme ve montajını kolaylaştırmak için yerleşim düzeni düşünülür.

16. Yontma kenarları (anormal kenarlar) freze olukları ve damga delikleri ile doldurulmalıdır. Damga deliği, genellikle 40 mil çapında ve kenardan 16 mil uzaklıkta metalize olmayan bir boşluktur.

17. The test points used for debugging have been added in the schematic diagram, and they are placed appropriately in the layout.

İkincisi, yerleşim düzeninin termal tasarım gereksinimleri

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. Düzen, makul ve düzgün ısı dağılımı kanallarını hesaba katar.

4. Elektrolitik kondansatör, yüksek ısı cihazından uygun şekilde ayrılmalıdır.

5. Köşebent altındaki yüksek güçlü cihazların ve cihazların ısı dağılımını düşünün.

Üçüncüsü, düzenin sinyal bütünlüğü gereksinimleri

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. Yüksek hız ve düşük hız, dijital ve analog modüllere göre ayrı ayrı düzenlenmiştir.

5. Sistem gereksinimlerinin karşılandığından emin olmak için analiz ve simülasyon sonuçlarına veya mevcut deneyime dayalı olarak veri yolunun topolojik yapısını belirleyin.

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.

Dört, EMC gereksinimleri

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. Tek kartın kaynak yüzeyindeki cihaz ile bitişikteki tek kart arasındaki elektromanyetik paraziti önlemek için, tek kartın kaynak yüzeyine hiçbir hassas cihaz ve güçlü radyasyon cihazı yerleştirilmemelidir.

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. Koruma devresi, önce koruma sonra filtreleme prensibine göre arayüz devresinin yanına yerleştirilir.

5. Koruyucu gövde ve koruyucu kabuktan koruyucu gövdeye ve koruyucu kapak kabuğuna olan mesafe, yüksek iletim gücüne sahip veya özellikle hassas (kristal osilatörler, kristaller vb.) cihazlar için 500 milden fazladır.

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. İki sinyal katmanı birbirine doğrudan bitişik olduğunda, dikey kablolama kuralları tanımlanmalıdır.

2. Ana güç katmanı, karşılık gelen zemin katmanına mümkün olduğunca bitişiktir ve güç katmanı 20H kuralına uygundur.

3. Each wiring layer has a complete reference plane.

4. Çok katmanlı levhalar lamine edilmiştir ve çekirdek malzemesi (CORE), bakır kabuk yoğunluğunun eşit olmayan dağılımı ve ortamın asimetrik kalınlığının neden olduğu bükülmeyi önlemek için simetriktir.

5. Levhanın kalınlığı 4.5 mm’yi geçmemelidir. Kalınlığı 2.5 mm’den (arka panel 3 mm’den büyük) olanlar için, teknisyenlerin PCB işleme, montaj ve ekipmanla ilgili herhangi bir sorun olmadığını ve PC mukavva kalınlığının 1.6 mm olduğunu teyit etmesi gerekir.

6. Yolun kalınlık-çap oranı 10:1’den büyük olduğunda, PCB üreticisi tarafından onaylanacaktır.

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

8. Anahtar bileşenlerin güç ve toprak işlemesi gereksinimleri karşılar.

9. Empedans kontrolü gerektiğinde, katman ayar parametreleri gereksinimleri karşılar.

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. Tek kart alt panoya güç sağladığında, ilgili filtre devresini tek kartın güç çıkışının ve alt kartın güç girişinin yakınına yerleştirin.

Seven, other requirements

1. Düzen, kablolamanın genel düzgünlüğünü hesaba katar ve ana veri akışı makuldür.

2. Yerleşimi optimize etmek için yerleşim sonuçlarına göre hariç tutma, FPGA, EPLD, veri yolu sürücüsü ve diğer cihazların pin atamalarını ayarlayın.

3. Yerleşim, yönlendirilememesi durumundan kaçınmak için yoğun kablolamadaki alanın uygun şekilde arttırılmasını hesaba katar.

4. Özel malzemeler, özel cihazlar (0.5mmBGA vb. gibi) ve özel işlemler benimsenmişse, teslimat süresi ve işlenebilirlik tamamen dikkate alınmış ve PCB üreticileri ve işlem personeli tarafından onaylanmıştır.

5. Köşebent konektörünün pim karşılık gelen ilişkisi, köşebent konektörünün yönünün ve yönünün tersine çevrilmesini önlemek için onaylanmıştır.

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. Yerleşim tamamlandıktan sonra, proje personelinin cihaz paketi seçiminin cihaz varlığına göre doğru olup olmadığını kontrol etmesi için 1:1 montaj çizimi sağlanmıştır.

9. Pencerenin açılmasında iç düzlem geri çekilmiş olarak düşünülmüş ve uygun bir kablolama yasağı alanı oluşturulmuştur.