Een beknopte handleiding voor beginners over PCB-layout

PCB, een afkorting voor Printed Circuit Board, is het fundamentele platform om elektronische componenten te vervoeren om overeenkomstige functies te bereiken. Op basis van substraatmateriaal wordt PCB gefabriceerd in overeenstemming met PCB-ontwerpbestanden waarbij verbinding wordt bereikt tussen bordlagen, bord en componenten. De leidende functie van PCB ligt in zijn relaistransmissierol met volledige bijdrage aan de elektrische verbinding tussen alle onderdelen rond de printplaat. Daarom wordt PCB meestal beschouwd als de kern van elektronische producten.

PCB's moeten strikt worden vervaardigd in overeenstemming met PCB-ontwerpbestanden, inclusief Gerber-bestanden, NC-boorbestanden, stencilontwerpbestanden enz. Die samen uiteindelijk zullen leiden tot echte PCB's. Dit artikel biedt een korte handleiding voor PCB-lay-out voor beginners in PCB-ontwerp, waarin belangrijke kwesties met betrekking tot PCB-ontwerp en lay-out worden behandeld. Het is te hopen dat dit artikel een verband zal zijn voor beginnende elektronische ingenieurs.

Wat is PCB-layout?

PCB-lay-out bevat voornamelijk plaatsing van componenten aan boord, routing, spoorbreedte, spoorafstand enz. Aangezien printplaten in bijna alle elektronische producten worden toegepast, zijn PCB's op grote schaal toegepast in gebieden zoals consumentenelektronica, informatie, telecommunicatie, medische zorg of zelfs ruimtevaart . De lay-out van PCB's speelt een essentiële rol bij het beïnvloeden van hun verwachte functies en prestaties.

Basisbeginselen van PCB-layout

Bij het tekenen van schema's met PCB-ontwerpsoftware is het essentieel om afkortingen van elektronica onder de knie te krijgen, aangezien de eerste drie letters meestal worden gebruikt om een ​​term aan te duiden. RES staat bijvoorbeeld voor weerstand; CAP staat voor condensator; IND staat voor inductor. Het is dus van groot belang om enkele elektronische termen onder de knie te krijgen:spanning, stroom, Ohm, Volt, Ampere, Watt, circuit, circuitelement, weerstand, weerstand, inductantie, inductor, capaciteit, condensator, de wet van Ohm, de wet van Kirchhoff, de spanningswet van Kirchhoff (KVL), huidige wet van Kirchhoff (KCL), lus, netwerk, passief netwerk met twee terminals, actief netwerk met twee terminals.

Onvermijdelijke problemen om te overwegen in PCB-layout

• Minimale afstand

Een PCB-ontwerp moet een frame hebben en de minimale afstand tussen framelijn en componentpen moet minimaal 2 mm zijn en het is rationeel om deze in te stellen op 5 mm.

• Componentplaatsing

Kortom, als het gaat om een ​​circuitsysteem dat een digitaal circuit en een analoog circuit bevat, moeten ze worden gescheiden om systemen systematisch te koppelen aan circuits die tot dezelfde categorie behoren. Bovendien moeten componenten worden geplaatst in overeenstemming met de richting van de signaalstroom, functies en modules.

De verwerkingseenheid voor het ingangssignaal en de componenten voor het aansturen van het uitgangssignaal moeten in de buurt van het bord worden geplaatst om de ingangs-/uitgangssignaallijnen zo kort mogelijk te maken en de ingangs-/uitgangsinterferentie te verminderen.

Wat de plaatsingsrichting van componenten betreft, kunnen componenten alleen verticaal of horizontaal worden geplaatst. Als er een relatief groot potentiaalverschil tussen componenten beschikbaar is, moet de afstand tussen componenten groot genoeg zijn om te stoppen met ontladen.

Wat betreft een printplaat met een gemiddelde dichtheid, moet de afstand tussen componenten met een laag vermogen worden overwogen op basis van solderen. Wanneer golfsolderen is geselecteerd, kan de afstand tussen componenten in het bereik van 50mil tot 100mil liggen.

Voedings- en aardleidingontwerp in PCB-lay-out

Het is geen moeilijke taak voor PCB-ontwerpingenieurs om de oorzaak van de geluidsontwikkeling tussen grondlijnen en hoogspanningslijnen te begrijpen. Zelfs als de PCB-lay-out uitstekend is uitgevoerd, zal de interferentie als gevolg van onvoldoende aandacht voor de plaatsing van stroom- en aardleidingen de productprestaties nog steeds verminderen, of zelfs leiden tot totale uitval. Daarom is het de taak van PCB-lay-outingenieur om ruisinterferentie zoveel mogelijk te verminderen om de kwaliteit van het product te garanderen met de onderstaande methoden:

a. Een koperen laag met een groot oppervlak wordt gebruikt als aardleidingen en alle ongebruikte delen moeten worden verbonden met aarde, die als aardleidingen kan worden gebruikt. In termen van meerlaagse PCB's moeten stroom- en aardleidingen respectievelijk in verschillende lagen worden gerangschikt.

b. Er moet een ontkoppelingscondensator worden toegevoegd tussen de stroom- en aardeleidingen.

c. De breedte van grondlijnen en hoogspanningslijnen moet zo veel mogelijk worden ingesteld. Het is het beste om grondlijnen breder te maken dan hoogspanningslijnen. De breedte-indeling van grondlijnen, hoogspanningslijnen en signaallijnen moet zijn:aardingslijnen> hoogspanningslijnen> signaallijnen.

d. Er moeten brede grondgeleidende lijnen worden gebruikt om een ​​lus te maken op een PCB met digitale schakeling.

Drie tips om EMI in PCB-layout te verminderen

EMC-onderhoud (elektromagnetische compatibiliteit) is een must in de lay-out van PCB's. De implementatie van EMC is erop gericht EMI (elektromagnetische interferentie) zoveel mogelijk te verminderen. Om EMI te verminderen, moeten de volgende drie elementen worden gefocust:elektromagnetische interferentiebron, koppelingspad en slachtoffer.

Om EMC te bereiken, moeten maatregelen uitgaan van de bovenstaande elementen. Eerst moeten de interferentiebron, het koppelingspad en gevoelige apparaten worden geanalyseerd en effectieve maatregelen moeten worden samengevat en genomen om de interferentiebron te stoppen, interferentiekoppeling te elimineren of te verminderen, de respons van gevoelige apparaten op interferentie te verminderen of het elektromagnetische gevoeligheidsniveau te verhogen.

Om storingen veroorzaakt door mensen te beperken en de geldigheid van de toegepaste technische maatregelen te bevestigen, dienen ook organisatorische maatregelen te worden getroffen. Er moet dus een reeks volledige voorschriften en normen worden opgesteld en gevolgd met een redelijk verdeeld spectrum. Bovendien moet de toepassing van spectrum worden gecontroleerd en beheerd en moet de werkmodus worden bepaald op basis van frequentie, werktijd en antennerichting. De elektromagnetische omgeving moet worden geanalyseerd en de plaatsing moet worden gekozen terwijl de EMC-administratie wordt uitgevoerd.

• Elektromagnetische interferentiebron

EMI-bron verwijst naar elk type (natuurlijk of uitgestraald door een elektrisch apparaat) elektromagnetische energie die schade toebrengt aan mensen of apparaten in dezelfde omgeving of die EMI-schade veroorzaakt aan andere apparaten, subsystemen of het hele systeem, wat leidt tot verslechtering van de prestaties of mislukking.

• Koppelingspad

Koppelingspad verwijst naar de toegang of het medium dat wordt gebruikt om EMI te verzenden.

• Slachtoffer

Slachtoffer verwijst naar de mens of systemen die door EMI zijn beschadigd, inclusief componenten, apparatuur, subsystemen of systemen die te lijden hebben onder verminderde prestaties of storingen.