De meest voorkomende problemen bij het ontwerpen van PCB's en hun analyse

PCB (Printed Circuit Board) is nogal een kern in elektronische producten die wordt toegepast in bijna alle apparaten van verschillende gebieden, van klein tot groot, van computers, telecommunicatie tot militaire hardware. Simpel gezegd, PCB speelt een belangrijke rol bij het implementeren van functies van elektronische producten.

Toch is het nooit een gemakkelijke taak om een ​​printplaat te ontwerpen en moeten veel associaties, tussen lagen, componenten of circuits, goed worden aangepakt. Een slecht doordacht ontwerp zal mogelijk storingen of zelfs catastrofes naar voren brengen wanneer het in een elektronisch systeem werkt. Ondanks de moeilijkheidsgraad van PCB-ontwerp op zich, kunnen sommige problemen die vaak voorkomen, worden samengevat, zodat alle PCB-ontwerpers zich hiervan van tevoren bewust kunnen worden en kunnen leren ermee om te gaan voorafgaand aan de PCB-fabricagefase.

OPMERKING:Dit artikel bespreekt PCB-ontwerpproblemen en oplossingen op basis van de deelname van Altium Designer-software.

Problemen met PCB-ontwerp op schema

Probleem #1:Volgens ERC-rapport is er geen toegangssignaal op pinnen.
Analyse:
a. I/O moet op pinnen worden gedefinieerd bij het opzetten van een pakket;
b. Bij het vaststellen of plaatsen van componenten kan het attribuut inconformiteit worden aangepast zodat pinnen en lijnen los blijven;
c. Bij het opzetten van componenten heeft de pin last van omgekeerde richting.

Probleem #2:Componenten gaan verder dan papier.
Analyse:Bestanden worden niet gemaakt in het midden van componentbibliotheekpapier.

Probleem #3:De netlijst van het gemaakte engineeringbestand heeft slechts gedeeltelijk toegang tot PCB.
Analyse:het item "globaal" wordt niet opgehaald bij het genereren van een netlijst.

Probleem #4:Componenten kunnen niet worden geroteerd.
Analyse:invoermethode moet worden gewijzigd.

PCB-ontwerpproblemen op PCB

Probleem#1:Tijdens het laden van het netwerk komt het rapport NODE niet voor.
Analyse:
a. De componenten in het schema maken mogelijk gebruik van het pakket dat niet beschikbaar is in de componentenbibliotheek;
b. De componenten in schema's gebruiken pakketten die niet compatibel zijn met die welke in de componentenbibliotheek worden gebruikt;

Probleem #2:DRC-rapportnetwerk is verdeeld in een aantal secties.
Analyse:dit probleem toont aan dat dit netwerk niet is aangesloten en dat CONNECTED COPPER kan worden gebruikt om door het bestand te gaan.

Probleem #3:Tijdens het proces moet zo min mogelijk een blauw scherm worden gebruikt.
Analyse:Bestanden kunnen vele malen worden geëxporteerd om een ​​nieuw DDR-bestand te genereren om de bestandsgrootte te verkleinen. Automatische routering wordt niet aanbevolen bij het ontwerpen van complexe PCB's.

Routing is een behoorlijk belangrijke stap in het ontwerp van PCB's en alle stappen ervoor zijn alle voorbereidingen. Als het gaat om PCB-ontwerp, vereist routering de meeste vereisten. PCB-routing kan worden ingedeeld in enkelzijdige routering, dubbelzijdige routering en meerzijdige routering. Er zijn twee routeringsmethoden beschikbaar:automatische routering en interactieve routering. Voorafgaand aan automatische routering kan interactieve routering vooraf worden gebruikt voor relatief complexe systemen. De zijlijnen bij ingangs- en uitgangsterminals moeten voorkomen dat ze parallel aan elkaar zijn, zodat RF-interferentie niet kan worden gegenereerd. Waar nodig moeten grondlijnen worden toegevoegd en de routering op twee aangrenzende lagen moet verticaal ten opzichte van elkaar zijn. Parallelle lijnen hebben de neiging om parasitaire koppeling te genereren. De routeringssnelheid van automatische routering is afhankelijk van een doordachte lay-out en routeringsregels kunnen vooraf worden ingesteld. In het algemeen kan eerst op aanvraag gebaseerde routering worden uitgevoerd en moet het routeringspad in het algemeen worden geoptimaliseerd. Gerouteerde lijnen zullen dan worden gesloten en er zal een omleiding worden geïmplementeerd om het algehele effect te verbeteren. Wat betreft het ontwerp voor PCB's met componentdichtheid, kunnen alleen doorlopende gaten nauwelijks tellen met veel verspilde routeringskanalen. Daarom is blind en begraven via technologie gecreëerd. Ze werken niet alleen als doorlopende gaten, maar besparen ook veel routeringskanalen. Als gevolg hiervan kan routering eenvoudiger, soepeler en beter zijn.

Problemen met PCB-ontwerp over interferentie en hun oplossingen

Er treedt altijd interferentie op met elektronische apparatuur tijdens het debuggen en toepassen, wat voortkomt uit een groot aantal oorzaken. Van alle oorzaken zorgen irrationele routering en onjuiste plaatsing van componenten voor de meeste interferentie, afgezien van interferentie als gevolg van omgevingsinvloeden. Interferentie zal er mogelijk toe leiden dat elektrische apparatuur niet normaal kan werken of zelfs defect raakt. Daarom moet mogelijke interferentie worden beperkt in de ontwerpfase van de PCB.

Probleem #1:Opwekking en controle van interferentie op de grondlijn.

Analyse en oplossingen:

Als de aardlijnen nulpotentiaal aangeven, moet het relatieve potentiaalverschil van elk aardingspunt in het hele circuit ook nul zijn. Het is echter bijna onmogelijk om ervoor te zorgen dat het potentiaalverschil absoluut nul is en een klein potentiaalverschil zal mogelijk resulteren in interferentiesignalen die de normale werking van het hele circuit beïnvloeden nadat het is vergroot door het versterkende circuit.

Om interferentie te beperken, kunnen de volgende methoden worden gebruikt:a. correcte aardingsrichtlijnen moeten worden gevolgd door op; b. digitale aardingslijnen moeten worden gescheiden van analoge aardingslijnen; c. grondlijnen moeten zoveel mogelijk worden verdikt; d. aarding moet zoveel mogelijk worden gecoat.

Probleem #2:Stroomstoring en terughoudendheid.

Analyse en oplossingen:stroominterferentie komt misschien voort uit irrationeel schematisch ontwerp, routering of lay-out. Daarom kan de AC-DC-lus niet met elkaar worden verbonden tijdens het routeren en mogen grondlijnen niet parallel lopen met de grote lus. Bovendien mogen hoogspanningslijnen en signaallijnen niet te dicht bij elkaar liggen en mogen ze nooit parallel lopen. Indien nodig kunnen filters worden toegevoegd tussen de uitgangsaansluiting en het apparaat.

Probleem #3:EMI (elektromagnetische interferentie) en de beperking ervan.

Omdat componenten dicht op elkaar zijn geplaatst, zal EMI, als een irrationeel ontwerp wordt geïmplementeerd, worden opgewekt, zoals interferentie met distributieparameters en EMI van componenten. Er moeten overeenkomstige maatregelen worden genomen om verschillende interferenties te voorkomen.

Analyse en oplossingen:

a. Parasitaire koppeling tussen printcircuits. Het effect van de distributieparameter tussen twee parallelle leidingen met korte afstand is gelijk aan die van inductantie en capaciteit die wederzijds koppelen. Signalen stromen door de ene leiding, terwijl inductieve signalen worden gegenereerd door de andere leiding. Signaallijnen kunnen dus nooit worden ontworpen om parallel aan elkaar te zijn tijdens het ontwerpen van PCB's of afschermingslijnen kunnen worden gebruikt om zwakke interferentiesignalen tegen te houden om interferentie te stoppen.

b. Interferentie tussen magnetische onderdelen. Luidsprekers en elektromagneten produceren een constant magnetisch veld, terwijl hoogspanningstransformatoren en relais een wisselend magnetisch veld produceren. Beide magnetische velden veroorzaken interferentie met perifere componenten en printlijnen en overeenkomstige beperkende maatregelen kunnen worden genomen op basis van verschillende situaties:
• Het snijden op gedrukte lijnen veroorzaakt door magnetische lijnen moet worden verminderd.
• De posities van twee magnetische delen moeten verticaal ten opzichte van elkaar blijven langs twee verschillende magnetische richtingen om koppeling tussen twee delen te verminderen.
• De interferentiebron moet magnetische afscherming krijgen en de afschermingskap moet goed met de grond zijn verbonden .

Probleem #4:Thermische interferentie en beperking.

Analyse en oplossingen:wanneer apparaten met een hoog vermogen werken, hebben ze meestal zo'n hoge temperatuur dat er warmtebronnen in het circuit beschikbaar zijn, waardoor interferentie op de printplaat wordt veroorzaakt. Daarom moeten temperatuurgevoelige componenten ver van warmtegenererende onderdelen worden geplaatst tijdens het ontwerp van de PCB-lay-out en moeten warmtebronnen aan de buitenzijde van de printplaat worden geplaatst om te voorkomen dat de gegenereerde warmte wordt overgedragen of dat thermische dissipatie wordt gegenereerd. Indien nodig moet een thermisch dissipatieblad worden uitgerust.

Dit artikel behandelt alleen de meest voorkomende problemen die we gewoonlijk tegenkomen bij het ontwerpen van PCB's en hun oplossingen. Er wordt zelfs verwacht dat u meer problemen zult ontdekken in uw praktische ontwerpervaring.

Handige bronnen
• Hoe u hoogwaardige PCB's ontwerpt
• De belangrijkste PCB-ontwerpregels die u moet kennen
• Een richtlijn van schematisch naar PCB-ontwerp op basis van Altium Designer
• Hoe om interferentie in PCB-ontwerp te verslaan
• Methoden om het anti-interferentievermogen in PCB-ontwerp te versterken