Наиболее полное описание проводки печатной платы, 14 принципов и методов разводки печатной платы
- Настаивайте на ручной проводке и с осторожностью используйте автоматическую проводку.
- Ознакомьтесь со спецификациями производителя
- Соответствующая ширина трассы
- Оставляйте достаточно места между следами
- Размещение компонентов
- Разделяйте аналоговые и цифровые трассы
- Наземный слой
- Оставьте достаточно места для проводки и монтажных отверстий.
- Альтернативные направления проводки
- Избегайте емкостной связи
- Разместите отверстия и прокладки для отвода тепла.
- Заземление и силовая проводка
- Используйте слой шелкографии
- Избегайте угла 90°
- Придерживайтесь ручной проводки
Вообще говоря, общее программное обеспечение для проектирования печатных плат включает функции автоматической трассировки, но на самом деле никакая автоматическая трассировка не может полностью заменить навыки, опыт и гибкость инженеров по разводке печатных плат.
В некоторых случаях можно использовать автотрассировку:
После размещения всех компонентов вы можете проверить степень выполнения с помощью задания AutoRoute, и если она ниже 85 %, вам потребуется скорректировать размещение компонентов.
При маршрутизации узкие места и другие критические точки соединения могут остаться незамеченными, и их можно выявить с помощью функции автоматической маршрутизации.
Если вы не знаете, как начать проводку, или столкнулись с трудностями, вы можете использовать автоматическую маршрутизацию как источник вдохновения.
Когда вы начнете прокладывать медные дорожки, найдите время, чтобы спросить у производителя, есть ли у него требования к минимальной ширине дорожек, интервалу между дорожками и количеству слоев печатной платы, которые они могут собрать.
Зная эту информацию заранее, вы можете установить значения ширины и интервала дорожек в правилах проектирования, чтобы избежать изменения трассировки всей платы.
- Выберите подходящую ширину дорожки
Геометрия трассы (толщина и ширина) гарантирует правильную работу схемы при любых условиях окружающей среды и нагрузки. Трассы печатной платы используются для передачи электрических сигналов и поэтому должны иметь ширину, совместимую с током, протекающим через них.
Инженеры по компоновке печатных плат должны определить минимальную ширину каждой дорожки, чтобы избежать риска перегрева платы; этот параметр напрямую влияет на процесс трассировки, поскольку уменьшает доступное пространство на плате.
Если доступное пространство не является проблемой, рекомендуется использовать дорожки с шириной, превышающей минимальную, что улучшает терморегулирование и надежность платы. Следы на внешнем слое обеспечивают лучший теплообмен и поэтому могут иметь меньшую ширину.
- Оставьте достаточно места между дорожками и контактными площадками
Важно оставить достаточно места между дорожками и контактными площадками печатной платы (как показано ниже), чтобы избежать коротких замыканий на этапах производства или сборки печатной платы.
В общем, рекомендуется оставлять соответствующие зазоры между каждой соседней дорожкой и площадкой, а вокруг них всегда должно быть достаточно места без дорожек и площадок, чтобы избежать риска поражения электрическим током.
- Размещение печатной платы компонент
От того, как расположены компоненты, зависит успех проекта вашей печатной платы. Чтобы правильно разместить компоненты, необходимо полностью понимать их характеристики.
Например, термочувствительные электролитические конденсаторы следует держать подальше от тепловыделяющих диодов, резисторов и катушек индуктивности.
Вот несколько простых правил:
Следует проявлять осторожность с компонентами с несколькими контактами, поскольку они занимают много места.
Сохраняйте компоненты, расположенные в одной и той же ориентации.
Перед размещением рассмотрите функцию каждого компонента и его взаимосвязь с другими компонентами.
Если компоненты были закуплены, рекомендуется распечатать макет на бумаге по размерам и посмотреть, подойдут ли компоненты.
- Разделяйте аналоговые и цифровые трассы
Трассы печатной платы, по которым передаются цифровые сигналы, особенно высокочастотные сигналы, должны быть отделены от дорожек, несущих аналоговые сигналы.
Разделение следов аналоговых сигналов и цифровых сигналов может уменьшить вероятность взаимных помех, тем самым улучшая стабильность и надежность схемы. Когда аналоговые и цифровые сигналы находятся на одной линии, могут возникнуть следующие проблемы:
Создание перекрестных помех: высокочастотная составляющая цифрового сигнала будет мешать аналоговому сигналу, вызывая снижение точности аналогового сигнала.
Введение шума. Цифровые сигналы сами по себе содержат шум. Когда цифровые и аналоговые сигналы проходят по одной линии, эти шумы также влияют на аналоговый сигнал.
Задержка или задержка: цифровые сигналы будут иметь определенную задержку или задержку во время передачи, что может привести к искажению аналоговых сигналов.
- Обратите внимание на слой земли.
Для каждой печатной платы требуется как минимум одна заземляющая пластина, поскольку она обеспечивает одну и ту же опорную точку для всех дорожек для измерения напряжения.
Вместо этого, если вы решите проложить каждую отдельную дорожку к земле, а не к заземляющей плоскости, вы получите бесчисленное множество различных заземляющих соединений, каждое из которых имеет свое собственное сопротивление и падение напряжения.
Самым простым и линейным решением является создание сплошной заземляющей пластины, которая может представлять собой всю медную поверхность или даже весь слой в случае многослойных плат.
Размещение слоя земли под трассой, по которой передается сигнал, поможет снизить ее сопротивление и повысить помехозащищенность. Рекомендуется размещать слои питания и заземления на самом внутреннем слое печатной платы, сохраняя их симметричными и центрированными. Это предотвратит изгиб печатной платы.
- Оставьте достаточно места для проводки и монтажных отверстий.
Когда вы размещаете компоненты, вы должны сначала разместить все плагины, оставляете ли вы достаточно места между другими компонентами и всеми дорожками, которые соединяют их вместе?
Если этого не сделать, может возникнуть опасность поражения печатной платы электрическим током, а использование паяльной маски в качестве единственного изолятора не гарантирует безопасность.
При использовании плагина не забудьте оставить пространство за пределами физических размеров монтажного отверстия, чтобы защитить его от других близлежащих компонентов и следов.
- Альтернативные направления проводки
Если большинство трасс на слое следуют определенному направлению (например, по горизонтали), то вертикальное направление соседних трасс (например, вертикальное) является предпочтительным, что может уменьшить перекрестные помехи между дорожками.
Кроме того, метод подключения с чередованием направлений трасс также может улучшить стабильность сигнала. На трассах в одном направлении могут возникнуть такие проблемы, как отражение, затухание и искажение сигнала из-за взаимодействия емкости и индуктивности между сигнальными линиями.
Следует отметить, что метод проводки с чередованием направлений трасс также может увеличить сложность и стоимость проводки, поэтому его необходимо взвесить и учитывать при реальном проектировании.
- Избегайте емкостной связи
Чтобы уменьшить емкостную связь, вызванную размещением дорожек над и под большими плоскостями земли, необходимо убедиться, что дорожки, назначенные для силовых и аналоговых сигналов, размещены на выделенных слоях.
Уменьшите значение конденсатора: чем меньше значение конденсатора, тем меньше эффект емкостной связи. Поэтому при проектировании схемы можно использовать минимально возможное значение емкости, чтобы уменьшить влияние емкостной связи.
Увеличение импеданса. Увеличение импеданса соответствующих сигналов в цепи может уменьшить влияние емкостной связи. Например, добавление соответствующих резисторов на входе или выходе сигнала может минимизировать эффект емкостной связи между источником сигнала и нагрузкой.
Используйте дифференциальные сигнальные линии. Дифференциальные сигнальные линии могут в определенной степени снизить влияние емкостной связи. Поскольку линия дифференциального сигнала состоит из двух линий, сигнал передается через разность между двумя линиями, поэтому можно избежать проблемы емкостной связи, вызванной одной линией.
- Разместите отверстия и прокладки для отвода тепла.
Размещение отверстий для отвода тепла может повысить эффективность отвода тепла от печатной платы. Тепловые отверстия могут направлять поток воздуха в печатную плату и увеличивать площадь поверхности печатной платы, облегчая рассеивание тепла. Кроме того, отверстия для отвода тепла также могут уменьшить образование пузырьков на поверхности печатной платы и скопление газа во время сварки.
Размещение площадок для пайки может повысить надежность печатной платы. При проектировании площадки необходимо учитывать процесс и качество сварки, а также механическую прочность и стабильность между компонентом и печатной платой. Оптимизируя конструкцию и расположение контактных площадок, можно улучшить качество сварки и уменьшить дефекты сварки, тем самым повышая надежность и производительность печатной платы.
- Заземление и силовая проводка
Следы, связанные с сигналами питания и заземления, толще, чем следы, несущие цифровые или аналоговые сигналы. Это позволяет им проводить большие токи, т.е. их можно легко идентифицировать простым визуальным осмотром, тем самым снижая сигнал и мощность. Возможность неправильного соединения между линиями.
Общее правило — использовать ширину 0.040 дюйма для дорожек заземления и питания и ширину 0.025 дюйма для всех остальных дорожек.
Если вы не сделаете следы питания и заземления шире, чем в среднем, то большое количество тепла, пытающееся пройти через эти ограниченные пространства, может в конечном итоге привести к сжиганию проводов и поджариванию самого устройства. Печатной платы.
Вы можете видеть, что дорожки питания +5 В шире по сравнению со всеми сигнальными дорожками, подключенными к микросхеме.
- Используйте слой шелкографии
Слой шелкографии, поставляемый в комплекте с печатной платой, можно использовать для маркировки информации, которую вы хотите пометить.
Не используйте слишком много слов, которые занимают место.
Нет необходимости записывать всю имеющуюся информацию, например, совершенно нет необходимости указывать номиналы резисторов.
Если это разрешено, текст можно увеличить, чтобы он был более четким при печати.
Не размещайте этикетки на открытых медных контактных площадках, которые подлежат пайке, так как чернила могут заблокировать поток припоя, что приведет к ухудшению соединения.
- Избегайте углов 90°.
Среднестатистический инженер знает, что резкие и прямоугольные кривые могут вызвать проблемы на высоких частотах, создавая разрывы, которые ставят под угрозу целостность сигнала из-за увеличения перекрестных помех, излучения и отражений.
Дорожки проходят через всю печатную плату и вокруг компонентов, а оптимальный угол составляет 45°.