Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2024-07-16 Происхождение:Работает
Давайте определимся: вы только что установили новый дизайн печатной платы программу и готовы приступить к первой разводке печатной платы.С чего начать?Большинству инженеров удобно работать со схемами и выбирать основные компоненты, но новичкам в компоновке печатных плат этот процесс может показаться утомительным.Программное обеспечение для проектирования печатных плат поставляется с множеством инструментов и следует определенным рабочим процессам, но новички могут завершить процесс проектирования, поняв некоторые фундаментальные принципы проектирования печатных плат.
В этой статье я представлю некоторые важные принципы дизайна, которым должен следовать каждый новый дизайнер, чтобы обеспечить успешный процесс проектирования.Некоторые из этих пунктов могут бросать вызов традиционным взглядам на конструкцию печатных плат, но они направлены на то, чтобы помочь сбалансировать сигналы с низким уровнем шума, технологичность и простоту компоновки.
Процесс проектирования печатной платы следует стандартному рабочему процессу, и любому новому проектировщику крайне важно понимать, как разворачивается этот рабочий процесс.Стандартный рабочий процесс проектирования печатной платы направлен на выполнение инженерного проектирования, завершение физической компоновки печатной платы и подготовку окончательного проекта к производству.
Прежде чем перейти к следующим шагам, необходимоНецелесообразно тратить время на краткое ознакомление со стандартным рабочим процессом, поэтому, пожалуйста, прочитайте ссылку выше.Рабочий процесс проектирования происходит в соответствии со следующим списком этапов:
Выберите основные компоненты: Выбирайте основные компоненты, которые имеются в наличии и доступны у крупных дистрибьюторов.
Создание и просмотр схемы: Создайте схему в соответствии с техническими требованиями и просмотрите ее.
Создать пустую плату: Создайте пустую печатную плату, постройте стек и установите правила проектирования.
Импортировать данные компонента: Импортируйте данные компонента из схемы в новую компоновку платы.
Разместить компоненты: Разместите компоненты и проверьте их размещение, чтобы убедиться, что они соответствуют инженерным требованиям.
Следы маршрутов: трассировка трасс и соединений между компонентами.
Очистить макет: Очистите разводку печатной платы и выполните окончательную проверку проекта.
Подготовьте выходные данные проекта: подготовить выходные данные проекта и отправить их на производство.
После получения хорошего понимания процесса проектирования прочитайте ссылку ниже, чтобы узнать, как разворачивается рабочий процесс проектирования печатной платы и стандартный набор задач, который должен выполнить каждый дизайнер для создания новой печатной платы.
Если вы только начинаете свой путь в качестве проектировщика печатных плат, вы, скорее всего, создаете схемы для своего устройства.Всякий раз, когда в проект вносятся изменения, вы должны синхронизировать эти изменения между схемой и топологией.В частности, это включает в себя любые из следующих изменений конструкции:
Добавление, удаление или замена компонентов
Добавление, удаление или изменение цепей
Группировка цепей в объекты класса цепей
Изменение информации о параметрах компонентов (номера деталей, информация о поставщике и т. д.)
Любые другие электрические правила или директивы, применимые к объектам на схеме.
После внесения любых изменений их необходимо применить к разводке печатной платы.Это можно сделать с помощью функции импорта в программном обеспечении для проектирования печатных плат.Это гарантирует, что все в проекте синхронизировано, а механизм правил проектирования в программном обеспечении правильно прочитает ваши проектные данные.
Каждый объект на схеме должен быть связан с объектом на топологии печатной платы.
Чтобы поддерживать эту синхронизацию, убедитесь, что изменения компонентов вносятся в схему, а затем импортируются в топологию платы, а не наоборот.
Любой дизайн, который вы собираетесь производить в виде физического продукта, должен быть масштабируемым для массового производства.Программное обеспечение ECAD позволяет реализовать любую мыслимую конструктивную особенность в разводке печатной платы.Однако ваши проектные решения должны быть реализованы в рамках стандартных процессов, а это означает, что проектировщики должны быть знакомы с производственными ограничениями печатных плат.
Это означает, что каждый разработчик печатных плат должен потратить время на изучение основ производства печатных плат, чтобы обеспечить полную технологичность своих проектов.Это предполагает понимание важного набора практик, которые следует включить в процесс проектирования, известного как «Проектирование для технологичности» (DFM).Потратьте некоторое время, чтобы узнать о некоторых распространенных ошибках проектирования, которые могут сорвать производство и привести к тому, что ваши платы будут отправлены обратно на доработку до начала производства.
Понимание производственного процесса и некоторых стандартных возможностей производителей печатных плат облегчит понимание ограничений, налагаемых правилами проектирования.Большинство проблем DFM связаны с размерами медных элементов или зазорами между различными элементами печатной платы.Правила проектирования по умолчанию, запрограммированные в программном обеспечении для проектирования печатных плат, как правило, несколько консервативны, и вы должны знать об ограничениях при нарушении этих правил проектирования.
Например, рассмотрим следующий пакет.Расстояние между контактными площадками этого пакета составляет примерно 9 мил.Однако когда компонент переносится на топологию платы, возникает ошибка правила проектирования (показана зеленым цветом).Вы можете легко нарушить это правило проектирования и установить ограничение ниже, поскольку большинство производителей требуют минимального расстояния около 5 мил.Прежде чем игнорировать правила проектирования, обязательно проверьте требования к зазорам в таблице возможностей производителя.
Минимальный зазор по умолчанию может быть слишком большим, а импорт компонентов может нарушать правила проектирования.Убедитесь, что в правилах проектирования задано правильное значение зазора.
Каждая печатная плата нуждается в четком заземлении, чтобы все компоненты конструкции могли образовывать целостную цепь и получать питание по всей конструкции.Заземление можно подключить к аккумулятору на плате или внешнему источнику питания.Независимо от способа подключения, его необходимо обеспечить для всех остальных компонентов печатной платы.Безусловно, самый простой метод — использовать заземляющую пластину, когда один слой печатной платы предназначен для заземления и покрыт большой медной пластиной.
Я всегда удивляюсь, когда вижу, что многие новые дизайнеры не решаются размещать заземляющие плоскости в своих печатных платах.Многие фундаментальные проблемы с шумом, влияющие на цифровые и аналоговые сигналы, можно объяснить отсутствием в устройстве заземляющих слоев.В современных печатных платах стандартным правилом является использование сплошных заземляющих пластин по всему устройству.В некоторых исключениях уместны разделенные плоскости или заземление звезды на печатной плате, но эти методы не подходят для подавляющего большинства цифровых и аналоговых проектов.
После переноса схемных данных в новый макет печатной платы необходимо разместить компоненты вокруг платы.На этом этапе проектирования ваша цель — разместить компоненты так, чтобы обеспечить разрешимость конструкции, то есть ее можно легко трассировать.Поэтому лучше избегать какой-либо маршрутизации до размещения и утверждения размещения всех компонентов.Если вы выполняете трассировку до размещения всех компонентов, вам неизбежно придется изменить трассировку.Постарайтесь свести к минимуму количество пересечений цепей в вашей схеме, прежде чем приступать к какой-либо трассировке.
В этом примере проекта целью размещения компонентов является устранение пересекающихся линий.
После того, как все работы по размещению выполнены и завершены, вы можете приступить к трассировке печатной платы.Если вы последовали приведенным выше советам и ознакомились с правилами проектирования перед тем, как приступить к разводке печатной платы, у вас больше шансов успешно провести трассировку.Когда мы используем термин «успех» для описания маршрутизации, мы обычно имеем в виду следующие аспекты:
Минимизируйте потребность в новых сигнальных слоях: стремитесь маршрутизировать все сигналы без добавления дополнительных слоев сигналов.
Уменьшите межслоевые переходы: Сведите к минимуму использование переходных отверстий, поскольку они могут добавить импеданс и потенциально создать проблемы целостности сигнала.
Минимизировать шум: Достигните этого, используя заземляющие пластины в стеке печатной платы, чтобы обеспечить обратный путь для сигналов и уменьшить электромагнитные помехи (EMI).
Держите следы короткими и прямыми: По возможности убедитесь, что дорожки максимально короткие и прямые, чтобы уменьшить сопротивление, индуктивность и потенциальное ухудшение сигнала.
Этот список рекомендаций не является исчерпывающим, но он применим к большинству сигналов, которые вы будете маршрутизировать по печатной плате.Высокоскоростные, низкоскоростные, низкочастотные аналоговые и радиочастотные конструкции извлекают выгоду из этих методов разводки печатных плат, поэтому привыкайте применять те же методы в разводке печатных плат.
Когда все компоненты макета разведены и завершены, ваша работа еще не завершена.Вам как проектировщику необходимо создавать производственные файлы на основе разводки печатной платы.Программное обеспечение для проектирования печатных плат включает инструменты для автоматического создания этих выходных файлов.Даже после подготовки выходных данных вам все равно следует просмотреть эти файлы, чтобы убедиться в отсутствии ошибок при применении настроек средства экспорта выходных файлов.Потратьте некоторое время, чтобы все просмотреть, прежде чем отправлять производителю.
Файлы Gerber — это стандартный формат, используемый для создания производственных инструментов для производства новых печатных плат.
Поздравляем!Вы завершили этап проектирования и теперь переходите к этапу производства.Ваш производитель проверит конструкцию, чтобы убедиться, что она соответствует его производственным возможностям.Если все пройдет окончательную проверку технологичности проектирования (DFM), ваша печатная плата перейдет на стадию производства и сборки.
