PCB układ jest to samo, co finalizowanie jakiegoś dzieła sztuki. Inżynierowie mogą spędzić dni, tygodnie, a nawet miesiące próbując zaprojektować te wzory, aby rozwinąć coś wyjątkowego. Ale tak jak tych inżynierów zrobić, nie chcesz zrobić jak oni i włączyć wszystkie teorie elektryczne, że nauczyłeś się w coś prawdziwego?
Oczywiście, że tak. Po pierwsze, warto zrozumieć kilka rzeczy dotyczących procesu układania płytek drukowanych. Chociaż przed nami stoją wyzwania, układ PCB jest najlepszą częścią projektowania obwodów drukowanych.
1. Co to jest PCB Layout?
Po pierwsze, układ to sposób, w jaki komponenty czegoś są rozmieszczone lub jak materiały są ustawione. Podobnie jest z płytami PCB. Układ PCB to szeroki termin wskazujący na kilka procesów wymaganych przy projektowaniu PCB. Obejmuje on m.in. wykonanie ścieżek, wycięcie otworów montażowych, etykietowanie i określanie położenia komponentów.
(rysunek układu PCB wykonany ręką człowieka)
2. Projektowanie układu PCB
Projektowanie układu PCB jest unikalną umiejętnością, która wymaga zrozumienia zarówno systemu CAD PCB, jak i oprogramowania do projektowania PCB. Poniżej przedstawiono niektóre z istotnych aspektów tego zagadnienia:
2.1 Zasada oryginalnego układu.
Prawie wszystkie programy do projektowania PCB mają opcję "auto-router" i w większości przypadków wielu projektantów natychmiast korzysta z tej możliwości. Powodem jest to, że jest to łatwy sposób na trasowanie PCB. Ale aby być po bezpiecznej stronie, zalecane jest, aby nigdy nie używać tej opcji. Powodem jest to, że nie jest to tak precyzyjne i symetryczne jak powinno być.
2.2 Pierwotny kierunek układu
Zanim zaczniesz rozmieszczać komponenty, musisz najpierw skonsultować się ze swoim producentem. Być może będziesz musiał wysłuchać wszelkich jego wymagań, takich jak liczba warstw, które może obsłużyć. Inne wymagania mogą dotyczyć m.in. minimalnych szerokości i odstępów pomiędzy ścieżkami.
2.3 Odstępy pomiędzy oryginałami w układzie
Kiedy prąd elektryczny przechodzi przez miedziane ścieżki, generuje ciepło. Można tego jednak uniknąć poprzez kontrolowanie odstępów pomiędzy śladami. Ich szerokość wymaga zarządzania. Ważne jest, aby pamiętać, że bardziej obszerne ślady oznaczają mniejszy opór niż ten, który prąd napotyka podczas przechodzenia przez obwód.
2.4 Unikaj stosowania kąta 90 stopni
Zaleca się unikanie stosowania kąta 90 stopni, a zamiast tego stosowanie kąta 45 stopni. Ale jaki jest tego powód? 45-stopniowe aspekty śledzenia zapobiegają zwarciom. Kąty 90 stopni mogą również nie wytrawiać w pełni, a to może powodować zwarcia.
2.5 Zawsze twórz płaszczyznę
Byłoby pomocne, gdybyś zawsze miał wspólny zacisk uziemienia na schematach obwodów. Jest to niezbędne dla układu PCB, ponieważ zapewnia ścieżkom standardowy punkt odniesienia do pomiaru napięć. Problemy pojawiają się, gdy próbujesz wykorzystać znaczniki zamiast płaszczyzn uziemienia do trasowania.
2.6 Unikaj nakładania się elementów
Wreszcie, za wszelką cenę należy unikać nakładania się elementów na siebie, jeśli chodzi o układy PCB. Może to spowodować, że cała linia stanie się jeszcze bardziej skomplikowana.
(wirtualny projekt układu PCB płytki drukowanej)
3. Proces rozważań nad układem PCB/PCB Layout Guidelines
Chociaż układ PCB może wydawać się dziełem sztuki, istotne jest, aby zacząć w sposób zorganizowany. Aby wymyślić najlepszy projekt, należy przestrzegać następujących niezbędnych trzech kroków.
Krok 1: Najpierw musisz przekształcić swoje schematy w formę układu PCB.
Krok 2: Po drugie, musisz dodać, a następnie obrócić komponenty, aby zmniejszyć długość przewodów powietrznych i ich skrzyżowanie.
Krok 3: Na koniec należy dostosować rozmiar układu do trasowania.
(Inżynier pracujący nad układem PCB i gotowym projektem)
4. Układ PCB - trzy elementy EMI
Zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) są powodowane przez urządzenia elektryczne lub elektroniczne albo przez pola elektromagnetyczne. EMI jest powszechnym zjawiskiem w płytach PCB. Poniżej przedstawiono trzy elementy EMI:
4.1. Trzy rodzaje sprzężenia
Sprzężenie przewodzone występuje wtedy, gdy źródło energii zasila przyzwoitą część anteny, która dotyczy drugiej.
- Sprzężenie pola elektrycznego - jest to sprzężenie, które jest zasilane lub napędzane przez napięcie. Mówiąc inaczej, jest ono proporcjonalne do energii źródła.
- Sprzężenie pola magnetycznego - jest to sprzężenie zasilane lub napędzane przez prąd. Jest to równoważne z przepływem źródła, ujmując to innymi słowami.
4.2.Obwód zegarowy
Obwód zegara - na PCB, synchroniczne obwody cyfrowe są zwykle najbardziej wiarygodne sygnały. W związku z tym, w wąskich pasmach, możliwe jest obserwowanie emisji promieniowanych. Ponadto, te szczyty mają tendencję do odbywać się na harmonicznych częstotliwości zegara. Wiele płytek drukowanych nie zawiera sygnałów zegarowych, ale raczej pewne informacje cyfrowe.
4.3. Obwód przełącznika mocy
Zasilacze impulsowe i konwertery DC zapewniają kilka poziomów napięcia poprzez szybkie przełączanie poziomów napięcia w transformatorze. Jeśli jesteś wystarczająco bystry, zauważysz, że typowa częstotliwość przełączania wynosi od 10 do 100 kHz.
5. Usługi układania płytek drukowanych
Czy jesteś na rynku producentów, którzy oferują doskonałe usługi układania płytek drukowanych? Jeśli jesteś początkujący w tej dziedzinie, oto kilka najważniejszych rzeczy, które musisz wziąć pod uwagę:
5.1 Usługi projektantów układów PCB
Jeśli planujesz nabyć usługi układu PCB, musisz upewnić się, że otrzymujesz takie usługi dla istniejących i nowych PCB. Oprócz testów, należy upewnić się, że producent przestrzega zasad dotyczących wysokości, rozmiaru i wagi, zwłaszcza jeśli układ PCB wydaje się być wyzwaniem.
(w przypadku poszukiwania dostawców układów PCB należy współpracować z projektantami, którzy przeprowadzają testy swoich planów i płyt końcowych).
5.2 Materiały dostarczane przez projektantów układów PCB
Podczas pracy z projektantami, można spotkać się z następującymi produktami:
- Diagramy stosu warstw PCB
- Kompletne schematy
- Pełne pliki Gerber
- Mnóstwo oprogramowania
5.3 Znaczenie usług układania płyt PCB
Kompetencje techniczne - posiadanie dostępu do eksperta daje większą przewagę przy projektowaniu PCB.
- Usprawniony proces - dzięki usługom projektowania obwodów drukowanych, istnieje szansa na wykrycie błędów i ulepszenie produktów przed wprowadzeniem ich na rynek.
- Lepsza jakość - bez wątpienia, usługi układania PCB mają lepszą jakość z powodu konkurencji.
- Fast Turnaround Time - z specjalistą, odpocząć pewność produkcji PCB na czas w oparciu o ich starannego planowania.
- Tanio - to proste. Bardziej opłaca się zlecić to firmie zewnętrznej niż samemu podjąć się produkcji.
6. Jak zaprojektować układ PCB
W swojej podstawowej formie, układ PCB oznacza przeniesienie obwodu z breadboardu do trwałej i stabilnej formy fizycznej. Tworzenie układu PCB obejmuje następujące czynności:
6.1 Schemat
Schemat to diagram komponentów, obwodów i połączeń ułożony w sposób łatwy do prześledzenia. Podczas projektowania układu płytki drukowanej należy zawsze zaczynać od schematów. Schematy pomagają w konstruowaniu i zrozumieniu systemu obwodów.
6.2 Sygnały wysokiej częstotliwości
Płytki drukowane, które obsługują sygnały o wysokiej częstotliwości, wymagają specjalnych wymagań. Wiele z używanych obecnie interfejsów pracuje z częstotliwością ponad 50 MHz, co oznacza, że niezbędna jest wiedza na temat unikania problemów związanych z sygnałami o dużej prędkości. Przy wysokich częstotliwościach, układy PCB wymagają zrozumienia fizyki przepływu elektronów.
6.3 Trasowanie sygnału i rozmieszczenie komponentów
Jeśli chodzi o trasowanie sygnału i rozmieszczenie komponentów, wszystko, co musisz wiedzieć, to gdzie sygnał i prądy będą płynąć na płytce drukowanej. Sygnały cyfrowe należy trzymać jak najdalej od sygnałów analogowych. Obwody analogowe są zazwyczaj wrażliwe na sygnały cyfrowe, które mogą wprowadzać szumy po stronie analogowej.
6.4 Dzieło sztuki i nauki
Wraz z postępem technologicznym w bezprecedensowym tempie, częstotliwość sygnałów stała się piorunująco szybka. Dlatego potrzeba zrozumienia propagacji sygnału jest wielką koniecznością. Istnieje potrzeba zamknięcia luki pomiędzy projektami analogowymi i cyfrowymi. Obie dyscypliny nakładają się zauważalnie przy bardzo dużych prędkościach, co czyni je zarówno sztuką, jak i nauką.
(interfejs, którego należy oczekiwać od oprogramowania do projektowania obwodów drukowanych)
7. Oprogramowanie do układania płytek drukowanych
Poniżej przedstawiono niektóre z najbardziej popularnych programów do projektowania obwodów drukowanych:
- Autodesk Eagle - jest to jeden z dobrze znanych schematów i oprogramowania do projektowania PCB do tej pory. Zawiera edytor schematów skierowany do projektowania schematów i edytor układu PCB.
- KiCAD - jest to wieloplatformowy i open-source'owy pakiet do automatyzacji elektroniki. Zawiera edytor PCB do produkcji profesjonalnych płytek drukowanych oraz edytor schematów do edycji i tworzenia schematów.
- Fritzing - jest taki sam jak KICAD. Zawiera schemat, układ płytki drukowanej i widok PCB.
- DesignSpark PCB - ten program zapewnia łatwe do nauczenia się środowisko składające się z narzędzia do przechwytywania schematów i układania PCB.
- EasyEDA - ten program jest jednym z najpotężniejszych programów do przechwytywania schematów i składa się z projektanta bibliotek, edytora PCB i narzędzia do zarządzania projektami.
- UpVerter - to jest to samo co EasyEDA. Umożliwia inżynierom sprzętowym tworzenie, współdzielenie i przeglądanie PCB i schematów.
- PCBWeb Designer - jest to darmowa aplikacja CAD przeznaczona do projektowania i produkcji elektroniki. Składa się z przechwytywania schematów i zintegrowanego katalogu części strzałkowych.
- ExpressPCB Plus - jest to oprogramowanie EDA przeznaczone do tworzenia i późniejszego projektowania obwodów elektronicznych.
- TinyCAD - jest to projekt oprogramowania open-source, który obsługuje własne i standardowe biblioteki symboli. Obsługuje programy do projektowania układów PCB składające się z kilku formatów.
- Osmond PCB - jest to jedyne narzędzie EDA oparte na MAC, które obsługuje przechwytywanie schematów i projektowanie układów PCB.
7.1 darmowe oprogramowanie do projektowania układów PCB
Z powyższej listy poniżej przedstawione zostały otwarte programy do projektowania układów PCB:
8. Układy RF PCB
RF PCB to ekscytujący i rozwijający się sektor w przemyśle PCB. Są one również zaangażowane w szeroki zakres opcji, a układy RF PCB wymagają precyzji i dokładności.
Przemysł PCB, wszelkie częstotliwości powyżej 100MHz płyta uważana RF PCB. Mikrofalowe PCB jest około 2GHz, a RF PCB projekt jest zazwyczaj 2-warstwowe lub 4-warstwowe płyty. Wymagania dotyczące rozmieszczenia komponentów będą bardziej rygorystyczne, więc profesjonalny układ PCB wiedza projektowa jest potrzebna.
(komponent elektroniczny RF)
9. Układ PCB - jak może zaoszczędzić czas i pieniądze
Jeśli chodzi o projektowanie i produkcję prawie wszystkiego, posiadanie funkcjonalnego układu jest niezbędne. Podobnie, w produkcji PCB, posiadanie dobrej struktury na miejscu przynosi pożądane rezultaty. Istnieje jednak kilka problemów, które dotyczą układów PCB, jak podkreślono poniżej:
9.1 Problemy wynikające z braku przygotowania układu PCB
Bez efektywnego i dokładnego przygotowania układu płytki drukowanej, istnieje ogromna szansa na całkowitą awarię płytki. Inne problemy to przeróbki i ograniczona funkcjonalność.
9.2 Jak projektanci PCB mogą sprostać wymaganiom dotyczącym przygotowania układu PCB?
To proste. Wszystko, co jest potrzebne, to użycie podstawowych narzędzi, takich jak oprogramowanie DFM i narzędzia do projektowania PCB.
9.3 Czynniki związane z przygotowaniem układu PCB
Niektóre z istotnych czynników obejmują kształt i rozmiar płytki PCB. Producenci muszą również zwracać uwagę na ilość miejsca.
9.4 Złożone problemy związane z przygotowaniem układu PCB
Produkcja płyty PCB nie jest łatwym procesem. Złożone problemy związane z przygotowaniem układów PCB obejmują stworzenie najlepszego układu ścieżek, szerokości ścieżek i innych czynników, które mogą wpłynąć na funkcjonalność płytki.
9.5 Jak rozwiązać wiele problemów z przygotowaniem układu płytek PCB
Aby rozwiązać problemy z przygotowaniem układu, wystarczy zastosować zaawansowane projektowanie wspomagane komputerowo lub produkcję wspomaganą komputerowo.
(Kompletna płytka, która została poddana najlepszym praktykom układania)
Wnioski
Układy płytek drukowanych są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania płytki. Czy masz trudny czas podjęcia układu płyty? Jeśli tak, pozwól nam, w OurPCB, pomóc Ci. Produkujemy płytki PCB zgodnie z najlepszymi planami rozmieszczenia. Rozumiemy znaczenie układów płytek PCB, co oznacza, że nasze płytki będą działać zgodnie z przeznaczeniem.