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Techniques de tracé et de routage de circuits imprimés et conception de plaquettes de cuivre

  • Auteur:o-leader.
  • Source:o-leading.com
  • Relâchez le:2019-03-02

1. Schéma d’implantation Bien que Protel ait la fonction de schéma d’affichage automatique, il ne peut pas répondre pleinement aux besoins fonctionnels des circuits haute fréquence. Il est souvent nécessaire de s’appuyer sur l’expérience du concepteur pour optimiser la position de certains composants manuellement en fonction de la situation. , combiné avec une mise en page automatique pour compléter la conception globale du circuit imprimé. Que la configuration soit raisonnable ou non affecte directement la durée de vie, la stabilité, la compatibilité CEM (compatibilité électromagnétique) du produit, etc., doit provenir de la configuration générale de la carte de circuit imprimé, de la faisabilité du câblage et de la fabricabilité du circuit structure, dissipation thermique, EMI (considérations globales électromagnétiques telles que les interférences), fiabilité et intégrité du signal. Généralement, les composants en position fixe liés à la taille mécanique sont placés en premier, puis les composants spéciaux et plus grands sont placés, et enfin les petits composants sont placés. En même temps, il est nécessaire de prendre en compte les exigences de câblage, l’emplacement des composants haute fréquence doit être aussi compact que possible et le câblage des lignes de signaux peut être aussi court que possible, réduisant ainsi les interférences croisées de signaux lignes.












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1.1 Positionnement du plug-in de positionnement en fonction de la taille mécanique La prise d'alimentation, le commutateur, l'interface entre la carte de circuit imprimé, le voyant, etc. sont tous des inserts de positionnement liés à la taille mécanique. Habituellement, l’interface entre l’alimentation et le circuit imprimé est placée sur le bord du circuit imprimé, à une distance de 3 à 5 mm du bord du circuit imprimé; l'indicateur LED doit être placé exactement comme il convient; le commutateur et certains composants de réglage, tels que les inductances réglables, les résistances ajustables, etc., doivent être placés près du bord du circuit imprimé pour un réglage et une connexion faciles; les composants qui doivent être remplacés fréquemment doivent être placés dans un nombre relativement petit d’emplacements pour faciliter leur remplacement.



1.2 Les composants spéciaux sont placés dans des tubes à haute puissance, des transformateurs, des redresseurs et autres appareils de chauffage. Lors de la génération de chaleur dans des conditions de haute fréquence, plus de chaleur est générée. Par conséquent, la ventilation et la dissipation de chaleur doivent être pleinement prises en compte lors de la configuration, et ces composants doivent être placés sur le circuit imprimé. Un endroit où l'air est facile à circuler. Les redresseurs à haute puissance et les tubes de réglage doivent être équipés de dissipateurs de chaleur et éloignés du transformateur. Les condensateurs électrolytiques et autres composants craignant la chaleur doivent également être tenus à l'écart du dispositif de chauffage, faute de quoi l'électrolyte sera cuit, augmentant sa résistance, détériorant ses performances, et affectant la stabilité du circuit. Les composants sujets aux défaillances, tels que les tubes de réglage, les condensateurs électrolytiques, les relais, etc., doivent également être pris en compte pour faciliter la maintenance lors de leur placement. Pour les points de test qui doivent souvent être mesurés, il convient de veiller à ce que les crayons de test soient facilement accessibles lors de la disposition des composants. Étant donné que le champ magnétique de fuite de 50 Hz est généré à l'intérieur du bloc d'alimentation, il interfère avec l'amplificateur basse fréquence lorsqu'il est connecté à certaines parties de l'amplificateur basse fréquence. Par conséquent, ils doivent être isolés ou protégés.



Les étages amplificateurs sont de préférence disposés en ligne droite selon le diagramme schématique. L'avantage de cette disposition est que le courant de masse de chaque étage est fermé à l'étage actuel et n'affecte pas le fonctionnement des autres circuits. Les étages d’entrée et de sortie doivent être aussi éloignés que possible afin de réduire les interférences de couplage parasite entre eux. Compte tenu de la relation de transmission du signal entre les circuits fonctionnels de chaque unité, le circuit basse fréquence et le circuit haute fréquence doivent être séparés, ainsi que le circuit analogique et le circuit numérique. Le circuit intégré doit être placé au centre du circuit imprimé pour que les broches soient facilement câblées à d'autres périphériques. Les dispositifs tels que les inductances et les transformateurs ont un couplage magnétique et doivent être placés orthogonalement les uns aux autres pour réduire le couplage magnétique. De plus, ils ont tous un puissant champ magnétique et doivent être entourés d’un large espace ou d’un blindage magnétique pour réduire l’influence sur les autres circuits.








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Des condensateurs de découplage à haute fréquence appropriés doivent être placés dans les parties principales du circuit imprimé. Par exemple, un condensateur électrolytique de 10 μF à 100 μF doit être connecté à l’entrée du bloc d’alimentation du circuit imprimé. Une céramique d’environ 0,01 pF doit être connectée à proximité de la broche d’alimentation du circuit intégré. Condensateur à puce. Certains circuits sont également équipés d’inductances haute fréquence ou basse fréquence appropriées pour réduire les effets entre les circuits haute et basse fréquence. Ceci doit être pris en compte dans la conception schématique et le dessin, sinon cela affectera les performances du circuit. L'espacement des composants doit être approprié, et il doit être envisagé de déterminer s'il existe une possibilité de panne ou d'inflammation entre eux. Pour les amplificateurs avec des circuits push-pull et des circuits en pont, il convient de tenir compte de la symétrie des paramètres électriques des composants et de la symétrie de la structure, afin que les paramètres de distribution des composants symétriques soient aussi uniformes que possible. Après la présentation manuelle des composants principaux, vous devez utiliser la méthode de verrouillage des composants afin que ces composants ne se déplacent pas lors de la présentation automatique. En d'autres termes, exécutez la commande Modifier / Modifier ou sélectionnez Verrouillé dans les propriétés du composant pour ne plus le verrouiller.



1.3 Emplacement des composants communs Pour les composants ordinaires, tels que les résistances et les condensateurs, il convient de considérer les aspects d'agencement ordonné des composants, d'occupation de l'espace, de viabilité du câblage et de commodité du soudage. le chemin.



2. La conception et le câblage du câblage constituent l'exigence générale pour la conception de circuits imprimés haute fréquence sur la base d'une disposition raisonnable. Le câblage comprend un routage automatique et manuel. En règle générale, quel que soit le nombre de lignes de signal critiques, ces lignes de signal sont d'abord câblées manuellement. Une fois le câblage terminé, ces lignes de signaux sont soigneusement inspectées, réparées après l'inspection, puis automatiquement acheminées vers d'autres câblages. C'est-à-dire que la combinaison du câblage manuel et automatique est utilisée pour terminer le câblage du circuit imprimé.


Une attention particulière doit être portée aux aspects suivants lors du processus de câblage des circuits imprimés haute fréquence.








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2.1 Le sens du câblage Le câblage du circuit est de préférence en ligne complète en fonction du sens d'écoulement du signal. Il peut être complété par une ligne de pliage à 45 ° ou une courbe circulaire lors du tournage. Cela peut réduire l'émission externe et le couplage mutuel des signaux haute fréquence. Le câblage des lignes de signaux haute fréquence doit être aussi court que possible. En fonction de la fréquence de fonctionnement du circuit, la longueur du câblage de la ligne de signal est choisie de manière raisonnable, ce qui peut réduire les paramètres de distribution et réduire la perte de signal. Lors de la fabrication d'un double panneau, le câblage est de préférence perpendiculaire, oblique ou incurvé aux deux niveaux adjacents. Évitez les parallèles, ce qui peut réduire les interférences mutuelles et les couplages parasites. La ligne de signal haute fréquence et la ligne de signal basse fréquence doivent être séparées autant que possible et, si nécessaire, des mesures de protection doivent être prises pour éviter les interférences mutuelles. Pour recevoir un signal d'entrée plus faible, il est facile d'être perturbé par des signaux externes. Vous pouvez utiliser le fil de terre pour le protéger et l'enfermer ou protéger le connecteur haute fréquence. Le routage parallèle doit être évité au même niveau, sinon les paramètres de distribution seront introduits, ce qui affectera le circuit. Si cela est inévitable, une feuille de cuivre mise à la terre peut être introduite entre les deux lignes parallèles pour former une ligne d'isolation. Dans les circuits numériques, pour les lignes de signaux différentiels, elles doivent être acheminées par paires, autant que possible, de manière à être parallèles, proches les unes des autres, et leur longueur ne soit pas très différente.



2.2 Forme du câblage Lors du câblage du circuit imprimé, la largeur minimale du tracé est déterminée par la force d'adhérence entre le conducteur et le substrat isolant et par la force du courant traversant le conducteur. Lorsque l'épaisseur de la feuille de cuivre est de 0,05 mm et que la largeur est comprise entre 1 mm et 1,5 mm, un courant de 2 A peut être transmis. La température ne sera pas supérieure à 3 ° C. Hormis quelques traces spéciales, la largeur des autres câbles du même niveau doit être aussi uniforme que possible. L'espacement du câblage dans le circuit haute fréquence affectera la taille de la capacité et de l'inductance réparties, affectant ainsi la perte de signal, la stabilité du circuit et les interférences de signal. Dans les circuits de commutation à grande vitesse, l'espacement des fils affectera le temps de transmission du signal et la qualité de la forme d'onde. Par conséquent, l'espacement minimum du câblage doit être supérieur ou égal à 0,5 mm. Tant que la disposition du circuit imprimé est préférée, une ligne plus large est préférable. Le conducteur imprimé doit être espacé du bord du circuit imprimé d’une certaine distance (pas moins que l’épaisseur de la carte), ce qui facilite non seulement l’installation et l’usinage, mais améliore également les performances d’isolation. Lorsque le câblage est rencontré sur une ligne qui ne peut être connectée que par un grand cercle, la ligne en vol doit être utilisée, c’est-à-dire que la connexion ligne courte est directement utilisée pour réduire les interférences causées par le câblage longue distance. Un circuit contenant un élément de détection magnétique est sensible à un champ magnétique environnant et un circuit haute fréquence est susceptible de rayonner des ondes électromagnétiques lorsque le câblage est plié. Si un élément de détection magnétique est placé sur le circuit imprimé, le coin du câblage doit être maintenu à une certaine distance de celui-ci. Le câblage au même niveau n'est pas autorisé à se croiser. Pour les lignes qui se croisent, il peut être résolu par "forage" et "enroulement", c’est-à-dire en laissant un certain plomb "percer" dans l’espace sous les broches d’autres dispositifs, tels que des résistances, des condensateurs et des triodes, croisement. Une extrémité du plomb "blessures" passé. Dans des cas particuliers, si le circuit est complexe, pour simplifier la conception, il est également possible de résoudre le problème de croisement avec un pontage de fil.







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Lorsque la fréquence de fonctionnement du circuit haute fréquence est élevée, il est également nécessaire de prendre en compte l'adaptation d'impédance et l'effet d'antenne du câblage. Le client ayant modifié l'accord précédent à la fin, il était nécessaire de modifier la présentation à droite, en fonction de la définition de l'interface et de la position d'emplacement définies. En fait, la surface totale du circuit imprimé n’est que de 9 cm x 6 cm. Il est difficile de modifier la configuration générale de la carte en fonction des besoins du client. Par conséquent, la partie principale de la carte n’est pas modifiée à la fin, mais le périphérique est correctement modifié, principalement pour terminer la modification de la position et de la carte. définition des broches des deux connecteurs. Cependant, la nouvelle disposition a évidemment causé des problèmes sur la ligne. La ligne lisse à l'origine est devenue un peu en désordre, sa longueur a augmenté et de nombreux vias ont dû être utilisés. La difficulté de la ligne s'est beaucoup améliorée.



2.3 Exigences de câblage du câble d'alimentation et du fil de terre En fonction du courant de travail, essayez d'augmenter la largeur du câble d'alimentation. Le circuit imprimé haute fréquence doit utiliser un fil de terre de grande surface et être placé autant que possible sur le bord du circuit imprimé afin de réduire les interférences de signaux externes présents sur le circuit. Dans le même temps, le fil de terre du circuit imprimé peut être en bon contact avec le boîtier, de sorte que la tension de mise à la terre du circuit imprimé est plus proche de la tension de la terre. La méthode de mise à la terre doit être choisie en fonction de la situation spécifique. Il est différent du circuit basse fréquence. Le fil de terre du circuit haute fréquence doit être mis à la terre ou à plusieurs points. Le fil de terre est court et épais afin de minimiser l'impédance de la terre. 3 fois la norme de courant de travail. Le fil de terre de l'enceinte doit être connecté au point de mise à la terre de l'étage de sortie de l'amplificateur pour circuit imprimé. Ne le mettez pas à la volonté. Dans le processus de câblage, un câblage raisonnable doit également être verrouillé à temps pour éviter un câblage répété. En d'autres termes, exécutez la commande EditselectNet pour sélectionner Verrouillé dans les propriétés pré-routées afin de ne plus le verrouiller.


3, la conception du tampon et du cuivre


3.1 Plaquettes et ouvertures Lorsque l'espacement minimal du câblage est tel que l'espacement électrique de la conception ne soit pas violé, la conception des plaquettes devrait être grande pour assurer une largeur de boucle adéquate. En règle générale, le trou intérieur du patin est légèrement plus grand que le diamètre du fil du composant et la conception est trop grande pour former un joint de soudure lors de la soudure. Le diamètre extérieur du tampon D n'est généralement pas inférieur à (d + 1,2) mm, où d est l'ouverture interne du tampon. Pour certains PCB denses, la valeur minimale du tampon peut être (d + 1,0) mm. La forme du patin a généralement une forme circulaire, mais le patin du circuit intégré de l’emballage DIP a de préférence la forme d’une piste de course, ce qui peut augmenter la surface du patin dans un espace restreint et faciliter la soudure du circuit intégré. La connexion entre le câblage et le patin devrait se faire en douceur. C'est-à-dire que lorsque la largeur du câblage entrant dans le plot circulaire est inférieure au diamètre du plot circulaire, un modèle en forme de goutte doit être adopté. Il convient de noter que la taille de l'ouverture d dans le patin est différente et doit être considérée en fonction du diamètre du conducteur de composant réel, tel que les trous de composant, les trous de montage et les fentes. Le pas des trous du tampon doit également être pris en compte en fonction de la méthode d'installation des composants réels. Par exemple, les résistances, les diodes, les condensateurs tubulaires et d'autres composants ont des modes de montage "verticaux" et "horizontaux". La hauteur des deux méthodes est différente. En outre, le pas des plaquettes est conçu pour tenir compte de la distance minimale requise entre les composants, en particulier si le jeu entre les composants spéciaux doit être assuré par le pas entre les plaquettes.



Sur les PCB haute fréquence, le nombre de traversées doit également être minimisé, ce qui réduit la capacité distribuée et augmente la résistance mécanique du PCB. En résumé, lors de la conception d'un circuit imprimé haute fréquence, il convient de prendre en compte la conception de la plaquette, ainsi que sa forme, son ouverture et son espacement, en tenant compte de sa particularité et des exigences du processus de production. L'adoption d'une conception normalisée peut non seulement réduire les coûts du produit, mais également améliorer l'efficacité de la production tout en garantissant la qualité du produit.



3.2 Le cuivre revêtu de cuivre a pour objectif principal d'améliorer la capacité anti-parasitage du circuit. En même temps, il présente de grands avantages en termes de dissipation thermique et de résistance des PCB. La mise à la terre en cuivre peut également jouer un rôle de blindage. Cependant, il n’est pas possible d’utiliser une bande de cuivre de grande surface car elle produira une grande quantité de chaleur si le circuit imprimé est utilisé pendant une longue période. À ce stade, la feuille de cuivre en forme de bande est susceptible de s’étendre et de tomber. Par conséquent, il est préférable d’utiliser une grille lors de l’application du cuivre. La feuille de cuivre est connectée au réseau de mise à la terre du circuit afin que le réseau ait un meilleur effet de blindage. La taille de la grille est déterminée par la fréquence d'interférence à protéger. Une fois la conception du câblage, des électrodes et des traversées terminée, vous devez effectuer un contrôle de conception (DRC). La différence entre la carte conçue et les règles définies est détaillée dans les résultats de l'inspection, et le réseau qui ne répond pas aux exigences peut être trouvé. Cependant, le DRC doit être paramétré avant le câblage pour exécuter le DRC, c'est-à-dire exécuter la commande ToolsDesign Rule Check.

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