PCBレイアウトと配線手法およびパッド銅設計
1.レイアウト設計Protelは自動レイアウトの機能を持っていますが、それは完全に高周波回路の実用的なニーズを満たすことができません。特定の状況に応じて、手動レイアウトによって一部のコンポーネントの位置を最適化するために、設計者の経験に頼る必要があることがよくあります。 、PCBの全体的な設計を完了するために自動レイアウトと組み合わせて。レイアウトが妥当かどうかは、製品の寿命、安定性、EMC（電磁両立性）などに直接影響するかどうかは、回路基板の全体的なレイアウト、配線の実現可能性、およびPCBの製造可能性による構造、放熱、EMI（電磁干渉などの総合的な考慮事項）、信頼性、およびシグナルインテグリティ。一般的に、機械的サイズに関連して固定位置にある部品が最初に配置され、次に特殊部品と大型部品が配置され、最後に小型部品が配置されます。同時に、配線要件を考慮に入れる必要があり、高周波部品の配置は可能な限りコンパクトにすべきであり、信号線の配線は可能な限り短くすることができ、それにより信号の相互干渉を低減することができる。行。
1.1メカニカルサイズに関連したポジショニングプラグインのポジショニング電源ソケット、スイッチ、PCB間のインターフェース、インジケータライトなどはすべてメカニカルサイズに関連したポジショニングインサートです。通常、電源とPCBの間のインタフェースはPCBの端に配置され、PCBの端から3 mmから5 mmの距離にあります。インジケータLEDは必要に応じて配置する必要があります。調整と接続を容易にするために、スイッチと調整可能なインダクタ、調整可能な抵抗などの微調整部品をPCBの端の近くに配置する必要があります。頻繁に交換する必要があるコンポーネントは、簡単に交換できるように比較的少数の場所に配置する必要があります。
1.2特別な部品は、高出力管、変圧器、整流器および他の加熱装置に配置されています。高周波条件下で発熱すると、より多くの熱が発生します。したがって、レイアウト時には換気と放熱を十分に考慮し、そのような部品はPCB上に配置する必要があります。空気が循環しやすい場所。大電力整流器と調整管はヒートシンクを備え、トランスから離して設置する必要があります。電解コンデンサやその他の熱を恐れる部品も加熱装置から遠ざける必要があります。そうしないと電解液が焼き付き、抵抗が増加し、性能が低下し、回路の安定性に影響を与えます。調整チューブ、電解コンデンサ、リレーなどの故障しやすい部品も、設置時のメンテナンスを容易にするために考慮する必要があります。頻繁に測定する必要があるテストポイントでは、コンポーネントを配置するときにテストロッドに簡単にアクセスできるように注意する必要があります。 ５０Ｈｚの漏洩磁界は、電源装置内部で発生するため、低周波増幅器の一部に接続すると、低周波増幅器と干渉する。したがって、それらは隔離するかシールドする必要があります。
増幅段は、概略図に従って直線状に配置されるのが好ましい。この構成の利点は、各段の接地電流が現在の段で閉じられ、他の回路の動作に影響を及ぼさないことである。入力段と出力段は、それらの間の寄生結合干渉を減らすためにできるだけ離してください。各ユニットの機能回路間の信号伝達関係を考慮して、低周波回路と高周波回路を分離し、アナログ回路とデジタル回路を分離する必要がある。ピンが他のデバイスに容易に配線されるように、集積回路はPCBの中央に配置する必要があります。インダクタやトランスなどのデバイスは磁気結合を持っているため、磁気結合を減らすために互いに直角に配置する必要があります。さらに、それらはすべて強い磁場を持っており、他の回路への影響を減らすためにそれらのまわりに大きなスペースまたは磁気シールドがあるべきです。
適切な高周波減結合コンデンサをPCBの主要部分に配置する必要があります。たとえば、10μFから100μFの電解コンデンサをPCB電源の入力端に接続する必要があります。集積回路の電源ピンの近くに約0.01 pFのセラミックを接続する必要があります。チップコンデンサ高周波回路と低周波回路の間の影響を減らすために、適切な高周波チョークまたは低周波チョークを備えた回路もあります。これは回路図設計および図面で考慮する必要があります。そうしないと、回路の性能に影響を与えます。部品の間隔は適切であるべきであり、間隔はそれらの間に故障または発火の可能性があるかどうか考慮されるべきです。プッシュプル回路およびブリッジ回路を有する増幅器の場合、対称的な構成要素の分布パラメータができるだけ均一になるように、構成要素の電気的パラメータの対称性および構造の対称性に注意を払うべきである。メインコンポーネントの手動レイアウトの後、これらのコンポーネントが自動レイアウト中に動かないように、コンポーネントのロック方法を使用する必要があります。つまり、変更の編集コマンドを実行するか、コンポーネントのプロパティで[ロック]を選択してロックを解除します。
1.3一般的な部品の配置抵抗やコンデンサなどの一般的な部品については、部品のきちんとした配置、スペースの確保、配線の通過性およびはんだ付けのしやすさの観点から考慮する必要があります。道。
2.配線の設計と配線は、合理的なレイアウトに基づいた高周波PCB設計の全体的な要件です。配線には自動配線と手動配線の両方が含まれます。一般に、重要な信号線の数に関係なく、これらの信号線は最初に手動で配線されます。配線が完了した後、これらの信号線は慎重に検査され、検査後に固定されてから、自動的に他の配線に配線されます。つまり、手動配線と自動配線を組み合わせてPCBの配線を完成させます。
高周波基板の配線工程においては、以下の点に注意が必要です。
2.1配線の方向回路の配線は信号の流れる方向に合わせてフルラインにすることが好ましい。それは曲がるとき45°折り目か円形のカーブと完了することができます。これにより、外部放射と高周波信号の相互結合を低減できます。高周波信号線の配線は極力短くしてください。回路の動作周波数に応じて、信号線配線の長さが合理的に選択され、それによって分配パラメータを減少させ、信号損失を減少させることができる。二重パネルを製造する場合、配線は隣接する２つのレベルで垂直、斜め、または湾曲していることが好ましい。相互干渉や寄生結合を減らすことができるように、互いに平行にしないでください。高周波信号線路と低周波信号線路はできる限り分離し、必要に応じて相互干渉を防ぐためのシールド対策を行ってください。弱い信号入力を受信する場合、外部信号による干渉を受けやすいです。アース線を使用してシールドして囲むか、高周波コネクタをシールドすることができます。並列配線は同じレベルで回避する必要があります。そうしないと、配線パラメータが導入され、回路に影響を与えます。やむを得ない場合は、2本の平行線の間にアース付き銅箔を挿入して絶縁線を形成します。デジタル回路では、差動信号ラインでは、できるだけ平行に、互いに近く、長さがそれほど変わらないように、ペアで配線する必要があります。
2.2配線の形態PCBの配線中、トレースの最小幅は、導体と絶縁基板の間の接着強度と、導体を流れる電流強度によって決まります。銅箔の厚さが０．０５ｍｍ、幅が１ｍｍから１．５ｍｍのとき、２Ａの電流を流すことができる。温度は3℃以下になります。いくつかの特別なトレースを除いて、同じレベルの他の配線の幅はできるだけ均一であるべきです。高周波回路内の配線の間隔は、分布容量およびインダクタンスのサイズに影響を与え、それによって信号損失、回路安定性、および信号干渉に影響を与える。高速スイッチング回路では、ワイヤの間隔が信号伝送時間と波形の品質に影響を与えます。したがって、配線の最小間隔は0.5 mm以上にする必要があります。 PCBレイアウトが優先される限り、より幅の広い行が優先されます。プリント導体は、PCBの端から一定の距離（基板の厚さ以上）だけ離す必要があります。これにより、設置や機械加工が容易になるだけでなく、絶縁性能も向上します。大きな円でしか接続できない線で配線が発生する場合は、フライングラインを使用する必要があります。つまり、短距離接続を使用して、長距離配線による干渉を軽減します。感磁素子を含む回路は周囲の磁界に敏感であり、高周波回路は配線を曲げたときに電磁波を放射しやすい。磁気検出素子がPCBに配置されている場合、配線コーナーはそこから一定の距離に保たれるべきです。同じレベルで配線することはできません。交差する可能性のある線については、 "ドリル"と "ワインディング"、つまり、抵抗、コンデンサ、三極管などの他のデバイスのピンの下のギャップから "リード"させることで解決できます。クロスオーバー。リードの一端が過去を「傷」ます。特別な場合には、回路が複雑であれば、設計を単純化するために、ワイヤブリッジングによる交差問題を解決することも可能である。
高周波回路の動作周波数が高い場合、配線のインピーダンス整合やアンテナ効果も考慮する必要があります。クライアントは最後に前の契約を変更したので、それらが定義したインターフェース定義と配置位置に従って正しいレイアウトにレイアウトを変更することが要求されました。実際、PCB全体の面積はわずか9cm x 6cmです。顧客の要求に従ってボードの全体的なレイアウトを変更することは困難です、従ってボードのコア部分は最後に変更されません、しかし周辺装置は主に位置の変更を完了するために適切に変更されます2つのコネクタのピン定義しかし、新しいレイアウトは明らかにライン上でいくつかの問題を引き起こしました。もともと滑らかな線が少し面倒になり、線の長さが増え、たくさんのビアを使用する必要がありました。線の難しさはたくさん改善されました。
2.3電源ケーブルとアース線の配線要件動作電流が異なるため、電源ケーブルの幅を広げるようにしてください。高周波PCBは大面積のアース線を使用し、回路上の外部信号の干渉を減らすためにできるだけPCBの端に配置する必要があります。同時に、ＰＣＢの接地線がケーシングと良好に接触することができるので、ＰＣＢの接地電圧はアース電圧により近くなる。接地方法は状況に応じて選択してください。低周波回路とは異なります。高周波回路の接地線は、接地または多点接地してください。接地線は、接地インピーダンスを最小限に抑えるために短く太いです。働く流れの3倍の標準。スピーカーの接地線は、PCBアンプの出力段の接地点に接続する必要があります。意のままに接地しないでください。配線プロセスでは、配線を繰り返すのを避けるために、合理的な配線も適時にロックする必要があります。つまり、EditselectNetコマンドを実行して、事前にルーティングされたプロパティでLockedを選択し、ロックを解除します。
3、パッドと銅のデザイン
3.1パッドと開口部配線の最小間隔が設計の電気的間隔に違反しないようなものである場合は、適切なループ幅を確保するためにパッド設計を大きくする必要があります。一般に、パッドの内孔は部品のリード線の直径よりわずかに大きく、デザインは大きすぎてハンダ付けでハンダ接合を形成することができません。パッド外径Ｄは一般に（ｄ ＋ １．２）ｍｍ以上であり、ここでｄはパッドの内側開口部である。一部の高密度PCBでは、パッドの最小値は（d + 1.0）mmです。パッドの形状は通常円形に設定されるが、ＤＩＰパッケージ用の集積回路のパッドはレーストラックの形状であることが好ましく、これは限られたスペース内でパッドの面積を増大させ、容易にすることができる。集積回路のはんだ付け配線とパッド間の接続はスムーズに移行する必要があります。すなわち、円形パッドに入る配線の幅が円形パッドの直径よりも小さい場合、ティアドロップデザインを採用する必要がある。パッドの開口部ｄの大きさは異なり、部品穴、取り付け穴およびスロットのような実際の部品リードの直径に従って考慮されるべきであることに留意されたい。実際の部品の取り付け方法に合わせてパッドの穴ピッチも考慮する必要があります。例えば、抵抗器、ダイオード、管状コンデンサおよび他の部品は、「垂直」および「水平」取り付けモードを有する。 2つの方法のピッチは異なります。さらに、パッドピッチは、部品間の最小ギャップ要件、特に特殊部品間のギャップをパッド間のピッチで確保する必要があることを考慮に入れて設計されています。
高周波PCBでは、ビアの数も最小限に抑える必要があります。これにより、分布容量が減少し、PCBの機械的強度が向上します。手短に言うと、高周波PCBの設計では、パッドの設計とその形状、アパーチャ、およびピッチを、その特殊性と製造プロセスの要件を考慮して検討する必要があります。標準化されたデザインを採用すると、製品コストを削減できるだけでなく、製品品質を確保しながら生産効率も向上します。
3.2銅被覆銅の主な目的は、回路の耐干渉性能を向上させることです。同時に、それはPCBの熱放散とPCBの強度のために大きな利点を持っています。銅の接地もシールドの役割を果たすことができます。ただし、PCBを長期間使用すると大量の熱が発生するため、大面積の銅箔を使用することはできません。このとき、帯状銅箔は膨張して脱落し易い。したがって、銅を塗布するときにはグリッドを使用することが好ましい。銅箔は回路の接地ネットワークに接続されているので、グリッドはより良いシールド効果を持ちます。グリッドのサイズは、シールドされる干渉周波数によって決まります。配線、パッド、ビアの設計が完了したら、DRC（デザインルールチェック）を実行してください。設計された地図と定義された規則との違いは検査結果に詳述されており、要件を満たさないネットワークを見つけることができます。ただし、DRCを実行するために配線する前、つまりToolsDesign Rule Checkコマンドを実行する前に、DRCをパラメータ化する必要があります。
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