PCB 레이아웃 및 라우팅 기법 및 패드 구리 설계
1. 레이아웃 디자인 Protel은 자동 레이아웃 기능을 갖추고 있지만 고주파 회로의 작업 요구 사항을 완벽하게 충족시킬 수는 없습니다. 특정 상황에 따라 수동 레이아웃을 통해 일부 구성 요소의 위치를 최적화하려면 디자이너의 경험에 의존해야합니다. 자동 레이아웃과 결합하여 PCB의 전체 디자인을 완성합니다. 레이아웃이 합리적이든 아니든간에 제품의 수명, 안정성, EMC (전자기 호환성) 등에 직접적으로 영향을 미치지 않는지 여부는 회로 기판의 전체 레이아웃, PCB의 배선 가능성 및 제조 가능성, 기계적 성질 구조, 방열, EMI (전자기 간섭과 같은 포괄적 인 고려 사항), 신뢰성 및 신호 무결성. 일반적으로 기계적 크기와 관련된 고정 된 위치에있는 구성 요소가 먼저 배치 된 다음 특수 및 더 큰 구성 요소가 배치되고 마지막으로 작은 구성 요소가 배치됩니다. 동시에 배선 요구 사항을 고려할 필요가 있으며 고주파 부품 배치는 가능한 한 컴팩트해야하며 신호 라인의 배선은 가능한 짧을 수있어 신호의 상호 간섭을 줄입니다. 윤곽.
1.1 기계적 크기와 관련된 위치 지정 플러그 - 인의 위치 전원 소켓, 스위치, PCB 사이의 인터페이스, 표시 등 등은 모두 기계 크기와 관련된 위치 지정 삽입물입니다. 일반적으로 전원 공급 장치와 PCB 사이의 인터페이스는 PCB 가장자리에 있으며 PCB 가장자리에서 3mm ~ 5mm 거리에 있습니다. 표시기 LED는 필요에 따라 정확하게 배치해야합니다. 조정 가능한 인덕터, 조정 가능한 저항기 등과 같은 스위치 및 미세 조정 부품은 쉽게 조정 및 연결하기 위해 PCB의 가장자리 가까이에 배치해야합니다. 자주 교체해야하는 구성 요소는 교체하기 쉽도록 비교적 적은 수의 위치에 배치해야합니다.
1.2 특수 부품은 고전력 튜브, 변압기, 정류기 및 기타 가열 장치에 설치됩니다. 고주파수 조건에서 열을 발생 시키면 더 많은 열이 발생합니다. 따라서 레이아웃 중에 환기 및 방열을 충분히 고려해야하며 이러한 부품은 PCB에 배치해야합니다. 공기가 순환하기 쉬운 장소. 고출력 정류기와 조정 튜브에는 변압기가없는 방열판이 장착되어 있어야합니다. 전해 콘덴서 및 열을 두려워하는 다른 구성 요소도 가열 장치에서 멀리 떨어져 있어야합니다. 그렇지 않으면 전해질이 베이킹되어 저항이 증가하고 성능이 저하되며 회로의 안정성에 영향을줍니다. 조정 튜브, 전해 콘덴서, 계전기 등과 같이 고장을 일으킬 수있는 부품도 배치 할 때 유지 보수가 용이하도록 고려해야합니다. 종종 측정해야하는 테스트 포인트의 경우 구성 요소를 배치 할 때 테스트로드에 쉽게 접근 할 수 있도록주의해야합니다. 50 Hz의 누설 자장은 전원 공급 장치 내부에서 생성되므로 저주파 증폭기의 일부 부품에 연결될 때 저주파 증폭기와 간섭합니다. 따라서 격리되거나 차폐되어야합니다.
증폭기 단들은 개략도에 따라 직선으로 배치되는 것이 바람직하다. 이 장치의 장점은 각 단의 접지 전류가 현 단계에서 닫히고 다른 회로의 작동에 영향을 미치지 않는다는 것입니다. 입출력 스테이지는 이들 사이의 기생 커플 링 간섭을 줄이기 위해 가능한 멀리 떨어져 있어야합니다. 각 유닛의 기능 회로 사이의 신호 전송 관계를 고려하여 저주파 회로와 고주파 회로를 분리하고 아날로그 회로와 디지털 회로를 분리해야합니다. 집적 회로는 핀이 다른 장치에 쉽게 연결되도록 PCB의 중앙에 배치해야합니다. 인덕터 및 변압기와 같은 장치는 자기 커플 링을 가지므로 자기 커플 링을 줄이기 위해 서로 직각으로 배치해야합니다. 또한, 그들은 모두 강한 자기장을 가지고 있으며, 다른 회로에 대한 영향을 줄이기 위해 자기 주위에 넓은 공간 또는 자기 차폐가 있어야합니다.
적절한 고주파 디커플링 커패시터는 PCB의 핵심 부품에 배치해야한다. 예를 들어, 10μF ~ 100μF의 전해 콘덴서를 PCB 전원 공급 장치의 입력 단에 연결해야합니다. 집적 회로의 전원 핀 근처에 약 0.01pF의 세라믹을 연결해야합니다. 칩 커패시터. 일부 회로에는 고주파수 회로 또는 저주파수 회로 간의 영향을 줄이기 위해 적절한 고주파 또는 저주파 초크가 장착되어 있습니다. 이것은 회로도 설계 및 도면에서 고려되어야하며 그렇지 않은 경우 회로 성능에 영향을 미칩니다. 구성 요소의 간격은 적절해야하며 간격은 그들 사이에 고장이나 점화 가능성이 있는지 고려해야합니다. 푸시 풀 회로 및 브리지 회로가있는 증폭기의 경우, 대칭 부품의 분배 매개 변수가 가능한 한 균일하도록 부품의 전기 매개 변수 대칭과 구조 대칭에주의해야합니다. 주 구성 요소를 수동으로 배치 한 후에는 자동 레이아웃 중에 이러한 구성 요소가 이동하지 않도록 구성 요소 잠금 방법을 사용해야합니다. 즉, 변경 편집 명령을 실행하거나 구성 요소의 속성에서 잠김을 선택하여 더 이상 잠그지 않도록합니다.
1.3 공통 부품의 배치 저항기 및 커패시터와 같은 일반 부품의 경우, 부품의 깔끔한 배치, 공간 점유, 배선 통과 성 및 납땜의 편의성 측면에서 고려해야한다. 그 길.
2. 배선의 설계 및 배선은 합리적인 배치를 기반으로 고주파 PCB 설계에 대한 전반적인 요구 사항입니다. 배선에는 자동 라우팅과 수동 라우팅이 모두 포함됩니다. 일반적으로 중요한 신호 라인의 수에 관계없이이 신호 라인은 수동으로 먼저 배선됩니다. 배선이 완료된 후,이 신호 라인은 검사 후 신중하게 검사되고 고정 된 다음 자동으로 다른 배선으로 보내집니다. 즉, 수동 배선과 자동 배선의 조합을 사용하여 PCB의 배선을 완료합니다.
고주파 PCB의 배선 과정에서 다음과 같은 사항에 특별한주의를 기울여야합니다.
2.1 배선 방향 회로의 배선은 신호의 흐름 방향에 따라 실선으로 배치하는 것이 바람직합니다. 선회시 45 ° 접이식 선 또는 원형 커브로 완료 할 수 있습니다. 이는 외부 방출 및 고주파 신호의 상호 결합을 감소시킬 수 있습니다. 고주파 신호선의 배선은 가능한 한 짧아야합니다. 회로의 동작 주파수에 따라, 신호 라인 배선의 길이가 합리적으로 선택되며, 이는 분배 파라미터를 감소시키고 신호 손실을 감소시킬 수있다. 이중 패널을 만들 때, 배선은 바람직하게는 인접한 두 레벨에서 수직, 경사 또는 곡선이된다. 서로 평행을 피하십시오. 상호 간섭과 기생 커플 링을 줄일 수 있습니다. 고주파 신호선과 저주파 신호선은 가능한 한 분리해야하며, 필요한 경우 상호 간섭을 방지하기 위해 차폐 대책을 강구해야합니다. 약한 신호 입력을 수신하기 위해 외부 신호에 간섭 받기 쉽습니다. 접지선을 사용하여 접지선을 사용하여 고주파 커넥터를 감싸거나 보호 할 수 있습니다. 병렬 라우팅은 같은 레벨에서 피해야하며, 그렇지 않으면 분배 매개 변수가 도입되어 회로에 영향을줍니다. 피할 수없는 경우 접지 된 구리 호일을 절연 선을 형성하기 위해 두 평행선 사이에 도입 할 수 있습니다. 디지털 회로에서 차동 신호 라인의 경우 가능한 한 쌍을 이루어 병렬 연결되고 서로 가깝게 배치해야하며 길이는 크게 다르지 않습니다.
2.2 배선의 형태 PCB의 배선 중, 배선의 최소 폭은 도체와 절연 기판 사이의 접착력과 도체를 흐르는 전류의 강도에 의해 결정된다. 동박의 두께가 0.05㎜, 폭이 1㎜~1.5㎜이면 2A의 전류를 흐르게 할 수있다. 온도는 3 ° C보다 높지 않습니다. 특별한 흔적을 제외하고, 동일한 레벨의 다른 배선의 폭은 가능한 한 균일해야합니다. 고주파 회로에서 배선의 간격은 분산 커패시턴스 및 인덕턴스의 크기에 영향을 미치므로 신호 손실, 회로 안정성 및 신호 간섭에 영향을 미칩니다. 고속 스위칭 회로에서 와이어의 간격은 신호 전송 시간과 파형의 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 배선의 최소 간격은 0.5mm 이상이어야합니다. PCB 레이아웃이 선호된다면 더 넓은 라인이 선호됩니다. 인쇄 된 도체는 PCB 가장자리에서 일정한 거리 (보드 두께 이상)만큼 떨어져 있어야 설치 및 가공이 용이 할뿐만 아니라 절연 성능도 향상됩니다. 큰 원으로 만 연결할 수있는 회선에서 배선이 발생하면 비행 선로를 사용해야합니다. 즉, 장거리 배선으로 인한 간섭을 줄이기 위해 짧은 회선 연결을 직접 사용합니다. 자기 센싱 소자를 포함하는 회로는 주변 자기장에 민감하고, 고주파 회로는 배선이 구부러 질 때 전자파를 방사하기 쉽다. 자성 감지 소자가 PCB에 설치되면, 배선 모서리는 그로부터 일정한 거리를 유지해야합니다. 같은 레벨의 배선은 교차 할 수 없습니다. 가능한 교차 선의 경우 "드릴링"및 "권선"으로 해결할 수 있습니다. 즉, 저항, 커패시터 및 삼극관과 같은 다른 장치의 핀 아래 또는 틈에서 특정 선을 "드릴"할 수 있습니다. 크로스 오버. 리드의 한쪽 끝은 과거의 "상처"입니다. 특별한 경우, 회로가 복잡하면 설계를 단순화하기 위해 와이어 브리징으로 크로스 오버 문제를 해결할 수도 있습니다.
고주파 회로의 동작 주파수가 높으면, 배선의 임피던스 정합 및 안테나 효과를 고려할 필요가있다. 클라이언트가 마지막 계약을 변경 했으므로 정의한 인터페이스 정의 및 배치 위치에 따라 레이아웃을 오른쪽으로 변경해야합니다. 실제로 PCB 전체 면적은 9cm x 6cm에 불과합니다. 고객의 요구에 따라 보드의 전반적인 레이아웃을 변경하기가 어렵 기 때문에 보드의 핵심 부분은 끝 부분에서 변경되지 않지만 주변 장치는 주로 위치와 위치의 수정을 완료하기 위해 적절히 수정됩니다. 두 커넥터의 핀 정의. 그러나 새로운 레이아웃은 분명히 라인에서 약간의 문제를 일으켰습니다. 원래 매끄러운 선은 조금 엉망이되어 선의 길이가 늘어나고 비아를 많이 사용해야했습니다. 선의 어려움이 많이 개선되었습니다.
2.3 전원 케이블 및 접지선 배선 요구 사항 다른 작동 전류에 따라 전원 케이블의 폭을 늘리십시오. 고주파 PCB는 회로의 외부 신호 간섭을 줄이기 위해 가능한 한 많은 면적의 접지선을 사용하여 PCB의 가장자리에 배치해야합니다. 동시에, PCB의 접지선은 케이싱과 잘 접촉 할 수 있으므로 PCB의 접지 전압은 접지 전압에 가깝습니다. 접지 방법은 특정 상황에 따라 선택해야합니다. 이것은 저주파 회로와 다릅니다. 고주파 회로의 접지선은 반드시 접지 또는 다 지점 접지가되어야합니다. 접지선은 짧고 두껍기 때문에 접지 임피던스를 최소화 할 수 있습니다. 작동 전류의 3 배. 스피커의 접지선은 PCB 증폭기의 출력단의 접지점에 연결해야합니다. 의지대로 접지하지 마십시오. 배선 과정에서 반복적 인 배선을 피하기 위해 합리적인 배선을 잠궈 야합니다. 즉, EditselectNet 명령을 실행하여 사전 라우팅 된 속성에서 잠김을 선택하여 더 이상 잠그지 마십시오.
3, 패드와 구리의 디자인
3.1 패드와 애 퍼처 배선의 최소 간격이 설계의 전기적 간격을 위반하지 않는 경우, 적절한 루프 폭을 보장하기 위해 패드 설계가 커야합니다. 일반적으로, 패드의 내부 구멍은 부품의 리드 직경보다 약간 크며, 디자인이 너무 커서 납땜에 솔더 조인트를 형성 할 수 없다. 패드 외경 (D)은 일반적으로 (d + 1.2) mm 이상이고, 여기서 d는 패드의 내부 구멍이다. 일부 고밀도 PCB의 경우, 패드의 최소값은 (d + 1.0) mm 일 수 있습니다. 패드의 형상은 일반적으로 원형으로 설정되지만, DIP 패키지를위한 집적 회로의 패드는 바람직하게는 제한된 공간에서 패드의 면적을 증가시킬 수있는 레이스 트랙의 형태이고, 집적 회로의 납땜. 배선과 패드 사이의 연결은 원활하게 전환되어야합니다. 즉, 원형 패드에 들어가는 배선의 폭이 원형 패드의 직경보다 작 으면 눈물 방울 설계가 채택되어야합니다. 패드의 구멍 (d)의 크기는 다르며 구성 요소 구멍, 장착 구멍 및 슬롯과 같은 실제 구성 요소 리드의 직경에 따라 고려해야합니다. 실제 부품의 설치 방법에 따라 패드의 구멍 피치도 고려해야합니다. 예를 들어, 저항기, 다이오드, 관형 커패시터 및 기타 구성 요소에는 "수직"및 "수평"장착 모드가 있습니다. 두 가지 방법의 피치가 다릅니다. 또한, 패드 피치는 부품들 간의 최소 갭 요건을 고려하여 설계되고, 특히 특수 부품 들간의 갭은 패드 들간의 피치에 의해 확보 될 필요가있다.
고주파 PCB에서 비아의 수 또한 최소화되어야하며, 이는 분배 커패시턴스를 줄이고 PCB의 기계적 강도를 증가시킨다. 간단히 말해서, 고주파 PCB의 설계에서, 패드의 디자인과 모양, 개구 및 피치는 그 특수성과 생산 공정의 요구 사항을 고려하여 고려되어야합니다. 표준화 된 디자인을 채택하면 제품 비용을 절감 할 수있을뿐 아니라 제품 품질을 보장하면서 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
3.2 동 피복 구리의 주요 목적은 회로의 간섭 방지 능력을 향상시키는 것이다. 동시에 PCB 방열 및 PCB 강도에 많은 이점을 제공합니다. 구리 접지는 또한 차폐 역할을 할 수 있습니다. 그러나 PCB를 장시간 사용하면 대량의 열을 발생시킬 수 있기 때문에 구리 호일의 대 면적 스트립을 사용할 수 없습니다. 이 때, 띠 형상 구리 호일은 팽창 및 탈락되기 쉽다. 따라서 구리를 도포 할 때는 그리드를 사용하는 것이 바람직합니다. 구리 호일은 회로의 접지 네트워크에 연결되므로 그리드가 더 나은 차폐 효과를 갖습니다. 그리드의 크기는 차폐 될 간섭 주파수에 의해 결정됩니다. 배선, 패드 및 비어의 설계가 완료되면 DRC (Design Rule Check)가 수행되어야합니다. 설계된 맵과 정의 된 규칙 간의 차이점은 검사 결과에 자세히 설명되어 있으며 요구 사항을 충족하지 않는 네트워크를 찾을 수 있습니다. 그러나 DRC를 실행하기 위해 배선하기 전에 DRC를 매개 변수화해야합니다. 즉, ToolsDesign 규칙 검사 명령을 실행해야합니다.
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