Πώς να σχεδιάσετε ένα PCB (ώστε να μην το απορρίψει ο κατασκευαστής)

Αν έχετε κοιτάξει ποτέ μια πλακέτα κυκλώματος και σκεφτείτε, ναι, δεν θα μπορούσα ποτέ να το κάνω αυτό. Μπορείτε.

Όχι αμέσως. Όχι τέλεια την πρώτη φορά. Αλλά μπορείτε οπωσδήποτε να μάθετε πώς να σχεδιάζετε μια πλακέτα που λειτουργεί, κατασκευάζεται χωρίς δράματα και δεν μετατρέπεται σε εφιάλτη μιας εβδομάδας για τον εντοπισμό σφαλμάτων.

Και ειλικρινά, το δυσκολότερο μέρος δεν είναι η τοποθέτηση εξαρτημάτων ή η δρομολόγηση ιχνών. Είναι να ξέρεις τι πρέπει να κάνεις πρώτα, τι να ελέγξεις δύο φορές και τι θα σε δαγκώσει αργότερα αν το αγνοήσεις.

Πρόκειται λοιπόν για μια πρακτική ξενάγηση. Ο τρόπος με τον οποίο θα το εξηγούσα σε έναν φίλο που έχει φτιάξει ένα σχεδιάγραμμα και τώρα θέλει μια πραγματική πλακέτα στα χέρια του.

Τι περιλαμβάνει στην πραγματικότητα ο “σχεδιασμός μιας πλακέτας κυκλώματος”

Οι άνθρωποι λένε “Σχεδιασμός PCB” σαν να είναι ένα βήμα. Μοιάζει περισσότερο με αλυσίδα.

1. Καθορισμός απαιτήσεων και περιορισμών
2. Δημιουργήστε το σχηματικό διάγραμμα (λογικό κύκλωμα)
3. Εκχώρηση αποτυπωμάτων (φυσικά πακέτα)
4. Δημιουργήστε το περίγραμμα της πλακέτας και τους μηχανικούς περιορισμούς
5. Τοποθετήστε εξαρτήματα με πρόθεση
6. ίχνη διαδρομής και αεροπλάνα
7. Εκτέλεση ελέγχων κανόνων σχεδιασμού και ηλεκτρικών ελέγχων
8. Δημιουργία αρχείων κατασκευής
9. Να το κατασκευάσετε και να το συναρμολογήσετε
10. Δοκιμή, διόρθωση, επανάληψη

Μπορείτε να κάνετε τα βήματα 2 έως 8 μέσα σε ένα εργαλείο CAD PCB. Τα υπόλοιπα είναι... Η πραγματική ζωή.

Βήμα 1: Ξεκινήστε με σαφείς απαιτήσεις (αυτό σας σώζει αργότερα)

Πριν ανοίξετε το KiCad ή το Altium ή ό,τι άλλο χρησιμοποιείτε, γράψτε έναν απλό κατάλογο ελέγχου.

• Τι κάνει το διοικητικό συμβούλιο, με μία πρόταση;
• Εύρος τάσης εισόδου; Κίνδυνος ανάστροφης πολικότητας;
• Μέγιστο ρεύμα σε κάθε ράγα;
• Πόσο μεγάλος μπορεί να είναι ο πίνακας;
• Πώς θα τοποθετηθεί; Βίδες, standoffs, κλιπς;
• Ποιοι σύνδεσμοι και πού πρέπει να αντιμετωπίσουν;
• Υπάρχουν ευαίσθητα σήματα; Υψηλές ταχύτητες, αναλογικά, RF, χαμηλού θορύβου;
• Περιβάλλον. Θερμότητα, κραδασμοί, υγρασία;
• Κόστος και ποσότητα στόχου

Αυτό μοιάζει βαρετό, αλλά διαμορφώνει τα πάντα. Όπως. Αν χρειάζεστε 2 στρώματα ή 4 στρώματα. Αν τα ίχνη σας μπορούν να είναι ογκώδη και συγχωρητικά ή χρειάζονται ελεγχόμενη αντίσταση.

Βήμα 2: Καταγράψτε το σχηματικό διάγραμμα (και κάντε το αναγνώσιμο)

Μια πλακέτα PCB ξεκινά ως σχηματικό διάγραμμα. Ακόμη και αν το κύκλωμά σας είναι απλό, κάντε το σωστά.

Μερικοί κανόνες που ακούγονται ενοχλητικοί αλλά κάνουν την αποσφαλμάτωση πολύ πιο εύκολη:

• Χρησιμοποιήστε ετικέτες δικτύου αντί για μακριά καλώδια παντού
• Ομαδοποίηση ανά λειτουργία: τροφοδοσία, MCU, αισθητήρες, σύνδεσμοι
• Βάλτε πυκνωτές αποσύζευξης δίπλα στους ακροδέκτες τροφοδοσίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος και στο σχηματικό διάγραμμα, όχι μόνο στην πλακέτα αργότερα.
• Προσθέστε σημεία δοκιμής τώρα. Θα ευχαριστείτε τον εαυτό σας αργότερα
• Βάλτε τιμές και αριθμούς εξαρτημάτων σε πεδία, όχι σε τυχαίες σημειώσεις

Επίσης, μην βασίζεστε στη μνήμη για τις διατάξεις ακροδεκτών. Χρησιμοποιείτε πάντα το φύλλο δεδομένων κατά την καλωδίωση των συμβόλων. Ειδικά για ρυθμιστές και USB και οτιδήποτε έχει πολλαπλές γειώσεις ή εκτεθειμένα μαξιλαράκια.

Ένα γρήγορο πέρασμα λογικής πριν προχωρήσουμε

Ρωτήστε τον εαυτό σας:

• Έχω pullups και pulldowns όπου χρειάζεται;
• Έχω αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος για τις λυχνίες LED;
• Συμπεριέλαβα τις κεφαλίδες προγραμματισμού ή αποσφαλμάτωσης αν πρόκειται για πλακέτα μικροελεγκτή;
• Υπάρχει προστασία στην είσοδο ισχύος; Τουλάχιστον μια ασφάλεια ή πολυασφάλεια, ίσως μια δίοδος TVS αν πρόκειται για εξωτερικό σύνδεσμο.

Βήμα 3: Επιλέξτε στοιχεία που υπάρχουν στην πραγματική ζωή

Σε αυτό το σημείο πεθαίνουν πολλές πρώτες πλακέτες. Στο σχηματικό διάγραμμα, οποιοδήποτε μέρος λειτουργεί. Στην κατασκευή, λειτουργούν μόνο εξαρτήματα με καλό αποτύπωμα και διαθεσιμότητα.

Κατά την επιλογή εξαρτημάτων, προσέξτε:

• Μέγεθος συσκευασίας που μπορείτε πραγματικά να κολλήσετε (το 0603 είναι μια χαρά, το 0402 είναι ενοχλητικό, το QFN είναι εφικτό αλλά χρειάζεται προσοχή)
• Διαθεσιμότητα της αλυσίδας εφοδιασμού. Προσπαθήστε να μην επιλέγετε μέρη μονόκερου
• Ονομαστικές τιμές τάσης και ρεύματος με περιθώριο
• Για τους συνδέσμους, ελέγξτε το μηχανικό σχέδιο. Μην μαντεύετε

Αν κατασκευάζετε κάτι που μπορεί να παραγγείλετε αργότερα, επιλέξτε εξαρτήματα από καλά υποστηριζόμενες σειρές. Ο μελλοντικός σας εαυτός θα είναι λιγότερο θυμωμένος.

Βήμα 4: Αποτυπώματα. Το μέρος όπου τα λάθη κοστίζουν ακριβά

Κάθε σχηματικό σύμβολο χρειάζεται ένα αποτύπωμα που να ταιριάζει με το ακριβές φυσικό εξάρτημα.

Και αυτό είναι το σημείο όπου οι αρχάριοι παραγγέλνουν κατά λάθος δέκα σουβέρ με χαλκό πάνω τους.

Κάντε το προσεκτικά:

• Αντιστοιχία αριθμού ακίδων και απόστασης ακίδων
• Αντιστοιχίστε την παραλλαγή συσκευασίας (το SOIC δεν είναι TSSOP, το QFN διατίθεται σε πολλαπλά μεγέθη)
• Ελέγξτε τους δείκτες πολικότητας για τις διόδους, τους ηλεκτρολύτες, τον ακροδέκτη 1 του ολοκληρωμένου κυκλώματος.
• Επαληθεύστε την αυλή και τα ανοίγματα της μάσκας συγκόλλησης, εάν έχετε δημιουργήσει προσαρμοσμένο αποτύπωμα

Μου αρέσει να κάνω αυτόν τον απλό έλεγχο

Εκτυπώστε την πλακέτα 1:1 σε χαρτί και τοποθετήστε πάνω της τα πραγματικά εξαρτήματα. Ειδικά οι σύνδεσμοι.

Ακούγεται χαμηλής τεχνολογίας. Λειτουργεί.

Πριν προχωρήσετε στο επόμενο βήμα, είναι ζωτικής σημασίας να εκτελέσετε μια ενδελεχή Επιθεώρηση PCB για να διασφαλίσετε ότι όλα τα αποτυπώματα και οι τοποθετήσεις είναι ακριβείς.

Βήμα 5: Ρύθμιση του περιγράμματος του σκάφους και της στοίβας στρώσεων

Τώρα προχωράτε στη διάταξη της πλακέτας PCB.

Ξεκινήστε με:

• Σχήμα και διαστάσεις του σκάφους
• Οπές τοποθέτησης και περιοχές προστασίας
• Περιορισμοί τοποθέτησης συνδέσμων (USB στην άκρη κ.λπ.)
• Απόφαση αριθμού στρώσεων

2 στρώματα vs 4 στρώματα

Για τις περισσότερες ερασιτεχνικές και πολλές εμπορικές πλακέτες, 2 στρώσεις είναι μια χαρά.

Αλλά μπορεί να θέλετε 4 στρώσεις αν:

• Έχετε σήματα υψηλής ταχύτητας (USB 2.0, γρήγορες ακμές, DDR κ.λπ.)
• Χρειάζεστε καλύτερη αναφορά γείωσης και λιγότερο θόρυβο
• Δρομολογείτε πυκνά εξαρτήματα, όπως BGAs ή πολλά λεπτά βήματα.
• Θέλετε η ακεραιότητα ισχύος να είναι ευκολότερη

Μια κοινή στοίβα 4 στρώσεων είναι:

Επάνω σήμα, Επίπεδο γείωσης, Επίπεδο ισχύος, Κάτω σήμα.

Δεν είναι υποχρεωτικό. Αλλά είναι μια ωραία προεπιλογή.

Βήμα 6: Τοποθετήστε τα εξαρτήματα όπως το εννοείτε

Η τοποθέτηση δεν είναι διακόσμηση. Είναι ηλεκτρική απόδοση, κατασκευασιμότητα και λογική.

Ακολουθεί μια πρακτική σειρά τοποθέτησης που λειτουργεί:

1. Τοποθετήστε πρώτα τα εξαρτήματα σύνδεσης και τα εξαρτήματα διεπαφής χρήστη (κουμπιά, λυχνίες LED, οθόνες).
2. Τοποθετήστε το τμήμα εισόδου ισχύος και ρύθμισης ισχύος στη συνέχεια
3. Τοποθετήστε τον κύριο ελεγκτή ή το κύριο ολοκληρωμένο κύκλωμα
4. Τοποθετήστε γύρω του εξαρτήματα υποστήριξης (κρύσταλλο, αποσύζευξη, αντιστάσεις εκκίνησης)
5. Τοποθετήστε λειτουργικά μπλοκ: αισθητήρες, οδηγοί, ενισχυτές op, κ.λπ.
6. Τοποθετήστε σημεία δοκιμής και κεφαλίδα προγραμματισμού

Συμβουλές τοποθέτησης που αποτρέπουν το θόρυβο και την παραξενιά

• Κρατήστε το πυκνωτές αποσύζευξης εξαιρετικά κοντά στους ακροδέκτες τροφοδοσίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Όχι “κάπως κοντά”. Όπως, δίπλα του.
• Κρατήστε τα αναλογικά τμήματα μακριά από ρυθμιστές μεταγωγής
• Κρατήστε τους βρόχους υψηλού ρεύματος σφιχτούς. Σύντομα και πλατιά ίχνη, ελάχιστη περιοχή βρόχου
• Κρατήστε τους κρυστάλλους κοντά στην MCU και δρομολογήστε αυτά τα ίχνη σύντομα, χωρίς vias αν είναι δυνατόν.
• Αφήστε χώρο για δρομολόγηση. Αν τα πάντα είναι πακεταρισμένα από άκρη σε άκρη, η δρομολόγηση γίνεται ένα παζλ που θα χάσετε.

Και επίσης, σκεφτείτε τη συναρμολόγηση. Εάν η πλακέτα θα συναρμολογηθεί από ένα εργοστάσιο, επιθυμούν συνεπή προσανατολισμό και αρκετή απόσταση για την επιλογή και τοποθέτηση.

Βήμα 7: Καθορισμός κανόνων σχεδιασμού από νωρίς (διάκενα, πλάτη, μεγέθη)

Το εργαλείο PCB πρέπει να γνωρίζει κατασκευαστικά όρια.

Τυπικές ασφαλείς προεπιλογές για πολλά εργοστάσια:

• Πλάτος ίχνους: 6 mil ή 8 mil για σήματα (το ευρύτερο είναι ευκολότερο)
• Διάκενο: 6 mil ή 8 mil
• Μέσω τρυπανιού: 0,3 mm με διάμετρο 0,6 mm (ελέγξτε το εργοστάσιό σας)
• Επέκταση μάσκας συγκόλλησης: η προεπιλογή fab είναι συνήθως καλή

Αλλά μην μαντεύετε. Χρησιμοποιήστε τις δυνατότητες του κατασκευαστή. Κάθε εργοστάσιο διαθέτει μια σελίδα δυνατοτήτων. Εάν πρόκειται για φθηνά πρωτότυπα, κρατήστε τα συντηρητικά.

Πλάτος ίχνους για το τρέχον

Τα σήματα μπορεί να είναι λεπτά. Τα ίχνη ισχύος συχνά πρέπει να είναι ευρύτερα.

Εάν έχετε 1Α ή περισσότερο σε ένα ίχνος, μην το τρέχετε στα 6 mil και ελπίζετε. Χρησιμοποιήστε ένα υπολογιστής πλάτους ίχνους ή απλά να το κάνετε φαρδύ και κοντό. Ή χύτεψε χαλκό.

Βήμα 8: Δρομολογήστε τον πίνακα (και προσπαθήστε να τον κρατήσετε ήρεμο)

Η δρομολόγηση είναι το σημείο όπου οι άνθρωποι είτε παθαίνουν εμμονή είτε εγκαταλείπουν. Δεν είναι μαγεία. Είναι ένα σύνολο προτεραιοτήτων.

Προτεινόμενη σειρά δρομολόγησης

1. Πρώτα τα κρίσιμα σήματα
2. Γραμμές ρολογιού, διαφορικά ζεύγη, ευαίσθητοι αναλογικοί κόμβοι
3. Δρομολόγηση ισχύος
4. Κύριες ράγες, διαδρομές υψηλού ρεύματος
5. Όλα τα άλλα

Στρατηγική εδάφους

Εάν είστε σε 2 στρώματα, ένα στερεό επίπεδο γείωσης στη μία πλευρά είναι χρυσός. Δρομολογήστε τα σήματα στην άλλη πλευρά όσο το δυνατόν περισσότερο και, στη συνέχεια, γειώστε τα με vias.

Αν πρέπει να χωρίσετε το έδαφος, κάντε το με πρόθεση. Τις περισσότερες φορές, οι αρχάριοι χωρίζουν το έδαφος ενώ δεν θα έπρεπε. Ένα συνεχές επίπεδο εδάφους είναι συνήθως καλύτερο.

Μερικές συνήθειες δρομολόγησης που βοηθούν

• Αποφύγετε τα μακριά κοκαλιάρικα ίχνη για ισχύ
• Χρησιμοποιήστε γωνίες 45 μοιρών ή τόξα, αν το εργαλείο σας το κάνει εύκολα. Όχι επειδή οι γωνίες 90 μοιρών είναι κακές σε χαμηλές ταχύτητες, αλλά επειδή είναι πιο καθαρές.
• Ελαχιστοποίηση των vias σε ευαίσθητα ή γρήγορα σήματα
• Λάβετε υπόψη σας τις διαδρομές επιστροφής. Τα σήματα χρειάζονται ένα μονοπάτι επιστροφής ρεύματος κάτω από αυτά, συνήθως στο επίπεδο του εδάφους.

Διαφορικά ζεύγη (USB κ.λπ.)

Εάν έχετε USB D+ και D-, δρομολογήστε ως διαφορικό ζεύγος με συνεπή αντιστοίχιση αποστάσεων και μήκους, και χρησιμοποιήστε τη σωστή σύνθετη αντίσταση, εάν η στοίβα σας την υποστηρίζει. Το εργαλείο CAD σας μπορεί συνήθως να υπολογίσει τα πλάτη με βάση τη στοίβαξη.

Αν δεν ξέρετε, δεν πειράζει. Αλλά μην κάνετε freestyle και κάνετε το ένα ίχνος να κάνει φιδάκι γύρω από την σανίδα, ενώ το άλλο να πηγαίνει ευθεία.

Βήμα 9: Προσθέστε χάλκινες χύτευσης, θερμική ανακούφιση και ράψιμο vias

Οι χάλκινες γουλιές μπορούν να μειώσουν την αντίσταση και να βοηθήσουν με τη θερμότητα. Συνήθης χύτευση:

• Γείωση στο πάνω και στο κάτω μέρος (συνδεδεμένη στο δίκτυο GND)
• Ρεύματα ισχύος για ράγες υψηλού ρεύματος, εάν χρειάζεστε

Χρησιμοποιήστε θερμική ανακούφιση για τα μαξιλάρια με διαμπερή οπές που συνδέονται με τα χυτά. Διαφορετικά, η συγκόλληση με το χέρι γίνεται άθλια και ακόμη και η επανεργασία γίνεται δυσκολότερη.

Προσθέστε ράβδους ραφής για να συνδέσετε τις άνω και κάτω γωνίες γείωσης. Ειδικά περιμετρικά, κοντά σε συνδέσμους και κοντά σε ρυθμιστές μεταγωγής.

Βήμα 10: Μεταξοτυπία. Κάντε την πλακέτα φιλική

Η μεταξοτυπία δεν είναι μόνο ετικέτες. Είναι χρηστικότητα.

Περιλαμβάνουν:

• Κωδικοί αναφοράς (R1, C5, U2) τουλάχιστον για τα βασικά μέρη
• Σημάδια πολικότητας για διόδους, ηλεκτρολύτες, LED
• Δείκτες ακίδας 1 για ολοκληρωμένα κυκλώματα
• Ετικέτες συνδέσμων. TX, RX, 5V, GND, κ.λπ.
• Όνομα, έκδοση, ημερομηνία ή αναθεώρηση του πίνακα

Αφήστε στον εαυτό σας ψίχουλα ψωμιού. Θα επιστρέψετε σε αυτόν τον πίνακα μετά από μήνες και δεν θα θυμάστε τίποτα.

Βήμα 11: Εκτελέστε ελέγχους πριν εξάγετε οτιδήποτε

Κάντε τα παραπάνω στο εργαλείο CAD σας:

• ERC στο σχηματικό διάγραμμα (έλεγχος ηλεκτρικών κανόνων)
• DRC στο PCB (έλεγχος κανόνων σχεδιασμού)
• Έλεγχος μη συνδεδεμένων δικτύων
• Παραβάσεις εκκαθάρισης
• Έλεγχοι δακτυλίου και τρυπανιών

Στη συνέχεια, κάντε έναν ανθρώπινο έλεγχο:

• Είναι όλα τα βύσματα στραμμένα προς τη σωστή κατεύθυνση;
• Είναι σωστές οι οπές τοποθέτησης;
• Υπάρχουν εξαρτήματα στην άκρη της πλακέτας που θα συγκρουστούν με το περίβλημα;
• Ανταλλάξατε TX και RX. Συμβαίνει
• Ταιριάζουν όλα τα πολωμένα εξαρτήματα με το σχηματικό διάγραμμα και τη μεταξοτυπία;

Αν μπορείτε, κάντε μια τρισδιάστατη προβολή. Πολλά εργαλεία το υποστηρίζουν τώρα και εντοπίζει γρήγορα ανόητα μηχανικά ζητήματα.

Βήμα 12: Δημιουργία αρχείων κατασκευής (Gerbers, τρυπάνια και σημειώσεις)

Οι περισσότεροι κατασκευαστές PCB θέλουν:

• Αρχεία Gerber (ή μερικές φορές ένα ενιαίο πακέτο Gerber zip)
• Αρχεία γεωτρήσεων (Excellon)
• Περίγραμμα συμβουλίου
• Readme ή σημειώσεις κατασκευής (προαιρετικό αλλά χρήσιμο)
• Για συναρμολόγηση: (κεντροειδές), καθώς και σχέδια συναρμολόγησης

Εξάγετε χρησιμοποιώντας τις συνιστώμενες ρυθμίσεις της εταιρίας σας, εάν παρέχουν μια προεπιλογή.

Και κάτι ακόμα. Ονομάστε τα στρώματά σας με σαφήνεια. Και κρατήστε τις εκδόσεις. Το “final final v7” είναι αστείο μέχρι να μην είναι.

Βήμα 13: Δημιουργήστε πρωτότυπα σαν να περιμένετε προβλήματα (γιατί θα υπάρξουν κάποια)

Παραγγείλετε πρώτα μια μικρή παρτίδα. Ακόμη και αν το σχέδιο είναι “απλό”.

Όταν φτάνουν οι σανίδες:

• Επιθεώρηση υπό καλό φως
• Ελέγξτε για βραχυκυκλώματα στις ράγες τροφοδοσίας πριν συνδέσετε οτιδήποτε.
• Αν μπορείτε, ανεβάστε την ισχύ αργά, με τροφοδοσία πάγκου και περιορισμό ρεύματος.
• Επικύρωση ράγας, στη συνέχεια ρολόγια, στη συνέχεια προγραμματισμός, στη συνέχεια περιφερειακά

Αν κάτι αποτύχει, μην πανικοβάλλεστε. Αποσφαλμάτωση συστηματικά. Τα περισσότερα πρώιμα σφάλματα PCB είναι:

• Λάθος αποτύπωμα ή λανθασμένη χαρτογράφηση ακροδεκτών
• Έλλειψη pullup ή pull down
• Προβλήματα σταθερότητας αλληλουχίας ισχύος ή ρυθμιστή (λανθασμένα καπάκια)
• Ζητήματα διάταξης γύρω από ρυθμιστές μεταγωγής
• Ζητήματα γείωσης ή διαδρομής επιστροφής
• Απλά σφάλματα προσανατολισμού

Είναι φυσιολογικό.

Μια απλή στοίβα εργαλείων που λειτουργεί (αν επιλέγετε λογισμικό)

• KiCad: δωρεάν, πολύ ικανή, μεγάλη κοινότητα
• EasyEDA: βολικό αν θέλετε γρήγορες ροές εργασίας στο σύννεφο
• Altium: βιομηχανικό πρότυπο, ακριβό, ισχυρό
• Autodesk Fusion electronics: εξαρτάται από τη ροή εργασίας σας

Εάν είστε νέοι, το KiCad είναι ένα ισχυρό σημείο εκκίνησης και δεν είναι πλέον ένα παιχνίδι.

Κοινά λάθη αρχάριων που είναι παράξενα εύκολο να αποφευχθούν

Ξεχνώντας τους πυκνωτές αποσύζευξης

Τα περισσότερα ολοκληρωμένα κυκλώματα θέλουν 0,1uF κοντά σε κάθε ακροδέκτη τροφοδοσίας, καθώς και έναν πυκνωτή μεγάλου όγκου κοντά (όπως 4,7uF ή 10uF). Διαβάστε το φύλλο δεδομένων.

Εμπιστοσύνη στα τυχαία ίχνη

Τα αποτυπώματα από βιβλιοθήκες είναι χρήσιμα, αλλά ελέγξτε τα με βάση το φύλλο δεδομένων. Πάντα.

Τοποθέτηση της κεφαλίδας προγραμματισμού κάπου αδύνατο

Αν χρειαστεί να κάνετε flash firmware, μην κρύψετε την κεφαλίδα κάτω από μια οθόνη ή μην την τοποθετήσετε σε απόσταση 1 mm από τον τοίχο του περιβλήματος.

Δεν υπάρχουν σημεία δοκιμής

Ακόμα και απλά μαξιλαράκια για GND, 3V3, 5V, RX, TX. Κάνει δυνατή την ανίχνευση.

Διάταξη ρυθμιστή μεταγωγής “απλά δρομολογημένη”

Οι ρυθμιστές μεταγωγής έχουν οδηγίες διάταξης για κάποιο λόγο. Ακολουθήστε τη διάταξη αναφοράς στο φύλλο δεδομένων όσο πιο πιστά μπορείτε.

Τελική σκέψη (και το μέρος όπου πραγματικά φτιάχνετε πίνακες)

Ο σχεδιασμός ενός PCB είναι ένας βρόχος. Σχεδιάζετε, κατασκευάζετε, μαθαίνετε, αναθεωρείτε. Η δεύτερη πλακέτα είναι πάντα πιο καθαρή από την πρώτη.

Αν θέλετε έναν κατασκευαστικό συνεργάτη που μπορεί να πάρει το Gerbers σας και να σας βοηθήσει να το περάσετε από τη γραμμή τερματισμού χωρίς να μαντέψετε, αυτό έχει σημασία. Έχει μεγάλη σημασία.

Ψάχνετε έναν αξιόπιστο συνεργάτη κατασκευής PCB;

Υποβάλετε τα αρχεία σχεδιασμού σας στη διεύθυνση Philifast σήμερα και λάβετε μια ανταγωνιστική προσφορά με επαγγελματική υποστήριξη.

FAQs (Συχνές ερωτήσεις)

Ποια είναι τα βασικά βήματα που απαιτούνται για το σχεδιασμό μιας πλακέτας PCB από το σχηματικό σχέδιο έως την τελική πλακέτα;

Ο σχεδιασμός μιας πλακέτας PCB περιλαμβάνει μια αλυσίδα βημάτων: καθορισμός απαιτήσεων και περιορισμών, δημιουργία του σχηματικού διαγράμματος, ανάθεση αποτυπωμάτων, ρύθμιση περιγράμματος πλακέτας και μηχανικών περιορισμών, προσεκτική τοποθέτηση εξαρτημάτων, δρομολόγηση ιχνών και επιπέδων, εκτέλεση κανόνων σχεδιασμού και ηλεκτρικών ελέγχων, δημιουργία αρχείων κατασκευής, κατασκευή και συναρμολόγηση της πλακέτας και, τέλος, δοκιμές και επαναλήψεις ανάλογα με τις ανάγκες.

Γιατί είναι σημαντικό να ξεκινάτε το σχεδιασμό PCB με σαφείς απαιτήσεις;

Ξεκινώντας με σαφείς απαιτήσεις, βοηθάτε στη διαμόρφωση κάθε πτυχής του σχεδιασμού της πλακέτας σας. Γνωρίζοντας τι κάνει η πλακέτα, το εύρος τάσης εισόδου, τα όρια ρεύματος, τους περιορισμούς μεγέθους, τις μεθόδους τοποθέτησης, τις ανάγκες συνδέσμων, τα ευαίσθητα σήματα, τις συνθήκες περιβάλλοντος, το κόστος και την ποσότητα-στόχο, διασφαλίζετε ότι θα λάβετε τεκμηριωμένες αποφάσεις όπως ο αριθμός στρώσεων (2 έναντι 4 στρώσεων), τα πλάτη ιχνών, ο έλεγχος της σύνθετης αντίστασης και η επιλογή εξαρτημάτων που ταιριάζουν στις ανάγκες του έργου σας.

Πώς μπορώ να κάνω το σχηματικό μου πιο ευανάγνωστο και πιο εύκολο στην αποσφαλμάτωση;

Για να βελτιώσετε την αναγνωσιμότητα του σχηματικού διαγράμματος: χρησιμοποιήστε ετικέτες δικτύου αντί για μακριά καλώδια παντού- ομαδοποιήστε τα εξαρτήματα με βάση τη λειτουργία τους, όπως τμήματα ισχύος ή αισθητήρες- τοποθετήστε πυκνωτές αποσύζευξης δίπλα στους ακροδέκτες τροφοδοσίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος στο σχηματικό διάγραμμα- προσθέστε σημεία δοκιμής νωρίς- συμπεριλάβετε τιμές και αριθμούς εξαρτημάτων σε ειδικά πεδία αντί για σημειώσεις- διασταυρώστε πάντα τα pinouts με τα φύλλα δεδομένων, ειδικά για πολύπλοκα εξαρτήματα.

Τι πρέπει να λάβω υπόψη μου κατά την επιλογή εξαρτημάτων για το PCB μου;

Επιλέξτε εξαρτήματα που υπάρχουν στην πραγματική ζωή, με διαθέσιμα αποτυπώματα και υποστήριξη από την αλυσίδα εφοδιασμού. Δώστε προσοχή στα μεγέθη συσκευασίας που μπορείτε να κολλήσετε (το 0603 είναι διαχειρίσιμο- μικρότερα μεγέθη όπως το 0402 ή το QFN απαιτούν προσοχή), στις ονομαστικές τιμές τάσης/ρεύματος με περιθώριο, στα μηχανικά σχέδια ειδικά για τους συνδέσμους και επιλέξτε εξαρτήματα από καλά υποστηριζόμενες σειρές, αν σχεδιάζετε μελλοντικές επαναπαραγγελίες. Αποφύγετε τα εξαρτήματα ‘μονόκερου’ που είναι δύσκολο να προμηθευτείτε ή να αντικαταστήσετε.

Πώς μπορώ να διασφαλίσω ότι τα αποτυπώματά μου ταιριάζουν σωστά με τα πραγματικά φυσικά εξαρτήματα;

Επαληθεύστε τις παραλλαγές συσκευασίας (π.χ. SOIC έναντι TSSOP)- ελέγξτε τους δείκτες πολικότητας στις διόδους ή τους ηλεκτρολύτες- επιβεβαιώστε τις διαστάσεις της αυλής και τα ανοίγματα της μάσκας συγκόλλησης, ειδικά για τα προσαρμοσμένα αποτυπώματα. Μια πρακτική συμβουλή είναι να εκτυπώσετε τη διάταξη της πλακέτας σας 1:1 σε χαρτί και να τοποθετήσετε φυσικά τα πραγματικά εξαρτήματα σε αυτήν για να επαληθεύσετε την προσαρμογή πριν προχωρήσετε.

Πότε θα πρέπει να επιλέξω ένα PCB 4 στρώσεων αντί για ένα 2 στρώσεων;

Μια πλακέτα PCB 4 στρώσεων συνιστάται εάν έχετε σήματα υψηλής ταχύτητας (όπως USB 2.0 ή DDR), εάν χρειάζεστε καλύτερη αναφορά γείωσης για τη μείωση του θορύβου, εάν πρέπει να δρομολογήσετε πυκνά εξαρτήματα όπως BGAs ή ολοκληρωμένα κυκλώματα μικρού βήματος ή εάν θέλετε βελτιωμένη ακεραιότητα ισχύος. Μια κοινή στοίβα 4 στρώσεων περιλαμβάνει το ανώτερο στρώμα σήματος, το επίπεδο γείωσης, το επίπεδο ισχύος και το κατώτερο στρώμα σήματος, το οποίο διευκολύνει αυτές τις ανάγκες σε σύγκριση με τις τυπικές πλακέτες 2 στρώσεων που είναι κατάλληλες για πολλά ερασιτεχνικά έργα.