PCB 디자인: "쓰기 방법"과 "연결 방법"

PCB 설계는 복잡하며, 다양한 예상치 못한 요인들이 전체 계획의 실현에 자주 영향을 미칩니다. 서로 다른 특성을 가진 분산된 부품들을 어떻게 다룰 수 있을까요? 깔끔하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 PCB 다이어그램을 어떻게 그릴 수 있을까요?

PCB 설계는 복잡해 보입니다. 다양한 신호의 방향과 에너지 전달을 고려해야 하며, 간섭과 열로 인한 어려움이 항상 동반됩니다. 하지만 사실 요약하면 매우 명확하며, 두 가지 측면에서 시작할 수 있습니다.

간단히 말해서, '어떻게 배치할 것인가'와 '어떻게 연결할 것인가'입니다.

매우 쉬워 보이나요? 먼저 '어떻게 배치할 것인가'를 정리해 보겠습니다.

1. '크고 먼저, 작고 나중, 어렵고 먼저, 쉽고 나중'의 레이아웃 원칙을 따릅니다. 즉, 중요한 유닛 회로와 핵심 부품을 먼저 배치해야 합니다. 이는 뷔페를 먹는 것과 같습니다. 뷔페는 식욕에 제한이 있으므로, 먼저 좋아하는 것을 고르고, PCB 공간이 제한적일 때는 중요한 것부터 고릅니다.

2. 레이아웃 시 원리 블록 다이어그램을 참조해야 하며, 보드의 주요 신호 흐름에 따라 주요 부품을 배치해야 합니다. 레이아웃은 가능한 한 다음 요구 사항을 충족해야 합니다: 전체 배선은 가능한 한 짧아야 하며, 주요 신호선은 가장 짧아야 합니다. 디커플링 커패시터의 레이아웃은 IC의 전원 핀에 최대한 가깝게 배치해야 하며, 전원 및 접지 사이에 형성된 루프는 가장 짧아야 합니다. 신호가 부당하게 이동하여 사고를 예방합니다.

3. 부품 배치는 디버깅 및 유지 보수에 편리해야 합니다. 즉, 큰 부품은 작은 부품 주변에 배치할 수 없으며, 디버깅이 필요한 부품 주변에는 충분한 공간이 있어야 합니다. 너무 붐비면 종종 매우 난처해집니다.

4. 동일한 구조의 회로 부분의 경우, 가능한 한 '대칭' 표준 레이아웃을 사용합니다. 균일한 분포, 균형 잡힌 무게 중심, 아름다운 레이아웃의 표준에 따라 레이아웃을 최적화합니다.

5. 동일한 유형의 플러그인 부품은 X 또는 Y 방향으로 한 방향으로 배치해야 합니다. 동일한 유형의 편광 이산 부품도 생산 및 검사를 용이하게 하기 위해 X 또는 Y 방향으로 일관성을 유지해야 합니다.

6. 발열체는 일반적으로 베니어판과 전체 기계의 열 발산을 용이하게 하기 위해 균등하게 분산되어야 합니다. 온도 감지 요소 이외의 온도 감지 장치는 열이 큰 부품에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

7. 고전압, 대전류 신호는 소전류, 저전압 약신호와 완전히 분리합니다. 아날로그 신호는 디지털 신호와 분리합니다. 고주파 신호는 저주파 신호와 분리합니다. 고주파 부품 간의 간격은 충분해야 합니다. 부품 레이아웃 시, 동일한 전원을 사용하는 장치를 가능한 한 함께 배치하여 향후 전원 분리를 용이하게 하는 것을 적절히 고려해야 합니다.

위는 '어떻게 배치할 것인가' 레이아웃에 대한 주요 주의 사항입니다. '어떻게 연결할 것인가'는 상대적으로 더 복잡하며, 일반적으로 다음과 같습니다.

주요 신호선 우선 순위: 아날로그 소신호, 고속 신호, 클럭 신호 및 동기화 신호와 같은 주요 신호의 라우팅을 우선시합니다.

밀도 우선 순위 원칙: 보드에서 가장 복잡한 장치부터 배선을 시작합니다. 보드에서 가장 밀집된 연결 영역부터 라우팅을 시작합니다.