การ ออกแบบ PCB: "วิธี การ วาง" และ "วิธี การ เชื่อม"

การออกแบบ PCB มีความซับซ้อน และปัจจัยที่ไม่คาดคิดต่างๆ มักส่งผลกระทบต่อการตระหนักถึงแผนโดยรวม เราจะควบคุมส่วนประกอบที่กระจัดกระจายซึ่งมีบุคลิกที่แตกต่างกันได้อย่างไร? ฉันจะวาดไดอะแกรม PCB ที่เรียบร้อย มีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้ได้อย่างไร?

การออกแบบ PCB ดูเหมือนจะซับซ้อน จำเป็นต้องพิจารณาถึงทิศทางของสัญญาณต่างๆ และการส่งผ่านพลังงาน และความทุกข์ที่เกิดจากการรบกวนและความร้อนมักจะมาพร้อมกัน แต่ในความเป็นจริง บทสรุปนั้นชัดเจนมาก และคุณสามารถเริ่มต้นจากสองด้าน:

พูดง่ายๆ ก็คือ: "จะวางอย่างไร" และ "จะเชื่อมต่ออย่างไร"

ฟังดูง่ายมากใช่ไหม? มาจัดเรียง "จะวางอย่างไร" กันก่อน:

1. ปฏิบัติตามหลักการจัดวาง "ใหญ่ก่อน เล็กก่อน ยากก่อน ง่ายก่อน" นั่นคือ วงจรหน่วยที่สำคัญและส่วนประกอบหลักควรจัดวางก่อน สิ่งนี้เหมือนกับการกินบุฟเฟต์: บุฟเฟต์มีข้อจำกัดด้านความอยากอาหาร เลือกสิ่งที่คุณชอบก่อน และเมื่อพื้นที่ PCB มีจำกัด ให้เลือกสิ่งสำคัญก่อน

2. ควรใช้อินโฟกราฟิกหลักการเป็นข้อมูลอ้างอิงในการจัดวาง และควรจัดเรียงส่วนประกอบหลักตามการไหลของสัญญาณหลักของบอร์ด การจัดวางควรเป็นไปตามข้อกำหนดดังต่อไปนี้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้: การเดินสายทั้งหมดสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และสายสัญญาณหลักสั้นที่สุด; การจัดวางตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนควรอยู่ใกล้กับพินไฟของ IC ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และวงจรที่ก่อตัวขึ้นระหว่างตัวเก็บประจุและแหล่งจ่ายไฟและกราวด์ควรสั้นที่สุด; ลดสัญญาณ วิ่งอย่างไม่ยุติธรรมเพื่อป้องกันอุบัติเหตุบนท้องถนน

3. การจัดเรียงส่วนประกอบควรสะดวกสำหรับการดีบักและการบำรุงรักษา นั่นคือ ส่วนประกอบขนาดใหญ่ไม่สามารถวางรอบๆ ส่วนประกอบขนาดเล็กได้ และต้องมีพื้นที่เพียงพอรอบๆ ส่วนประกอบที่ต้องดีบัก มันมักจะกลายเป็นเรื่องที่น่าอึดอัดใจมากหากมันแออัดเกินไป

4. สำหรับส่วนวงจรที่มีโครงสร้างเดียวกัน ให้ใช้รูปแบบมาตรฐาน "สมมาตร" ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ปรับรูปแบบตามมาตรฐานของการกระจายที่สม่ำเสมอ จุดศูนย์ถ่วงที่สมดุล และรูปแบบที่สวยงาม

5. ส่วนประกอบแบบเสียบปลั๊กชนิดเดียวกันควรวางในทิศทางเดียวในทิศทาง X หรือ Y ส่วนประกอบแบบแยกส่วนที่มีขั้วชนิดเดียวกันควรพยายามให้สอดคล้องกันในทิศทาง X หรือ Y เพื่ออำนวยความสะดวกในการผลิตและการตรวจสอบ

6. โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบความร้อนควรกระจายอย่างสม่ำเสมอเพื่ออำนวยความสะดวกในการกระจายความร้อนของแผ่นไม้อัดและเครื่องจักรทั้งหมด อุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมินอกเหนือจากองค์ประกอบการตรวจจับอุณหภูมิควรอยู่ห่างจากส่วนประกอบที่มีความร้อนสูง

7. สัญญาณแรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่แยกออกจากสัญญาณกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก แรงดันไฟฟ้าต่ำ สัญญาณอ่อนแอโดยสิ้นเชิง สัญญาณอะนาล็อกแยกออกจากสัญญาณดิจิทัล สัญญาณความถี่สูงแยกออกจากสัญญาณความถี่ต่ำ ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบความถี่สูงควรเพียงพอ ในการจัดวางส่วนประกอบ ควรพิจารณาอย่างเหมาะสมในการวางอุปกรณ์ที่ใช้แหล่งจ่ายไฟเดียวกันเข้าด้วยกันให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่ออำนวยความสะดวกในการแยกแหล่งจ่ายไฟในอนาคต

ข้างต้นเป็นประเด็นหลักที่ต้องให้ความสนใจในการจัดวาง "จะวางอย่างไร" "จะเชื่อมต่ออย่างไร" นั้นค่อนข้างซับซ้อนกว่า โดยทั่วไปแล้ว:

ลำดับความสำคัญของสายสัญญาณหลัก: จัดลำดับความสำคัญในการกำหนดเส้นทางของสัญญาณหลัก เช่น สัญญาณขนาดเล็กแบบอะนาล็อก สัญญาณความเร็วสูง สัญญาณนาฬิกา และสัญญาณซิงโครไนซ์;

หลักการลำดับความสำคัญของความหนาแน่น: เริ่มการเดินสายจากอุปกรณ์ที่ซับซ้อนที่สุดบนบอร์ด เริ่มการกำหนดเส้นทางจากพื้นที่ที่เชื่อมต่อกันหนาแน่นที่สุดบนบอร์ด