Всегда обескуражен помехами сигнала, плохой теплоотдачей и беспорядочным маршрутизацией при выполнении пластинки PCB?Вы можете легко справиться со всеми видами задач оформленияСегодня мы собрали 9 практичных гибридных методов планировки печатных плат, от размещения компонентов до защиты нижнего слоя.что позволяет начинающим быстро начать!

I. Размещение компонентов: Следуйте "правилам" для правильного размещения компонентов и избегайте отклонений

Неправильное расположение компонентов сделает все последующие маршрутизации бесполезными! при размещении компонентов, не только вы должны следовать сигнальным путям в схеме и оставить достаточно места для следов,Но вы также должны помнить эти 5 принципов:

• Электрические источники питания должны быть компактно сгруппированы, с конструкцией разъединения для обеспечения стабильного питания;
• Конденсаторы отсоединения должны быть расположены рядом с компонентами для сокращения циклов тока и снижения шума;
• Коннекторы должны быть установлены непосредственно на краю платы для легкого подключения внешнего устройства, не занимая площади ядра;
• Высокочастотные компоненты должны быть расположены строго в соответствии с схематическим потоком, чтобы избежать искажения сигнала;
• Процессоры, генераторы часов, большие устройства хранения и другие "ключевые компоненты" должны быть расположены в центре платы для легкого подключения к окружающим схемам.

II. Аналоговые + цифровые модули: отдельный макет, без помех
Аналоговые и цифровые сигналы часто противоречат друг другу; совместное использование областей может легко привести к взаимным помехам, что приводит к плохой производительности схемы!Ключевые моменты здесь:

• Размещать высокоточные компоненты (такие как усилители и источники эталонного напряжения) на аналоговой плоскости, а цифровую плоскость выделять логическому управлению, синхронизирующим блокам и другим "компонентам с высоким уровнем шума";
• ADC (аналого-цифровые преобразователи) и DAC (цифрово-аналоговые преобразователи) обрабатывают смешанные сигналы, поэтому более надежно рассматривать их как аналоговые компоненты;
• Конструкции высокопоточных ADC/DAC должны иметь отдельные аналоговые и цифровые источники питания (DVDD, подключенный к цифровой части, AVCC, подключенный к аналоговой части);
• Микропроцессоры и микроконтроллеры генерируют значительное тепло, поэтому размещение их в центре платы и рядом с подключенными блоками получит более эффективное рассеивание тепла.

III. Маршрутизация: Берите самый короткий и прямой путь, избегайте этих ловушек

После того, как компоненты установлены, маршрутизация заключается в "построении каналов сигнала". Помните эти 8 принципов для более плавной передачи сигнала:

• Чем короче и прямее путь сигнала, тем лучше, уменьшая задержку и помехи;
• При высокоскоростных сигнальных слоях должна быть установлена наземная плоскость, обеспечивающая нормальное возвращение сигнала;
• Высокоскоростные цепи должны быть направлены строго в соответствии со схематическим сигнальным маршрутом и не могут быть произвольно изменены;
• Использовать короткие, прямые и широкие линии питания для уменьшения индуктивности;
• Избегайте превращения следов и каналов в "формы антенны", чтобы избежать дополнительных помех;
• Сохранять следы цифровых и аналоговых схем в изоляции, не перекрывая и не перекрываясь;
• Уделять особое внимание следам заземления, соединяющим цифровые и аналоговые зоны;
• Избегайте ненужных обходов и путей в течение всего процесса, упрощая путь, уменьшая потерю сигнала.

IV. Модуль питания: Ближайшее энергоснабжение + дизайн изоляции

Источник питания является "сердцем" цепи; неправильное устройство может легко привести к общему отказу.

• Модуль питания должен находиться вблизи компонентов питания, но при этом изолирован от других цепей, чтобы предотвратить распространение шума;
• Для сложных устройств с несколькими булавами питания используют специальные модули питания как для аналоговой, так и для цифровой секций, чтобы полностью исключить цифровые помехи шума с аналоговыми сигналами.
• Электрические линии должны следовать принципу "короткие, прямые, широкие", чтобы уменьшить индуктивность и ограничения тока, что приводит к более стабильному питанию.

V. Дизайн разъединения: создание низкошумной среды для максимизации производительности устройства

Основой разъединения является "фильтрация шума питания". Коэффициент отторжения питания (PSRR) напрямую определяет производительность устройства.

• **Комбинирующие конденсаторы: керамические конденсаторы с низкой индуктивностью фильтруют высокочастотный шум, электролитические конденсаторы действуют как "резервуары заряда" для фильтрации низкочастотного шума,и ферритные шарики могут быть выбраны для повышения изоляции;
• ** Разместите конденсаторы разъединения вблизи пинов питания устройства и соедините их с земной плоскостью с низким импедансом с использованием коротких следов или каналов для уменьшения серийной индуктивности;
• ** размещать небольшие конденсаторы (0,01μF-0,1μF) рядом с пинами питания, чтобы предотвратить нестабильность устройства при одновременном переключении нескольких выходов;
• **Держите электролитические конденсаторы (10μF-100μF) на расстоянии не более 1 дюйма от булав питания; слишком большое расстояние повлияет на эффективность фильтрации;
• **Конденсаторы отсоединения могут быть подключены к земной плоскости в форме Т через прицеп GND устройства, упрощая процесс без дополнительной проводки.

VI. Укладка слоев ПКБ: планирование слоев заранее и оптимизация пути возвращения

Перед маршрутизацией необходимо определить схему слоёобразования, иначе это повлияет на путь возврата сигнала.

• Высокопроизводительные системы сбора данных должны отдавать предпочтение четырехслойным или более высоким PCB; двуслойные платы подходят для простых схем.
• Типичная четырехслойная схема платы: верхний слой (цифровые/аналоговые сигналы), второй слой (основной слой, уменьшающий падение ИК-напряжения и защищающий сигналы), третий слой (слой питания),нижний слой (помощные сигналы);
• Степень питания и земля должны быть тесно соседствующими, используя межслойную емкость для достижения высокочастотного разъединения;
• Многослойные доски могут использовать слепые и закопанные каналы для соединения слоев, уменьшая пространство на поверхности и делая планировку более чистой.

VII. Медные резисторы ПКБ: выбор правильной толщины меди для уменьшения ошибок
Медные следы - это ядро межконтактных цепей и наземных плоскостей.

• Стандартные печатные платы используют 1 унцию меди; высокомощные секции используют 2 унции или 3 унции меди (сопротивление меди составляет 1,724 × 10−6 Ω/см при 25 °C);
• 1 унция медной фольги имеет толщину примерно 0,036 мм, сопротивление 0,48 мΩ/кв. Например, 0,25 мм ширины следа имеет сопротивление примерно 19 мΩ/см;
• Для точных схем с низким импедансом (таких как 16-битные ADC) обратите внимание на сопротивление следов меди, чтобы избежать введения дополнительных ошибок.Расширить следы или увеличить толщину меди, если это необходимо.

VIII. Проектирование заземления: два варианта, выбирайте в соответствии с потребностями

Привязка к земле имеет решающее значение для подавления помех. Выбор правильного варианта важен для разных систем.

1. Одноземельный слой (рекомендуется для систем ADC/DAC с низким цифровым током)

• Использование одного твердого грунтового слоя позволяет возвратному току следовать пути наименьшего сопротивления, избегая смешанных помех сигнала.
• Низкочастотный обратный ток течет вдоль наземной ссылки устройства, в то время как высокочастотный обратный ток течет вдоль пути сигнала, уменьшая помехи петли.

2Независимая аналоговая заземление + цифровое заземление (рекомендуется для сложных систем высокого тока)

• Разделение грунтового слоя на аналоговое и цифровое грунтовое, соединенные через "звездное грунтовое" (точка пересечения - звездное грунтовое), обеспечивая согласованные эталонные уровни для обоих.
• Пин AGND устройств смешанного сигнала подключен к аналоговой заземлению, а пин DGND подключен к цифровой заземлению, изолируя высокошумный цифровой ток.
• Многослойные ПХБ должны обеспечивать полную изоляцию между плоскостями AGND и DGND, и перекрытие не допускается.

ⅨЗащита от электромагнитных помех: создать клетку Фарадея для устранения внешних помех

После устранения внутренних помех, важно защитить от внешних электромагнитных помех, иначе, перебои в связи, повреждения данных датчиков,и могут возникнуть сбои компонентовВот несколько методов защиты:

• Используйте достаточное количество металлического экрана, чтобы создать "клетку Фарадея", полностью покрывающую схему со всех шести сторон, и подключите ее к поверхности для оптимальной экранизации.
• Проектирование экрана должно учитывать потребности в рассеивании тепла и резервных входных/выходных каналах сигнала.
• Для среды с высокой частотой и высокими интерференциями слой экранирования должен обеспечивать бесшовное соединение, чтобы избежать "пробелов экранирования".

Если вы новичок или опытный оптимизатор PCB, вы можете легко справиться с различными проблемами, связанными с планировкой.прямое удвоение стабильности и производительности цепи!