De prestaties van een pcb-bord zijn voor 70% afhankelijk van het ontwerp van de lay-out.zelfs direct van invloed op de stabiliteitOf je nu een beginner bent in PCB-ontwerp of een ervaren ingenieur op zoek naar optimalisatieoplossingen,Het beheersen van de volgende belangrijke punten kan u 90% van de moeite besparen in uw ontwerpproces.

I. Voorbereiding van het ontwerp: 3 stappen om een solide basis te leggen en herwerkingen te vermijden

1. Ontwerpbeperkingen definiëren: Bevestig de fysieke afmetingen van het PCB-bord, het aantal lagen (keuze van een/twee/meerdere lagen) en de impedantievereisten (bijv. 50Ω hogesnelheidssignaal,90Ω verschilsignaal), grenswaarden voor spanningsverlies op de aandrijflijn, EMC-normen (CE/FCC, enz.) en parameters van het productieproces (minimale spoorbreedte, spoorverdeling, via grootte) vooraf.Schrijf deze beperkingen in ontwerpregels (DRC) om schendingen vanaf het begin te voorkomen.

2Schematische herziening en optimalisatie

Voor de lay-out is een tweede schematische herziening van essentieel belang: controleer de kracht-, grond- en signaalpaden op rationaliteit, vermijd onnodige kruisingen; groepeer functionele modules (zoals krachtmodules,hoge-snelheids-interfaces, en analoge schakelingen) om een logische basis te bieden voor de latere lay-outplanning; etiketteer belangrijke signalen (zoals klok en differentiaalparen) voor gerichte controle tijdens de lay-out.

3Selectie van componenten en bevestiging van het pakket
Prioriteit geven aan onderdelen met gestandaardiseerde verpakkingen en een redelijke pijnpitch (vermijd fijne pitch-verpakkingen onder 0,4 mm, die de lasproblemen vergroten);de nauwkeurigheid van de pakketbibliotheek bevestigen (pin definities, plaatsen van zijderappen, padgroottes), met name voor precisiecomponenten zoals BGA en QFP, omdat onjuiste verpakking rechtstreeks tot ontwerpuitval kan leiden.

II. Layoutontwerp: Volg de drie principes van "Zoning, nabijheid en warmteafvoer"

1. Functionele zone-uitleg

Verdeel de lay-out in sub-regio's volgens signaaltype en functie: analoog gebied (ADC/DAC, sensoren), digitaal gebied (MCU, FPGA), vermogen gebied (power chips, inductoren, condensatoren),Interfacegebied (USB)Reserveer isolatiebanden (aanbevolen ≥ 3 mm) tussen elk gebied om te voorkomen dat digitale signalen interfereren met analoge signalen.

2. Prioriteit geven aan de lay-out van kritieke componenten: plaats stroomvoorziening chips (LDO, DC-DC) dicht bij de belasting om de lengte van het stroompad te verminderen;Plaats inductoren en condensatoren dicht bij de stroomvoorzieningspins om een compleet filtercircuit te vormen (vermijd "vliegende draad" -opstellingen).

"Technische apparatuur" voor de "ontwikkeling" of "ontwikkeling" van "technische apparatuur" of "technische apparatuur" voor de "ontwikkeling" of "ontwikkeling" van "technische apparatuur" of "technische apparatuur" voor de "ontwikkeling" van "technische apparatuur".het kristal-oscillatorhuls gronden en er een kopervrij gebied van ≥ 5 mm omheen laten.

warmteopwekkende componenten (zoals vermogenstransistoren en LED-drivers) weghouden van gevoelige componenten (zoals MCU's en sensoren) en voldoende ruimte bieden voor warmteafvoer;indien nodig koperen warmteafzuigers ontwerpen.

3. Controleer de uitleg rationaliteit: Zorg ervoor dat de componenten pinnen niet worden belemmerd en zijde-scherm markeringen zijn duidelijk leesbaar; zorg ervoor dat de door-gat onderdeel afstand is ≥ 2.5 mm en de afstand tussen de onderdelen op het oppervlak ≥0.5 mm; plaats connectoren en interfacecomponenten dicht bij de PCB-rand voor gemakkelijke invoeging, verwijdering en routing.

III. Kabelontwerp: "Kort, recht en glad" als kern, met inachtneming van impedantie en EMC.

1. Basiskabelregels: prioriteit geven aan het routeren van kritieke signalen (klok, differentiaalparen, hoge snelheidsgegevenssignalen), dan algemene signalen;stroom- en grondleidingen hebben voorrang op signaalleidingen om een stabiele stroomvoorziening te garanderen.

Houd de bekabeling zo kort en recht mogelijk en vermijd onnodige bochten en doorgangen; indien bochten nodig zijn, gebruik 45° hoeken of afgeronde randen.vermijding van 90° rechthoekige hoeken (om signaalreflectie en EMC-straling te verminderen).

Track Width Matching: Selecteer de spoorbreedte volgens de stroom (bijv. 1A stroom komt overeen met 1mm spoorbreedte, 0,5A komt overeen met 0,5mm, signaal spoorbreedte wordt aanbevolen 0,2-0,3mm);de breedte en de afstand tussen de traces van het differentiaalsignaal moeten strikt voldoen aan de impedantievoorschriften (e.bv. USB 3.0-differentiëleparen vereisen een spoorbreedte van 0,2 mm en een afstand van 0,4 mm).

2. Sleutelpunten voor snelle signaalrouting
Differentiële signalen (zoals HDMI, PCIe en Ethernet) moeten van gelijke lengte, parallel en nauw gekoppeld zijn, met een lengteverschil binnen 5 mm. Vermijd vertakkingen of het gebruik van vias.

Clocksignalen moeten een ster of topologie van de daisy-chain gebruiken om directe parallelle verbinding van meerdere ladingen te voorkomen.

Hoge snelheidssignalen moeten vermijden dat ze gespleten gebieden (zoals kracht- en grondvlakken) oversteken, anders verstoort dit het referentievlak en veroorzaakt dit problemen met de signaalintegratie.

3. Routing Pitfalls Vermijdingsrichtlijnen
Als het oversteken onvermijdelijk is, moet er op het kruispunt een via worden aangebracht om verbinding te maken met het referentievlak.

Vermijd lange parallelle routingen van signaallijnen op verschillende lagen (om de overspel tussen lagen te verminderen).

Hoe minder vias, hoe beter. Kritische signalen moeten idealiter niet meer dan 2 vias hebben (via's introduceren parasitaire inductance en capaciteit, die de signaalintegratie beïnvloeden).

IV. Aardingsontwerp: flexibele toepassing van "single-point grounding" en "multi-point grounding"

4De kern van de aarding is het "verminderen van het grondlusgebied" en het vermijden van interferentie veroorzaakt door grondpotentiële verschillen.De analoge en de digitale koppelingen moeten afzonderlijk worden aangesloten en uiteindelijk op één punt aan de voedingsbron worden aangesloten (e)Het direct mengen van analoge en digitale grond is verboden.

1. Verschillende soorten aardingsontwerp

Signal Ground: Gebruik "star grounding", waarbij alle signaalgronden worden verbonden met een gemeenschappelijk aardingspunt om de dwarsgesprekken tussen de signalen te verminderen.

Power Ground: Gebruik'multi-point grounding'," verbinding van de aarding terminals van de power chips en filter condensatoren aan de dichtstbijzijnde power grond vlak om het aarding pad te verkorten en het verminderen van de aarding impedantie.

Beschermingsgrond: de aarding van metalen behuizingen en afschermingsbedekkingen moet betrouwbaar zijn, met een aardingsweerstand ≤ 1Ω,het voorkomen van de vorming van "drijvende grond" (drijvende grond is gevoelig voor accumulatie van statische elektriciteit), wat leidt tot EMC-falen).

2. Ground Plane Design Techniques
Bij meerlagige platen wordt aanbevolen een stapelstructuur van "krachtvlak + grondvlak" te gebruiken (bijv. Top - Power - GND - Bottom).Het grondvlak moet volledig in koper bedekt zijn om een referentievlak met lage impedantie te vormen.Eenlaagse of dubbellaagse platen moeten de grondoppervlakte van koper maximaliseren door gebruik te maken van een "rastergrond" of "grootoppervlakte"." en verbinding tussen de bovenste en onderste grondlagen door via's om de aarding doeltreffendheid te verbeteren.

V. Ontwerp van stroomvoorziening: Filtering, ontkoppeling en spanningsregeling zijn essentieel

1. Filtering en ontkoppeling van stroomvoorziening
Een keramische condensator van 0,1 μF (ontkoppelingscondensator) moet naast de power pin van elk actief apparaat (MCU, chip) worden geplaatst, dicht bij de pin en het grondvlak.om onmiddellijke vraagstukken met betrekking tot de huidige levering aan te pakkenEen elektrolytische condensator van 10 μF + een keramische condensator van 0,1 μF dient aan de stroominvoer te worden geplaatst om laag- en hoogfrequente ruis te filteren.

Elektrolytische condensatoren en keramische condensatoren moeten worden geplaatst bij respectievelijk de invoer- en de uitvoerterminals van de gelijkstroom-stroomtoevoer.De eindpunten van de inductor moeten uit de buurt van gevoelige signalen worden gehouden om interferentie van de magnetische koppeling te voorkomen..

2. Power Rail Routing
Bij hoogstroomverzorgingsrails (zoals accu's en motoren) moeten brede sporen of koperen bekleding worden gebruikt om spanningsval en warmteopwekking te verminderen.Isolatiebanden moeten tussen meerdere aandrijflijnen worden gereserveerd om kortsluitingen te voorkomen.De energie-segmentatie moet een "eiland-achtige" opzet hebben met duidelijke scheidslijnen, die niet door de signaallijnen mogen worden doorkruist.

VI. EMC-optimalisatie: vermindering van elektromagnetische interferentie van de opzetbron

1Ontwerp van het schild
Gevoelige schakelingen (zoals RF-ontvangers en analoge signaalverwerking) moeten metalen afschermingsbedekkingen met een goede aarding gebruiken;de snelheidssignaal- en elektriciteitsleidingen moeten voldoende afstand (≥ 10 mm) tussen zichzelf en gevoelige lijnen behouden, of geïsoleerd met gemalen koper.

2Filtering en aarding optimalisatie
Interfacecircuits (USB, Ethernet, power interfaces) moeten serie-common-mode-inducteurs en parallelle TVS-dioden gebruiken om common-mode-interferentie te onderdrukken;alle signaallijnen van externe interfaces moeten worden gefilterd voordat ze uit het PCB worden geleid.

3Verminderen van stralingsbronnen
Vermijd lange parallelle bedrading, ondermijnde transmissielijnen en grote gebieden met opgehangen koper.Houd kloksignalen en snelheidssignalen zo kort mogelijk en omring ze met grondvlakken om een "microstriplijn" te vormen, waardoor elektromagnetische straling wordt verminderd.

VII. Controle na ontwerp: 3 belangrijke stappen om de vervaardigbaarheid en het ontbreken van verborgen gevaren te waarborgen

1. DRC Regelcontrole
Na voltooiing van de lay-out moet een DRC-controle worden uitgevoerd, waarbij de nadruk wordt gelegd op de vraag of tracebreedte, trace-spacing, via grootte, component-spacing, impedance-matching, enz.,voldoen aan ontwerpregels om te voorkomen dat er schendingen optreden.

2Signalintegrity en EMC-simulatie
Voor PCB's met hoge snelheid (bv. ≥100MHz-signalen) wordt simulatie van de signaalintegrititeit (SI) aanbevolen om te controleren of er geen reflecties, crosstalk, timingproblemen, enz. zijn.uitgestraalde emissies, elektrostatische ontlading) om interferentieproblemen vroegtijdig te identificeren en op te lossen.

3. Fabriekeerbaarheidcontrole (DFM)
Visage-grootte: door-gat-vias ≥ 0,8 mm, oppervlakte-montage-vias ≥ 0,3 mm, waarbij te kleine vias worden vermeden die boringsproblemen veroorzaken.

Soldeermasker en zijderap: de openingen van de soldeermasker moeten de pads bedekken om te voorkomen dat koper wordt blootgesteld; zijderap mag de pads of vias niet verbergen en de tekens moeten duidelijk leesbaar zijn.

Panelontwerp: indien panelen nodig zijn, reserveren V-snijgaten of stempelgaten en laten een procesrand van ≥3 mm aan de randen van het paneel liggen voor een gemakkelijke SMT-productie.