PCB düzenleme yaparken sinyal bozukluğu, zayıf ısı dağılımı ve dağınık yönlendirmeler yüzünden hep cesaretsizliğe kapıldınız mı?Her türlü düzenleme zorluğunu kolayca halledebilirsiniz.Bugün, bileşen yerleştirmesinden alt katman korumasına kadar 9 süper pratik hibrit PCB düzenleme yöntemi derledik.Yeni başlayanların hızlı bir şekilde başlamasına izin verir!

I. Bileşen Yerleştirme: Bileşenleri doğru bir şekilde yerleştirmek ve devre dışı hareketlerden kaçınmak için "Kuralları" takip edin

Bileşenlerin yanlış yerleştirilmesi tüm sonraki yönlendirmeyi işe yaramaz hale getirecektir.Ama aynı zamanda bu 5 ilkeyi de hatırlamanız gerekir.:

• Güç kaynakları, istikrarlı güç kaynağını sağlamak için koplama tasarımları ile kompakt bir şekilde kümelenmelidir.
• Akım döngülerini kısaltmak ve gürültüyü azaltmak için koplama kondansatörleri bileşenlere yakın yerleştirilmelidir.
• Bağlantılar, çekirdek alanını almadan kolay bir dış cihaz bağlantısı için doğrudan tablo kenarına yerleştirilmelidir.
• Sinyal bozulmasının önlenmesi için yüksek frekanslı bileşenler, şematik akışa sıkıca göre yerleştirilmelidir.
• İşlemciler, saat jeneratörleri, büyük depolama cihazları ve diğer "temel bileşenler" çevredeki devrelere kolay bir şekilde bağlanmak için kartın ortasına yerleştirilmelidir.

II. Analog + Dijital Modüller: Ayrı Düzenleme, Hiçbir Karışma
Analog ve dijital sinyalleri sıklıkla çelişki içindedir; paylaşım alanları kolayca karşılıklı müdahaleye yol açabilir ve bunun sonucunda devrenin performansı zayıflar.Ana noktalar burada.:

• Kesinlik bileşenlerini (amplifikatörler ve referans voltaj kaynakları gibi) analog düzlemde yerleştirin ve dijital düzlemi mantıksal kontrol, zamanlama blokları ve diğer "yüksek gürültülü bileşenler" için ayırın.
• ADC'ler (Analog-Digital Converters) ve DAC'ler (Digital-Analog Converters) karışık sinyalleri işliyor, bu nedenle onları analog bileşen olarak değerlendirmek daha güvenilir;
• Yüksek akımlı ADC/DAC tasarımlarında ayrı analog ve dijital güç kaynakları olmalıdır (dijital bölüme bağlı DVDD, analog bölüme bağlı AVCC);
• Mikroprosesörler ve mikro denetleyiciler önemli miktarda ısı üretir, bu nedenle onları devre kartının ortasına ve bağlı devre bloklarına yakın yerleştirmek daha verimli ısı dağılımı ile sonuçlanır.

III. Yönlendirme: En Kısa ve En Düz Yolu Alın, Bu Tuzaklardan Kaçın

Bileşenler yerleştirildikten sonra, yönlendirme "signal kanalları oluşturmak" ile ilgilidir.

• Sinyal yolu ne kadar kısa ve düz olursa, gecikme ve müdahaleyi azaltmak için o kadar iyidir.
• Normal sinyal dönüşünü sağlamak için yüksek hızlı sinyal katmanlarının yanına bir zemin düzlemi yerleştirilmelidir.
• Yüksek hızlı devreler, şematik sinyal yoluna uygun olarak yönlendirilmeli ve keyfi olarak değiştirilmemelidir.
• İndüktansiyi azaltmak için kısa, düz ve geniş güç kaynağı izleri kullanın;
• Ek müdahaleden kaçınmak için izleri ve viasları "antene şekillerine" dönüştürmekten kaçının.
• Dijital ve analog devre izlerini, birbirlerini kesişmeden veya üst üste geçmeden izlenmiş olarak tutun.
• Dijital ve analog bölgeleri birbirine bağlayan topraklama izlerine özel dikkat gösterilmelidir.
• Süreç boyunca gereksiz devre dışı yollardan ve yollardan kaçının, sinyali azaltırken yolu basitleştirin.

IV. Güç Tedarik Modülü: Yakınlık Güç Tedarik + İzolasyon Tasarımı

Güç kaynağı devrenin "kalbi" dir; yanlış düzenlenme kolayca genel arızalara yol açabilir.

• Güç kaynağı modülü, gürültünün yayılmasını önlemek için diğer devrelerden izole edilirken güç kaynağı bileşenlerine yakın olmalıdır.
• Birden fazla güç kaynağı pinine sahip karmaşık cihazlar için, analog sinyallere karşı dijital gürültü müdahalelerini tamamen ortadan kaldırmak için hem analog hem de dijital bölümler için özel güç kaynağı modülleri kullanılır.
• Elektrik hatları, daha istikrarlı bir güç kaynağı ile sonuçlanan induktansa ve akım sınırlamalarını azaltmak için "kısa, düz, geniş" ilkesini takip etmelidir.

V. Çözümlenme Tasarımı: Cihaz Performansını Maksimize Etmek İçin Düşük Gürültülü Bir Çevre Oluşturma

Çekilmenin özü "güç kaynağı gürültüsünü filtrelemektir". Güç kaynağı reddedilme oranı (PSRR) cihazın performansını doğrudan belirler.

• **Birleştirme Kondansatörleri: Düşük indüktansa sahip seramik kondansatörler yüksek frekanslı gürültüyü filtre eder, elektrolitik kondansatörler düşük frekanslı gürültüyü filtrelemek için "şarj rezervuarları" olarak çalışır.ve ferrit boncukları yalıtımı artırmak için seçebilirsiniz;
• **Kapatma kondansatörlerini cihazın güç kaynağı pinlerine yakın yerleştirin ve seri indüktansı azaltmak için kısa izler veya viaslar kullanarak düşük impedanslı bir zemin düzlemine bağlayın;
• **Birden fazla çıkış aynı anda değiştirildiğinde cihazın istikrarsızlığını önlemek için küçük kondansatörleri (0,01μF-0,1μF) güç kaynağı pinlerinin yanına yerleştirin.
• ** Elektrolitik kondansatörleri (10μF-100μF) güç kaynağı pinlerinden 1 inç'ten fazla uzakta tutmayın; çok fazla mesafe filtreleme performansını etkileyecektir.
• **Ayrıştırma kondansatörleri, cihazın GND pininin yanındaki bir T şeklinde zemin düzlemine bağlanabilir, bu da işlemin ek kablolama olmadan basitleştirilmesini sağlar.

VI. PCB Katmanlama: Katmanları önceden planlayın ve dönüş yollarını optimize edin

Yönlendirmeden önce katmanlama şemasını belirleyin, aksi takdirde sinyal dönüş yolunu etkileyecektir.

• Yüksek performanslı veri alma sistemleri, 4 katmanlı veya daha yüksek PCB'lere öncelik vermelidir; çift katmanlı kartlar basit devreler için uygundur.
• Tipik 4 katmanlı kart düzenlemesi: En üst katman (dijital/analog sinyaller), ikinci katman (temel katman, IR gerilim düşüşünü azaltmak ve sinyalleri korumak), üçüncü katman (güç katmanı),Alt katman (yardımcı sinyalleri);
• Güç ve toprak katmanları, yüksek frekanslı koplama elde etmek için katman arası kapasitans kullanılarak yakından bitişik olmalıdır.
• Çok katmanlı levhalar, katmanları birbirine bağlamak için kör viaslar ve gömülü viaslar kullanabilir, yüzey iz alanını azaltabilir ve düzeni daha temiz hale getirebilir.

VII. PCB Bakır Dirençleri: Hataları azaltmak için doğru bakır kalınlığını seçmek
Bakır izleri devre bağlantılarının ve zemin düzlemlerinin çekirdeğidir. Aşırı direnç sinyal hatalarına yol açabilir.

• Standart PCB'ler 1 oz bakır kullanır; yüksek güçlü bölümler 2 oz veya 3 oz bakır kullanır (bakır direnci 25 °C'de 1.724 × 10−6 Ω / cm'dir);
• 1 oz bakır folyo yaklaşık 0.036mm kalınlığında, 0.48mΩ/saniye dirençlidir. Örneğin, 0.25mm genişliğinde bir iz yaklaşık 19mΩ/cm direnci vardır.
• Düşük impedanslı hassas devreler için (örneğin 16 bitlik ADC'ler) ek hatalar getirmekten kaçınmak için bakır izi direncine dikkat edin.İzleri genişletmek veya gerekirse bakır kalınlığını artırmak.

VIII. Zeminleme Tasarımı: İki Seçenek, İhtiyaçlara Göre Seçin

Yerleştirme, müdahaleyi bastırmak için çok önemlidir. Doğru seçeneği seçmek farklı sistemler için önemlidir.

1Tek Yer Katmanı (düşük dijital akımlı ADC/DAC sistemleri için önerilmektedir)

• Tek bir katı zemin katmanı kullanmak, geri dönüş akımının karışık sinyal müdahalesi önleyerek en az direnç yolunu takip etmesini sağlar.
• Düşük frekanslı dönüş akımı, cihazın zemin referans çizgisi boyunca akıyor, yüksek frekanslı dönüş akımı ise döngü müdahalelerini azaltarak sinyal yolu boyunca geri akıyor.

2Bağımsız Analog Zemin + Dijital Zemin ( karmaşık yüksek akım sistemleri için önerilmektedir)

• Yer katmanını "yıldız zemini" (kesim noktası yıldız zemini) aracılığıyla birbirine bağlı olan analog zemine ve dijital zemine ayırarak, her ikisi için de tutarlı referans seviyeleri sağlanmaktadır.
• Karışık sinyal cihazlarının AGND pin'i analog zemine ve DGND pin'i dijital zemine bağlanır ve yüksek gürültülü dijital akımı izole eder.
• Çok katmanlı PCB'ler, AGND ve DGND düzlemleri arasında tam izolyasyon sağlamalı ve üst üste gelmesine izin verilmemelidir.

ⅨElektromanyetik müdahale koruması: Dış müdahaleyi ortadan kaldırmak için Faraday kafesini oluşturun.

İç müdahaleyi ele aldıktan sonra dış elektromanyetik müdahaleye karşı korunmak çok önemlidir.ve bileşen arızaları olabilirİşte bazı kalkanlama teknikleri:

• "Faraday kafesini" oluşturmak için yeterli miktarda metal kalkan kullanın, altı taraftan da devreyi tamamen kapsayacak ve en iyi kalkan için zemin düzlemine bağlayın.
• Koruma tasarımı, ısı dağılımı gereksinimlerini ve yedek sinyal giriş / çıkış kanallarını dikkate almalıdır.
• Yüksek frekanslı, yüksek müdahale ortamları için, "koruma boşluklarından" kaçınmak için kalkan tabakası sorunsuz bağlantı sağlamalıdır.

Bu 9 hibrit PCB düzenleme tekniğine hakim olun. ister yeni başlayan ister deneyimli bir PCB optimizatörü olun, çeşitli düzenleme zorluklarını kolayca halledebilirsiniz.Doğrudan döngünün istikrarını ve performansını iki katına çıkarır!