PCB-ontwerpen is niet meer zo moeilijk of beperkt als vroeger, maar voor beginners is het misschien nog wel even wennen. Hoewel de eenvoudige ontwerpen met één laag meestal vrij gemakkelijk te hanteren zijn, begint het als onbekend terrein te voelen zodra er meerdere lagen worden toegevoegd naast een verscheidenheid aan grote componenten.
Om zowel elektronicaliefhebbers als nieuwe industriële PCB-ontwerpers te helpen, volgen hier vijf tips en trucs die op zijn minst een paar beginnersproblemen uit hun ervaringen moeten helpen halen.
Verspil geen middelen aan meerdere prototypes
Als u op de hoogte blijft van de ontwikkelingen in het veld, zult u waarschijnlijk merken dat de behoefte aan prototypeontwikkeling aanzienlijk is afgenomen. Ze zijn in de eindfase nog steeds nodig om eventuele knikken in het ontwerp weg te werken, maar de noodzaak om een aantal prototypes te ontwikkelen en te gebruiken vanaf de voorbereidende fase tot aan de definitieve versie is niet langer nodig.
Zoals je je kunt voorstellen, is dat alleen mogelijk dankzij 3D-visualisatietechnologie. Het is nu absoluut noodzakelijk voor bedrijven om onnodige kosten te besparen en de tijdsvereisten te verminderen, door het ontwerp te perfectioneren met behulp van een uitgebreid 3D-modellerings-, ontwerp-, simulatie- en aanpassingssoftwarepakket voor PCB's. Over hoe het realistische ontwerpelement helpt bij het verminderen van de behoefte aan meerdere prototypes, daar komen we in het volgende deel op terug.
Kies een PCB-ontwerptool met 3D-visualisatiemogelijkheden
Bij gebrek aan een driedimensionale visualisatiefunctie die te vinden is in geavanceerde softwaretools voor 3D-ontwerp, zou het voor PCB-ontwerpers erg moeilijk zijn om componenten nauwkeurig op een bord te plaatsen. Bekijk de kleine lijst hieronder om inzicht te krijgen in de voordelen bij het plaatsen van componenten die 3D-ontwerpen met zich meebrengt.
- De effectieve oplossing tegen veelvoorkomende schaduwproblemen bij hoge componentlichamen
- Verbeterde nauwkeurigheid bij het plaatsen van referentieaanduidingen en zeefdrukcontouren
- Voorkomen van overlapping van de soldeermaskerruimte door de plaatsing van een component
- Voorkomen dat referentie-aanduidingen worden overlapt door slecht geplaatste componenten
- 3D-modellering van schroeven, ringen, enz. zorgt voor een soepele montage-ervaring bij de productie/montage
- Voorlopige prototypes zijn niet langer nodig omdat de 3D-weergaven zelf kunnen worden gebruikt om gebreken op te sporen en te corrigeren
- Hoe minder prototypes u hoeft te investeren, hoe meer geld u bespaart
Routingtips: de Autorouter heeft zijn grenzen
Machine learning maakt de door AI aangedreven automatiseringsfuncties in geavanceerde softwarepakketten voor het ontwerpen van PCB's langzaam steeds intelligenter. Het feit blijft echter dat autorouting tot nu toe niet perfect is.
Natuurlijk zal het het proces voor het leggen van sporen aanzienlijk stroomlijnen, maar handmatige routering zal nog steeds vaak nodig zijn. Om de autoroute-functie effectief te gebruiken, volgt u de volgende richtlijnen:
Voltooiingspercentage
Nadat de plaatsing van uw componenten is voltooid, voert u de autorouter uit en krijgt u een voltooiingsscore van 85% of hoger. Alles minder dan 85% betekent dat uw plaatsing niet goed genoeg is en dat de onderdelen moeten worden aangepast totdat u een hogere voltooiingsbeoordeling kunt krijgen.
leiding
Bij het handmatig traceren van de routes lopen we vaak vast op bepaalde punten, en dit gebeurt wanneer het een meerlaagse printplaat is met verschillende krachtige componenten erop, wat uiteraard een complexe lay-out vereist.
Als u vastzit, biedt dit de perfecte gelegenheid om autorouting te gebruiken om paden te vinden die anders misschien niet zichtbaar zouden zijn.
Kritieke verbindingspunten
Het meest voor de hand liggende kritieke verbindingspunt is uiteraard een knelpunt, en autorouting is ongeëvenaard in het detecteren van knelpunten in de lay-out.
Gebruik differentiële koppeling om EMI te neutraliseren
EMI of elektromagnetische interferentie kan een echte pijn om mee om te gaan, vooral als het om gevoelige signalen gaat. Differentiële routering is een techniek die uitzonderlijk bedreven is in het minimaliseren of zelfs volledig neutraliseren van effectieve interferentie door gewone ruis op bordontwerpen met hoog vermogen.
Het is echter niet de gemakkelijkste routeringstechniek om het goed te doen, dus houd de volgende punten in gedachten, anders kunnen de dubbele sporen uiteindelijk nog meer interferentie veroorzaken dan je in eerste instantie had verwacht op te lossen met de routeringsmethode.
Even lange sporen
Elk van de sporen in het paar moet exact dezelfde lengte hebben. Wanneer dat door het ontwerp een probleem blijkt te zijn, moeten meanders en segmentaties worden aangebracht om ervoor te zorgen dat beide ladingen tegelijkertijd hun bestemming bereiken. Er is over het algemeen een zeer kleine ruimte voor fouten, maar u kunt deze het beste niet forceren!
Tenzij ze qua lengte zo dicht mogelijk bij elkaar liggen, zullen hogesnelheidssignalen voldoende EMI genereren om kleine tot ernstige verstoringen te veroorzaken.
Impedantiecontrole en neutralisatie
Na het berekenen van de impedantie beschikt u over de metingen voor de kleinste breedtes die nodig zijn voor het handhaven van de perfecte neutralisatie van overspraak gedurende de gehele doorgang van hogesnelheidssignalen op differentieel gepaarde routes. De bespaarde ruimte zal later in het definitieve ontwerp zeer nuttig blijken.
Tegelijkertijd is het noodzakelijk om de differentiële paarroute op alle punten gelijkmatig gescheiden te houden. Als die consistentie niet wordt gehandhaafd, zal de interferentie van de huidige lus aanzienlijk zijn. Uniformiteit is de sleutel als u differentiële paarrouting op uw PCB implementeert.
Rechte hoeken zijn een slecht idee voor traceroutering
Het gebrek aan logica achter het leggen van sporen in rechte hoeken is zo duidelijk dat het begrijpen ervan bijna gezond verstand is. Aan de buitenranden van de rechthoekige bochten is de kans altijd groot dat de sporen smaller zijn dan de berekende breedte die overal wordt gebruikt. Hierdoor ontstaat overtollige warmte, vooral bij gebruik door hogesnelheidssignalen.
Bovendien is het niet ongebruikelijk dat scherpe randen van 90 graden tijdens het productieproces slecht worden gevolgd, en dat leidt vrijwel onmiddellijk tot kortsluiting. Om beide problemen helemaal te voorkomen, gebruikt u de vertrouwde oude hoeken van 45 graden en rondt u de randen af om een soepele, ongehinderde signaalstroom te vergemakkelijken.
Daarnaast wilt u misschien ook speciale aandacht besteden aan het warmtebeheer. Vergemakkelijk indien mogelijk de warmteafvoer door een koperen vulling onder de chip te plaatsen. Verbreed sporen onder de chips die niet kunnen worden voorzien van een kopervulling vanwege de aanwezigheid van de sporen, en je zult uiteindelijk de totale warmteontwikkeling op de PCB verder verlagen.