Guía rápida para principiantes sobre diseño de PCB

PCB, abreviatura de placa de circuito impreso, es la plataforma fundamental para transportar componentes electrónicos para lograr las funciones correspondientes. Según el material del sustrato, la placa de circuito impreso se fabrica de conformidad con los archivos de diseño de placa de circuito impreso y se logra la conexión entre las capas de la placa, la placa y los componentes. La función principal de PCB radica en su función de transmisión de relé con una contribución total a la conexión eléctrica entre todas las partes que rodean la placa de circuito. Por lo tanto, la PCB suele considerarse el núcleo de los productos electrónicos.

La PCB debe fabricarse estrictamente de acuerdo con los archivos de diseño de PCB, incluidos los archivos Gerber, los archivos de perforación NC, los archivos de diseño de esténcil, etc., todos los cuales juntos finalmente conducirán a PCB reales. Este artículo proporcionará una guía rápida para el diseño de PCB para principiantes, cubriendo temas clave relacionados con el diseño y el diseño de PCB. Se espera que este artículo sea un vendaje para los ingenieros electrónicos principiantes.

¿Qué es el diseño de PCB?

El diseño de PCB contiene principalmente la ubicación de los componentes a bordo, el enrutamiento, el ancho de la traza, el espaciado de la traza, etc. Dado que la placa de PCB se aplica en casi todos los productos electrónicos, las PCB se han aplicado ampliamente en campos como la electrónica de consumo, la información, las telecomunicaciones, la atención médica o incluso la industria aeroespacial. . El diseño de PCB juega un papel esencial en afectar sus funciones y rendimiento esperados.

Conceptos básicos de diseño de PCB

En el proceso de dibujar esquemas con el software de diseño de PCB, es esencial dominar las abreviaturas de la electrónica, ya que al principio generalmente se usan tres letras para representar un término. Por ejemplo, RES significa resistencia; CAP significa condensador; IND significa inductor. Por lo tanto, es de gran necesidad dominar algunos términos electrónicos:voltaje, corriente, ohmios, voltios, amperios, vatios, circuito, elemento de circuito, resistencia, resistor, inductancia, inductor, capacitancia, capacitor, ley de Ohm, ley de Kirchhoff, ley de voltaje de Kirchhoff (KVL), ley de corriente de Kirchhoff (KCL), bucle, red, red pasiva de dos terminales, red activa de dos terminales.

Problemas inevitables a considerar en el diseño de PCB

• Distancia mínima

Un diseño de PCB debe presentar un marco y la distancia mínima entre la línea del marco y el pin del componente debe ser de al menos 2 mm y es racional establecerlo en 5 mm.

• Colocación de componentes

Básicamente, cuando se trata de un sistema de circuitos que contiene un circuito digital y un circuito analógico, deben separarse para hacer que los sistemas se acoplen sistemáticamente en un circuito que pertenezca a la misma categoría. Además, los componentes deben colocarse de acuerdo con la dirección de flujo de la señal, las funciones y los módulos.

La unidad de procesamiento de la señal de entrada y los componentes de control de la señal de salida deben colocarse cerca del lado de la placa para que las líneas de señal de entrada/salida sean lo más cortas posible y reducir la interferencia de entrada/salida.

En cuanto a la dirección de colocación de los componentes, los componentes solo se pueden colocar vertical u horizontalmente. Si hay disponible una diferencia de potencial relativamente alta entre los componentes, la distancia entre los componentes debe ser lo suficientemente grande como para detener la descarga.

En lo que respecta a una placa de circuito con densidad media, se debe considerar la distancia entre componentes con baja potencia en función de la soldadura. Cuando se selecciona la soldadura por ola, la distancia entre los componentes puede estar en el rango de 50 mil a 100 mil.

Diseño de línea de alimentación y tierra en diseño de PCB

No es una tarea difícil para los ingenieros de diseño de PCB comprender la causa de la generación de ruido entre las líneas de tierra y las líneas eléctricas. Incluso si el diseño de PCB se lleva a cabo de manera excelente, la interferencia debido a una consideración insuficiente en la disposición de las líneas de alimentación y tierra aún reducirá el rendimiento del producto, o incluso conducirá a una falla total. Por lo tanto, el trabajo del ingeniero de diseño de PCB es reducir la interferencia de ruido tanto como sea posible para garantizar la calidad del producto con los siguientes métodos:

una. La capa de cobre de área grande se usa como líneas de tierra y todas las partes no utilizadas deben conectarse a tierra, que se pueden usar como líneas de tierra. En términos de PCB multicapa, las líneas de alimentación y tierra deben organizarse en diferentes capas respectivamente.

b. Se debe agregar un condensador de desacoplamiento entre las líneas de alimentación y tierra.

C. El ancho de las líneas de tierra y las líneas eléctricas debe establecerse tanto como sea posible. Es mejor hacer que las líneas de tierra sean más anchas que las líneas eléctricas. La disposición del ancho de las líneas de tierra, las líneas eléctricas y las líneas de señales debe ser:líneas de tierra> líneas eléctricas> líneas de señales.

d. Se deben usar líneas conductoras de tierra anchas para hacer un bucle en una PCB con circuito digital.

Tres consejos para reducir la EMI en el diseño de PCB

El mantenimiento de EMC (compatibilidad electromagnética) es imprescindible en el diseño de PCB. La implementación de EMC tiene como objetivo reducir la EMI (interferencia electromagnética) tanto como sea posible. Para disminuir la EMI, se deben enfocar los siguientes tres elementos:fuente de interferencia electromagnética, ruta de acoplamiento y víctima.

Para lograr la compatibilidad electromagnética, las medidas deben partir de los elementos anteriores. En primer lugar, se deben analizar la fuente de interferencia, la ruta de acoplamiento y los dispositivos sensibles y se deben resumir y tomar medidas efectivas para detener la fuente de interferencia, eliminar o reducir el acoplamiento de interferencia, disminuir la respuesta de los dispositivos sensibles a la interferencia o aumentar el nivel de sensibilidad electromagnética.

Para restringir la interferencia causada por humanos y testificar la validez de las medidas técnicas aplicadas, también se deben tomar medidas organizativas. Por lo tanto, se debe hacer y seguir un conjunto completo de regulaciones y estándares con un espectro razonablemente distribuido. Además, la aplicación del espectro debe controlarse y administrarse y el modo de trabajo debe determinarse de acuerdo con la frecuencia, el tiempo de trabajo y la dirección de la antena. Se debe analizar el entorno electromagnético y se debe seleccionar la ubicación con la administración de EMC realizada.

• Fuente de interferencia electromagnética

La fuente de EMI se refiere a cualquier tipo (natural o radiada por un dispositivo eléctrico) de energía electromagnética que dañará a personas o dispositivos en el mismo entorno o provocará daños por EMI a otros dispositivos, subsistemas o todo el sistema, lo que provocará una degradación del rendimiento o fracaso.

• Ruta de acoplamiento

La ruta de acoplamiento se refiere al acceso o medio utilizado para transmitir EMI.

• Víctima

Víctima se refiere al ser humano o los sistemas dañados por EMI, incluidos los componentes, equipos, subsistemas o sistemas que sufren una degradación o una falla en el rendimiento.