Los problemas más comunes en el diseño de PCB y su análisis

PCB (placa de circuito impreso) es un elemento central en los productos electrónicos que se aplica en casi todos los dispositivos de diferentes campos, desde pequeños a grandes, desde computadoras, telecomunicaciones hasta hardware militar. Simplemente hablando, PCB juega un papel importante en la implementación de funciones de productos electrónicos.

Sin embargo, nunca es una tarea fácil diseñar una placa de circuito y muchas asociaciones, entre capas, componentes o circuitos, deben tratarse adecuadamente. Un diseño mal pensado posiblemente traerá fallas o incluso catástrofes cuando se está trabajando dentro de un sistema electrónico. A pesar del atributo de dificultad del diseño de PCB en sí mismo, se pueden resumir algunos problemas que ocurren comúnmente para que todos los diseñadores de PCB puedan conocerlos de antemano y aprender a lidiar con ellos antes de la fase de fabricación de PCB.

NOTA:Este artículo analiza problemas y soluciones de diseño de PCB basados ​​en la participación del software Altium Designer.

Problemas de diseño de PCB en esquema

Problema n.º 1:según el informe de ERC, no hay señal de acceso en los pines.
Análisis:
a. La E/S debe definirse en los pines al establecer el paquete;
b. Al establecer o colocar componentes, se podrá modificar el atributo de inconformidad para que los pines y líneas queden sueltos;
c. Al establecer componentes, el pasador sufre de dirección inversa.

Problema n.º 2:los componentes van más allá del papel.
Análisis:los archivos no se crean en el centro del papel de la biblioteca de componentes.

Problema n.º 3:la lista de conexiones del archivo de ingeniería creado solo puede acceder parcialmente a la PCB.
Análisis:el elemento "global" no se selecciona al generar netlist.

Problema n.º 4:los componentes no se pueden girar.
Análisis:se debe cambiar el método de entrada.

Problemas de diseño de PCB en PCB

Problema n.º 1:en el proceso de carga de la red, no se genera el informe NODE.
Análisis:
a. Los componentes del esquema posiblemente aprovechen el paquete que no está disponible en la biblioteca de componentes;
b. Los componentes en paquetes de uso esquemático que son incompatibles con los utilizados en la biblioteca de componentes;

Problema n.º 2:la red de informes de DRC se divide en un par de secciones.
Análisis:este problema demuestra que esta red no está conectada y se puede usar COBRE CONECTADO para revisar el archivo.

Problema n.º 3:en el proceso de operación, la pantalla azul debe usarse lo menos posible.
Análisis:los archivos se pueden exportar muchas veces para generar un nuevo archivo DDR a fin de reducir el tamaño del archivo. No se recomienda el enrutamiento automático cuando se diseña una PCB compleja.

El enrutamiento es un paso bastante importante en el diseño de PCB y todos los pasos anteriores son todos sus preparativos. Cuando se trata de diseño de PCB, el enrutamiento requiere la mayor cantidad de requisitos. El enrutamiento de PCB se puede clasificar en enrutamiento de un solo lado, enrutamiento de dos lados y enrutamiento de múltiples lados. Hay dos métodos de enrutamiento disponibles:enrutamiento automático y enrutamiento interactivo. Antes del enrutamiento automático, el enrutamiento interactivo se puede usar para un sistema relativamente complejo por adelantado. Las líneas laterales en los terminales de entrada y salida deben evitar ser paralelas entre sí para que no se generen interferencias de RF. Se deben agregar líneas de tierra cuando sea necesario y el enrutamiento en dos capas adyacentes debe ser vertical entre sí. Las líneas paralelas tienden a generar acoplamiento parásito. La tasa de enrutamiento del enrutamiento automático depende de un diseño bien pensado y las reglas de enrutamiento se pueden configurar de antemano. En términos generales, el enrutamiento basado en consultas se puede realizar primero y la ruta de enrutamiento debe optimizarse en general. Las líneas enrutadas luego se cerrarán y se implementará el cambio de ruta para mejorar el efecto general. En cuanto al diseño de PCB con densidad de componentes, los orificios pasantes por sí solos difícilmente pueden contar con muchos canales de enrutamiento desperdiciados. Por lo tanto, se ha creado la tecnología ciega y enterrada a través de. No solo funcionan como agujeros pasantes, sino que también ahorran muchos canales de enrutamiento. Como resultado, el enrutamiento puede ser más fácil, fluido y mejor.

Problemas de diseño de PCB sobre interferencias y sus soluciones

Siempre se producen interferencias en los equipos electrónicos en proceso de depuración y aplicación, lo que se deriva de un buen número de causas. Entre todas las causas, el enrutamiento irracional y la ubicación incorrecta de los componentes provocan la mayoría de las interferencias además de las interferencias que resultan del entorno. La interferencia posiblemente hará que el equipo eléctrico no pueda funcionar normalmente o incluso fallar. Por lo tanto, la posible interferencia debe restringirse en la fase de diseño de PCB.

Problema #1:Generación y control de interferencia de línea de tierra.

Análisis y Soluciones:

Si las líneas de tierra indican potencial cero, la diferencia de potencial relativa de cada punto de tierra en todo el circuito también debe ser cero. Sin embargo, es casi imposible garantizar que la diferencia de potencial sea absolutamente cero y una pequeña diferencia de potencial posiblemente resulte en señales de interferencia que afecten el funcionamiento normal de todo el circuito después de ser ampliadas a través del circuito de amplificación.

Para restringir la interferencia, se pueden utilizar los siguientes métodos:a. se deben seguir las pautas correctas de puesta a tierra; b. las líneas de tierra digitales deben dividirse de las líneas de tierra analógicas; C. las líneas de tierra deben engrosarse tanto como sea posible; d. la conexión a tierra debe recubrirse tanto como sea posible.

Problema n.º 2:Interferencia y restricción de energía.

Análisis y soluciones:la interferencia de energía tal vez se deriva de un diseño, enrutamiento o diseño esquemático irracional. Por lo tanto, el bucle AC-DC no se puede conectar entre sí durante el enrutamiento y las líneas de tierra no deben funcionar en paralelo con el bucle grande. Además, las líneas eléctricas y las líneas de señal no deben estar demasiado cerca unas de otras y nunca pueden estar en paralelo. Cuando sea necesario, se pueden agregar filtros entre el terminal de salida de energía y el aparato.

Problema n.º 3:EMI (interferencia electromagnética) y su restricción.

Dado que los componentes están colocados densamente, si se implementa un diseño irracional, se generarán EMI, como la interferencia de los parámetros de distribución y el componente EMI. Se deben tomar las medidas correspondientes para vencer las diferentes interferencias.

Análisis y Soluciones:

una. Acoplamiento parásito entre circuitos impresos. El efecto del parámetro de distribución entre dos conductores paralelos de corta distancia es equivalente al de la inductancia y la capacitancia que se acoplan recíprocamente. Las señales fluyen a través de un conductor mientras que las señales inductivas son generadas por el otro conductor. Por lo tanto, las líneas de señal nunca pueden diseñarse para que sean paralelas entre sí durante el diseño de PCB o las líneas de blindaje pueden usarse para restringir las señales de interferencia débiles para detener la interferencia.

b. Interferencia entre partes magnéticas. Los altavoces y los electroimanes producen un campo magnético constante, mientras que los transformadores y relés de alto voltaje producen un campo magnético alterno. Ambos campos magnéticos provocan interferencias en los componentes periféricos y las líneas de impresión, y se pueden tomar las medidas de restricción correspondientes en función de diferentes situaciones:
• Se debe reducir el corte en las líneas impresas provocado por las líneas magnéticas.
• Las posiciones de dos partes magnéticas deben mantenerse verticales entre sí a lo largo de dos direcciones magnéticas diferentes para reducir el acoplamiento entre dos partes.
• La fuente de interferencia debe recibir protección magnética y la cubierta de protección debe estar bien conectada a tierra .

Problema n.º 4:Interferencia térmica y restricción.

Análisis y Soluciones:cuando los electrodomésticos de alta potencia están funcionando, generalmente presentan una temperatura tan alta que las fuentes de calor están disponibles en el circuito, lo que genera interferencias en el circuito impreso. Por lo tanto, los componentes sensibles a la temperatura deben colocarse lejos de las piezas que generan calor durante el diseño de la PCB y las fuentes de calor deben colocarse en el tablero de aire exterior para evitar que el calor generado se transfiera o se genere disipación térmica. Si es necesario, se debe equipar una lámina de disipación térmica.

Este artículo solo cubre los problemas más comunes que solemos encontrar en el diseño de PCB y sus soluciones. De hecho, se espera que se descubran más problemas en su experiencia práctica de diseño.

Recursos útiles
• Cómo diseñar PCB de alta calidad
• Las reglas clave de diseño de PCB que debe conocer
• Una guía desde el esquema hasta el diseño de PCB basado en Altium Designer
• Cómo para vencer la interferencia en el diseño de PCB
• Métodos para fortalecer la capacidad antiinterferencia en el diseño de PCB