Erlernen der PCB-Layout-Strategie

Überprüfen Sie zunächst das Referenzdesign auf die Anforderungen an Layoutkopplung, Isolierung und Erdung.

Versuchen Sie dann, 1 Layer mit Drahtsprüngen unter Verwendung aller SMT- und Power- / Ground-Fills und kräftigen Treiberspuren anzubringen, dann 2 Layer, falls erforderlich für Boards mit geringer Dichte. Fügen Sie zusätzliche Pads für Ersatzchips, Kappen, Polysicherungen, Anschlüsse und Testpunkte hinzu.

Ein professioneller Layout-Designer für Logik kann orthogonale Signalschichten mit separaten Leistungserdungsschichten verwenden und die Auswirkungen auf Signalversatz, Gleisimpedanz und Erdungstopologie für analog und digital verstehen.

Ein guter Testingenieur kann die Anforderungen für Testnetze, Testbarkeit und alle DFT-Spezifikationen definieren. Ein guter Verfahrenstechniker weiß, dass die IPC-Pad-Anforderungen für Wellen- und Reflow-Löten unterschiedlich sind und wie die Lötmasken- und Bauteilausrichtungsregeln zu entwerfen sind. Ein Komponenteningenieur weiß, wie er die Kosten für die Komponentenauswahl reduzieren kann, was sich auf das Layout auswirkt. Ein Maschinenbauingenieur versteht die Belastung von Lötstellen durch Verzug, Schatteneffekte von großen, kleinen Teilen und ein Wirtschaftsingenieur versteht auch, wie sich die Bodenfüllung auf die thermischen Reflow-Profile auswirkt, und Instrumentendesigner werden verstehen, wie man Differentialpaare mit Schutz und Signalentkopplung konstruiert geschaltete Hochstromschienen. Ein HF-Ingenieur weiß, wie man Kupfergeometrie mit Layout spezifiziert.

Ein großartiger PCB-Designer weiß all dies und noch mehr. Sie können damit beginnen, etwas über DFM, DFT, DFC oder DFX zu lesen und IPC-Standards von irgendwoher auszuleihen. ($$$)

Der erste Schritt besteht darin, die Schaltung zu entwerfen und den Schaltplan zu zeichnen. Der Schaltplan sollte gut lesbar und nicht zu dicht sein. Allgemeine Regeln:

• Strom fließt von oben nach unten (legen Sie positive Spannungen oben, negative und Masse unten)
• Signalfluss von links nach rechts (außer bei Rückkopplungsschleifen)
• Kennzeichnen Sie Strom und Erdung mit den entsprechenden Symbolen und halten Sie einzelne Netzsegmente kurz (versuchen Sie nicht, alle Erdungen auf einem ganzen Blatt mit derselben Linie zu verbinden, fügen Sie Erdungssymbole hinzu, um es einfacher zu verfolgen)
• Markieren Sie Signale, die Off-Sheet verbinden

Sobald der Schaltplan fertig ist, fahren Sie mit dem Platinenlayout fort. Manchmal vereinfacht das Ändern des Schaltplans auch das Layout. Schließen Sie also nicht aus, zum Schaltplan zurückzukehren und auszutauschen, welches Gerät in einem Quad-Operationsverstärker-Chip oder einem Quad- oder Hex-Logic-Gate-Chip für welchen Zweck verwendet wird.

Das allgemeine Verfahren zum Auslegen der Platine ist relativ einfach. Es gibt zwei Hauptschritte: Platzierung und Routing. Die Kunst des Platinenlayouts liegt in der Platzierung. Schlechte Platzierung und Routing ist ein echter Schmerz. Gute Platzierung, und das Board routet sich praktisch von selbst. Das Ziel der Platzierung besteht darin, das „Rattennest“ der Luftdrähte so weit wie möglich zu entwirren, während die Komponenten in Annäherung an ihre endgültige Position positioniert werden. Es ist eine gute Idee, routenbezogene Komponenten zu testen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie sie sich verbinden. Manchmal braucht es mehrere Versuche, um alle Knicke zu lösen. Scheuen Sie sich nicht, aufzureißen und neu zu routen – je mehr Sie Sachen routen, desto besser werden Sie. Es kann ratsam sein, das Layout neu zu starten, wenn es sich um ein komplexes Layout handelt und Ihnen die Gesamtplatzierung nicht gefällt. Generell du'

Um eine Platine zu platzieren, beginnen Sie mit Komponenten mit externen Einschränkungen (Steckverbinder, Schalter, Kühlkörperkomponenten, Antennen usw.). Fahren Sie dann mit Geräten mit hoher Pin-Anzahl fort. Versuchen Sie, die Platine in verschiedene Funktionen zu unterteilen und die Komponenten mit hoher Pin-Anzahl so auszurichten, dass es einfacher ist, die Leiterbahnen zu verlegen. Beginnen Sie dann mit dem Einfüllen der kleineren Komponenten. Versuchen Sie, die Teile so anzuordnen, dass sie einfach verbunden werden können. Es hilft, hier und da ein paar Spuren zu verlegen, um zu sehen, wie die Dinge zusammenkommen. An diesem Punkt können Sie zum Schaltplan zurückkehren und geringfügige Neuzuweisungen vornehmen, wenn dies das Layout verbessert (manchmal als "Pinwapping" oder "Gateswapping" bezeichnet). Es braucht ein wenig Übung, um herauszufinden, wie viel Platz zwischen den Komponenten gelassen werden muss - zu viel und es ist schwer zu routen, zu wenig und es wird viel Platz verbrauchen.

Sobald alle Komponenten vorhanden sind, beginnen Sie mit dem Routing. Wenn die Platzierung gut ist, sollte das Routing ziemlich einfach sein. Versuchen Sie, Durchkontaktierungen so weit wie möglich zu vermeiden, da sie ziemlich viel Platz einnehmen und das Routing auf allen Ebenen blockieren, aber fügen Sie sie dort ein, wo es erforderlich ist. Manchmal kann das Umdrehen einer bestimmten Spur auf eine andere Ebene (oder nur die andere Seite) das Routing mehrerer anderer viel einfacher machen. Verlegen Sie Komponenten in logischen Blöcken und versuchen Sie, so viel Platz wie möglich herauszuquetschen, indem Sie die Platzierung der Komponenten anpassen, sobald Sie sehen können, wohin die Leiterbahnen führen müssen. Sobald die meisten Blöcke geroutet sind, können Sie sie ein wenig verschieben und näher zusammenbringen, bevor Sie die Verbindungen fertigstellen. Vielleicht hilft es, einige der Blöcke zu drehen, vielleicht hilft es, einen mit einem anderen Seitenverhältnis aufzureißen und umzuleiten.