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Diretrizes de layout de design de PCB

Diretrizes de layout de design de PCB


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Placa de circuito impresso, design de PCB, é um dos elementos de design mais importantes dentro do design de um produto eletrônico. Na maioria dos casos, um engenheiro de design de hardware eletrônico projetará o circuito e, em seguida, um especialista em layout de PCB fará o layout e projetará a partir de um esquema fornecido usando um sistema CAD de PCB.

O layout e design do PCB é uma habilidade especializada que requer conhecimento não só do software de design do PCB e do sistema PCB CAD, mas também de uma variedade de padrões e técnicas usadas para garantir que o design do circuito básico seja transferido com sucesso para uma placa de circuito impresso geral que pode ser fabricado em um ambiente de fabricação de circuito eletrônico.

Para que uma placa de circuito impresso possa ser projetada de maneira satisfatória, muitas vezes ajuda ter algumas diretrizes que podem ser seguidas, embora não haja substituto para a experiência.

Diretrizes de design de PCB

Existem muitas idéias e diretrizes que podem ser elaboradas para o design e layout de um PCB. A lista abaixo cobre vários deles. Obviamente, existem mais, e a lista de diretrizes de design de PCB abaixo não deve ser considerada uma lista completa.

Para que as diretrizes de design de PCB possam ser seguidas mais facilmente, as diretrizes são divididas em seções:

  • Diretrizes de design de restrição do conselho - aquelas que cobrem as restrições iniciais do conselho
  • Diretrizes gerais de design de layout
  • Diretrizes associadas aos planos ou camadas
  • Diretrizes de design de pista
  • Problemas térmicos
  • Integridade do sinal e considerações de RF

Essas constituem algumas das principais áreas a serem consideradas para projetar uma PCB. Para alguns projetos, algumas das diretrizes de projeto de PCBs serão mais importantes do que outras, e muitas vezes será necessário fazer julgamentos para equilibrar um requisito em relação ao outro.

Diretrizes de design de PCB de restrição de placa

Essas diretrizes de design de PCB estão associadas às restrições da placa geral: - tamanho, forma e alguns dos fatores que afetam o design ou conceito geral da PCB. Esses devem ser alguns dos primeiros fatores a serem considerados.

  • Escolha os pontos de referência adequados ao processo de fabricação. Normalmente é necessário ter furos ou pontos de referência na placa. Eles são usados ​​para pegar e colocar máquinas e acessórios de teste. Eles devem ser escolhidos de acordo com o processo de fabricação de PCB. Freqüentemente, eles podem ser orifícios para acessórios, mas também podem ser marcas cruzadas para sensores ópticos. Eles devem estar livres de componentes e não obscurecidos.
  • Permitir área de placa adequada para o circuito Freqüentemente, as dimensões da placa serão definidas pelo tamanho geral do produto, mas antes do início do design da PCB, estimativas devem ser feitas com relação ao tamanho da placa e se ela pode acomodar os componentes e seus trilhos.
  • Determine o número de camadas necessárias É aconselhável determinar o número de camadas de trilha necessárias na placa de circuito impresso no início do projeto. Camadas adicionais aumentam os custos de produção, mas podem significar que os trilhos podem ser acomodados. Projetos complexos podem ter muitas trilhas e pode não ser possível rotea-las, a menos que camadas suficientes estejam disponíveis.
  • Considere o método de montagem da placa É necessário considerar como a placa de circuito impresso será montada no início do projeto. Diferentes métodos de montagem podem exigir que áreas diferentes da placa sejam mantidas livres ou podem ocupar áreas diferentes da placa.

Diretrizes de design de PCB de layout geral

Essas diretrizes de projeto de PCB devem ser abordadas antes de iniciar o projeto principal do circuito. Eles devem ser efetivamente alguns dos primeiros elementos do posicionamento do componente.

  • Desenhe um plano geral de onde as diferentes áreas do circuito serão localizadas Uma das primeiras partes do layout do circuito é desenhar um plano aproximado de onde os principais componentes e áreas de componentes serão localizados. Desta forma, corridas de pista críticas podem ser avaliadas junto com o julgamento do design mais conveniente

Diretrizes de design de PCB associadas aos planos ou camadas usadas

É prática comum usar uma camada ou plano completo para aterramento ou trilhos de energia. A forma mais eficaz de usar esses recursos deve ser considerada no início do projeto da PCB.

  • Considere se planos completos serão usados ​​para energia, terra, etc. É uma prática comum usar um plano completo para a terra e alguns trilhos de alimentação principais. Isso tem vantagens em termos de ruído e capacidade de corrente.
  • Evite planos parciais É aconselhável evitar deixar grandes lacunas em planos de terra ou planos de energia, ou ter planos parciais em uma determinada área do tabuleiro. Isso pode criar tensões na placa que podem levar ao empenamento durante a fabricação da placa nua ou posteriormente quando a placa está aquecendo durante o processo de soldagem. O empenamento após a adição de componentes de montagem em superfície pode levar a fraturas de componentes e, portanto, a uma alta taxa de falhas funcionais.

Diretrizes de design de pista

É necessário levar em consideração os aspectos das trilhas na própria placa de circuito impresso em um estágio inicial, uma vez que podem ser necessárias compensações.

  • Determine a largura da trilha padrão a ser usada É necessário equilibrar o tamanho padrão da trilha a ser usado no projeto. Se as trilhas forem muito estreitas e muito próximas, há uma maior possibilidade de ocorrer um curto. Além disso, se eles forem muito largos e muito distantes, isso pode restringir o número de trilhas em uma determinada área e isso pode forçar o uso de planos adicionais nas placas para garantir que o projeto da PCB possa ser roteado.
  • Considere o tamanho da trilha para linhas transportando corrente As trilhas finas usadas nas placas de circuito impresso de hoje podem transportar apenas uma corrente limitada. Deve-se levar em consideração o tamanho da trilha para qualquer trilho de alimentação em vez de sinais de baixo nível. A tabela abaixo fornece algumas larguras de trilha ou um aumento de temperatura de 10 graus C para placas de cobre de diferentes espessuras.

Corrente máxima recomendada para faixas de PCB
Atual
(Amps)
Largura para placa de 1 onça
(Mil)
Largura para placa de 2 onças
(Mil)
1105
22015
35025
  • Fixe a almofada da placa de circuito impresso na proporção e tamanho do orifício No início do projeto do PCB, será necessário determinar as dimensões da almofada e do orifício. Normalmente, uma proporção de cerca de 1,8: 1 (almofada: orifício) é usada, embora às vezes uma almofada 0..5 mm maior do que o orifício seja usada como medida. Isso permite tolerâncias de furação, etc. O fabricante do PCB nu poderá aconselhar sobre os padrões que são exigidos para seu processo. A proporção torna-se mais importante à medida que o tamanho das almofadas e orifícios diminui, e é particularmente importante para orifícios de passagem.
  • Determinar formas de almofada de PCB Bibliotecas de componentes associadas a sistemas PCB CAD terão bibliotecas para o esquema e pegadas de PCB para os diferentes componentes. No entanto, podem variar de acordo com o processo de fabricação. Normalmente, eles precisam ser grandes para soldagem por onda do que para soldagem de refluxo infravermelho. Portanto, o processo de fabricação precisa ser determinado antes do início do projeto, para que os tamanhos ideais de almofada possam ser escolhidos e usados ​​no sistema PCB CAD e, portanto, na própria placa de circuito impresso.

Problemas térmicos

Embora para muitas placas de circuito impresso menores os problemas térmicos não representem um problema, com velocidades de processamento mais altas e densidades de componentes mais altas para PCBs modernos, os problemas térmicos podem frequentemente começar a se tornar um obstáculo significativo.

  • Deixe espaço suficiente para o resfriamento em torno dos componentes quentes Os componentes que dissipam grandes quantidades de calor podem exigir espaço adicional ao seu redor. Deixe espaço suficiente para os dissipadores de calor que podem ser necessários.

Integridade do sinal e considerações de RF

Existem muitos problemas com o design de PCB associados à integridade do sinal e considerações de RF e EMC. Muitas das maneiras de evitar problemas estão associadas à maneira como as trilhas são roteadas.

  • Evite pistas de corrida em paralelo As trilhas que correm em paralelo por qualquer comprimento terão um nível mais alto de diafonia com os sinais de uma trilha aparecendo na outra. A diafonia pode levar a uma variedade de problemas no circuito e pode ser muito difícil de ser eliminada depois que a placa de circuito impresso foi projetada e construída.
  • Quando as trilhas precisam ser cruzadas, faça-as cruzar em ângulos retos Para reduzir o nível de crosstalk gerado, quando duas linhas de sinal precisam se cruzar, elas devem se cruzar em ângulos retos para reduzir o nível de capacitância e indutância mútua entre as duas linhas.

Há uma série de diretrizes de design de PCB que podem ser documentadas. As diretrizes de design de PCB aqui são apenas algumas das muitas que poderiam ser criadas, mas podem formar a base de um conjunto de diretrizes que podem ser usadas em design de PCB geral.


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Comentários:

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