6 รายละเอียดเพื่อปรับปรุงคุณภาพเค้าโครง PCB ของคุณอย่างรวดเร็ว

การจัดวางส่วนประกอบต่างๆ ในพีซีบีบอร์ดเป็นสิ่งสำคัญ เค้าโครงที่ถูกต้องและสมเหตุสมผลไม่เพียงแต่ทำให้เค้าโครงเรียบร้อยและสวยงามยิ่งขึ้น แต่ยังส่งผลต่อความยาวและจำนวนสายที่พิมพ์ด้วย เค้าโครงอุปกรณ์ PCB ที่ดีเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องจักรทั้งหมด

แล้วจะทำให้เลย์เอาต์มีความสมเหตุสมผลมากขึ้นได้อย่างไร? วันนี้เราจะมาแบ่งปัน "รายละเอียด 6 ประการของเค้าโครงบอร์ด PCB"

01. ประเด็นสำคัญของโครงร่าง PCB พร้อมโมดูลไร้สาย

แยกวงจรแอนะล็อกทางกายภาพออกจากวงจรดิจิทัล เช่น ให้พอร์ตเสาอากาศของ MCU และโมดูลไร้สายอยู่ห่างจากกันมากที่สุด

พยายามหลีกเลี่ยงการจัดเรียงสายไฟดิจิตอลความถี่สูง สายไฟแอนะล็อกความถี่สูง สายไฟ และอุปกรณ์สำคัญอื่นๆ ไว้ใต้โมดูลไร้สาย และอาจวางทองแดงไว้ใต้โมดูลได้

ควรเก็บโมดูลไร้สายให้ห่างจากหม้อแปลงและอุปกรณ์จ่ายไฟกำลังสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวเหนี่ยวนำ แหล่งจ่ายไฟ และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่

เมื่อวางเสาอากาศ PCB ออนบอร์ดหรือเสาอากาศเซรามิก PCB ใต้ส่วนเสาอากาศของโมดูลจะต้องเจาะรูออก ไม่ควรวางทองแดง และส่วนเสาอากาศควรอยู่ใกล้กับบอร์ดมากที่สุด

ไม่ว่าสัญญาณ RF หรือการกำหนดเส้นทางสัญญาณอื่นๆ ควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ควรเก็บสัญญาณอื่นๆ ให้ห่างจากส่วนที่ส่งสัญญาณของโมดูลไร้สายเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน

เค้าโครงจำเป็นต้องพิจารณาว่าโมดูลไร้สายจำเป็นต้องมีกราวด์พลังงานที่ค่อนข้างสมบูรณ์ และการกำหนดเส้นทาง RF จำเป็นต้องเว้นที่ว่างสำหรับรูกราวด์

แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมที่ต้องการโดยโมดูลไร้สายค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงควรเพิ่มตัวเก็บประจุตัวกรองที่เหมาะสมกว่าใกล้กับพินแรงดันไฟฟ้าของโมดูล เช่น 10uF

โมดูลไร้สายมีความถี่ในการส่งข้อมูลที่รวดเร็วและมีข้อกำหนดบางประการสำหรับการตอบสนองชั่วคราวของแหล่งจ่ายไฟ นอกเหนือจากการเลือกโซลูชันแหล่งจ่ายไฟที่ดีเยี่ยมในระหว่างการออกแบบแล้ว คุณควรใส่ใจกับรูปแบบที่เหมาะสมของวงจรแหล่งจ่ายไฟในระหว่างเค้าโครงเพื่อให้เล่นแหล่งจ่ายไฟได้เต็มที่ ประสิทธิภาพของแหล่งที่มา ตัวอย่างเช่น ในรูปแบบ DC-DC จำเป็นต้องใส่ใจกับระยะห่างระหว่างกราวด์ไดโอดอิสระและกราวด์ IC เพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลย้อนกลับ และระยะห่างระหว่างตัวเหนี่ยวนำกำลังและตัวเก็บประจุเพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลกลับ

02. การตั้งค่าความกว้างของบรรทัดและระยะห่างระหว่างบรรทัด

การตั้งค่าความกว้างของเส้นและระยะห่างระหว่างบรรทัดมีผลกระทบอย่างมากต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพของกระดานทั้งหมด การตั้งค่าความกว้างของรอยเส้นและระยะห่างระหว่างบรรทัดอย่างเหมาะสมสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและด้านต่างๆ ของบอร์ดทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวอย่างเช่น การตั้งค่าความกว้างเส้นของสายไฟควรพิจารณาจากขนาดปัจจุบันของโหลดเครื่องจักรทั้งหมด ขนาดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ความหนาของทองแดงของ PCB ความยาวรอยเส้น ฯลฯ โดยปกติแล้วรอยเส้นที่มีความกว้าง ความหนา 1.0 มม. และทองแดง 1 ออนซ์ (0.035 มม.) สามารถส่งผ่านกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 2A การตั้งค่าระยะห่างบรรทัดที่เหมาะสมสามารถลดครอสทอล์คและปรากฏการณ์อื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น หลักการ 3W ที่ใช้กันทั่วไป (นั่นคือ ระยะห่างกึ่งกลางระหว่างสายไฟไม่น้อยกว่า 3 เท่าของความกว้างของเส้น สามารถเก็บสนามไฟฟ้าได้ 70% จาก รบกวนซึ่งกันและกัน)

การกำหนดเส้นทางกำลังไฟ: ตามความหนาของทองแดงในปัจจุบัน แรงดันไฟฟ้า และ PCB ของโหลด กระแสมักจะต้องมีการสงวนไว้สองเท่าของกระแสไฟฟ้าทำงานปกติ และระยะห่างระหว่างบรรทัดควรเป็นไปตามหลักการ 3W ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

การกำหนดเส้นทางสัญญาณ: ตามอัตราการส่งสัญญาณ ประเภทการส่งสัญญาณ (อนาล็อกหรือดิจิตอล) ความยาวเส้นทาง และการพิจารณาที่ครอบคลุมอื่นๆ แนะนำให้ใช้ระยะห่างของสายสัญญาณธรรมดาเพื่อให้เป็นไปตามหลักการ 3W และเส้นที่แตกต่างกันจะพิจารณาแยกกัน

การกำหนดเส้นทาง RF: ความกว้างของเส้นของการกำหนดเส้นทาง RF จำเป็นต้องพิจารณาถึงคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ อินเทอร์เฟซเสาอากาศโมดูล RF ที่ใช้กันทั่วไปคือความต้านทานลักษณะเฉพาะ50Ω ตามประสบการณ์ ความกว้างของเส้น RF ≤30dBm (1W) คือ 0.55 มม. และระยะห่างของทองแดงคือ 0.5 มม. สามารถรับความต้านทานลักษณะเฉพาะที่แม่นยำยิ่งขึ้นประมาณ 50Ω ได้ด้วยความช่วยเหลือของโรงงานบอร์ด

03. ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์

ในระหว่างโครงร่าง PCB ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์คือสิ่งที่เราต้องพิจารณา หากระยะห่างน้อยเกินไป ทำให้เกิดการบัดกรีและส่งผลต่อการผลิตได้ง่าย

คำแนะนำระยะทางมีดังนี้:

อุปกรณ์ที่คล้ายกัน: ≥0.3มม

อุปกรณ์ที่แตกต่างกัน: ≥0.13*h+0.3 มม. (h คือความแตกต่างของความสูงสูงสุดของอุปกรณ์ที่อยู่ติดกันโดยรอบ)

แนะนำให้ใช้ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์ที่สามารถบัดกรีด้วยตนเองเท่านั้น: ≥1.5 มม

อุปกรณ์ DIP และอุปกรณ์ SMD ควรรักษาระยะห่างในการผลิตให้เพียงพอ และแนะนำให้อยู่ระหว่าง 1-3 มม.

04. การควบคุมระยะห่างระหว่างขอบบอร์ดและอุปกรณ์และการติดตาม

ในระหว่างโครงร่างและการกำหนดเส้นทาง PCB สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือการออกแบบระยะห่างระหว่างอุปกรณ์และร่องรอยจากขอบบอร์ดนั้นสมเหตุสมผลหรือไม่ เช่น ในกระบวนการผลิตจริง แผงส่วนใหญ่จะประกอบเข้าด้วยกัน ดังนั้นหากอุปกรณ์อยู่ใกล้กับขอบบอร์ดมากเกินไป เมื่อแบ่ง PCB จะทำให้แผ่นหลุดออก หรือแม้กระทั่งทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ หากสายอยู่ใกล้เกินไป อาจทำให้สายขาดระหว่างการผลิตได้ง่าย และส่งผลต่อการทำงานของวงจร

ระยะทางและตำแหน่งที่แนะนำ:

การจัดวางอุปกรณ์: ขอแนะนำให้แผ่นอิเล็กโทรดของอุปกรณ์ขนานกับทิศทาง "ตัด V" ของแผง เพื่อให้ความเค้นเชิงกลบนแผ่นอุปกรณ์ในระหว่างการแยกแผงมีความสม่ำเสมอและทิศทางแรงจะเท่ากัน ลดความเป็นไปได้ของแผ่นอิเล็กโทรด ล้มลง

ระยะทางของอุปกรณ์: ระยะห่างของอุปกรณ์จากขอบของบอร์ดคือ ≥0.5 มม

ระยะการติดตาม: ระยะห่างระหว่างร่องรอยและขอบของบอร์ดคือ ≥0.5 มม

05. การเชื่อมต่อแผ่นอิเล็กโทรดและหยดน้ำตาที่อยู่ติดกัน

หากจำเป็นต้องเชื่อมต่อพินที่อยู่ติดกันของ IC ควรสังเกตว่าไม่ควรเชื่อมต่อโดยตรงบนแผ่นอิเล็กโทรด แต่ควรนำออกเพื่อเชื่อมต่อด้านนอกแผ่นอิเล็กโทรด เพื่อป้องกันไม่ให้พิน IC สั้น วงจรระหว่างการผลิต นอกจากนี้ ควรสังเกตความกว้างของเส้นระหว่างแผ่นที่อยู่ติดกัน และไม่ควรเกินขนาดของพิน IC ยกเว้นพินพิเศษบางตัว เช่น พินพาวเวอร์

หยดน้ำตาสามารถลดการสะท้อนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความกว้างของเส้นอย่างกะทันหันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยให้ร่องรอยเชื่อมต่อกับแผ่นอิเล็กโทรดได้อย่างราบรื่น

การเพิ่มหยดน้ำช่วยแก้ปัญหาที่การเชื่อมต่อระหว่างรอยเส้นกับแผ่นขาดได้ง่ายจากการกระแทก

จากมุมมองที่ปรากฏ การเพิ่มหยดน้ำตายังทำให้ PCB ดูสมเหตุสมผลและสวยงามยิ่งขึ้น

06. พารามิเตอร์และตำแหน่งของจุดแวะ

ความสมเหตุสมผลของการตั้งค่าขนาดผ่านมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของวงจร การตั้งค่าขนาดผ่านที่เหมาะสมต้องพิจารณากระแสที่ผ่านหมี ความถี่ของสัญญาณ ความยากของกระบวนการผลิต ฯลฯ ดังนั้นเค้าโครง PCB จึงต้องการความสนใจเป็นพิเศษ

นอกจากนี้ ตำแหน่งของจุดผ่านก็มีความสำคัญเช่นกัน หากวางไวอาบนแผ่น อาจทำให้อุปกรณ์เชื่อมไม่ดีในระหว่างการผลิตได้ง่าย ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วทางจะวางอยู่นอกแผ่น แน่นอนว่า ในกรณีที่มีพื้นที่แคบมาก จะมีการใส่ via ไว้บนแผ่น และทำ via ในกระบวนการเพลทของผู้ผลิตบอร์ดได้เช่นกัน แต่จะทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้น

ประเด็นสำคัญของการตั้งค่าผ่าน:

สามารถวาง Vias ขนาดต่างๆ ลงใน PCB ได้ เนื่องจากความต้องการเส้นทางที่แตกต่างกัน แต่โดยปกติแล้วไม่แนะนำให้มีเกิน 3 ประเภท เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่สะดวกอย่างมากในการผลิตและเพิ่มต้นทุน

โดยทั่วไปอัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเวียจะอยู่ที่ ≤6 เนื่องจากเมื่อเกิน 6 เท่า จึงเป็นเรื่องยากที่จะแน่ใจได้ว่าผนังรูสามารถชุบทองแดงได้เท่ากัน

ต้องให้ความสนใจการเหนี่ยวนำปรสิตและความจุของปรสิตของทางด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงจรความเร็วสูง ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับพารามิเตอร์ประสิทธิภาพแบบกระจาย

ยิ่งจุดแวะเล็กและพารามิเตอร์การกระจายยิ่งน้อย ก็ยิ่งเหมาะสำหรับวงจรความเร็วสูงมากขึ้น แต่ค่าใช้จ่ายก็สูงเช่นกัน

6 ประเด็นข้างต้นเป็นข้อควรระวังบางประการสำหรับเค้าโครง PCB ที่แยกออกมาในครั้งนี้ ฉันหวังว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นประโยชน์กับทุกคน