Die Leistungsfähigkeit einer Leiterplatte hängt zu 70% von ihrer Layoutgestaltung ab.auch wenn sie die Stabilität direkt beeinflussenEgal, ob Sie ein Anfänger im PCB-Design oder ein erfahrener Ingenieur sind, der nach Optimierungslösungen sucht.Wenn Sie die folgenden Schlüsselpunkte beherrschen, können Sie 90% der Mühe in Ihrem Designprozess sparen.

I. Vorbereitung des Entwurfs: 3 Schritte zur Schaffung eines festen Fundaments und zur Vermeidung von Nacharbeiten

1- Definition von Konstruktionsbeschränkungen: Bestätigen Sie die physikalischen Abmessungen der Leiterplatte, die Anzahl der Schichten (Auswahl der Leiterplatte aus einem/zwei/mehreren Schichten), die Anforderungen an die Impedanz (z. B. 50Ω Hochgeschwindigkeitssignal,90Ω Differenzsignal), Grenzwerte für Spannungsabfälle im Leistungsanschluss, EMV-Normen (CE/FCC usw.) und Fertigungsprozessparameter (Mindestspurenbreite, Spurenabstand über Größe) im Voraus.Schreiben Sie diese Einschränkungen in die Design Rules (DRC), um Verstöße von Anfang an zu vermeiden.

2Schematische Überprüfung und Optimierung

Vor dem Layout ist eine zweite Überprüfung des Schemas unerlässlich: Überprüfen Sie die Leistungs-, Boden- und Signalwege auf Rationalität und vermeiden Sie unnötige Schnittstellen.Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, und analoge Schaltungen) zur logischen Grundlage für die anschließende Layoutplanung; Kennzeichnung von Schlüsselsignalen (wie Uhr und Differentialpaare) für eine fokussierte Steuerung während des Layouts.

3- Komponentenwahl und Packungsbestätigung
Priorisierung von Komponenten mit standardisierten Verpackungen und einer angemessenen Schraube (Vermeidung von Feinschrauben unter 0,4 mm, die die Schwierigkeit des Lötens erhöhen);die Genauigkeit der Paketbibliothek (Pin-Definitionen) bestätigen, Seidenschirmpositionen, Pad-Größen), insbesondere für Präzisionskomponenten wie BGA und QFP, da eine falsche Verpackung direkt zu Designfehlern führen kann.

II. Layout-Design: Folgen Sie den drei Prinzipien "Zonierung, Nähe und Wärmeverteilung"

1. Funktionale Zonierung

Das Layout in Unterregionen nach Signaltyp und Funktion unterteilen: Analogbereich (ADC/DAC, Sensoren), Digitalbereich (MCU, FPGA), Leistungsbereich (Power-Chips, Induktoren, Kondensatoren),Schnittstellenbereich (USB), Ethernet, HF). Zwischen jedem Bereich sollten Isolationsbänder (empfohlen ≥3 mm) vorhanden sein, um zu verhindern, dass digitale Signale analoge Signale stören.

2. Priorisierung des Layouts kritischer Komponenten: Platzieren Sie Stromversorgungschips (LDO, DC-DC) in der Nähe der Last, um die Stromweglänge zu verkürzen;Induktoren und Kondensatoren in der Nähe der Stromversorgungspins platzieren, um einen kompletten Filterkreis zu bilden (Vermeiden Sie "fliegende Drähte" Layouts).

"Technologie" für die Herstellung von "Systemen" oder "Produkten", die in der Lage sind, "Systemen" oder "Produkte" zu erzeugen, die in einer "Technologie" oder "Technologie" für die Herstellung von "Systemen" oder "Produkten" eingesetzt werden.das Kristall-Oszillatorgehäuse erden und einen kupferfreien Bereich von ≥ 5 mm umgeben.

Wärme erzeugende Komponenten (wie Leistungstransistoren und LED-Treiber) von empfindlichen Komponenten (wie MCUs und Sensoren) fernzuhalten und ausreichend Raum für die Wärmeableitung zu schaffen;Entwurf von Kupfervergütungen, falls erforderlich.

3. Überprüfen Sie die Layout-Rationalität: Stellen Sie sicher, dass die Komponentenpins nicht verstopft sind und die Seidenschirmmarkierungen deutlich lesbar sind; stellen Sie sicher, dass der Abstand zwischen den durchläufigen Löchern ≥ 2 ist.5 mm und der Abstand zwischen Oberflächenbauteilen ≥0.5 mm; Anschlüsse und Schnittstellenkomponenten nahe der Leiterplattenkante platzieren, um sie leicht einzufügen, zu entfernen und zu lenken.

III. Verkabelung: "Kurz, gerade und glatt" als Kern, wobei Impedanz und EMV berücksichtigt werden.

1Grundlegende Verkabelungsregeln: Priorisierung des Routing kritischer Signale (Uhr, Differentialpaare, Hochgeschwindigkeitsdatensignale), dann allgemeine Signale;Strom- und Bodenleitungen haben Vorrang vor Signalleitungen, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten.

Halten Sie die Kabel so kurz und gerade wie möglich und vermeiden Sie unnötige Biege und Durchläufe; wenn diese notwendig sind, verwenden Sie Winkel von 45° oder abgerundete Kanten.Vermeidung von 90° rechten Winkeln (zur Verringerung der Signalreflexion und der EMV-Strahlung).

Streckenbreite-Übereinstimmung: Wählen Sie die Spurbreite nach dem Strom aus (z. B. entspricht 1A Strom einer Spurbreite von 1 mm, 0,5A entspricht 0,5 mm, die Signalspurbreite wird empfohlen 0,2-0,3 mm);Die Differenzsignalspurbreite und -abstand müssen die Anforderungen an die Impedanz streng beachten (e.z.B. benötigen USB 3.0-Differentialpaare eine Spurenbreite von 0,2 mm und einen Abstand von 0,4 mm).

2Schlüsselpunkte für die Hochgeschwindigkeits-Signalvermittlung
Differenzsignale (wie HDMI, PCIe und Ethernet) müssen gleich lang, parallel und eng gekoppelt sein, wobei der Längenunterschied innerhalb von 5 mm kontrolliert werden muss.

Uhrsignale sollten eine Stern- oder Daisy-Kette-Topologie verwenden, um eine direkte parallele Verbindung mehrerer Belastungen zu vermeiden.

Hochgeschwindigkeitssignale sollten vermeiden, dass sie geteilte Bereiche (z. B. Kraft- und Bodenflächen) überqueren, da sie sonst die Bezugsebene stören und Probleme mit der Integrität des Signals verursachen.

3. Richtlinien zur Vermeidung von Fallstricke
Die Signalleitungen dürfen keine Strom- oder Bodenplattenspaltungen überqueren; wenn eine Überquerung nicht vermieden werden kann, sollte an der Überquerung eine Verbindung zur Bezugsebene hergestellt werden.

Vermeiden Sie lange parallele Routen von Signalleitungen auf verschiedenen Schichten (um den Überspann zwischen den Schichten zu reduzieren).

Kritische Signale sollten im Idealfall nicht mehr als 2 Durchgänge haben (Durchgänge führen parasitäre Induktivität und Kapazität ein und beeinträchtigen die Signalintegrität).

IV. Erdungskonstruktion: Flexible Anwendung von "Ein-Punkt- und Mehrpunktererdung"

4Grundprinzipien Der Kern der Erdung besteht darin, "die Bodenschleiferfläche zu verringern" und Störungen durch Bodenpotentialunterschiede zu vermeiden.Die analoge und die digitale Erdung müssen getrennt verkabelt und letztendlich an einem einzigen Punkt an der Stromversorgung angeschlossen sein (Die direkte Vermischung von analogen und digitalen Grundstoffen ist untersagt.

1. Verschiedene Arten von Erdungskonstruktionen

Signalgrund: Verwenden Sie "Star-Grounding", das alle Signalgrundstücke an einen gemeinsamen Erdungspunkt anschließt, um den Überspann zwischen den Signalen zu reduzieren.

"Mehrpunkteerdung" verwenden." die Erdungstermine von Power-Chips und Filterkondensatoren an die nächste Power-Ground-Ebene anschließen, um den Erdungsweg zu verkürzen und den Erdungsimpedanz zu reduzieren.

Schutzgrund: Die Erdung von Metallgehäusen und Schutzabdeckungen muss zuverlässig sein und einen Erdungswiderstand von ≤ 1Ω aufweisen.Vermeidung der Bildung von "schwebendem Boden" (schwebender Boden ist anfällig für die Ansammlung statischer Elektrizität), was zu EMV-Fehlern führt).

2- Techniken zur Planung der Bodenbewegungen
Bei mehrschichtigen Platten wird empfohlen, eine Stack-Up-Struktur mit "Power-Plane + Ground-Plane" zu verwenden (z. B. Top - Power - GND - Bottom).Die Bodenebene sollte vollständig mit Kupfer beschichtet sein, um eine Referenzebene mit geringer Impedanz zu bilden.Ein- oder Doppelschichtplatten sollten die Kupferfläche maximieren, indem sie eine "Gitterfläche" oder eine "große Flächenfläche" verwenden." und verbinden die oberen und unteren Bodenlagen durch Durchgänge, um die Erdungseffizienz zu erhöhen..

V. Stromversorgungskonstruktion: Filterung, Entkopplung und Spannungsregelung sind alle wichtig

1. Filterung und Trennung der Stromversorgung
Ein Keramikkondensator von 0,1 μF (Entkopplungskondensator) muss neben dem Stromstift jedes aktiven Geräts (MCU, Chip) in der Nähe des Stifts und der Bodenebene platziert werden.zur Bewältigung aktueller VersorgungsproblemeEin Elektrolytkondensator von 10 μF + ein Keramikkondensator von 0,1 μF sollte an der Stromzufuhr platziert werden, um Niederfrequenz- und Hochfrequenzgeräusche auszufiltern.

Elektrolytische Kondensatoren und keramische Kondensatoren sollten an den Eingangs- und Ausgangsterminals der Gleichstromversorgung platziert werden.Die Induktorschlüsse sollten von empfindlichen Signalen ferngehalten werden, um Magnetkopplungsstörungen zu vermeiden..

2. Power Rail Routing
Hochströmungsschienen (z. B. Batteriebetrieb und Motorantriebe) sollten breite Spuren oder Kupferbeschichtung verwenden, um Spannungsabfälle und Wärmeerzeugung zu reduzieren.Isolationsstreifen sollten zwischen mehreren Antriebsschienen reserviert werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden.Die Stromsegmentierung sollte eine "Inselstil"-Konstruktion mit klaren Trennlinien annehmen, die von Signalleitungen nicht überquert werden dürfen.

VI. EMV-Optimierung: Verringerung der elektromagnetischen Störungen durch die Layoutquelle

1. Schildentwurf
Empfindliche Schaltkreise (z. B. HF-Empfänger und analoge Signalverarbeitung) sollten mit einer guten Erdung aus Metall abgeschirmt sein.Hochgeschwindigkeitssignal- und Stromleitungen sollten einen ausreichenden Abstand (≥ 10 mm) zwischen sich und empfindlichen Leitungen haben., oder mit gemahlenem Kupfer isoliert werden.

2. Filterung und Erdung Optimierung
Schnittstellenkreise (USB, Ethernet, Stromversorgungsschnittstellen) sollten serienmäßige Common-Mode-Induktoren und parallele TVS-Dioden verwenden, um Interferenzen im Common-Mode-Modus zu unterdrücken.Alle Signalleitungen von externen Schnittstellen sollten vor der Ableitung aus dem PCB gefiltert werden..

3. Verringerung der Strahlungsquellen
Vermeiden Sie lange parallele Leitungen, unterminerte Übertragungsleitungen und große Bereiche mit aufgehängtem Kupfer.Halten Sie Uhr- und Hochgeschwindigkeitssignale so kurz wie möglich und umgeben Sie sie mit Bodenflächen, um eine "Mikrostriplinie" zu bilden, die elektromagnetische Strahlung reduziert.

Inspektion nach der Konstruktion: 3 Schlüsselschritte zur Gewährleistung der Herstellbarkeit und der Abwesenheit versteckter Gefahren

1. DRC Regelprüfung
Nach Abschluss des Layouts muss eine DRC-Prüfung durchgeführt werden, wobei der Schwerpunkt darauf liegt, ob die Spurenbreite, der Spurenabstand, die Größe, der Komponentenabstand, die Impedanzübereinstimmung usw.die Konstruktionsregeln einhalten, um sicherzustellen, dass keine Verstöße stattfinden.

2. Signalintegrität und EMV-Simulation
Bei Hochgeschwindigkeits-PCBs (z. B. ≥100MHz-Signale) wird eine Simulation der Signalintegrität (SI) empfohlen, um auf Reflexionen, Überschall, Zeitprobleme usw. zu achten. Komplexe Produkte erfordern eine EMV-Simulation (z. B.Strahlenemissionen, elektrostatische Entladung) um Störprobleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

3. Herstellbarkeitsprüfung (DFM)
Größe des Gesichts: Durchlöchern ≥ 0,8 mm, Oberflächen-Via ≥ 0,3 mm, wobei zu kleine Durchläufe, die Bohrschwierigkeiten verursachen, vermieden werden.

Lötmaske und Seidenschirm: Die Öffnungen der Lötmaske müssen die Pads bedecken, um Kupfer nicht freizulegen; die Seidenschirm sollte die Pads oder Durchläufe nicht verdecken, und die Zeichen sollten klar lesbar sein.

Panelentwurf: Wenn eine Verkleidung erforderlich ist, reservieren Sie V-Schnitt-Schlitze oder Stempellöcher und lassen Sie an den Panelkanten eine Prozesskante von ≥ 3 mm für eine einfache SMT-Produktion.