הבנת התאמות בעיצוב PCB מודרני

רכיבים פסיביים – מתכנתים, קפצויים, ומחנכים – מהווים את הבסיס של כמעט כל לוח מעגלים מודפס. בעוד מכשירים פעילים כמו מיקרו-בקרים ומגברים מטפלים בעיבוד אותות, פסיביים מנהלים פונקציות חיוניות: הצבת, סינון רעש, אחסון אנרגיה, והגדרת קבועי זמן.השילוב שלהם מתאים משפיע ישירות על גודל, התנהגות תרמית, יושרה, ייצור מודרני דורשות קומפקטיות אשר מטפלות כמו רכיבים פסיביים לא מתפקדים כמו פונקציות קריטיים.

כל סוג פסיבי מביא מאפיינים חשמליים ייחודיים ומגבלות פיזיות. Resistors להגביל את המתחים הנוכחיים והמפוזרים, אבל דירוג החשמל שלהם וגודל החבילה משפיעים על הפצה תרמית. Capacitors decouple אספקת מתחים, עקפים רעש גבוה ו-Vercrecone רגולטוריs; חומר דיאלקטרי ו- סידרה שווה ערך שלהם התנגדות סדרתית (ESR) לקבוע התאמת תדרים שונים לאחסון אנרגיה מגנטית, סינון, ו- AC, בעוד הם יכולים ליצור עקבות מגנטיים, אך ורק כדי ליצור את הקומפקטיים מתקדמים, אך ורק אחר.

סוגי אחריות ושיקולי מקום

אפשרויות נוגדות נפוצות כוללות סרט עבה, סרט דק, חוטול, ותחושה נוכחית.ד.ב.ד.ד.ים עמידים סרטניים גמישים מציעים עלויות נמוכות וטווחי סובלנות רחבים, מתאים למשיכת כספים והגבלת זרם נוכחי.ד הסרט ⁇ ניגודים מספקים סובלנות הדוקה יותר ורעש נמוך יותר, העדיפו רשתות משוב דיוק ורשתות אנלוגיות ניהול אותות. Wirewoundors להתמודד עם כוח גבוה יותר, אך הם גדולים יותר, מוטב להציב מאזורים רגישים עקב אנלוגיים בשל קשרים מדויקים עם ערכי מדידה נמוכה (kohtive) עם ערכי מדידה נמוכה יותר (kio).

כאשר הצבת מתנגדים, אונים אותם למזער אורך עקבות ל pins מחוברים. עבור משיכת או משיכת מתנגדים בשימוש באוטובוסים דיגיטליים, לאתר אותם קרוב לנהג או מקלט כדי להפחית השתקפות של עוקץ.ברשתות מפוצלים, לשמור על שני המתנגדים פיזית ליד למזער את שטח לולאה ואת חוסר התאמה תרמי. עבור עמידות כוח גבוה (למשל, 0.W), להבטיח את הצורך מיקום אלקטרו-S חסר רגישות כמו רכיבי קירור או קירור).

Capacitor Selection and Decoupling אסטרטגיות

(קפיטורים משרתים תפקידים מרובים: פיזור גדול (אלקטרוניקה או טנטלום), קרמיקה מקומית (MLCC), סינון, תזמון ו- DC חוסם.הבחירה של dielectric (C0G/NP0, X7R, X5R, X5R, Y5V) קובע יציבות ו- coefficients. for decoupling high-speed ICs, עם מיקרוסקופית של 1F2 (F) לצמצום נפח של נפח נמוך יותר מ-F) ל-FercpiF) ב-FLCFLCFLCFLC (FLCF) קיבולת קיבולת של 0.

יש להציב את נקודות הכניסה של בולק (10-100 מיקרוF) ליד הרגולטורים מתח או נקודות כניסה לוח כדי להתמודד עם דרישות הנוכחיות חולניות.עבור מעגלים אנלוגיים רגישים רעש, להשתמש בציפוי קרמיקה נמוך-ESR ולהימנע הצבתם ליד מעבר רגולטורים או אינדוקטורים שיוצרים קרוע גבוה ⁇ ⁇ ript. עבור סעיפים RF, לבחור ערכי capacitor כי resonate עם לוחות כדי ליצור שכבה נמוכה בתדירות לא ניתן להפעיל ישירות על ידי אותות מופעלים.

שילוב וניהול שדה מגנטי

Inductors משמשים המרת חשמל (בגד, דחיפה, buck-boost), רשתות מיזוג RF, ו- EMI מסננים. הגודל הפיזי שלהם תלוי בערך אינדוקטיבי, דירוג נוכחי, וחומר הליבה (פריט, אבקה ברזל, או אוויר) מחסומנים במורחים שדות מגנטיים מקודמים, מה שהופך אותם מועדפים עבור פריסות קומפקטיות שבו שטח הוא הדוק.

כאשר הצבת אינדוקטור כוח, לשמור על המעבר (המסוף המחובר ל-FET) קצר ככל האפשר כדי למזער את EMI מקרינה על ידי EMI. להימנע מניתוק אותות רגישים מתחת ל inductor - אפילו על שכבות פנימיות - מכיוון ששדות מגנטיים יכולים לגרום לזרמים ספציפיים.ספק מטוס מתחת להחדיר ישירות מתחת ל- inducor על השכבה הסמוכה כדי להכיל את השדה ולהקטין את הקרינה הגבוהה ביותר ב-Fcreciated (Ricer) ל-Riceric) ל- 2- 2.

אסטרטגיות ל-Auto Passive Placement

עיצוב קומפקטי PCB דורש יותר מאשר רק הקטנת עקבות - זה דורש מיקום אסטרטגי הממזער את אורך החסימה, מפחית את ההשפעות parasitic, וסימולציות הרכב.האסטרטגיות הבאות מטפלות מטרות אלה.

קטגוריה: Functional Block

חלוקת הסקכמטית לבלוקים פונקציונליים (למשל, הרגולטור מתח, MCU, ממשק חיישן, RF חזית קצה קצה) בתוך כל בלוק, להציב את כל הרכיבים הפסיביים הקשורים לבלוק זה בתוך אשכול חזק.עבור מגרבן, לשמור על ה-Freceacitor, אינדוקטור, capacitor, משוב בתוך אזור בגודל של אגודל.

השתמש בתכונה של כלי ה- PCB של כלי ה-CDC כדי להדגיש רכיבים של רשת וסידורים באופן ידני אותם בקבוצה גסה לפני הפסקת רכב.אפשר מרחב נוסף לשרידים כבדים יותר (כוח, קרקע) אבל לחזק עקבות אותות עם רוחב דק יותר. Define חדרים (אזורים פתוחים) בכלי ה-CAD כדי לשמור על קטעי דיגיטליות, אנלוגיים וכוח נפרדים, הצבת decouplings בגבול דיגיטלי ומטוסים דיגיטליים.

אופטימיזציה דרך ו Trace רוסטינג עבור פיתוי Parasitic

כל דרך להוסיף אינדוקציה (-0.2-0.5 nH לסטנדרט דרך החורים) וכובע קטן.כדי למזער את זה, השתמש במספר דרכים במקביל לנתיבים עתיריים גבוהים (למשל, קלט/פלט של החלפת רגולטורים) עבור אותות קידוד גבוה, להימנע משימוש באמצעות עקבות קריטיים; במקום זאת, בדרך של אותה שכבה כמו רכיב בעת שימוש, באמצעות מיקרו-סגוני או טפילים / טפילים עיוורים.

שמור על רוחב עקבות עקביים עם דרישות עכבות.עבור 50 קווים של מוטציות מבוקרות, להשתמש ב- 2D שדה פתרון כדי לקבוע רוחב עקבות וגלישה אל המטוס הקרקע. להימנע מעמודים חדים 90 מעלות; להשתמש ב- 45 מעלות או פינות מעוקלות כדי להפחית את ההשתקפות. עבור זוגות שונים, לנתב אותם באופן סימטרי עם ספיגה עקבית כדי לשמור על תנופה מאוזנת גבוהה.

לקט ספרים Multi-Layer Stackups

מעבר מלוח שני שכבות לערימה של ארבע שכבות פותח חלל משמעותי עבור פסיביות. השתמש שכבת 2 כמו מטוס קרקע מוצק (ללא פיצולים) כדי לספק נתיבי החזרה דלת חינוך נמוך. Place power מטוסים על שכבה 3 (או להפיץ מטוסים מתח מרובים על שכבות פנימיות) זה מאפשר decoupling capacitors להיות ממוקם על השכבה העליונה עם ישירות למטוס וכוח מתחת, לקצר את השכבות או למקם את השכבות מקומיות.

כאשר הצבת פאסיבים על שכבות פנימיות (למשל, מתנגדים מוטבעים או כפרים), להתייעץ עם המברק הלוח על יכולות תהליכים וסובלנות.חנויות רבות מציעות פאסיביות עבור עיצובים בעלי יכולת גבוהה, צמצום ספירת פני השטח ושיפור האמינות.

טיפים עיצוב עבור יעילות וזיהוי אינטגרity

יעילות PCB בעיצוב כוללת ביצועים חשמליים, ניהול תרמי, מניפולציה, ועלות.הטיפים הבאים לטפל בפרצופים אלה תוך התמקדות באינטגרציה חלקה פסיבי.

אפשרויות ל-Surface-Harry Technology and Pack Selection

מכשירים על פני השטח (SMD) חיוניים עבור פריסות בעלות גבוהה.Prefer 0402 או 0201 חבילות עבור מתנגדים ו capacitors בעיצובים בעלי דירוג גבוה, אבל איזון עם יכולת מניטור: 0201 חבילות דורשות תוספת מכרה חזקה יותר של מכונות קטיפה וקצבה דק יותר מדי, עלייה בעלויות של כוח או מגרעות גדולות, שימוש גדול יותר, אפילו 0.103, כדי להפחית את הפחתת כמות התקני הגנה (או 1206) ל- 30.

פיזור ועוצמה

מטוס קרקע מוצק הוא הכלי היעיל ביותר לצמצום הרעש ושיפור השלמות האותות.חבר את כל הסיכות הקרקעיות של רכיבים פסיביים ישירות אל המטוס הקרקע עם קיצורים.עבור לוחות חתומות מעורבים, לא לחלק את המטוס הקרקע; במקום זאת, לחלק את המיקום המרכיב כך שעיגולים דיגיטליים בעלי ערך גבוה נפרדים פיזית מעיגולים אנלוגיים רגישים.

ניהול פסיבי של Compive Components

רקטורים ומחנכים מתפזרים חום תחת עומס.חושת מספקת מטוסים ותרמי דרך לנהל חום ממרכיבים בעלי כוח גבוה.עבור המתנגדים לסנס הנוכחי, ה- PCB יכול לשמש כחום, אבל להבטיח את כוח העמיד של התנגדות של מעכבת את עקומת האוויר הקלה של DC או ירידה גדולה נתיבי כוח, לשקול מתח (למשל, להשתמש ב- 50V מדורג על מנת להבטיח אובדן אווירי חום) או ירידה נמוכה יותר.

עיצוב אוטומציה וכלי סימבול

(המכונה המודרנית של PCB (FLT:0) אלטיום מעצבי LT:1; 2) מחזורי עיצוב סיבול (Cadence AllegrocioFLT 3), או קוד פתוח: 4KiCadFLT: 5) כוללים פריסה ממוקדת מגבלות, כלי סימולציה אינטראקטיביים של סימולציית כלי טיס (RL) ומניעה אוטומטית לשימוש ב-Dipicol-Flytexitation) רק עבור חלקים מורכבים ו-Flyi-FD.

נושאים מתקדמים ב- Passiveאינטגרציה

כאשר עיצובים דוחפים לעבר miniaturization ותדירות גבוהה יותר, טכניקות מתקדמות הופכות יקרות ערך.

עקבו אחרי Passive Components

התנגדות Embedd ו capacitors ניתן למרקם בתוך המצע באמצעות שכבות של סיכל התנגדות או capacitors קבורה. זה משחרר שטח פני השטח עבור רכיבים פעילים ומפחית את מספר המפרקים הנמכרים, אמינות מוגברת. יישומים אופייניים כוללים קביעת מתנגדים לאוטובוסים מהירים, משיכת מזון עבור זיכרון DDR, ועל ידי capacitors עבור מעבדים הליבה לעבוד עם ספק מוקדם שלך כדי להבין חומרים מינימליים.

שימוש ב-Freite Beads ו- Common-Mode Chokes

פריט חרוזים לספק תנופה גבוהה בתדרים גבוהים, דיכוי רעש על קווי אספקה ללא פיזור כוח DC.מקם אותם קרוב למקור הרעש (למשל, פלט של הרגולטור מעבר) עם שפך נחושת בשפע עבור פירוק חום. חנק משותף-מודד הם חיוניים עבור קווי אותות שונים כגון USB, Ethernet, או יכול; הם קרובים ככל האפשר כדי להתחבר לאפקטים נפוצים של חנקן.

מודלים מתקדמים לסימולציה

כדי לדמות במדויק התנהגות גבוהה אנתרופולוגית, השתמש במודלים S-parameter עבור capacitors ו inductors. אלה מודלים כוללים אפקטים parasitic כגון ESR, ESL, ו- self-resonance. רוב היצרנים העיקריים (Murata, TDK, Vishay) לספק FLT:0 חינם כלי סימולציה מודלים מודלים ומודלים 10:1 משלבים אלה לתוך סימולטור שלך כדי לאמת את רשתות מתקדמות.

מסקנה

שילוב מרכיבים פסיביים לתוך פריסות PCB עבור עיצובים קומפקטי ויעיל דורש גישה מכוונת כי גשרים תיאוריה חשמלית עם טכניקות הפריסה מעשית. על ידי הבנה של התנהגות parasitic של רכיב, קיבוץ פסיבי בתוך בלוקים פונקציונליים, ערימה של מחסנים, ומינוף כלים סימולציה מודרנית, מהנדסים יכולים להשיג גורמים צורה קטנה יותר ללא הקרבה אות או ביצועים תרמיים.