Базовые знания для проектирования печатных плат
 

Базовые знания для проектирования печатных плат

3 декабря, 2024by 电子产品合同制造0

Проектирование печатных плат (PCB) является важной частью разработки электронных систем. Оно требует знаний, которые обеспечивают правильность схем, целостность сигналов, минимизацию помех и удобство подключения. В этом материале изложены основные рекомендации и оптимальные методы проектирования.

1. Работа с FPGA

Если в системе используется FPGA, перед разработкой схемы необходимо проверить назначение выводов с помощью специализированного ПО, например Quartus II. Некоторые контакты FPGA предназначены для специфических функций и не могут использоваться как обычные ввода-вывода.

2. Оптимальная структура слоев платы

  • Для 4-слойной платы:
    Слои сверху вниз: сигнальная плоскость, земля, питание, сигнальная плоскость.
  • Для 6-слойной платы:
    Слои сверху вниз: сигнальная плоскость, земля, внутренний сигнальный слой, внутренний силовой слой, питание, сигнальная плоскость.

Примечание:

  • Для плат с 6+ слоями внутренние слои предпочтительны для проводки из-за лучшей защиты от помех.
  • Проведение трассировки по слоям земли или питания недопустимо, так как это может вызвать паразитные эффекты и разделить слои питания.

3. Подключение многосистемного питания

Для сложных плат (например, FPGA+DSP на 6 слоях) используются разные напряжения питания:

  • 3,3 В — основной источник питания. Легко прокладывается глобальная сеть через переходные отверстия.
  • 5 В — прокладывается медью на небольшой площади.
  • 1,2 В и 1,8 В — питание ядра. Рекомендуется разносить эти напряжения и соединять их с помощью медных заливок.

Совет:
Использование медных заливок вместо проводов значительно упрощает разводку мощных сетей питания.

4. Перекрестная разводка соседних слоев

Перекрестный метод трассировки сигналов между соседними слоями:

  • Снижает электромагнитные помехи.
  • Облегчает подключение.

5. Изоляция аналоговых и цифровых сигналов

Для минимизации помех:

  • Аналоговые устройства отделяются от цифровых.
  • Аналоговая и цифровая земли соединяются в одной точке через индуктор или магнитный шарик.

 Проектирование печатных плат (PCB)

6. Итеративный процесс проектирования

Проектирование печатных плат похоже на разработку ПО: важно постепенно устранять ошибки.
Основные этапы:

  1. Проверка принципиальной схемы (особое внимание — питанию и заземлению).
  2. Разработка чертежа корпуса печатной платы.
  3. Проверка размеров корпуса и добавление маркировок в библиотеку.
  4. Импорт списка соединений, оптимизация последовательности сигналов.
  5. Ручная разводка (с использованием медных заливок для питания).

7. Работа с кварцевыми генераторами

  • Размещайте кварцевый генератор как можно ближе к микросхеме.
  • Не допускайте проводки под генератором.
  • Используйте метод «дерева часов» для маршрутизации тактовых сигналов.

8. Организация сигналов на разъеме

Расположение сигналов в разъеме влияет на удобство подключения. При необходимости оптимизируйте сигналы на принципиальной схеме, но не перенумеровывайте компоненты.

9. Дизайн многоплатных разъемов

  • Кабельное соединение: интерфейсы верхнего и нижнего слоев совпадают.
  • Прямое гнездо: интерфейсы зеркально симметричны.

10. Организация соединений модулей

  • Одна сторона платы: соединения организуются последовательно.
  • Разные стороны платы: сигналы модуля соединяются зеркально.

Оптимизация конструкции

  • Провод питания и заземления прокладываются рядом, что снижает площадь шлейфа и уменьшает помехи.
  • Сигнальные линии размещаются с минимальным параллелизмом для предотвращения взаимной индуктивности.

Проектирование печатных плат требует понимания физических процессов и грамотной организации слоев, питания и сигнальных путей. Соблюдение этих рекомендаций позволит снизить риск помех, повысить надежность работы и упростить разводку сложных систем.

Опубликовать ответ

Ваш адрес электронной почты не будет обнародован. Обязательное поле помечено *