האמרה נובעת, 'ללא כללים, לא יכול להיות שום ריבוע', וזה גם לגבי עיצוב פריסת PCB. על המהנדסים לפעול על פי כללים מסוימים בעת תכנון פריסות PCB.
כללי עיצוב פריסת PCB:
עקרון הפריסה הכללי
1. עדיפות לחשיבות: יש לתעדף מעגלי יחידה חשובים ורכיבי ליבה לפריסה.
2. עיין בתרשים הסכמטי: סדר את הרכיבים העיקריים בהתאם לדפוס זרימת האות הראשי של הלוח היחיד.
3. התפלגות אחידה ומרכז איזון הכובד: יש לחלק רכיבים באופן שווה כדי להבטיח את מרכז איזון הכובד, בעוד שהפריסה צריכה להיות אסתטית.
בידוד מעגלים ומחיצה
1. בידוד זרמים חזקים וחלשים, מתחים גדולים וקטנים ותדרים גבוהים ונמוכים: מעגלים נפרדים עם זרמים חזקים וחלשים, מתחים גדולים וקטנים, ותדרים גבוהים ונמוכים כדי להימנע מהפרעות הדדיות. תקן הגבול הוא בדרך כלל הבדל בסדר גודל אחד, וניתן להשיג שיטות בידוד באמצעות התרחקות מרחבית או הפרדת חוט קרקע.
2. הפרדת מעגלים דיגיטליים ואנלוגיים: מעגלים אנלוגיים ודיגיטליים צריכים להיות בעלי נתיבי כוח ונתיבי קרקע משלהם, בהתאמה. במידת האפשר, יש להרחיב את הכוח וקווי הקרקע של שני מעגלים אלה או להשתמש בשכבות כוח ושכבות קרקע נפרדות. בעת תכנון מעגלים מודפסים מרובי שכבות, יש להפריד בין מעגלים דיגיטליים ומעגלים אנלוגיים. אם יש לסדר אותו באותה קומה, יש להשתמש בשיטות כמו תעלה והוספת קווי הארקה לבידוד.
3. מהירות גבוהה, מהירות בינונית ומחיצת מעגלים במהירות נמוכה: כאשר מעורבים מעגלים דיגיטליים במהירות גבוהה, מהירות בינונית ומעגלים דיגיטליים במהירות נמוכה, יש להקצות אזורי פריסה שונים בלוח המעגל המודפס כדי להפחית את ההפרעה ההדדית.
פריסת רכיבי מפתח
1. פריסת מתנדת קריסטל: יש למקם את מתנד הגביש קרוב ככל האפשר ל- IC, והחיווט צריך להיות סמיך כדי להפחית את הפרעות הרעש ואת אובדן האות. יש לבסס את מעטפת מתנד הגביש כדי לשפר את היציבות.
2. פריסת מעגל השעון: מעגל השעון הוא המקור העיקרי להפרעה ויש לסדר אותו בנפרד, הרחק ממעגלים רגישים. כאשר חיווט השעון עובר דרך תפוקת המחבר, יש להקים את הסיכות במחבר על ידי סיכות הארקה כדי להפחית קרינה והפרעה אלקטרומגנטית.
כללי חיווט
1. דרישות חיווט: קווי האות המפתח צריכים להיות הקצרים ביותר, ויש להפריד לחלוטין בין מתח מתח גבוה ואותות זרם גבוה ממתח נמוך ומאותות חלשים זרם נמוך. יש להפריד בין אותות אנלוגיים ואותות דיגיטליים, כמו גם אותות בתדר גבוה וסימנים בתדר נמוך.
2. מעגל הארקה: שטח הלולאה שנוצר על ידי האות והמעגל שלו צריך להיות קטן ככל האפשר כדי להפחית קרינה והפרעה חיצונית.
3. בקרת Crosstalk: הגדל את המרווח בין החיווט המקביל, עקוב אחר עקרון 3W, והפחית את המרחק בין שכבת החיווט למישור הקרקע כדי להפחית את המפגש.
4. הגנת מיגון: עבור כמה אותות חשובים, כגון אותות שעון ואותות סנכרון, יש לאמץ תכנון מבנה מגן כבלים קואקסיאלי, כלומר בידוד הצדדים המקוונים, הלא מקוונים, השמאלי והימני עם חוטי קרקע.
5. כיוון ניתוב: כיווני הניתוב של שכבות סמוכות צריכות ליצור מבנה אורתוגונלי כדי להפחית את המפגש המיותר המיותר.
6. התאמת עכבה: רוחב החיווט של אותה רשת צריך להיות עקבי כדי להימנע מעכבה לא אחידה מאפייני קו הנגרמת כתוצאה משינויים ברוחב הקו.
אמצעי זהירות אחרים
1. פריסת אלמנטים חימומיים: יש להפצה באופן שווה על אלמנטים חימומיים כדי להקל על פיזור החום. יש להרחיק מכשירים רגישים לטמפרטורה מרכיבים עם ייצור חום גבוה.
2. סידור רכיבים: סידור הרכיבים צריך להיות קל לניפוי באגים ולתחזק. לא ניתן להגדיל את רכיבים קטנים סביבם, וצריך להיות מספיק מקום סביב הרכיבים שצריך לבצע ניפוי באגים.
3. מרווח רכיבים: יש למקם את אותו סוג של מרכיבי תוסף בכיוון אחד בכיוון X או Y. המרחק בין הצד החיצוני של כרית ההלחמה של רכיב הרכבה על פני השטח והצד החיצוני של רכיב התוסף הסמוך צריך להיות גדול מ- 2 מ"מ, והמרחק בין רכיבי הרכבה על פני השטח צריך להיות גדול מ- 0. 7 מ"מ.
4. פריסת קיבולת ניתוק: יש למקם את קבלים ניתוקם ככל האפשר לסיכות החשמל של ה- IC, ויש למזער את המעגל שנוצר בינם לבין הכוח והאדמה.
5. אספקת חשמל ויושרה של יושרה: לאזורים עם חורים מוליכים צפופים, יש צורך להימנע מחיבור החורים באזורים הפלולים של אספקת החשמל והיווצרותם כדי לשמור על שלמות השכבה המישורית.
6. כלל צ'אמפירה: יש להימנע מזוויות חדות וימניות בתכנון PCB כדי להפחית קרינה מיותרת ולשפר את ביצועי התהליך. הזווית בין כל הקווים צריכה להיות גדולה מ- 135 מעלות.
לסיכום, כללי תכנון פריסת PCB כוללים היבטים מרובים ודורשים שיקול מקיף של גורמים כמו ביצועי מעגל, אמינות וייצור. ביצוע כללים אלה בתכנון פריסת PCB יכול להבטיח את איכות היציבות של לוח המעגל.