Schlecht gestaltete Leiterplatten oder PCBs werden niemals die für die kommerzielle Produktion erforderliche Qualität erreichen. Die Fähigkeit, die Qualität des PCB-Designs beurteilen zu können, ist sehr wichtig. Für die Durchführung einer vollständigen Designprüfung sind Erfahrung und Kenntnisse im PCB-Design erforderlich. Es gibt jedoch mehrere Möglichkeiten, die Qualität des PCB-Designs schnell zu beurteilen.

Das schematische Diagramm kann ausreichen, um die Komponenten einer bestimmten Funktion und ihre Verbindung zu veranschaulichen. Die in den Schaltplänen enthaltenen Informationen über die tatsächliche Platzierung und Verbindung der Komponenten für einen bestimmten Vorgang sind jedoch sehr begrenzt. Dies bedeutet, dass es möglich ist, dass das Endprodukt nicht wie erwartet funktioniert, selbst wenn die Leiterplatte durch sorgfältige Implementierung aller Komponentenverbindungen des vollständigen Funktionsprinzipdiagramms entworfen wird. Um die Qualität des PCB-Designs schnell zu überprüfen, beachten Sie bitte Folgendes:

1. Leiterplattenspur

Die sichtbaren Leiterbahnen der Leiterplatte sind mit Lötstopplack abgedeckt, der die Kupferleiterbahnen vor Kurzschlüssen und Oxidation schützt. Es können verschiedene Farben verwendet werden, die am häufigsten verwendete Farbe ist jedoch Grün. Beachten Sie, dass Spuren aufgrund der weißen Farbe des Lötstopplacks nur schwer zu erkennen sind. In vielen Fällen können wir nur die obere und untere Schicht sehen. Wenn die Leiterplatte mehr als zwei Schichten hat, sind die inneren Schichten nicht sichtbar. Die Qualität des Designs lässt sich jedoch leicht anhand der äußeren Schichten beurteilen.

Überprüfen Sie während der Entwurfsprüfung die Leiterbahnen, um sicherzustellen, dass keine scharfen Biegungen vorhanden sind und alle in einer geraden Linie verlaufen. Vermeiden Sie scharfe Kurven, da bestimmte Hochfrequenz- oder Hochleistungsleitungen Probleme verursachen können. Vermeiden Sie sie ganz, denn sie sind das letzte Anzeichen für schlechte Designqualität.

2. Entkopplungskondensator

Um hochfrequentes Rauschen herauszufiltern, das sich negativ auf den Chip auswirken könnte, befindet sich der Entkopplungskondensator sehr nahe am Stromversorgungspin. Wenn der Chip mehr als einen Drain-to-Drain-Pin (VDD) enthält, benötigt im Allgemeinen jeder dieser Pins einen Entkopplungskondensator, manchmal sogar mehr.

Der Entkopplungskondensator sollte sehr nahe am zu entkoppelnden Pin platziert werden. Wenn er nicht nahe am Pin platziert wird, wird die Wirkung des Entkopplungskondensators stark reduziert. Wenn der Entkopplungskondensator bei den meisten Mikrochips nicht neben den Pins platziert ist, deutet dies wiederum darauf hin, dass das PCB-Design falsch ist.

3. Die Leiterbahnlänge der Leiterplatte ist ausgeglichen

Damit mehrere Signale genaue zeitliche Beziehungen aufweisen, muss die Leiterbahnlänge der Leiterplatte im Design aufeinander abgestimmt sein. Der Trace-Längenabgleich stellt sicher, dass alle Signale ihr Ziel mit der gleichen Verzögerung erreichen, und trägt dazu bei, die Beziehung zwischen den Signalflanken aufrechtzuerhalten. Es ist notwendig, auf das schematische Diagramm zuzugreifen, um zu wissen, ob für einen Satz von Signalleitungen genaue Zeitbeziehungen erforderlich sind. Diese Spuren können verfolgt werden, um zu überprüfen, ob ein Spurlängenausgleich angewendet wurde (auch Verzögerungsleitungen genannt). In den meisten Fällen sehen diese Verzögerungsleitungen wie gekrümmte Linien aus.

Es ist zu beachten, dass die zusätzliche Verzögerung durch Durchkontaktierungen im Signalpfad verursacht wird. Wenn Durchkontaktierungen nicht vermieden werden können, ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Leiterbahngruppen über die gleiche Anzahl von Durchkontaktierungen mit präzisen Zeitbeziehungen verfügen. Alternativ kann die durch das Via verursachte Verzögerung durch den Einsatz einer Verzögerungsleitung kompensiert werden.

4. Komponentenplatzierung

Obwohl Induktoren in der Lage sind, Magnetfelder zu erzeugen, sollten Ingenieure sicherstellen, dass sie nicht zu nahe beieinander platziert werden, wenn sie Induktoren in einem Stromkreis verwenden. Wenn die Induktoren nahe beieinander angeordnet sind, insbesondere Ende an Ende, kommt es zu einer schädlichen Kopplung zwischen den Induktoren. Durch das vom Induktor erzeugte Magnetfeld wird in einem großen Metallgegenstand ein elektrischer Strom induziert. Daher müssen sie in einem bestimmten Abstand zum Metallgegenstand platziert werden, da sich sonst der Induktivitätswert ändern kann. Durch die senkrechte Anordnung der Induktoren zueinander kann eine unnötige gegenseitige Kopplung reduziert werden, selbst wenn die Induktoren nahe beieinander angeordnet sind.

Wenn die Leiterplatte über Leistungswiderstände oder andere wärmeerzeugende Komponenten verfügt, müssen Sie die Auswirkungen der Wärme auf andere Komponenten berücksichtigen. Wenn im Stromkreis beispielsweise Temperaturkompensationskondensatoren oder Thermostate verwendet werden, sollten diese nicht in der Nähe von Leistungswiderständen oder anderen Bauteilen platziert werden, die Wärme erzeugen.

Auf der Platine muss ein eigener Bereich für den integrierten Schaltregler und die zugehörigen Komponenten vorhanden sein. Dieser Teil muss so weit wie möglich von dem Teil entfernt sein, der sich mit kleinen Signalen befasst. Wenn die AC-Stromversorgung direkt an die Platine angeschlossen ist, muss auf der AC-Seite der Platine ein separates Teil vorhanden sein. Wenn die Komponenten nicht gemäß den oben genannten Empfehlungen getrennt werden, wird die Qualität des PCB-Designs problematisch.

5. Spurbreite

Ingenieure sollten besonders darauf achten, die Größe von Leiterbahnen, die große Ströme führen, richtig zu bestimmen. Wenn Leiterbahnen, die sich schnell ändernde Signale oder digitale Signale übertragen, parallel zu Leiterbahnen verlaufen, die kleine analoge Signale übertragen, können Probleme bei der Rauschaufnahme auftreten. Die mit dem Induktor verbundene Leiterbahn kann als Antenne fungieren und schädliche Hochfrequenzemissionen verursachen. Um dies zu vermeiden, sollten diese Markierungen nicht breiter sein.

6. Masse und Masseebene

Wenn die Leiterplatte aus zwei Teilen besteht, einem digitalen und einem analogen, und nur an einem gemeinsamen Punkt (normalerweise dem negativen Stromanschluss) angeschlossen werden muss, muss die Erdungsebene getrennt werden. Dies kann dazu beitragen, die negativen Auswirkungen des digitalen Teils auf den analogen Teil zu vermeiden, die durch die Erdstromspitze verursacht werden. Die Erdungsrückleitung des Unterstromkreises (wenn die Leiterplatte nur aus zwei Schichten besteht) muss getrennt und dann an den negativen Stromanschluss angeschlossen werden. Es wird dringend empfohlen, für mäßig komplexe Leiterplatten mindestens vier Schichten zu verwenden, und für die Strom- und Erdungsschicht sind zwei interne Schichten erforderlich.

abschließend

Für Ingenieure ist es sehr wichtig, über ausreichende Fachkenntnisse im PCB-Design zu verfügen, um die Qualität des Designs eines einzelnen Mitarbeiters beurteilen zu können. Ingenieure ohne Fachkenntnisse können sich die oben genannten Methoden jedoch ansehen. Vor dem Übergang zum Prototyping, insbesondere beim Entwurf eines Startprodukts, ist es immer eine gute Idee, die Qualität des PCB-Designs immer von einem Experten überprüfen zu lassen.