Οι κακοσχεδιασμένες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων ή PCB δεν θα ανταποκρίνονται ποτέ στην ποιότητα που απαιτείται για την εμπορική παραγωγή. Η ικανότητα να κρίνουμε την ποιότητα του σχεδιασμού των PCB είναι πολύ σημαντική. Απαιτείται εμπειρία και γνώση σχεδιασμού PCB για τη διεξαγωγή πλήρους αναθεώρησης σχεδιασμού. Ωστόσο, υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να κρίνουμε γρήγορα την ποιότητα του σχεδιασμού PCB.

Το σχηματικό διάγραμμα μπορεί να είναι αρκετό για να απεικονίσει τα στοιχεία μιας δεδομένης συνάρτησης και πώς συνδέονται. Ωστόσο, οι πληροφορίες που παρέχονται από τα σχήματα σχετικά με την πραγματική τοποθέτηση και σύνδεση των εξαρτημάτων για μια δεδομένη λειτουργία είναι πολύ περιορισμένες. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα κι αν το PCB έχει σχεδιαστεί εφαρμόζοντας σχολαστικά όλες τις συνδέσεις εξαρτημάτων του πλήρους διαγράμματος αρχής λειτουργίας, είναι πιθανό το τελικό προϊόν να μην λειτουργεί όπως αναμένεται. Για να ελέγξετε γρήγορα την ποιότητα του σχεδιασμού PCB, λάβετε υπόψη τα ακόλουθα:

1. ίχνος PCB

Τα ορατά ίχνη του PCB καλύπτονται με αντίσταση συγκόλλησης, η οποία βοηθά στην προστασία των χάλκινων ιχνών από βραχυκυκλώματα και οξείδωση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά χρώματα, αλλά το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο χρώμα είναι το πράσινο. Σημειώστε ότι είναι δύσκολο να δείτε ίχνη λόγω του λευκού χρώματος της μάσκας συγκόλλησης. Σε πολλές περιπτώσεις, μπορούμε να δούμε μόνο το επάνω και το κάτω στρώμα. Όταν το PCB έχει περισσότερα από δύο στρώματα, τα εσωτερικά στρώματα δεν είναι ορατά. Ωστόσο, είναι εύκολο να κρίνει κανείς την ποιότητα του σχεδίου κοιτάζοντας μόνο τα εξωτερικά στρώματα.

Κατά τη διαδικασία αναθεώρησης σχεδιασμού, ελέγξτε τα ίχνη για να επιβεβαιώσετε ότι δεν υπάρχουν αιχμηρές στροφές και ότι εκτείνονται όλες σε ευθεία γραμμή. Αποφύγετε τις απότομες στροφές, γιατί ορισμένα ίχνη υψηλής συχνότητας ή υψηλής ισχύος μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα. Αποφύγετε τα εντελώς γιατί είναι το τελικό σήμα κακής ποιότητας σχεδιασμού.

2. Πυκνωτής αποσύνδεσης

Για να φιλτράρετε τυχόν θόρυβο υψηλής συχνότητας που μπορεί να επηρεάσει αρνητικά το τσιπ, ο πυκνωτής αποσύνδεσης βρίσκεται πολύ κοντά στον ακροδέκτη τροφοδοσίας ρεύματος. Γενικά, εάν το τσιπ περιέχει περισσότερες από μία ακίδες αποστράγγισης σε αποστράγγιση (VDD), κάθε τέτοια ακίδα χρειάζεται έναν πυκνωτή αποσύνδεσης, μερικές φορές ακόμη περισσότερο.

Ο πυκνωτής αποσύνδεσης πρέπει να τοποθετηθεί πολύ κοντά στον πείρο που πρόκειται να αποσυνδεθεί. Εάν δεν τοποθετηθεί κοντά στον πείρο, η επίδραση του πυκνωτή αποσύνδεσης θα μειωθεί πολύ. Εάν ο πυκνωτής αποσύνδεσης δεν είναι τοποθετημένος δίπλα στις ακίδες στα περισσότερα μικροτσίπ, τότε αυτό υποδηλώνει και πάλι ότι ο σχεδιασμός του PCB δεν είναι σωστός.

3. Το μήκος ίχνους PCB είναι ισορροπημένο

Προκειμένου πολλαπλά σήματα να έχουν ακριβείς σχέσεις χρονισμού, το μήκος του ίχνους PCB πρέπει να ταιριάζει στη σχεδίαση. Η αντιστοίχιση μήκους ίχνους διασφαλίζει ότι όλα τα σήματα φτάνουν στους προορισμούς τους με την ίδια καθυστέρηση και βοηθά στη διατήρηση της σχέσης μεταξύ των άκρων του σήματος. Είναι απαραίτητο να αποκτήσετε πρόσβαση στο σχηματικό διάγραμμα για να μάθετε εάν οποιοδήποτε σύνολο γραμμών σήματος απαιτεί ακριβείς σχέσεις χρονισμού. Αυτά τα ίχνη μπορούν να εντοπιστούν για να ελεγχθεί εάν έχει εφαρμοστεί κάποια εξίσωση μήκους ίχνους (αλλιώς ονομάζονται γραμμές καθυστέρησης). Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτές οι γραμμές καθυστέρησης μοιάζουν με καμπύλες γραμμές.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η επιπλέον καθυστέρηση προκαλείται από vias στη διαδρομή του σήματος. Εάν δεν μπορούν να αποφευχθούν οι εισαγωγές, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι όλες οι ομάδες ιχνών έχουν ίσο αριθμό εισαγωγών με ακριβείς σχέσεις χρονισμού. Εναλλακτικά, η καθυστέρηση που προκαλείται από το via μπορεί να αντισταθμιστεί χρησιμοποιώντας μια γραμμή καθυστέρησης.

4. Τοποθέτηση εξαρτημάτων

Αν και τα πηνία έχουν την ικανότητα να δημιουργούν μαγνητικά πεδία, οι μηχανικοί θα πρέπει να διασφαλίζουν ότι δεν τοποθετούνται κοντά το ένα στο άλλο όταν χρησιμοποιούν επαγωγείς σε ένα κύκλωμα. Εάν οι επαγωγείς τοποθετηθούν κοντά το ένα στο άλλο, ειδικά από άκρο σε άκρο, θα δημιουργηθεί επιβλαβής σύζευξη μεταξύ των επαγωγέων. Λόγω του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από τον επαγωγέα, προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα μεγάλο μεταλλικό αντικείμενο. Επομένως, πρέπει να τοποθετηθούν σε μια ορισμένη απόσταση από το μεταλλικό αντικείμενο, διαφορετικά η τιμή της αυτεπαγωγής μπορεί να αλλάξει. Τοποθετώντας τους επαγωγείς κάθετα μεταξύ τους, ακόμα κι αν οι επαγωγείς τοποθετηθούν κοντά μεταξύ τους, μπορεί να μειωθεί η περιττή αμοιβαία σύζευξη.

Εάν το PCB έχει αντιστάσεις ισχύος ή άλλα εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα, πρέπει να λάβετε υπόψη την επίδραση της θερμότητας σε άλλα εξαρτήματα. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιούνται πυκνωτές αντιστάθμισης θερμοκρασίας ή θερμοστάτες στο κύκλωμα, δεν πρέπει να τοποθετούνται κοντά σε αντιστάσεις ισχύος ή σε εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα.

Πρέπει να υπάρχει ειδική περιοχή στο PCB για τον ενσωματωμένο ρυθμιστή μεταγωγής και τα σχετικά εξαρτήματά του. Αυτό το εξάρτημα πρέπει να ρυθμιστεί όσο το δυνατόν πιο μακριά από το εξάρτημα που αφορά μικρά σήματα. Εάν το τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος είναι απευθείας συνδεδεμένο στο PCB, πρέπει να υπάρχει ξεχωριστό εξάρτημα στην πλευρά AC του PCB. Εάν τα εξαρτήματα δεν διαχωριστούν σύμφωνα με τις παραπάνω συστάσεις, η ποιότητα του σχεδιασμού PCB θα είναι προβληματική.

5. Πλάτος ίχνους

Οι μηχανικοί θα πρέπει να προσέχουν ιδιαίτερα για να προσδιορίζουν σωστά το μέγεθος των ιχνών που μεταφέρουν μεγάλα ρεύματα. Εάν ίχνη που μεταφέρουν ταχέως μεταβαλλόμενα σήματα ή ψηφιακά σήματα τρέχουν παράλληλα με ίχνη που μεταφέρουν μικρά αναλογικά σήματα, ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα λήψης θορύβου. Το ίχνος που συνδέεται με τον επαγωγέα έχει την ικανότητα να λειτουργεί ως κεραία και μπορεί να προκαλέσει επιβλαβείς εκπομπές ραδιοσυχνοτήτων. Για να αποφευχθεί αυτό, αυτά τα σημάδια δεν πρέπει να είναι ευρύτερα.

6. Επίπεδο εδάφους και εδάφους

Εάν το PCB έχει δύο μέρη, ψηφιακό και αναλογικό, και πρέπει να συνδεθεί μόνο σε ένα κοινό σημείο (συνήθως στον ακροδέκτη αρνητικής ισχύος), το επίπεδο γείωσης πρέπει να διαχωριστεί. Αυτό μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή της αρνητικής επίδρασης του ψηφιακού εξαρτήματος στο αναλογικό τμήμα που προκαλείται από την ακίδα του ρεύματος γείωσης. Το ίχνος επιστροφής γείωσης του υποκυκλώματος (αν το PCB έχει μόνο δύο στρώματα) πρέπει να διαχωριστεί και, στη συνέχεια, πρέπει να συνδεθεί στον ακροδέκτη αρνητικής ισχύος. Συνιστάται ανεπιφύλακτα να υπάρχουν τουλάχιστον τέσσερα στρώματα για μετρίως πολύπλοκα PCB και απαιτούνται δύο εσωτερικά στρώματα για τα στρώματα ισχύος και γείωσης.

εν κατακλείδι

Για τους μηχανικούς, είναι πολύ σημαντικό να έχουν επαρκείς επαγγελματικές γνώσεις στον σχεδιασμό PCB για να κρίνουν την ποιότητα ενός ή ενός σχεδίου υπαλλήλου. Ωστόσο, μηχανικοί χωρίς επαγγελματικές γνώσεις μπορούν να δουν τις παραπάνω μεθόδους. Πριν από τη μετάβαση στη δημιουργία πρωτοτύπων, ειδικά όταν σχεδιάζετε ένα προϊόν εκκίνησης, είναι πάντα καλή ιδέα να έχετε πάντα έναν ειδικό να ελέγχει την ποιότητα του σχεδιασμού PCB.