بردهای مدار چاپی یا PCBهای با طراحی ضعیف هرگز کیفیت مورد نیاز برای تولید تجاری را برآورده نمی کنند. توانایی قضاوت در مورد کیفیت طراحی PCB بسیار مهم است. تجربه و دانش طراحی PCB برای انجام بررسی کامل طراحی مورد نیاز است. با این حال، چندین راه برای قضاوت سریع در مورد کیفیت طراحی PCB وجود دارد.

نمودار شماتیک ممکن است برای نشان دادن اجزای یک تابع معین و نحوه اتصال آنها کافی باشد. با این حال، اطلاعات ارائه شده توسط شماتیک ها در مورد محل قرارگیری و اتصال واقعی اجزا برای یک عملیات معین بسیار محدود است. این بدان معنی است که حتی اگر PCB با اجرای دقیق تمام اتصالات اجزای نمودار اصل کار کامل طراحی شده باشد، ممکن است محصول نهایی آنطور که انتظار می رود کار نکند. برای بررسی سریع کیفیت طراحی PCB، لطفاً موارد زیر را در نظر بگیرید:

1. ردیابی PCB

آثار قابل مشاهده PCB با مقاومت لحیم پوشانده شده است که به محافظت از آثار مس در برابر اتصال کوتاه و اکسیداسیون کمک می کند. رنگ های مختلفی را می توان استفاده کرد، اما پرکاربردترین رنگ سبز است. توجه داشته باشید که به دلیل رنگ سفید ماسک لحیم به سختی می توان آثار را مشاهده کرد. در بسیاری از موارد، ما فقط می توانیم لایه های بالا و پایین را ببینیم. وقتی PCB بیش از دو لایه داشته باشد، لایه های داخلی قابل مشاهده نیستند. با این حال، قضاوت در مورد کیفیت طرح فقط با نگاه کردن به لایه های بیرونی آسان است.

در طول فرآیند بررسی طراحی، ردپاها را بررسی کنید تا مطمئن شوید که خمیدگی تیز وجود ندارد و همه آنها در یک خط مستقیم گسترش می یابند. از خم شدن تیز خودداری کنید، زیرا برخی از ردپاهای با فرکانس بالا یا با قدرت بالا ممکن است باعث ایجاد مشکل شود. از آنها به طور کلی اجتناب کنید زیرا آنها سیگنال نهایی کیفیت طراحی ضعیف هستند.

2. خازن جداسازی

به منظور فیلتر کردن هرگونه نویز فرکانس بالا که ممکن است بر تراشه تأثیر منفی بگذارد، خازن جداکننده بسیار نزدیک به پایه منبع تغذیه قرار دارد. به طور کلی، اگر تراشه حاوی بیش از یک پین تخلیه به تخلیه (VDD) باشد، هر یک از این پایه‌ها به یک خازن جداکننده نیاز دارند، گاهی اوقات حتی بیشتر.

خازن جداکننده باید خیلی نزدیک به پینی که قرار است جدا شود قرار گیرد. اگر نزدیک پین قرار نگیرد، اثر خازن جداکننده بسیار کاهش می یابد. اگر خازن جداکننده در کنار پین‌های اکثر ریزتراشه‌ها قرار نگیرد، باز هم نشان‌دهنده نادرست بودن طراحی PCB است.

3. طول ردیابی PCB متعادل است

برای اینکه چندین سیگنال دارای روابط زمانی دقیق باشند، طول ردیابی PCB باید در طراحی مطابقت داده شود. تطبیق طول ردیابی تضمین می کند که همه سیگنال ها با تاخیر یکسان به مقصد می رسند و به حفظ رابطه بین لبه های سیگنال کمک می کند. دسترسی به نمودار شماتیک برای دانستن اینکه آیا هر مجموعه ای از خطوط سیگنال به روابط زمان بندی دقیق نیاز دارد، ضروری است. این ردیابی ها را می توان برای بررسی اینکه آیا تساوی طول ردیابی اعمال شده است یا خیر (که در غیر این صورت خطوط تاخیر نامیده می شود) ردیابی می شوند. در بیشتر موارد، این خطوط تاخیری شبیه خطوط منحنی هستند.

شایان ذکر است که تاخیر اضافی ناشی از vias در مسیر سیگنال است. اگر نمی توان از Vias اجتناب کرد، مهم است که اطمینان حاصل شود که همه گروه های ردیابی دارای تعداد مساوی Vias با روابط زمان بندی دقیق هستند. همچنین، تاخیر ایجاد شده توسط via را می توان با استفاده از یک خط تاخیر جبران کرد.

4. قرار دادن اجزا

اگرچه سلف ها توانایی تولید میدان های مغناطیسی را دارند، مهندسان باید اطمینان حاصل کنند که هنگام استفاده از سلف ها در یک مدار، نزدیک یکدیگر قرار نگیرند. اگر سلف ها نزدیک به هم قرار گیرند، مخصوصاً انتها به انتها، باعث ایجاد کوپلینگ مضر بین سلف ها می شود. به دلیل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سلف، جریان الکتریکی در یک جسم فلزی بزرگ القا می شود. بنابراین، آنها باید در فاصله معینی از جسم فلزی قرار گیرند، در غیر این صورت ممکن است مقدار اندوکتانس تغییر کند. با قرار دادن سلف ها به صورت عمود بر یکدیگر، حتی اگر سلف ها نزدیک به هم قرار گیرند، می توان جفت متقابل غیر ضروری را کاهش داد.

اگر PCB دارای مقاومت های برق یا هر جزء دیگر مولد گرما است، باید تأثیر گرما را بر سایر اجزا در نظر بگیرید. به عنوان مثال، اگر از خازن های جبران کننده دما یا ترموستات ها در مدار استفاده می شود، نباید آنها را در نزدیکی مقاومت های برق یا اجزایی که گرما تولید می کنند قرار داد.

باید یک ناحیه اختصاصی روی PCB برای تنظیم کننده سوئیچینگ روی برد و اجزای مربوط به آن وجود داشته باشد. این قسمت باید تا حد امکان از قسمتی که با سیگنال های کوچک سروکار دارد تنظیم شود. اگر منبع تغذیه AC مستقیماً به PCB متصل است، باید قسمت جداگانه ای در سمت AC PCB وجود داشته باشد. در صورت عدم جداسازی قطعات طبق توصیه های بالا، کیفیت طراحی PCB با مشکل مواجه خواهد شد.

5. عرض ردیابی

مهندسان باید برای تعیین صحیح اندازه آثار حامل جریان های بزرگ دقت بیشتری داشته باشند. اگر ردپایی که سیگنال‌های در حال تغییر سریع یا سیگنال‌های دیجیتال را حمل می‌کند به موازات ردپایی که سیگنال‌های آنالوگ کوچک را حمل می‌کند، اجرا شود، ممکن است مشکلات دریافت نویز ایجاد شود. ردی که به سلف متصل است، توانایی آنتن را دارد و ممکن است باعث انتشار فرکانس رادیویی مضر شود. برای جلوگیری از این امر، این علامت ها نباید گسترده تر باشند.

6. صفحه زمین و زمین

اگر PCB دارای دو بخش دیجیتال و آنالوگ است و باید فقط در یک نقطه مشترک (معمولاً ترمینال برق منفی) وصل شود، سطح زمین باید جدا شود. این می تواند به جلوگیری از تاثیر منفی قطعه دیجیتال بر روی قسمت آنالوگ ناشی از افزایش جریان زمین کمک کند. رد برگشت زمین مدار فرعی (اگر PCB فقط دو لایه دارد) باید جدا شود و سپس باید در ترمینال برق منفی وصل شود. اکیداً توصیه می شود که حداقل چهار لایه برای PCBهای نسبتاً پیچیده داشته باشید و دو لایه داخلی برای لایه های برق و زمین لازم است.

در نتیجه گیری

برای مهندسان، داشتن دانش حرفه ای کافی در طراحی PCB برای قضاوت در مورد کیفیت طراحی یک یا یک کارمند بسیار مهم است. با این حال، مهندسین بدون دانش حرفه ای می توانند روش های فوق را مشاهده کنند. قبل از انتقال به نمونه سازی، به ویژه هنگام طراحی یک محصول راه اندازی، همیشه ایده خوبی است که همیشه از یک متخصص کیفیت طراحی PCB را بررسی کنید.