Les cartes de circuits imprimés ou PCB mal conçus n’atteindront jamais la qualité requise pour une production commerciale. La capacité de juger de la qualité de la conception des PCB est très importante. L'expérience et la connaissance de la conception de PCB sont nécessaires pour effectuer une revue complète de la conception. Cependant, il existe plusieurs façons de juger rapidement de la qualité de la conception d’un PCB.

Le diagramme schématique peut suffire à illustrer les composants d’une fonction donnée et comment ils sont connectés. Cependant, les informations fournies par les schémas concernant le placement et la connexion réels des composants pour une opération donnée sont très limitées. Cela signifie que même si le PCB est conçu en mettant en œuvre méticuleusement toutes les connexions des composants du schéma complet du principe de fonctionnement, il est possible que le produit final ne fonctionne pas comme prévu. Pour vérifier rapidement la qualité de la conception du PCB, veuillez prendre en compte les éléments suivants :

1. Trace de PCB

Les traces visibles du PCB sont recouvertes d'une réserve de soudure, ce qui aide à protéger les traces de cuivre des courts-circuits et de l'oxydation. Différentes couleurs peuvent être utilisées, mais la couleur la plus couramment utilisée est le vert. A noter qu'il est difficile de voir les traces en raison de la couleur blanche du masque de soudure. Dans de nombreux cas, nous ne pouvons voir que les couches supérieure et inférieure. Lorsque le PCB comporte plus de deux couches, les couches internes ne sont pas visibles. Cependant, il est facile de juger de la qualité de la conception simplement en regardant les couches extérieures.

Pendant le processus de révision de la conception, vérifiez les traces pour confirmer qu'il n'y a pas de virages serrés et qu'elles s'étendent toutes en ligne droite. Évitez les virages serrés, car certaines traces haute fréquence ou haute puissance peuvent causer des problèmes. Évitez-les complètement car ils sont le signal final d’une mauvaise qualité de conception.

2. Condensateur de découplage

Afin de filtrer tout bruit haute fréquence susceptible d'affecter négativement la puce, le condensateur de découplage est situé très près de la broche d'alimentation. Généralement, si la puce contient plusieurs broches de drain à drain (VDD), chacune de ces broches nécessite un condensateur de découplage, parfois même plus.

Le condensateur de découplage doit être placé très près de la broche à découpler. S'il n'est pas placé à proximité de la broche, l'effet du condensateur de découplage sera considérablement réduit. Si le condensateur de découplage n'est pas placé à côté des broches sur la plupart des micropuces, cela indique à nouveau que la conception du PCB est incorrecte.

3. La longueur des traces du PCB est équilibrée

Afin que plusieurs signaux aient des relations temporelles précises, la longueur de la trace du PCB doit correspondre dans la conception. La correspondance de longueur de trace garantit que tous les signaux atteignent leur destination avec le même délai et aide à maintenir la relation entre les fronts de signal. Il est nécessaire d'accéder au diagramme schématique pour savoir si un ensemble de lignes de signaux nécessite des relations temporelles précises. Ces traces peuvent être tracées pour vérifier si une égalisation de longueur de trace a été appliquée (autrement appelées lignes à retard). Dans la plupart des cas, ces lignes à retard ressemblent à des lignes courbes.

Il convient de noter que le retard supplémentaire est dû aux vias présents sur le chemin du signal. Si les vias ne peuvent être évités, il est important de garantir que tous les groupes de traces disposent d'un nombre égal de vias avec des relations temporelles précises. Alternativement, le retard provoqué par le via peut être compensé en utilisant une ligne à retard.

4. Placement des composants

Bien que les inducteurs aient la capacité de générer des champs magnétiques, les ingénieurs doivent s’assurer qu’ils ne sont pas placés à proximité les uns des autres lorsqu’ils utilisent des inducteurs dans un circuit. Si les inducteurs sont placés à proximité les uns des autres, notamment bout à bout, cela créera un couplage néfaste entre les inducteurs. En raison du champ magnétique généré par l’inducteur, un courant électrique est induit dans un gros objet métallique. Par conséquent, ils doivent être placés à une certaine distance de l'objet métallique, sinon la valeur de l'inductance pourrait changer. En plaçant les inducteurs perpendiculairement les uns aux autres, même si les inducteurs sont rapprochés, un couplage mutuel inutile peut être réduit.

Si le PCB comporte des résistances de puissance ou tout autre composant générateur de chaleur, vous devez prendre en compte l'effet de la chaleur sur les autres composants. Par exemple, si des condensateurs de compensation de température ou des thermostats sont utilisés dans le circuit, ils ne doivent pas être placés à proximité de résistances de puissance ou de tout composant générant de la chaleur.

Il doit y avoir une zone dédiée sur le PCB pour le régulateur à découpage intégré et ses composants associés. Cette partie doit être placée le plus loin possible de la partie traitant des petits signaux. Si l'alimentation CA est directement connectée au PCB, il doit y avoir une partie séparée du côté CA du PCB. Si les composants ne sont pas séparés conformément aux recommandations ci-dessus, la qualité de la conception du PCB sera problématique.

5. Largeur de trace

Les ingénieurs doivent faire particulièrement attention à déterminer correctement la taille des traces transportant des courants importants. Si des traces transportant des signaux à évolution rapide ou des signaux numériques sont parallèles à des traces transportant de petits signaux analogiques, des problèmes de capture de bruit peuvent survenir. La trace connectée à l'inducteur a la capacité d'agir comme une antenne et peut provoquer des émissions de radiofréquences nocives. Pour éviter cela, ces marques ne doivent pas être plus larges.

6. Sol et plan de masse

Si le PCB comporte deux parties, numérique et analogique, et doit être connecté à un seul point commun (généralement la borne d'alimentation négative), le plan de masse doit être séparé. Cela peut aider à éviter l'impact négatif de la partie numérique sur la partie analogique provoqué par la pointe de courant de terre. La trace de retour à la terre du sous-circuit (si le PCB n'a que deux couches) doit être séparée, puis elle doit être connectée à la borne d'alimentation négative. Il est fortement recommandé d'avoir au moins quatre couches pour les PCB moyennement complexes, et deux couches internes sont requises pour les couches d'alimentation et de masse.

en conclusion

Pour les ingénieurs, il est très important d’avoir des connaissances professionnelles suffisantes en conception de PCB pour juger de la qualité de la conception d’un ou d’un employé. Cependant, les ingénieurs sans connaissances professionnelles peuvent visualiser les méthodes ci-dessus. Avant de passer au prototypage, en particulier lors de la conception d'un produit de démarrage, il est toujours judicieux de toujours demander à un expert de vérifier la qualité de la conception du PCB.