מעגלים מודפסים או PCB מעוצבים בצורה גרועה לעולם לא יעמדו באיכות הנדרשת לייצור מסחרי. היכולת לשפוט את איכות עיצוב PCB חשובה מאוד. נדרשים ניסיון וידע בתכנון PCB לביצוע סקירת תכנון מלאה. עם זאת, ישנן מספר דרכים לשפוט במהירות את איכות עיצוב ה-PCB.

הדיאגרמה הסכמטית עשויה להספיק כדי להמחיש את המרכיבים של פונקציה נתונה וכיצד הם מחוברים. עם זאת, המידע המסופק על ידי הסכמות לגבי המיקום והחיבור בפועל של הרכיבים עבור פעולה נתונה מוגבל מאוד. המשמעות היא שגם אם ה-PCB מתוכנן על ידי יישום קפדני של כל חיבורי הרכיבים של דיאגרמת עקרונות העבודה המלאה, ייתכן שהמוצר הסופי לא יעבוד כמצופה. כדי לבדוק במהירות את איכות עיצוב ה-PCB, אנא שקול את הדברים הבאים:

1. עקבות PCB

העקבות הגלויים של ה-PCB מכוסים בהתנגדות הלחמה, המסייעת בהגנה על עקבות הנחושת מפני קצרים וחמצון. ניתן להשתמש בצבעים שונים, אך הצבע הנפוץ ביותר הוא ירוק. שימו לב שקשה לראות עקבות בגלל הצבע הלבן של מסכת ההלחמה. במקרים רבים, אנו יכולים לראות רק את השכבות העליונות והתחתונות. כאשר ל-PCB יש יותר משתי שכבות, השכבות הפנימיות אינן נראות לעין. עם זאת, קל לשפוט את איכות העיצוב רק על ידי הסתכלות על השכבות החיצוניות.

במהלך תהליך סקירת העיצוב, בדוק את העקבות כדי לוודא שאין עיקולים חדים ושכולם משתרעים בקו ישר. הימנע מכיפופים חדים, כי עקבות מסוימות בתדירות גבוהה או בהספק גבוה עלולות לגרום לבעיות. הימנע מהם לחלוטין מכיוון שהם האות הסופי לאיכות עיצוב ירודה.

2. קבל ניתוק

על מנת לסנן כל רעש בתדר גבוה שעלול להשפיע לרעה על השבב, קבל הניתוק ממוקם קרוב מאוד לפין אספקת החשמל. בדרך כלל, אם השבב מכיל יותר מפין אחד לניקוז (VDD), כל פין כזה צריך קבל ניתוק, לפעמים אפילו יותר.

יש למקם את קבל הניתוק קרוב מאוד לפין המיועד לניתוק. אם הוא לא ממוקם קרוב לפין, ההשפעה של קבל הניתוק תפחת מאוד. אם קבל הניתוק אינו ממוקם ליד הפינים ברוב השבבים, אז זה שוב מצביע על כך שעיצוב ה-PCB שגוי.

3. אורך עקבות PCB מאוזן

על מנת לגרום לאותות מרובים להיות בעלי יחסי תזמון מדויקים, יש להתאים את אורך עקבות ה-PCB בתכנון. התאמת אורך עקבות מבטיחה שכל האותות יגיעו ליעדם באותו השהיה ועוזרת לשמור על הקשר בין קצוות האות. יש צורך לגשת לתרשים הסכמטי כדי לדעת אם קבוצה כלשהי של קווי אות דורשת יחסי תזמון מדויקים. ניתן לעקוב אחר עקבות אלה כדי לבדוק אם הוחל איזון אורך עקבות כלשהו (שנקראות אחרת קווי השהיה). ברוב המקרים, קווי עיכוב אלה נראים כמו קווים מעוקלים.

ראוי לציין שההשהיה הנוספת נגרמת על ידי ויאס בנתיב האות. אם לא ניתן להימנע מ-vias, חשוב לוודא שלכל קבוצות המעקב יש מספר שווה של vias עם קשרי תזמון מדויקים. לחלופין, ניתן לפצות את העיכוב שנגרם על ידי ה-via באמצעות קו עיכוב.

4. מיקום הרכיבים

למרות שלמשרנים יש את היכולת ליצור שדות מגנטיים, מהנדסים צריכים לוודא שהם לא ממוקמים קרוב זה לזה בעת שימוש במשרנים במעגל. אם המשרנים ממוקמים קרוב זה לזה, במיוחד מקצה לקצה, זה יצור צימוד מזיק בין המשרן. בשל השדה המגנטי שנוצר על ידי המשרן, מושרה זרם חשמלי בחפץ מתכת גדול. לכן, הם חייבים להיות ממוקמים במרחק מסוים מעצם המתכת, אחרת ערך השראות עשוי להשתנות. על ידי הצבת המשרזים בניצב אחד לשני, גם אם המשרנים ממוקמים קרוב זה לזה, ניתן לצמצם צימוד הדדי מיותר.

אם ל-PCB יש נגדי חשמל או כל רכיב אחר שמייצר חום, עליך לשקול את השפעת החום על רכיבים אחרים. לדוגמה, אם נעשה שימוש בקבלים או בתרמוסטטים לפיצוי טמפרטורה במעגל, אין למקם אותם בקרבת נגדי חשמל או כל רכיב המייצר חום.

חייב להיות אזור ייעודי על ה-PCB עבור וסת המיתוג המובנה ורכיביו הקשורים אליו. יש להגדיר חלק זה רחוק ככל האפשר מהחלק העוסק באותות קטנים. אם ספק הכוח AC מחובר ישירות ל-PCB, חייב להיות חלק נפרד בצד AC של ה-PCB. אם הרכיבים אינם מופרדים לפי ההמלצות לעיל, איכות עיצוב ה-PCB תהיה בעייתית.

5. רוחב עקבות

מהנדסים צריכים לנקוט משנה זהירות כדי לקבוע כראוי את גודל העקבות הנושאות זרמים גדולים. אם עקבות הנושאות אותות המשתנים במהירות או אותות דיגיטליים פועלים במקביל לעקבות הנושאות אותות אנלוגיים קטנים, עלולות להיווצר בעיות קליטת רעש. לעקיבה המחוברת למשרן יש את היכולת לפעול כאנטנה ועלולה לגרום לפליטות תדרי רדיו מזיקות. כדי למנוע זאת, סימנים אלה לא צריכים להיות רחבים יותר.

6. הארקה ומישור הארקה

אם ל-PCB יש שני חלקים, דיגיטלי ואנלוגי, והוא חייב להיות מחובר בנקודה משותפת אחת בלבד (בדרך כלל מסוף המתח השלילי), יש להפריד את מישור ההארקה. זה יכול לעזור למנוע את ההשפעה השלילית של החלק הדיגיטלי על החלק האנלוגי הנגרמת על ידי ספייק זרם האדמה. יש להפריד את עקבות החזרת הקרקע של תת-המעגל (אם ל-PCB יש רק שתי שכבות), ולאחר מכן יש לחבר אותו במסוף המתח השלילי. מומלץ בחום להחזיק לפחות ארבע שכבות עבור PCB מורכבים בינוני, ושתי שכבות פנימיות נדרשות עבור שכבות הכוח והאדמה.

לסיכום

למהנדסים, חשוב מאוד להיות בעל ידע מקצועי מספיק בתכנון PCB כדי לשפוט את האיכות של תכנון עובד אחד או אחד. עם זאת, מהנדסים ללא ידע מקצועי יכולים לראות את השיטות הנ"ל. לפני המעבר ליצירת אב טיפוס, במיוחד בעת תכנון מוצר סטארטאפ, תמיד כדאי למומחה לבדוק את איכות עיצוב ה-PCB.