01
Regras básicas de layout de componentes
1. De acordo com os módulos de circuito, para fazer o layout e os circuitos relacionados que realizam a mesma função são chamados de módulo.Os componentes do módulo de circuito devem adotar o princípio da concentração próxima, e o circuito digital e o circuito analógico devem ser separados;
2. Nenhum componente ou dispositivo deve ser montado dentro de 1,27 mm de furos que não sejam de montagem, como furos de posicionamento, furos padrão e 3,5 mm (para M2.5) e 4 mm (para M3) de 3,5 mm (para M2.5) e 4mm (para M3) não será permitida a montagem de componentes;
3. Evite colocar furos sob os resistores montados horizontalmente, indutores (plug-ins), capacitores eletrolíticos e outros componentes para evitar curto-circuito nas vias e no invólucro do componente após a soldagem por onda;
4. A distância entre a parte externa do componente e a borda da placa é de 5 mm;
5. A distância entre a parte externa da almofada do componente de montagem e a parte externa do componente interposto adjacente é maior que 2 mm;
6. Componentes metálicos e peças metálicas (caixas de blindagem, etc.) não devem tocar outros componentes e não devem estar próximos de linhas e almofadas impressas.A distância entre eles deve ser superior a 2 mm.O tamanho do orifício de posicionamento, orifício de instalação do fixador, orifício oval e outros orifícios quadrados na placa do lado de fora da borda da placa é maior que 3 mm;
7. Os elementos de aquecimento não devem estar próximos de fios e elementos sensíveis ao calor;os elementos de alto aquecimento devem ser distribuídos uniformemente;
8. A tomada de alimentação deve ser disposta ao redor da placa impressa, tanto quanto possível, e a tomada de alimentação e o terminal do barramento conectado a ela devem ser dispostos no mesmo lado.Deve-se prestar atenção especial para não dispor tomadas de energia e outros conectores de soldagem entre os conectores para facilitar a soldagem dessas tomadas e conectores, bem como o projeto e amarração de cabos de alimentação.O espaçamento das tomadas de energia e dos conectores de soldagem deve ser considerado para facilitar a conexão e desconexão dos plugues de energia;
9. Disposição de outros componentes:
Todos os componentes IC estão alinhados de um lado e a polaridade dos componentes polares está claramente marcada.A polaridade da mesma placa impressa não pode ser marcada em mais de duas direções.Quando aparecem duas direções, as duas direções são perpendiculares entre si;
10. A fiação na superfície da placa deve ser densa e densa.Quando a diferença de densidade for muito grande, ela deve ser preenchida com folha de malha de cobre e a grade deve ser maior que 8mil (ou 0,2mm);
11. Não deve haver furos passantes nas almofadas SMD para evitar a perda de pasta de solda e causar falsa soldagem dos componentes.Linhas de sinal importantes não podem passar entre os pinos do soquete;
12. O patch está alinhado em um lado, a direção do caractere é a mesma e a direção da embalagem é a mesma;
13. Na medida do possível, os dispositivos polarizados devem ser consistentes com a direção da marcação de polaridade na mesma placa.

Regras de fiação de componentes

1. Desenhe a área de fiação dentro de 1 mm da borda da placa PCB e dentro de 1 mm ao redor do orifício de montagem, a fiação é proibida;
2. A linha de energia deve ser a mais larga possível e não deve ser inferior a 18mil;a largura da linha de sinal não deve ser inferior a 12mil;as linhas de entrada e saída da CPU não devem ser inferiores a 10mil (ou 8mil);o espaçamento entre linhas não deve ser inferior a 10mil;
3. A via normal não é inferior a 30mil;
4. Dupla em linha: almofada de 60mil, abertura de 40mil;
Resistência de 1/4W: 51*55mil (montagem em superfície 0805);quando em linha, o pad é de 62mil e a abertura é de 42mil;
Capacitância infinita: 51*55mil (montagem em superfície 0805);quando em linha, o pad é de 50mil e a abertura é de 28mil;
5. Observe que a linha de alimentação e a linha de aterramento devem ser tão radiais quanto possível e a linha de sinal não deve ser enrolada.

03
Como melhorar a capacidade anti-interferência e a compatibilidade eletromagnética?
Como melhorar a capacidade anti-interferência e a compatibilidade eletromagnética no desenvolvimento de produtos eletrônicos com processadores?

1. Os seguintes sistemas devem prestar atenção especial à interferência antieletromagnética:
(1) Um sistema onde a frequência do clock do microcontrolador é extremamente alta e o ciclo do barramento é extremamente rápido.
(2) O sistema contém circuitos de acionamento de alta potência e alta corrente, como relés produtores de faísca, interruptores de alta corrente, etc.
(3) Um sistema contendo um circuito de sinal analógico fraco e um circuito de conversão A/D de alta precisão.

2. Tome as seguintes medidas para aumentar a capacidade anti-interferência eletromagnética do sistema:
(1) Escolha um microcontrolador com baixa frequência:
A escolha de um microcontrolador com baixa frequência de clock externo pode efetivamente reduzir o ruído e melhorar a capacidade anti-interferência do sistema.Para ondas quadradas e ondas senoidais da mesma frequência, os componentes de alta frequência na onda quadrada são muito maiores do que na onda senoidal.Embora a amplitude do componente de alta frequência da onda quadrada seja menor que a onda fundamental, quanto maior a frequência, mais fácil é emitir como fonte de ruído.O ruído de alta frequência mais influente gerado pelo microcontrolador é cerca de 3 vezes a frequência do clock.

(2) Reduza a distorção na transmissão do sinal
Os microcontroladores são fabricados principalmente com tecnologia CMOS de alta velocidade.A corrente de entrada estática do terminal de entrada de sinal é de cerca de 1mA, a capacitância de entrada é de cerca de 10PF e a impedância de entrada é bastante alta.O terminal de saída do circuito CMOS de alta velocidade possui uma capacidade de carga considerável, ou seja, um valor de saída relativamente grande.O fio longo leva ao terminal de entrada com impedância de entrada bastante alta, o problema de reflexão é muito sério, causará distorção do sinal e aumentará o ruído do sistema.Quando Tpd>Tr, torna-se um problema de linha de transmissão, e problemas como reflexão de sinal e casamento de impedância devem ser considerados.

O tempo de atraso do sinal na placa impressa está relacionado à impedância característica do condutor, que está relacionada à constante dielétrica do material da placa de circuito impresso.Pode-se considerar aproximadamente que a velocidade de transmissão do sinal nos terminais da placa impressa é cerca de 1/3 a 1/2 da velocidade da luz.O Tr (tempo de atraso padrão) dos componentes lógicos do telefone comumente usados ​​em um sistema composto por um microcontrolador está entre 3 e 18 ns.

Na placa de circuito impresso, o sinal passa por um resistor de 7W e um cabo de 25cm de comprimento, e o tempo de atraso na linha é aproximadamente entre 4~20ns.Em outras palavras, quanto mais curto for o sinal do circuito impresso, melhor, e o mais longo não deve exceder 25 cm.E o número de vias deve ser o menor possível, de preferência não mais que duas.
Quando o tempo de subida do sinal é mais rápido que o tempo de atraso do sinal, ele deve ser processado de acordo com a eletrônica rápida.Neste momento, o casamento de impedâncias da linha de transmissão deve ser considerado.Para a transmissão do sinal entre os blocos integrados de uma placa de circuito impresso, deve-se evitar a situação de Td>Trd.Quanto maior a placa de circuito impresso, mais rápida será a velocidade do sistema.
Use as seguintes conclusões para resumir uma regra de projeto de placa de circuito impresso:
O sinal é transmitido na placa impressa e seu tempo de atraso não deve ser maior que o tempo de atraso nominal do dispositivo utilizado.

(3) Reduza a interferência cruzada* entre as linhas de sinal:
Um sinal de degrau com tempo de subida Tr no ponto A é transmitido ao terminal B através do terminal AB.O tempo de atraso do sinal na linha AB é Td.No ponto D, devido à transmissão direta do sinal do ponto A, à reflexão do sinal após atingir o ponto B e ao atraso da linha AB, um sinal de pulso de página com largura de Tr será induzido após o tempo Td.No ponto C, devido à transmissão e reflexão do sinal na linha AB, é induzido um sinal de pulso positivo com largura duas vezes maior que o tempo de atraso do sinal na linha AB, ou seja, 2Td.Esta é a interferência cruzada entre sinais.A intensidade do sinal de interferência está relacionada com a di/at do sinal no ponto C e a distância entre as linhas.Quando as duas linhas de sinal não são muito longas, o que você vê em AB é na verdade a superposição de dois pulsos.

O microcontrole feito pela tecnologia CMOS possui alta impedância de entrada, alto ruído e alta tolerância a ruído.O circuito digital é sobreposto com ruído de 100 ~ 200mv e não afeta seu funcionamento.Se a linha AB na figura for um sinal analógico, esta interferência torna-se intolerável.Por exemplo, a placa de circuito impresso é uma placa de quatro camadas, uma das quais é um aterramento de grande área, ou uma placa dupla-face, e quando o lado reverso da linha de sinal é um aterramento de grande área, a cruz* a interferência entre esses sinais será reduzida.A razão é que a grande área de terra reduz a impedância característica da linha de sinal e a reflexão do sinal na extremidade D é bastante reduzida.A impedância característica é inversamente proporcional ao quadrado da constante dielétrica do meio da linha de sinal ao solo e proporcional ao logaritmo natural da espessura do meio.Se a linha AB for um sinal analógico, para evitar a interferência da linha de sinal do circuito digital CD para AB, deve haver uma grande área sob a linha AB, e a distância entre a linha AB e a linha CD deve ser maior que 2 a 3 vezes a distância entre a linha AB e o solo.Ele pode ser parcialmente blindado e os fios terra são colocados nos lados esquerdo e direito do condutor, no lado do condutor.

(4) Reduza o ruído da fonte de alimentação
Embora a fonte de alimentação forneça energia ao sistema, ela também adiciona ruído à fonte de alimentação.A linha de reinicialização, a linha de interrupção e outras linhas de controle do microcontrolador no circuito são mais suscetíveis à interferência de ruído externo.Forte interferência na rede elétrica entra no circuito através da fonte de alimentação.Mesmo em um sistema alimentado por bateria, a própria bateria apresenta ruído de alta frequência.O sinal analógico no circuito analógico é ainda menos capaz de suportar a interferência da fonte de alimentação.

(5) Preste atenção às características de alta frequência das placas e componentes de fiação impressa
No caso de alta frequência, os condutores, vias, resistores, capacitores e a indutância e capacitância distribuídas dos conectores na placa de circuito impresso não podem ser ignorados.A indutância distribuída do capacitor não pode ser ignorada e a capacitância distribuída do indutor não pode ser ignorada.A resistência produz a reflexão do sinal de alta frequência e a capacitância distribuída do terminal desempenhará um papel.Quando o comprimento é maior que 1/20 do comprimento de onda correspondente da frequência do ruído, um efeito de antena é produzido e o ruído é emitido através do cabo.

Os orifícios de passagem da placa de circuito impresso causam aproximadamente 0,6 PF de capacitância.
O próprio material de embalagem de um circuito integrado apresenta capacitores de 2 a 6pf.
Um conector em uma placa de circuito possui uma indutância distribuída de 520nH.Um espeto de circuito integrado de 24 pinos em linha dupla introduz indutância distribuída de 4 ~ 18nH.
Esses pequenos parâmetros de distribuição são insignificantes nesta linha de sistemas microcontroladores de baixa frequência;atenção especial deve ser dada aos sistemas de alta velocidade.

(6) O layout dos componentes deve ser razoavelmente particionado
A posição dos componentes na placa de circuito impresso deve considerar totalmente o problema de interferência antieletromagnética.Um dos princípios é que as ligações entre os componentes devem ser tão curtas quanto possível.No layout, a parte do sinal analógico, a parte do circuito digital de alta velocidade e a parte da fonte de ruído (como relés, interruptores de alta corrente, etc.) devem ser razoavelmente separadas para minimizar o acoplamento de sinal entre elas.

G Manuseie o fio terra
Na placa de circuito impresso, a linha de alimentação e a linha de aterramento são as mais importantes.O método mais importante para superar a interferência eletromagnética é aterrar.
Para painéis duplos, o layout do fio terra é particularmente particular.Através do uso de aterramento de ponto único, a fonte de alimentação e o aterramento são conectados à placa de circuito impresso em ambas as extremidades da fonte de alimentação.A fonte de alimentação possui um contato e o terra possui um contato.Na placa de circuito impresso devem existir múltiplos fios terra de retorno, que serão reunidos no ponto de contato da fonte de alimentação de retorno, que é o chamado aterramento de ponto único.O chamado aterramento analógico, aterramento digital e divisão de aterramento de dispositivos de alta potência referem-se à separação da fiação e, finalmente, todos convergem para esse ponto de aterramento.Ao conectar com sinais que não sejam placas de circuito impresso, geralmente são usados ​​cabos blindados.Para sinais digitais e de alta frequência, ambas as extremidades do cabo blindado são aterradas.Uma extremidade do cabo blindado para sinais analógicos de baixa frequência deve ser aterrada.
Circuitos que são muito sensíveis a ruídos e interferências ou circuitos que apresentam ruídos de alta frequência particularmente devem ser protegidos com uma cobertura metálica.

(7) Use bem os capacitores de desacoplamento.
Um bom capacitor de desacoplamento de alta frequência pode remover componentes de alta frequência de até 1 GHz.Capacitores de chip cerâmico ou capacitores cerâmicos multicamadas têm melhores características de alta frequência.Ao projetar uma placa de circuito impresso, um capacitor de desacoplamento deve ser adicionado entre a alimentação e o terra de cada circuito integrado.O capacitor de desacoplamento tem duas funções: por um lado, é o capacitor de armazenamento de energia do circuito integrado, que fornece e absorve a energia de carga e descarga no momento de abertura e fechamento do circuito integrado;por outro lado, ignora o ruído de alta frequência do dispositivo.O capacitor de desacoplamento típico de 0,1uf em circuitos digitais tem indutância distribuída de 5nH e sua frequência de ressonância paralela é de cerca de 7MHz, o que significa que tem um melhor efeito de desacoplamento para ruído abaixo de 10MHz e tem um melhor efeito de desacoplamento para ruído acima de 40MHz.O ruído quase não tem efeito.

Capacitores de 1uf, 10uf, a frequência de ressonância paralela está acima de 20MHz, o efeito de remoção de ruído de alta frequência é melhor.Muitas vezes é vantajoso usar um capacitor de alta frequência de 1uf ou 10uf onde a energia entra na placa impressa, mesmo para sistemas alimentados por bateria.
A cada 10 peças de circuitos integrados é necessário adicionar um capacitor de carga e descarga, ou chamado de capacitor de armazenamento, o tamanho do capacitor pode ser 10uf.É melhor não usar capacitores eletrolíticos.Os capacitores eletrolíticos são enrolados com duas camadas de filme pu.Esta estrutura enrolada atua como uma indutância em altas frequências.É melhor usar um capacitor biliar ou um capacitor de policarbonato.

A seleção do valor do capacitor de desacoplamento não é rigorosa, pode ser calculada de acordo com C=1/f;ou seja, 0,1uf para 10MHz, e para um sistema composto por microcontrolador pode estar entre 0,1uf e 0,01uf.

3. Alguma experiência na redução de ruído e interferência eletromagnética.
(1) Chips de baixa velocidade podem ser usados ​​em vez de chips de alta velocidade.Chips de alta velocidade são usados ​​em locais importantes.
(2) Um resistor pode ser conectado em série para reduzir a taxa de salto das bordas superior e inferior do circuito de controle.
(3) Tente fornecer alguma forma de amortecimento para relés, etc.
(4) Use o clock de frequência mais baixa que atenda aos requisitos do sistema.
(5) O gerador de relógio está o mais próximo possível do dispositivo que utiliza o relógio.A carcaça do oscilador de cristal de quartzo deve ser aterrada.
(6) Envolva a área do relógio com um fio terra e mantenha o fio do relógio o mais curto possível.
(7) O circuito de acionamento de E/S deve estar o mais próximo possível da borda da placa impressa e deixá-lo sair da placa impressa o mais rápido possível.O sinal que entra na placa impressa deve ser filtrado e o sinal da área de alto ruído também deve ser filtrado.Ao mesmo tempo, uma série de resistores terminais deve ser usada para reduzir a reflexão do sinal.
(8) A extremidade inútil do MCD deve ser conectada a alta, ou aterrada, ou definida como extremidade de saída.A extremidade do circuito integrado que deve ser conectada ao terra da fonte de alimentação deve ser conectada a ele e não deve ficar flutuando.
(9) O terminal de entrada do circuito de portão que não está em uso não deve ficar flutuando.O terminal de entrada positivo do amplificador operacional não utilizado deve ser aterrado e o terminal de entrada negativo deve ser conectado ao terminal de saída.(10) A placa impressa deve tentar usar linhas de 45 vezes em vez de linhas de 90 vezes para reduzir a emissão externa e o acoplamento de sinais de alta frequência.
(11) As placas impressas são divididas de acordo com as características de comutação de frequência e corrente, e os componentes de ruído e os componentes sem ruído devem estar mais distantes uns dos outros.
(12) Use alimentação de ponto único e aterramento de ponto único para painéis simples e duplos.A linha de energia e a linha de aterramento devem ser tão grossas quanto possível.Se a economia for acessível, use uma placa multicamadas para reduzir a indutância capacitiva da fonte de alimentação e do aterramento.
(13) Mantenha os sinais de clock, barramento e seleção de chip longe das linhas de E/S e conectores.
(14) A linha de entrada de tensão analógica e o terminal de tensão de referência devem estar o mais distantes possível da linha de sinal do circuito digital, especialmente do relógio.
(15) Para dispositivos A/D, a parte digital e a parte analógica prefeririam ser unificadas do que entregues*.
(16) A linha de clock perpendicular à linha de E/S tem menos interferência do que a linha de E/S paralela e os pinos do componente de clock estão distantes do cabo de E/S.
(17) Os pinos dos componentes devem ser o mais curtos possível e os pinos do capacitor de desacoplamento devem ser o mais curtos possível.
(18) A linha principal deve ser tão espessa quanto possível e o aterramento protetor deve ser adicionado em ambos os lados.A linha de alta velocidade deve ser curta e reta.
(19) As linhas sensíveis ao ruído não devem ser paralelas às linhas de comutação de alta corrente e alta velocidade.
(20) Não passe fios sob o cristal de quartzo ou sob dispositivos sensíveis a ruído.
(21) Para circuitos de sinais fracos, não forme circuitos de corrente em torno de circuitos de baixa frequência.
(22) Não forme um loop para nenhum sinal.Se for inevitável, faça com que a área do loop seja a menor possível.
(23) Um capacitor de desacoplamento por circuito integrado.Um pequeno capacitor de bypass de alta frequência deve ser adicionado a cada capacitor eletrolítico.
(24) Use capacitores de tântalo de grande capacidade ou capacitores juku em vez de capacitores eletrolíticos para carregar e descarregar capacitores de armazenamento de energia.Ao usar capacitores tubulares, o gabinete deve ser aterrado.

04
Teclas de atalho comumente usadas do PROTEL
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* Alternar entre as camadas superior e inferior
+ (-) Alternar camada por camada: “+” e “-” estão na direção oposta
Chave de unidade Q mm (milímetro) e mil (mil)
IM mede a distância entre dois pontos
E x Editar X, X é o alvo de edição, o código é o seguinte: (A)=arc;(C)=componente;(F)=preencher;(P)=almofada;(N)=rede;(S)=caractere;(T) = fio;(V) = via;(I) = linha de ligação;(G) = polígono preenchido.Por exemplo, quando quiser editar um componente, pressione EC, o ponteiro do mouse aparecerá “dez”, clique para editar
Os componentes editados podem ser editados.
P x Lugar X, X é o destino do canal, o código é o mesmo acima.
M x move X, X é o alvo móvel, (A), (C), (F), (P), (S), (T), (V), (G) O mesmo que acima, e (I) = inverter peça de seleção;(O) Girar a peça de seleção;(M) = Move a parte de seleção;(R) = Religação.
S x selecione X, X é o conteúdo selecionado, o código é o seguinte: (I)=área interna;(O)=área externa;(A)=todos;(L)=tudo na camada;(K)=parte travada;(N) = rede física;(C) = linha de ligação física;(H) = almofada com abertura especificada;(G) = pad fora da grade.Por exemplo, quando você deseja selecionar todos, pressione SA, todos os gráficos acendem para indicar que foram selecionados e você pode copiar, limpar e mover os arquivos selecionados.