01
Основные правила расположения компонентов
1. В соответствии со схемными модулями макет и связанные с ним схемы, выполняющие ту же функцию, называются модулем.Компоненты в модуле схемы должны следовать принципу соседней концентрации, а цифровая и аналоговая цепи должны быть разделены;
2. Никакие компоненты или устройства не должны устанавливаться на расстоянии менее 1,27 мм от немонтажных отверстий, таких как позиционирующие отверстия, стандартные отверстия, а также 3,5 мм (для M2,5) и 4 мм (для M3), 3,5 мм (для M2,5) и 4 мм (для М3) для крепления компонентов не допускается;
3. Избегайте размещения переходных отверстий под горизонтально установленными резисторами, катушками индуктивности (вставными модулями), электролитическими конденсаторами и другими компонентами во избежание короткого замыкания переходных отверстий и корпуса компонента после пайки волновой пайкой;
4. Расстояние между внешней стороной компонента и краем платы составляет 5 мм;
5. Расстояние между внешней стороной площадки монтажного компонента и внешней стороной соседнего промежуточного компонента превышает 2 мм;
6. Металлические компоненты корпуса и металлические детали (защитные коробки и т. д.) не должны касаться других компонентов и не должны находиться рядом с печатными линиями и контактными площадками.Расстояние между ними должно быть больше 2 мм.Размер установочного отверстия, отверстия для установки крепежа, овального отверстия и других квадратных отверстий в плате с внешней стороны края платы превышает 3 мм;
7. Нагревательные элементы не должны находиться в непосредственной близости от проводов и термочувствительных элементов;высоконагревательные элементы должны быть распределены равномерно;
8. Розетка питания должна быть расположена вокруг печатной платы, насколько это возможно, а розетка питания и подключенная к ней клемма шины должны быть расположены на одной стороне.Особое внимание следует обратить на то, чтобы между разъемами не располагались силовые розетки и другие сварочные соединители для облегчения сварки этих розеток и соединителей, а также конструкции и связывания силовых кабелей.Расстояние между розетками и сварочными разъемами должно быть продумано так, чтобы облегчить включение и отключение вилок питания;
9. Расположение остальных компонентов:
Все компоненты микросхемы выровнены с одной стороны, и полярность полярных компонентов четко обозначена.Полярность одной и той же печатной платы не может быть размечена более чем в двух направлениях.Когда появляются два направления, они перпендикулярны друг другу;
10. Проводка на поверхности платы должна быть плотной и плотной.Если разница в плотности слишком велика, ее следует заполнить сетчатой ​​медной фольгой, а сетка должна быть больше 8 мил (или 0,2 мм);
11. На SMD площадках не должно быть сквозных отверстий во избежание потери паяльной пасты и возникновения ложной пайки компонентов.Важные сигнальные линии не должны проходить между контактами гнезда;
12. Нашивка выровнена с одной стороны, направление символов одинаковое, направление упаковки одинаковое;
13. Насколько это возможно, поляризация устройств должна совпадать с направлением маркировки полярности на одной плате.

Правила подключения компонентов

1. Нарисуйте зону проводки в пределах 1 мм от края печатной платы и в пределах 1 мм вокруг монтажного отверстия, проводка запрещена;
2. Линия электропередачи должна быть как можно шире и не должна быть менее 18 мил;ширина сигнальной линии не должна быть менее 12 мил;линии ввода и вывода процессора не должны быть менее 10 мил (или 8 мил);межстрочный интервал не должен быть менее 10 мил;
3. Нормальное отверстие не менее 30 мил;
4. Двойной ряд: колодка 60 мил, диафрагма 40 мил;
Сопротивление 1/4 Вт: 51*55 мил (поверхностный монтаж 0805);в рядном исполнении толщина колодки составляет 62 мил, а апертура — 42 мил;
Бесконечная емкость: 51*55 мил (поверхностный монтаж 0805);в линейном исполнении толщина колодки составляет 50 мил, а апертура - 28 мил;
5. Обратите внимание, что линия электропитания и линия заземления должны быть как можно более радиальными, а сигнальная линия не должна образовывать петли.

03
Как улучшить помехозащищенность и электромагнитную совместимость?
Как улучшить помехозащищенность и электромагнитную совместимость при разработке электронных изделий с процессорами?

1. Следующие системы должны уделять особое внимание защите от электромагнитных помех:
(1) Система, в которой тактовая частота микроконтроллера чрезвычайно высока, а цикл шины чрезвычайно быстр.
(2) Система содержит мощные, сильноточные цепи управления, такие как искрообразующие реле, сильноточные переключатели и т. д.
(3) Система, содержащая схему слабого аналогового сигнала и высокоточную схему аналого-цифрового преобразования.

2. Примите следующие меры для повышения защиты системы от электромагнитных помех:
(1) Выберите микроконтроллер с низкой частотой:
Выбор микроконтроллера с низкой внешней тактовой частотой может эффективно снизить шум и улучшить помехоустойчивость системы.Для прямоугольных и синусоидальных волн одинаковой частоты высокочастотные составляющие в прямоугольной волне намного больше, чем в синусоидальной.Хотя амплитуда высокочастотной составляющей прямоугольной волны меньше, чем основной волны, чем выше частота, тем легче ее излучать в качестве источника шума.Самый влиятельный высокочастотный шум, генерируемый микроконтроллером, примерно в 3 раза превышает тактовую частоту.

(2) Уменьшить искажения при передаче сигнала
Микроконтроллеры в основном производятся с использованием высокоскоростной технологии КМОП.Статический входной ток клеммы входного сигнала составляет около 1 мА, входная емкость — около 10PF, а входное сопротивление довольно высокое.Выходной вывод высокоскоростной схемы КМОП имеет значительную нагрузочную способность, то есть относительно большую выходную величину.Длинный провод ведет к входной клемме с довольно высоким входным сопротивлением, проблема отражения очень серьезна, она вызывает искажение сигнала и увеличивает шум системы.Когда Tpd>Tr, возникает проблема с линией передачи, и необходимо учитывать такие проблемы, как отражение сигнала и согласование импедансов.

Время задержки сигнала на печатной плате связано с характеристическим сопротивлением вывода, которое связано с диэлектрической проницаемостью материала печатной платы.Грубо можно считать, что скорость передачи сигнала по выводам печатной платы составляет примерно от 1/3 до 1/2 скорости света.Tr (стандартное время задержки) обычно используемых компонентов логического телефона в системе, состоящей из микроконтроллера, составляет от 3 до 18 нс.

На печатной плате сигнал проходит через резистор мощностью 7 Вт и провод длиной 25 см, а время задержки на линии составляет примерно 4–20 нс.Другими словами, чем короче сигнальный провод на печатной плате, тем лучше, а самая длинная не должна превышать 25см.Причем количество переходов должно быть как можно меньше, желательно не более двух.
Если время нарастания сигнала меньше, чем время задержки сигнала, его необходимо обработать в соответствии с быстродействующей электроникой.В это время следует учитывать согласование импеданса линии передачи.При передаче сигнала между интегральными блоками на печатной плате следует избегать ситуации Td>Trd.Чем больше печатная плата, тем выше скорость системы не может быть.
Используйте следующие выводы, чтобы обобщить правила проектирования печатных плат:
Сигнал передается на печатную плату, и время его задержки не должно быть больше номинального времени задержки используемого устройства.

(3) Уменьшите перекрестные* помехи между сигнальными линиями:
Ступенчатый сигнал со временем нарастания Tr в точке A передается на клемму B через вывод AB.Время задержки сигнала на линии АВ равно Td.В точке D из-за прямой передачи сигнала из точки A, отражения сигнала после достижения точки B и задержки линии AB через время Td будет индуцирован сигнал поискового импульса шириной Tr.В точке С за счет прохождения и отражения сигнала на АВ индуцируется положительный импульсный сигнал с шириной, в два раза превышающей время задержки сигнала на линии АВ, то есть 2Тд.Это перекрестная интерференция между сигналами.Интенсивность интерференционного сигнала связана с di/at сигнала в точке C и расстоянием между линиями.Когда две сигнальные линии не очень длинные, то, что вы видите на AB, на самом деле является суперпозицией двух импульсов.

Микроуправление, выполненное по технологии CMOS, имеет высокий входной импеданс, высокий уровень шума и высокую устойчивость к шуму.На цифровую схему накладывается шум 100–200 мВ, который не влияет на ее работу.Если линия AB на рисунке представляет собой аналоговый сигнал, эти помехи становятся недопустимыми.Например, печатная плата представляет собой четырехслойную плату, один из которых представляет собой землю большой площади, или двухстороннюю плату, а когда обратная сторона сигнальной линии представляет собой землю большой площади, крест* помехи между такими сигналами будут уменьшены.Причина в том, что большая площадь земли снижает характеристическое сопротивление сигнальной линии, и отражение сигнала на конце D значительно снижается.Характеристическое сопротивление обратно пропорционально квадрату диэлектрической проницаемости среды от сигнальной линии до земли и пропорционально натуральному логарифму толщины среды.Если линия AB является аналоговым сигналом, чтобы избежать помех между линией сигнала цифровой цепи CD и AB, под линией AB должна быть большая площадь, а расстояние между линией AB и линией CD должно быть больше 2. в 3 раза больше расстояния между линией АВ и землей.Он может быть частично экранирован, а заземляющие провода размещаются слева и справа от вывода со стороны с выводом.

(4) Уменьшите шум от источника питания.
Хотя источник питания обеспечивает систему энергией, он также добавляет к источнику питания свой шум.Линия сброса, линия прерывания и другие линии управления микроконтроллера в схеме наиболее подвержены помехам от внешних помех.Сильные помехи в электросети попадают в цепь через блок питания.Даже в системе с батарейным питанием сама батарея издает высокочастотный шум.Аналоговый сигнал в аналоговой схеме еще менее способен противостоять помехам со стороны источника питания.

(5) Обратите внимание на высокочастотные характеристики печатных плат и компонентов.
В случае высокой частоты нельзя игнорировать выводы, переходные отверстия, резисторы, конденсаторы, а также распределенную индуктивность и емкость разъемов на печатной плате.Распределенную индуктивность конденсатора нельзя игнорировать, как и распределенную емкость дросселя.Сопротивление вызывает отражение высокочастотного сигнала, и свою роль будет играть распределенная емкость вывода.Когда длина превышает 1/20 соответствующей длины волны частоты шума, возникает антенный эффект, и шум излучается через провод.

Сквозные отверстия печатной платы имеют емкость примерно 0,6 пФ.
В упаковочный материал самой интегральной схемы входят конденсаторы емкостью 2–6 пф.
Разъем на печатной плате имеет распределенную индуктивность 520 нГн.Двухлинейная 24-контактная интегральная схема обеспечивает распределенную индуктивность 4 ~ 18 нГн.
Эти малые параметры распределения незначительны в данной линейке низкочастотных микроконтроллерных систем;особое внимание необходимо уделить высокоскоростным системам.

(6) Расположение компонентов должно быть разумно разделено.
Расположение компонентов на печатной плате должно полностью учитывать проблему защиты от электромагнитных помех.Один из принципов заключается в том, что выводы между компонентами должны быть как можно короче.В схеме часть аналогового сигнала, часть высокоскоростной цифровой схемы и часть источника шума (например, реле, сильноточные переключатели и т. д.) должны быть разумно разделены, чтобы минимизировать связь сигналов между ними.

G Беритесь за провод заземления
На печатной плате наиболее важными являются линия питания и линия заземления.Наиболее важным методом преодоления электромагнитных помех является заземление.
Для двойных панелей расположение заземляющего провода особенно специфично.За счет использования одноточечного заземления источник питания и заземление подключаются к печатной плате с обоих концов источника питания.Источник питания имеет один контакт, а земля имеет один контакт.На печатной плате должно быть несколько проводов обратного заземления, которые будут собираться в месте контакта источника обратного питания, что представляет собой так называемое одноточечное заземление.Так называемое аналоговое заземление, цифровое заземление и разделение заземления мощных устройств относится к разделению проводки и, наконец, все сходятся к этой точке заземления.При подключении сигналов, отличных от печатных плат, обычно используются экранированные кабели.Для высокочастотных и цифровых сигналов оба конца экранированного кабеля заземляются.Один конец экранированного кабеля для низкочастотных аналоговых сигналов должен быть заземлен.
Цепи, которые очень чувствительны к шуму и помехам, или цепи, которые содержат особенно высокочастотный шум, должны быть экранированы металлической крышкой.

(7) Правильно используйте развязывающие конденсаторы.
Хороший высокочастотный развязывающий конденсатор может удалить высокочастотные компоненты частотой до 1 ГГц.Конденсаторы с керамической микросхемой или многослойные керамические конденсаторы имеют лучшие высокочастотные характеристики.При проектировании печатной платы необходимо добавить развязывающий конденсатор между питанием и землей каждой интегральной схемы.Развязывающий конденсатор выполняет две функции: с одной стороны, это конденсатор хранения энергии интегральной схемы, который обеспечивает и поглощает энергию зарядки и разрядки в момент открытия и закрытия интегральной схемы;с другой стороны, он обходит высокочастотный шум устройства.Типичный развязывающий конденсатор емкостью 0,1 мкФ в цифровых схемах имеет распределенную индуктивность 5 нГн, а его параллельная резонансная частота составляет около 7 МГц, что означает, что он имеет лучший эффект развязки для шума ниже 10 МГц и лучший эффект развязки для шума выше 40 МГц.Шум практически не влияет.

Конденсаторы 1 мкФ, 10 мкФ, частота параллельного резонанса выше 20 МГц, эффект удаления высокочастотного шума лучше.Часто бывает выгодно использовать высокочастотный конденсатор емкостью 1 или 10 мкФ там, где питание поступает на печатную плату, даже для систем с батарейным питанием.
Каждые 10 штук интегральных схем необходимо добавлять зарядно-разрядный конденсатор, или так называемый накопительный конденсатор, размер конденсатора может составлять 10 мкФ.Электролитические конденсаторы лучше не использовать.Электролитические конденсаторы закатаны двумя слоями полиуретановой пленки.Эта свернутая структура действует как индуктивность на высоких частотах.Лучше всего использовать желчный конденсатор или конденсатор из поликарбоната.

Выбор номинала развязывающего конденсатора не является строгим, его можно рассчитать по формуле C=1/f;то есть 0,1 мкФ для 10 МГц, а для системы, состоящей из микроконтроллера, оно может составлять от 0,1 мкФ до 0,01 мкФ.

3. Некоторый опыт снижения шума и электромагнитных помех.
(1) Вместо высокоскоростных чипов можно использовать низкоскоростные чипы.В ключевых местах используются высокоскоростные чипы.
(2) Резистор можно подключить последовательно, чтобы уменьшить скорость скачков верхнего и нижнего фронтов цепи управления.
(3) Постарайтесь обеспечить некоторую форму демпфирования для реле и т. д.
(4) Используйте тактовую частоту самой низкой частоты, соответствующую системным требованиям.
(5) Генератор часов расположен как можно ближе к устройству, использующему часы.Корпус кварцевого генератора должен быть заземлен.
(6) Огородите зону часов заземляющим проводом и сделайте провод часов как можно короче.
(7) Схема управления вводом/выводом должна располагаться как можно ближе к краю печатной платы и как можно скорее покинуть печатную плату.Сигнал, поступающий на печатную плату, должен фильтроваться, а также сигнал из области повышенных шумов.В то же время следует использовать ряд оконечных резисторов для уменьшения отражения сигнала.
(8) Неиспользуемый конец MCD должен быть подключен к высокому проводу, заземлен или определен как выходной конец.Конец интегральной схемы, который должен быть подключен к заземлению источника питания, должен быть подключен к нему и не должен оставаться плавающим.
(9) Входной терминал схемы затвора, который не используется, не должен оставаться плавающим.Положительная входная клемма неиспользуемого операционного усилителя должна быть заземлена, а отрицательная входная клемма должна быть подключена к выходной клемме.(10) Печатная плата должна стараться использовать 45-кратные строки вместо 90-кратных, чтобы уменьшить внешнее излучение и связь высокочастотных сигналов.
(11) Печатные платы разделены по характеристикам переключения частоты и тока, а шумовые и нешумовые компоненты должны быть расположены дальше друг от друга.
(12) Используйте одноточечное питание и одноточечное заземление для одинарных и двойных панелей.Линия электропитания и линия заземления должны быть как можно более толстыми.Если позволяет экономия, используйте многослойную плату, чтобы уменьшить емкостную индуктивность источника питания и земли.
(13) Держите сигналы тактирования, шины и выбора микросхемы подальше от линий и разъемов ввода-вывода.
(14) Входная линия аналогового напряжения и клемма опорного напряжения должны находиться как можно дальше от сигнальной линии цифровой схемы, особенно от часов.
(15) Для аналогово-цифровых устройств цифровая и аналоговая части скорее будут унифицированы, чем переданы друг другу*.
(16) Линия синхронизации, перпендикулярная линии ввода-вывода, имеет меньше помех, чем параллельная линия ввода-вывода, а контакты компонента синхронизации расположены далеко от кабеля ввода-вывода.
(17) Выводы компонентов должны быть как можно короче, а выводы развязывающего конденсатора должны быть как можно короче.
(18) Линия ключа должна быть как можно более толстой, и с обеих сторон должно быть добавлено защитное заземление.Высокоскоростная линия должна быть короткой и прямой.
(19) Линии, чувствительные к шуму, не должны быть параллельны сильноточным и высокоскоростным коммутационным линиям.
(20) Не прокладывайте провода под кварцевым кристаллом или под чувствительными к помехам устройствами.
(21) В цепях со слабым сигналом не образовывайте токовые петли вокруг низкочастотных цепей.
(22) Не формируйте петлю для любого сигнала.Если это неизбежно, сделайте площадь петли как можно меньшей.
(23) Один развязывающий конденсатор на каждую интегральную схему.К каждому электролитическому конденсатору необходимо добавить небольшой высокочастотный развязывающий конденсатор.
(24) Используйте танталовые конденсаторы большой емкости или конденсаторы Джуку вместо электролитических конденсаторов для зарядки и разрядки конденсаторов для хранения энергии.При использовании трубчатых конденсаторов корпус должен быть заземлен.

04
PROTEL часто используемые сочетания клавиш
Page Up Увеличение масштаба с помощью мыши в центре
Page Down Уменьшите масштаб, используя мышь в центре.
Home Центрировать положение, указанное мышью
Завершить обновление (перерисовать)
* Переключение между верхним и нижним слоями
+ (-) Переключение послойно: «+» и «-» в противоположном направлении
Переключатель единиц Q мм (миллиметр) и мил (мил)
IM измеряет расстояние между двумя точками
E x Edit X, X — цель редактирования, код следующий: (A)=arc;(С)=компонент;(F)=заполнить;(П)=прокладка;(N)=сеть;(S)=персонаж;(Т) = проволока;(V) = через;(I) = соединительная линия;(G) = заполненный многоугольник.Например, если вы хотите отредактировать компонент, нажмите EC, на указателе мыши появится цифра «десять», щелкните, чтобы отредактировать.
Отредактированные компоненты можно редактировать.
P x Place X, X — цель размещения, код такой же, как указано выше.
M x перемещает X, X — движущаяся цель, (A), (C), (F), (P), (S), (T), (V), (G) То же, что и выше, и (I) = часть перевернутого выделения;(O) Поверните выделенную часть;(M) = Переместить выделенную часть;(R) = Перемонтирование.
S x выберите X, X — выбранное содержимое, код следующий: (I) = внутренняя область;(О)=внешняя область;(А)=все;(L)=все на слое;(К) = запертая часть;( N) = физическая сеть;(C) = физическая линия подключения;(H) = площадка с указанным отверстием;(G) = площадка за пределами сетки.Например, если вы хотите выбрать все, нажмите SA, все изображения загорятся, показывая, что они выбраны, и вы сможете копировать, очищать и перемещать выбранные файлы.