Grundlæggende regler for layout og ledningsføring af komponenter

/0 Kommentarer/i /af

Grundlæggende regler for layout og ledningsføring af komponenter

Der er nogle grundlæggende regler, man bør følge, når man designer et layout. Det drejer sig bl.a. om at holde strøm- og jordplanerne inden for printet, undgå cross-netting og placere de mest kritiske komponenter først. Du bør også forsøge at placere IC'er og store processorer inde på printkortet. Hvis du følger disse regler, bør du ikke have problemer med at designe og skabe et printkort.

Undgå at krydse net

Når du kobler komponenter sammen, skal du undgå at krydse nettene. Hvis der er vias, skal du sørge for, at de er langt nok fra hinanden til at undgå krydsende net. En anden måde at undgå krydsende net på er at placere den ene IC's positive pin foran den anden IC's negative pin. På den måde undgår du krydsende net på printkortet.

Placer store processorer og IC'er inde i din plade

Mikroprocessorer, IC'er og andre store elektroniske komponenter er hjertet i de fleste kredsløb. De er allestedsnærværende og kan findes på næsten alle printkort. De kan være simple enheder med blot et par transistorer eller komplekse enheder med millioner eller endda milliarder af transistorer. Der findes mange typer af IC'er, herunder 8-bit mikrocontrollere, 64-bit mikroprocessorer og avancerede pakker.

Undgå at placere vias på strøm- og jordplaner

Placering af vias på strøm- og jordplan skaber hulrum, som kan skabe hot spots i kredsløbet. Af denne grund er det bedst at holde signalledninger væk fra disse planer. En generel tommelfingerregel er at placere vias med 15 mils mellemrum. Når du placerer signallinjer, skal du desuden sørge for, at der er 1350 bøjninger pr. via.

I et typisk PCB-strømfordelingssystem er strøm- og jordplanerne placeret på de ydre lag. Disse lag er kendetegnet ved deres lave induktans og høje kapacitans. I digitale højhastighedssystemer kan der opstå koblingsstøj. For at afbøde dette skal du bruge termiske aflastningspuder til at lave elektriske forbindelser.

Undgå at placere vias på spor

Når man fortråder komponenter, er det vigtigt at undgå at placere vias på sporene. Vias er huller, der er boret i printpladen, og som tynde kobbertråde passerer igennem og loddes på begge sider. Ideelt set bør vias placeres mindst en ottendedel bølgelængde væk fra sporene. Denne praksis vil sænke IC'ens driftstemperatur og gøre designet mere pålideligt.

Vias er meget nyttige til at flytte signaler fra et lag til et andet. I modsætning til spor, der løber fra lag til lag, er de også nemme at identificere, hvis der er behov for designændringer. Vias er altmuligmænd i et PCB-layout og sørger for elektrisk forbindelse mellem lagene. Derudover fungerer de som et effektivt værktøj til at overføre varme fra den ene side af printkortet til den anden.

Hvorfor aktive komponenter er dyrere end passive komponenter

/0 Kommentarer/i /af

Hvorfor aktive komponenter er dyrere end passive komponenter

Elektronik er en central del af vores moderne verden og bruges i næsten alle brancher. Disse enheder er afhængige af en række vigtige komponenter for at fungere korrekt. Aktive komponenter er dog dyrere end passive. Denne artikel undersøger forskellen mellem de to typer af elektronikkomponenter. Du vil lære, hvorfor aktive komponenter er dyrere, og hvorfor passive er billigere.

Transistorer

Der findes to grundlæggende typer af elektroniske komponenter: aktive og passive. Aktive komponenter bruges til at producere strøm, mens passive komponenter bruges til at lagre den. Begge typer er vigtige i elektronisk udstyr, fordi de sikrer, at det elektroniske udstyr fungerer som forventet. Der er dog et par vigtige forskelle mellem aktive og passive elektroniske komponenter.

En transistor er en aktiv komponent, og det er en halvlederenhed, der kræver ekstern strøm for at fungere. Transistoren kan øge eller reducere den strøm, der flyder i et kredsløb. En transistor kan også ændre den retning, elektriciteten flyder i.

Induktorer

Aktive komponenter er dem, der producerer strøm eller spænding, mens passive komponenter ikke gør. Forskellen mellem aktive og passive komponenter ligger ikke kun i deres fysiske udseende, men også i deres funktion. En aktiv komponent har til formål at forstærke strøm, mens en passiv komponent ikke har noget formål.

I bund og grund kræver aktive komponenter en ekstern energikilde for at fungere. Passive komponenter genererer ikke energi, men de lagrer energi og styrer strømflowet. Et eksempel på en aktiv komponent ville være en transistor, mens en passiv komponent ville være en modstand.

Induktorer filtrerer højfrekvente signaler fra

En induktionsspole kan bruges i et elektrisk kredsløb til at filtrere højfrekvente signaler fra. Den fungerer ved at reducere signalets frekvens til en frekvens, der er lavere end inputfrekvensen. Generelt leder ingeniører efter et forhold, der går ned til 1/(2*x)1/2. De ønsker også at kende hjørnefrekvensen, som kan bestemmes grafisk. X-aksen viser frekvensen, mens y-aksen repræsenterer forstærkningen.

En måde at bestemme induktorens induktans på er ved at måle spændingen over induktoren. Dette vil hjælpe dig med at bestemme induktorens følsomhed over for et højfrekvent signal. Induktansen kan også måles ved hjælp af hjørnefrekvensen. Husk på, at induktansen ikke er en nøjagtig måling, fordi kredsløbet altid er udsat for tab.

Transistorer er forstærkere og afbrydere

Transistorer er elektriske enheder, der bruges til at styre signaler. De består af to grundlæggende komponenter: en emitter og en kollektor. Emitterdelen af en transistor er fremadforspændt, og kollektordelen er bagudforspændt. Når en transistor arbejder i sit aktive område, vil kollektorsiden vise en let buet kurve. Kollektorområdet er den vigtigste del af en transistor, da det er her, kollektorstrømmen er mest stabil.

Transistorer kan klassificeres som enten p-type eller n-type halvledere. Når de bruges som switches, fungerer de på samme måde som forstærkere. De kan fungere som kontakter ved at ændre den strøm, der passerer gennem basen.

Induktorer er ikke-gensidige

Induktorer er ikke-reciprokke, hvis to eller flere af dem er forbundet parallelt, og der ikke er nogen gensidig induktans mellem dem. Det betyder, at summen af deres samlede induktanser vil være mindre end summen af deres individuelle induktanser. Dette er tilfældet for parallelle induktorer, hvor spolerne er anbragt i modsatte retninger.

Gensidig induktans er en anden måde at definere reciprocitet på. Et ækvivalent kredsløb er et, hvor de primære og sekundære dele har samme gensidige induktans. I en reciprok transformer mister den anden del ikke energi under den magnetiske kobling, så den repræsenterer ikke klumpet energi.

Induktorer kræver ikke en ekstern energikilde

Induktorer lagrer energi ved at ændre deres magnetiske feltstyrke som reaktion på den mængde strøm, der flyder gennem dem. Jo stærkere strømmen er, jo stærkere er magnetfeltet, og jo mere energi lagres der. Denne egenskab er unik for induktorer sammenlignet med resistorer, som generelt spreder energi i form af varme. Desuden afhænger mængden af energi, der lagres i en induktor, af mængden af strøm, der flyder gennem den.

Hovedformålet med en induktor er at lagre energi. Når elektrisk strøm passerer gennem en induktor, induceres der et magnetfelt i lederen. Ud over dette modvirker det inducerede magnetfelt ændringshastigheden i strøm eller spænding. Som et resultat vil en jævn jævnstrøm passere gennem en induktor, som symboliseres med bogstavet L. Denne egenskab gør induktorer nyttige i store kraftapplikationer, hvor de ikke kan erstattes med en konventionel elektrisk komponent.

Top 3 årsager og modforanstaltninger til loddepastamangel i PCB-design

/0 Kommentarer/i /af

Top 3 årsager og modforanstaltninger til loddepastamangel i PCB-design

Der er flere årsager og modforanstaltninger til loddepastamangel i et PCB-design. Disse omfatter kolde loddefuger, unøjagtig placering, for meget varme under lodning og kemisk lækage. Her er nogle af de mest almindelige årsager, og hvordan man løser dem.

Kolde loddesamlinger

For at undgå dannelsen af kolde loddefuger skal PCB-designere designe PCB'et på en sådan måde, at alle komponenterne er placeret i lignende retninger og har gode komponentfodaftryk. På den måde undgår man problemer med termisk ubalance og asymmetri i lodningerne. Det er også vigtigt at designe PCB'er på en sådan måde, at hver komponent er placeret på en D-formet pad. Det er også vigtigt at undgå at bruge høje komponenter, da de skaber kolde zoner i PCB-designet. Desuden er det mere sandsynligt, at komponenter nær kanten af printkortet bliver varmere end dem i midten.

En defekt loddesamling kan skyldes mange forskellige faktorer, herunder mangel på flusmiddel eller en dårligt bundet samling. Et rent arbejdsområde er afgørende for en god loddekvalitet. Det er også vigtigt at eftertine loddespidsen for at forhindre oxidering.

Lækage af kemikalier

Hvis du designer PCB'er, er du måske interesseret i at lære, hvordan man undgår kemisk lækage. Dette problem skyldes loddekugler, som er små kugler af loddemetal, der klæber til overfladen af et PCB's laminat, resist eller leder. På grund af den varme, der genereres, kan fugten i nærheden af de gennemgående huller i et printkort blive til damp og ekstrudere loddetinnet.

Loddebroer er et andet problem, der skyldes mangel på loddepasta. Når loddetinnet ikke kan adskilles fra en ledning, før det størkner, danner det en kortslutning. Selvom kortslutningerne ofte er usynlige, kan de ødelægge en komponent. Flere faktorer kan forårsage dette problem, herunder antallet af ben på et printkort, afstanden mellem dem og reflow-ovnens indstilling. I nogle tilfælde kan en ændring i materialer også forårsage loddebroer.

For meget varme under lodning

Loddepasta kan være tilbøjelig til at deformere, når den når en bestemt temperatur under lodningen. For meget varme under lodningen kan resultere i loddekugler og diskrete deformiteter. For meget loddepasta kan også føre til for meget afgasning af flux. Disse faktorer kan bidrage til loddeballing og deformiteter i PCB-design.

Loddepasta må aldrig komme i kontakt med fugt eller fugtighed. Loddemasken skal placeres korrekt, og stencilbunden skal rengøres regelmæssigt. En anden almindelig PCB-designfejl er kendt som gravstenseffekten eller "Manhattan-effekten", der skyldes kraftubalance under lodning. Effekten ligner formen på en gravsten på en kirkegård. Men den repræsenterer et defekt PCB-design med et åbent kredsløb.

Korrekt rengøring af materialet efter boring

Mangel på loddepasta er resultatet af, at et materiale ikke rengøres korrekt efter boring. Loddetråden skal have den korrekte temperatur og helst være helt fugtet med pads og pins. Hvis loddet ikke er tilstrækkeligt fugtet, kan det føre til dannelse af en loddebro eller andre defekter. Den rette mængde loddemetal er nødvendig for at væde pads og pins jævnt. Hvis det ikke er tilfældet, kan det danne et metaloxidlag på det sammenføjede objekt. Dette kan løses ved at rengøre materialet godt og ved at bruge den rigtige loddekolbe.

Utilstrækkeligt loddetin kan forårsage flere problemer med printkortet. Utilstrækkeligt loddetin kan forårsage et sandhul, en brudt linje, et "blæsehul" eller en "tom loddesamling". Utilstrækkelig loddepasta kan også føre til fjernelse af tin fra komponenter. Det er vigtigt at undgå sådanne problemer ved at følge PCB-designprocessen.

Forebyggende foranstaltninger

Loddebroer opstår, når loddetin kommer ind i et rum, hvor det ikke burde være. Loddebroer kan forhindres ved at bruge større komponentledninger. Når puderne er for små, skal loddetinnet væde et større område og flyde en mindre mængde op ad ledningen. Det resulterer i loddekugler, der dannes og forårsager kortslutninger. Det er vigtigt at placere pads på optimale steder og bruge den rigtige loddepasta i loddeprocessen.

Mangel på loddepasta på printet kan også medføre, at komponentledningerne bliver varmere end pads, fordi komponentledningerne har mindre termisk masse og en større luftstrøm omkring sig. Hvis man øger loddepastaens gennemblødningstid, undgår man dette problem og udligner temperaturerne på tværs af samlingen. Det reducerer også tendensen til, at loddetinnet flyder mod varmere overflader. En anden forebyggende metode er at optimere stencil-designet for at minimere mængden af loddepasta på problemområder. Ud over at bruge en stencil kan man også sørge for, at komponenterne ikke er beskadigede, før de placeres, hvilket kan hjælpe med at reducere mængden af loddepasta på problematiske områder. Kobberbalancering kan også bruges til at udjævne opvarmning og afkøling af printkortet.

De fire vigtigste metoder til elektroplettering af printkort

/0 Kommentarer/i /af

De fire vigtigste metoder til elektroplettering af printkort

Elektroplettering på et printkort kan udføres på forskellige måder. Der er Thru-hole, Cleaning og Electroless-metoder. Hver metode bruges til at dække forskellige områder af printkortet. Metoderne adskiller sig lidt fra hinanden, så det er bedst at forstå forskellene for at kunne træffe en god beslutning.

Plettering af gennemgående huller

Elektroplettering gennem huller er en proces til elektroplettering af kobber på printkort. Denne proces involverer en række bade, hvor printpladerne nedsænkes i en kemisk opløsning. Formålet med denne proces er at belægge hele printkortet med kobber. Under processen rengøres printpladerne for at fjerne alle borerester, såsom grater og rester af harpiks inde i hullerne. Fabrikanterne bruger forskellige kemiske midler og slibeprocesser til at fjerne eventuelle forureninger.

Elektroplettering gennem huller involverer et særligt lavviskøst blæk, der danner en meget klæbende og ledende film på hullets indvendige vægge. Denne proces eliminerer behovet for flere kemiske behandlinger. Det er en nem proces, fordi den kun kræver ét påføringstrin efterfulgt af termisk hærdning. Den resulterende film dækker hele den indvendige væg i hullet. Desuden gør dens lave viskositet det muligt at binde til selv de mest termisk polerede huller.

Derfor er det vigtigt at vælge en velrenommeret virksomhed, der tilbyder PCB-fremstilling. Når alt kommer til alt, kan et substandard printkort skuffe kunderne og koste virksomheden penge. Desuden er det også nødvendigt at have procesudstyr af høj kvalitet i printkortfremstillingsprocessen.

For at starte processen skal du skære et laminat, der er lidt større end størrelsen på din plade. Bagefter skal du bore hullet i pladen med et præcist bor. Brug ikke et større bor, da det vil ødelægge kobberet i hullet. Du kan også bruge wolframkarbidbor til at lave et rent hul.

Elektroløs plettering

Elektroløs plettering er en proces, der er meget udbredt i produktionen af printkort. Hovedformålet med elektroløs plettering er at øge kobberlagets tykkelse, som normalt er en mil (25,4 um) eller mere. Denne metode indebærer brug af særlige kemikalier til at øge kobberlagets tykkelse på hele printkortet.

Det nikkel, der påføres ved elektroløs plettering, fungerer som en barriere, der forhindrer kobber i at reagere med andre metaller, herunder guld. Det aflejres på kobberoverfladen ved hjælp af en oxidations-reduktionsreaktion, og resultatet er et lag af strømløst nikkel, der er mellem tre og fem mikrometer tykt.

I modsætning til galvaniseringsmetoden er elektroløs plettering en fuldautomatisk proces, som ikke kræver ekstern strømtilførsel. Processen er autokatalytisk og udføres ved at nedsænke printkortet i en opløsning, der indeholder et udgangsmetal, et reduktionsmiddel og en stabilisator. De resulterende metalioner tiltrækker hinanden og frigiver energi gennem en proces, der kaldes ladningsoverførsel. Processen kan styres ved hjælp af en række parametre, som hver især har en specifik rolle at spille for resultatet.

Den elektroløse pletteringsproces har mange fordele, herunder forbedret aflejringskvalitet, ensartethed uanset substratgeometri og fremragende korrosions-, slid- og smøreevne. Elektroløs plettering forbedrer også komponenternes loddeevne og duktilitet og har mange anvendelsesmuligheder inden for elektronik.

Rengøring af plettering

Rengøring af galvanisering på printkort kræver særlig omhu. Det første skridt er at gøre printkortet grundigt vådt. Brug derefter en håndbørste til at skrubbe det forurenede område. Det andet trin er at skylle pladen grundigt, så eventuelle rester af opløst flusmiddel flyder helt væk. På denne måde bliver pladen helt ren.

Det næste trin er at fjerne resisten fra printpladen. Dette trin er afgørende for at sikre en god elektrisk forbindelse. Man bruger et kobberopløsningsmiddel til at opløse resisten på printpladen. Når kobberet er blottet, vil det lede elektricitet. Denne proces fjerner udstrygningen og sikrer, at printpladen er ren og klar til at blive belagt.

Rengøring af galvanisering på printkort indebærer, at man skyller kortet og bruger en sur opløsning, der indeholder ioner af nikkel og andre overgangsmetaller. Derudover bruges et reduktionsmiddel, såsom dimethylaminboran. Butylcarbitol og andre konventionelle rengøringsmidler anvendes også.

Til den mest præcise rengøring kan man bruge dampaffedtning. PCB'erne nedsænkes i et opløsningsmiddel og skylles af dampene. Denne procedure kan dog være risikabel, hvis opløsningsmidlet er brandfarligt. For at undgå antændelighed anbefales det at bruge ikke-brændbare fluxfjernere. Du kan også bruge vat- eller skumpinde mættet med milde opløsningsmidler. De fleste af disse opløsningsmidler er vandbaserede.

Sådan beskytter du mod ESD under SMT-montage

/0 Kommentarer/i /af

Sådan beskytter du mod ESD under SMT-montage

Elektrostatiske skader er en væsentlig årsag til apparatfejl. Det er ansvarlig for direkte fejl i så meget som 10% af elektroniske enheder. Det kan forårsage problemer i hele SMT-montageprocessen. Heldigvis er der måder, hvorpå man kan beskytte sig mod dette problem.

Statisk beskyttende materiale

Det er bydende nødvendigt at beskytte elektroniske komponenter mod elektrostatisk afladning (ESD), som kan føre til skader og fejl. Statisk elektricitet kan genereres når som helst og hvor som helst og skyldes ofte friktion. Det er vigtigt at beskytte elektroniske enheder under SMT-montageprocessen, så de kan opretholde optimal ydeevne og pålidelighed. Statisk beskyttende materiale bør anvendes fra begyndelsen af samleprocessen og bør fortsættes efter afslutningen.

Den relative fugtighed i produktionsmiljøet spiller også en afgørende rolle for frembringelsen af ESD, så fabrikkens relative fugtighed bør kontrolleres omhyggeligt. Hvis den relative fugtighed ikke opretholdes korrekt, kan det resultere i meget høje niveauer af ESD. Det anbefales også at holde materialer med høje niveauer af statisk elektricitet væk fra samlebåndet. For at beskytte din elektronik mod ESD bør du bruge statisk beskyttende materiale under samleprocessen.

Komponenter til ESD-undertrykkelse

For at undgå skader fra ESD under SMT-montageprocessen bør komponenterne opbevares og transporteres i ESD-sikre poser. Professionelle montører kan varmt anbefales til dette arbejde.

For at undgå statisk elektricitet bør montørerne bære antistatisk tøj. De bør også undgå at røre ved komponenterne med skarpe genstande. Antistatisk tøj kan også fungere som et jordkredsløb for elektroniske enheder. Ud over at bære ledende tøj bør montagepersonalet bære beskyttelsesdragt og -sko for at reducere risikoen for statisk elektricitet. Det er også vigtigt at minimere brugen af isolerende materialer.

Statisk elektricitet kan opstå på grund af metalkomponenter, som leder en elektrostatisk ladning. Det kan også være forårsaget af induktion eller statisk elektricitet i kroppen. Virkningerne kan være skadelige, især for elektroniske komponenter.

Statisk beskyttende skum

Elektrostatisk afladning (ESD) kan forårsage dyre skader på elektronik. Selvom der er måder at forhindre dette på, er det ikke muligt at beskytte alle enheder mod virkningerne af ESD. Heldigvis findes der antistatisk skum, også kendt som elektrostatisk afladningsskum, til at beskytte følsomme komponenter.

Brug beskyttende emballage til elektroniske komponenter for at minimere de risici, der er forbundet med ESD. Sørg for, at emballagen har en passende overflade- og volumenresistivitet. Den skal også kunne modstå triboelektriske opladningseffekter fra bevægelse under transport. Typisk leveres elektrostatisk følsomme komponenter i sort, ledende skum eller en antistatisk pose. Antistatiske poser indeholder delvist ledende plast, der fungerer som et Faraday-bur.

Statisk elektricitet er et almindeligt problem under SMT-montageprocessen. Det er et biprodukt af friktion og kan få komponenter til at svigte. Menneskelig bevægelse genererer statisk elektricitet, der kan variere fra et par hundrede volt til flere tusinde volt. Denne skade kan påvirke elektroniske komponenter, der er resultatet af SMT-montage, og kan resultere i for tidlig svigt.

ESD-poser

Når man arbejder med elektronik, er det vigtigt at bruge ESD-beskyttende emballage, når man transporterer og opbevarer følsomme emner. ESD-beskyttelse kan hjælpe med at minimere risikoen for elektriske stød og forbrændinger, samtidig med at den beskytter mod transport og opbevaring. En beskyttende emballage kan også beskytte dele og komponenter, mens de ikke er i brug, f.eks. når de transporteres til og fra fabrikken.

Når man håndterer et printkort, er det vigtigt at følge producentens anvisninger og følge deres retningslinjer. Det er vigtigt, fordi en dårlig ESD-beskyttelsesplan kan resultere i skader på elektroniske komponenter. Hvis du er usikker på, hvordan du håndterer komponenterne korrekt under monteringsprocessen, så spørg en fagmand.

Kombination af begge

For at undgå statisk elektricitet under SMT-montage er det vigtigt at jordforbinde elektronikken. Jording kan være af to typer, blød jording og hård jording. Blød jordforbindelse betyder, at man forbinder de elektroniske enheder til en lavimpedant jordforbindelse, mens hård jordforbindelse betyder, at man forbinder de elektroniske komponenter til en højimpedant jordforbindelse. Begge typer af jordforbindelse kan forhindre statisk elektricitet og beskytte elektroniske komponenter mod skader.

ESD er en væsentlig kilde til skader i elektronikindustrien. ESD forårsager forringet ydeevne og endda komponentfejl. Det anslås, at 8% til 33% af alle elektronikfejl er forårsaget af ESD. At kontrollere denne type skader kan forbedre effektiviteten, kvaliteten og fortjenesten.

Hvordan skelner vi mellem en halvlederdiodes jævnstrømsmodstand og dynamiske modstand?

/0 Kommentarer/i /af

Hvordan skelner vi mellem en halvlederdiodes jævnstrømsmodstand og dynamiske modstand?

For at forstå, hvordan modstanden i en halvlederdiode varierer med strøm og spænding, er vi nødt til at skelne mellem to forskellige typer af modstand. De to typer modstand er statisk og dynamisk. Dynamisk modstand er meget mere variabel end statisk modstand, så vi skal være omhyggelige med at skelne mellem de to.

Zener-impedans

Zenerimpedansen for en halvlederdiode er et mål for den tilsyneladende modstand i en halvlederdiode. Den beregnes ved at måle ripplen i indgangen og ændringen i kildestrømmen. Hvis kildestrømmen f.eks. ændres fra tre til fem milliampere til syv milliampere, vil ripplen i udgangen være omkring tre og en halv milliampere. Den dynamiske modstand for en zenerdiode er lig med 14 ohm.

Nedbrydningen af zenerimpedansen i en halvlederdiode sker, når den tilføres en spænding med omvendt forspænding. Ved denne spænding er det elektriske felt i depletionsområdet stærkt nok til at trække elektroner ud af valensbåndet. De frie elektroner bryder derefter bindingen til deres moderatom. Det er det, der får elektrisk strøm til at flyde gennem en diode.

Når man arbejder med et buck-kredsløb, er en halvlederdiodes zenerimpedans en vigtig parameter. Den kan påvirke effektiviteten af et simpelt buck-kredsløb. Hvis den er for høj, kan dioden ikke fungere. Hvis det sker, er det bedst at reducere strømmen.

Zener-effekten er mest fremtrædende, når spændingen i en diode er under 5,5 volt. Ved højere spændinger bliver lavinenedbrydningen den primære effekt. De to fænomener har modsatte termiske egenskaber, men hvis zenerdioden er tættere på seks volt, kan den fungere meget godt.

Analyser den rolle, som lagdelt stakdesign spiller i undertrykkelsen af EMI

/0 Kommentarer/i /af

Analyser den rolle, som lagdelt stakdesign spiller i undertrykkelsen af EMI

Layered stack design er processen med at bruge et PCB med mange lag til at forbedre signalintegriteten og reducere EMI. Et højtydende 6-lags printkort til generelle formål har f.eks. det første og sjette lag som jord- og strømlag. Mellem disse to lag er der et centreret dobbelt mikrostrip-signallinjelag, der giver fremragende EMI-undertrykkelse. Men dette design har sine ulemper, bl.a. at sporlaget kun er to lag tykt. Det konventionelle seks-lagskort har korte ydre spor, der kan reducere EMI.

Værktøj til impedansanalyse

Hvis du leder efter et PCB-designværktøj til at minimere dit PCB's følsomhed over for EMI, er du kommet til det rette sted. Impedansanalysesoftware hjælper dig med at bestemme de korrekte materialer til dit PCB og bestemme, hvilken konfiguration der mest sandsynligt vil undertrykke EMI. Disse værktøjer giver dig også mulighed for at designe dit PCB's lagdelte stak på en måde, der minimerer virkningerne af EMI.

Når det gælder design af PCB-lagstakke, er EMI ofte et stort problem for mange producenter. For at reducere dette problem kan du bruge et PCB-lagdelt stakdesign med en adskillelse på tre til seks mil mellem tilstødende lag. Denne designteknik kan hjælpe dig med at minimere common-mode EMI.

Placering af plan- og signallag

Når man designer et printkort, er det vigtigt at overveje placeringen af plan- og signallag. Det kan være med til at minimere effekten af EMI. Generelt bør signallag placeres ved siden af strøm- og jordplaner. Det giver mulighed for bedre termisk styring. Signallagets ledere kan sprede varmen gennem aktiv eller passiv køling. På samme måde hjælper flere planer og lag med at undertrykke EMI ved at minimere antallet af direkte stier mellem signallag og strøm- og jordplaner.

Et af de mest populære PCB-stakdesign er PCB-stakken med seks lag. Dette design giver afskærmning til lavhastighedsspor og er ideelt til ortogonal eller dual-band signalrouting. Ideelt set bør analoge eller digitale signaler med højere hastighed føres på de ydre lag.

Impedanstilpasning

PCB-lagdelt stakdesign kan være et værdifuldt værktøj til at undertrykke EMI. Den lagdelte struktur giver god feltindeslutning og et sæt planer. Den lagdelte struktur giver mulighed for lavimpedansforbindelser til GND direkte, hvilket eliminerer behovet for vias. Det giver også mulighed for højere lagantal.

Et af de mest kritiske aspekter ved PCB-design er impedanstilpasning. Impedanstilpasning gør det muligt for PCB-sporene at matche substratmaterialet og dermed holde signalstyrken inden for det krævede område. Signalintegritet bliver stadig vigtigere, efterhånden som koblingshastighederne stiger. Det er en af grundene til, at printkort ikke længere kan behandles som punkt-til-punkt-forbindelser. Da signalerne bevæger sig langs sporene, kan impedansen ændre sig markant og reflektere signalet tilbage til kilden.

Når man designer PCB-lagdelte stakke, er det vigtigt at tage højde for strømforsyningens induktans. Høj kobbermodstand på strømforsyningen øger sandsynligheden for differential mode EMI. Ved at minimere dette problem er det muligt at designe kredsløb, der har færre signallinjer og kortere sporlængder.

Kontrolleret impedans-routing

I designet af elektroniske kredsløb er kontrolleret impedans-routing en vigtig faktor. Kontrolleret impedans-routing kan opnås ved at bruge en lagdelt stack up-strategi. I et lagdelt stack up-design bruges et enkelt effektplan til at føre forsyningsstrømmen i stedet for flere effektplaner. Dette design har flere fordele. En af dem er, at det kan hjælpe med at undgå EMI.

Kontrolleret impedans-routing er et vigtigt designelement til at undertrykke EMI. Brug af planer, der er adskilt med tre til seks mils, kan hjælpe med at begrænse magnetiske og elektriske felter. Desuden kan denne type design være med til at sænke common-mode EMI.

Beskyttelse af følsomme spor

Lagdelt stakdesign er et kritisk element i undertrykkelse af EMI. En god printstabel kan opnå god feltinddæmning og give et godt sæt af planer. Men det skal designes omhyggeligt for at undgå at forårsage EMC-problemer.

Generelt kan et 3 til 6-mil separeret plan undertrykke high-end harmoniske, lave transienter og common-mode EMI. Denne fremgangsmåde er dog ikke egnet til at undertrykke EMI forårsaget af lavfrekvente lyde. En stack up med tre til seks mils afstand kan kun undertrykke EMI, hvis afstanden mellem planerne er lig med eller større end sporbredden.

Et højtydende seks-lags printkortdesign til generelle formål lægger det første og sjette lag som jorden. Det tredje og fjerde lag tager strømforsyningen. Herimellem er der lagt et centreret dobbelt mikrostrip-signallinjelag. Dette design giver fremragende EMI-undertrykkelse. Ulempen ved dette design er dog, at sporlaget kun er to lag tykt. Derfor foretrækkes det konventionelle seks-lags board.

3 tips til begyndere inden for printkorttegning

/0 Kommentarer/i /af

3 tips til begyndere inden for printkorttegning

For begyndere er det vigtigt at følge et par grundlæggende principper, når man tegner printkort. Disse omfatter brug af flere gitre, at holde dele 50 meter fra hinanden og at bruge 45-graders vinkelspor. De gamle sagde engang, at is er svær at bryde, men man kan bryde den med vedholdenhed og udholdenhed.

Grundlæggende principper

Når man laver et printkort, er det vigtigt at kende de grundlæggende principper for printkorttegning. Disse retningslinjer omhandler vigtige emner som PCB'ets størrelse og form. De behandler også emner som placering af komponenter og sammenkoblinger. Størrelsen og formen på dit PCB skal passe til den fremstillingsproces, som det skal igennem. Derudover skal du overveje referencepunkter, der vil være nødvendige under PCB-fremstillingsprocessen, såsom huller til fiksturer eller krydsede mærker til optiske sensorer. Det er vigtigt at sikre, at disse punkter ikke forstyrrer komponenterne.

En korrekt placering af komponenterne på printkortet skal resultere i et effektivt flow af strøm og data. Det betyder, at ledningerne skal placeres så jævnt som muligt. Ledningsområdet skal være mindst 1 mm fra printkortets kant og rundt om eventuelle monteringshuller. Signallinjer skal være radiale og ikke fremstå som loopbacks.

Brug af spor med 45 graders vinkel

Hvis du er nybegynder i PCB-tegning, bør du være forsigtig med at bruge 45-graders vinkelspor. Disse spor kan optage mere plads end andre vinkler og er ikke ideelle til alle anvendelser. Men 45 graders vinkler er en meget gyldig designpraksis i mange situationer.

En af de vigtigste grunde til at bruge 45-graders vinkler i PCB-tegninger er sikkerhedsfaktoren. Fordi disse spor er meget smallere end standardspor, bør du ikke lave skarpe sving. Det skyldes, at printkortets fremstillingsproces ætser det udvendige hjørne af printkortet smallere. En enkel løsning på dette problem er at bruge to 45-graders bøjninger med et kort ben imellem. Derefter kan du sætte tekst på det øverste lag af pladen for at gøre det mere tydeligt, hvilket lag der er hvilket.

En anden grund til at bruge spor med 45 graders vinkel er, at bredden af sporene bliver mindre påvirket. Årsagen til dette er, at 90-graders vinkler resulterer i ætsede spidser, som kan forårsage kortslutninger. Ved at bruge 45-graders sporvinkler reduceres producentens routingarbejde. Med 45-graders vinkler kan alt kobber på printkortet ætses uden problemer.

Brug af snapgitre

Det kan være meget nyttigt at bruge snap grids til PCB-tegning for begyndere. Det giver dig mulighed for nemt at justere layoutet og holde komponenterne pæne og symmetriske. Nogle avancerede PCB-designprogrammer har genvejstaster til at skifte gitterstørrelse. Du kan også skifte til top-down eller "through the board"-orientering, som kræver, at du ser det nederste lag som spejlbilleder. Denne fremgangsmåde bør kun bruges som en sidste udvej.

Begyndere inden for PCB-tegning kan indstille standard Snap Grid-størrelsen, som normalt er 0,250″. Derudover kan brugerne ændre snapgridets afstand til 0,25 tommer. Det anbefales dog, at du slår snap grid-funktionen fra, hvis du planlægger at forbinde spor til dele, der har usædvanlig pin-afstand.

How to Understand Some Important Steps in the Design of PCB Boards

/0 Kommentarer/i /af

How to Understand Some Important Steps in the Design of PCB Boards

If you are interested in designing a PCB board, there are a number of important steps that you must know. These steps include Ideation, Definition, Validation, and Placement of components. Understanding these steps will help you make the best design possible.

Ideation

Creating an effective PCB board design starts with defining the purpose of the device. It is essential to match the board’s dimensions and height constraints with the intended components. Other considerations include the components’ ESR at high frequencies and temperature stability. In addition, it is necessary to choose the proper trace width and spacing. Failure to adhere to this general rule can lead to an explosion of costs.

The PCB design process begins with ideation, definition, and validation. This step is critical and occurs before designing a prototype or executing a design. It highlights the designer’s creativity and makes sure that all hardware components are aligned and congruent. It also enables cross-collaboration among the various team members, resulting in synergy.

Definition

The design of a PCB is a complex process. It includes choosing the right materials for the PCB base, selecting a design rule, and selecting the final dimensions. The PCB must also be tested to ensure that it will function properly under the intended operating conditions. If the design is not done correctly, the project could end in failure.

The first step in PCB design is to create a set of blueprints. This is done through computer software. The blueprints serve as a model for the design. The designer can also use a trace width calculator to determine the inner and outer layers. The conductive copper traces and circuits are marked in black ink. The traces are known as layers in the PCB design. There are two types of layers, the outer and the inner.

Validation

PCB boards go through validation processes to ensure they are designed correctly. These tests are performed by examining the board’s structures. These structures include probes and connectors, as well as the Beatty standard for material parameters. These tests are performed in order to eliminate any design errors, such as reflections.

The PCB boards are then prepared for manufacturing. The process depends on the CAD tool used and the manufacturing facility. It usually involves the generation of Gerber files, which are drawings of each layer. There are several Gerber viewer and verification tools available, some of which are built into CAD tools, while others are standalone applications. One example is ViewMate, which is free to download and use.

The validation process also involves testing the device. The design is tested with a prototype to ensure it meets the expected response. In addition, it includes an analysis of the circuit to determine if the design is stable. The results of this test determine if any changes are required. Some modifications should be made in order to improve the design and ensure that it meets the specifications of the customer.

Placement of components

Placement of components on PCB boards can be done in many ways. You can place them above or below another component, or you can use a combination of these methods. Placements can be made tidy by aligning components by choosing Align Top or Align Bottom. You can also evenly distribute components on the board by selecting components and right-clicking on them. You can also move components to the top or bottom side of the PCB by pressing L.

When designing PCBs, placement of components is crucial. Ideally, components are placed on the top side of the board. However, if the component has a low thermal dissipation, then it can be placed on the bottom side. It is also recommended to group similar components together and place them in an even row. Moreover, you should also place decoupling capacitors in close proximity to active components. In addition, you should place connectors according to the design requirements.

Dielectric breakdown voltage

Whether you’re designing your own PCB or sourcing a PCB from a manufacturer, there are several steps that you should know about. Some of these steps include: testing the PCB’s electrical components and layout for functionality. This is done by running it through a battery of tests in accordance with IPC-9252 standards. Two of the most common tests are isolation and circuit continuity tests. These tests check whether there are any disconnections or shorts in the board.

After the design process is complete, it’s important to consider the thermal expansion and thermal resistance of the components. These two areas are important because the thermal expansion of the board components increases when it gets hotter. The Tg of a board’s components must be high enough to prevent the components from being damaged or deformed. If Tg is too low, it can cause the components to fail prematurely.

Interferensforanstaltninger i PCB-kredsløbsdesign

/0 Kommentarer/i /af

Interferensforanstaltninger i PCB-kredsløbsdesign

If you’re looking for interference measures in PCB circuit board design, you’ve come to the right place. These measures include shielding, grounding, transmission lines, and low-pass filters. These measures can help prevent EMI and noise, as well as improve the performance of your electronic products.

Shielding

Shielding is an important part of the PCB circuit board design process. It prevents EMI, or electromagnetic interference, from interfering with the circuit board. EMI is caused by electrical signals, which are often higher in frequency than the circuit board itself. Metal shields or cans on the circuit board help to block this kind of interference. Shielding is an important aspect of PCB design, regardless of whether the board is designed for analog circuitry or digital.

Typically, the shielding material is made up of several copper layers. These copper layers are connected to one another with stitched vias, and the shielding layer is sandwiched between them. A solid copper layer offers higher shielding, while cross-hatched copper layers provide shielding without compromising flexibility.

Shielding materials are often made of copper or tin. These metals are useful for shielding circuits, since they isolate them from the rest of the board. Shielding can also change the thickness of a flexible circuit. As a result, it can lower the bend capacity. Shielding materials should be chosen carefully, because there are certain limits to how flexible a circuit board can be.

Grounding

Grounding in PCB circuit board design is important to maintain signal integrity and minimize EMI. A reference ground plane provides a clean return path for signals and shields high-speed circuits from EMI. Proper PCB grounding can also help with power circuits. However, there are several factors to consider in PCB circuit design before you begin.

First, isolate analog ground points from the power plane. This can prevent voltage spikes on the power plane. In addition, distribute decoupling capacitors throughout the board. For digital components, you should use a decoupling capacitor of the same value as the power plane. Second, avoid distributing the ground plane on more than one layer, which will increase the loop area.

Ground planes should not be too close to the electronic components. Electromagnetic induction (EMI) causes signals to be coupled if two traces are placed too close together. This phenomenon is known as crosstalk. Ground planes are designed to minimize crosstalk and reduce EMI.

Transmission lines

Transmission lines are important to PCB circuit board design because they can affect the functionality of the board. A transmission line’s properties include characteristic impedance and propagation delay. When these parameters are not controlled, they may cause signal reflections and electromagnetic noise. This will reduce the signal quality and can compromise the integrity of the circuit board.

Transmission lines can be of different shapes, including striplines and coplanar waveguides. Each type of transmission line has a characteristic impedance, which is determined by the width and thickness of the conductive strip. Unlike other types of transmission lines, striplines don’t require a single ground plane, as their conductive strip may be embedded between two different layers.

Another type of transmission line is microstrips, which are typically used on the outermost layer of a PCB circuit board. These types of traces offer high characteristic impedance, which varies with frequency. This difference in impedance leads to reflection of the signal, which travels the opposite direction. In order to avoid this effect, the impedance must be equal to the output impedance of the source.

Low-pass filters

Low-pass filters are used to filter signals, such as radio waves, at low frequencies. Using capacitors as low-pass filters in a PCB circuit board design can improve the performance of a circuit. However, it is not always possible to use Rogers 4003 printed circuit board material, and it is not always available in the market.

Ferrites are commonly used as low-pass filters, but this material is susceptible to saturation when it is exposed to DC current. As such, it is not always possible to use it as a low-pass element if the circuit impedance is higher than the ferrite’s impedance.