Wie man die Verdrahtungseffizienz beim PCB-Design verbessert

Wenn Sie sich fragen, wie Sie die Verdrahtungseffizienz in Ihrem PCB-Design verbessern können, sind Sie hier genau richtig. Dieser Artikel behandelt Themen wie die Verwendung einer gemeinsamen Masse auf Ihrer Leiterplatte, die Verwendung einer kupferbeschichteten Versorgungslage und die Verwendung von Leiterbahnen im 45-Grad-Winkel. Außerdem wird die Verwendung von Software-Simulationspaketen erörtert.

Gemeinsame Masse auf einer Leiterplatte

Eine gemeinsame Masse auf einer Leiterplatte ist ein wichtiges Konstruktionsmerkmal für elektrische Schaltungen. Fehlt eine gemeinsame Masse, kehren Signale möglicherweise nicht richtig zur Quelle zurück. Das liegt daran, dass unterschiedliche Massepotenziale in verschiedenen Teilen einer Schaltung dazu führen, dass der Strom abprallt und kürzere Wege als die vorgesehenen zurücklegt. Aus diesem Grund müssen die Sende- und Rückleiterverbindungen zwischen den Platinen entsprechend geplant werden. Insbesondere bei Langstreckenkabeln ist es wichtig, dynamische Schwankungen zu berücksichtigen. Gleichtaktdrosseln und optische Isolatoren können verwendet werden, um diese Varianz unter Kontrolle zu halten.

Eine Leiterplatte hat mehrere Schichten, die alle miteinander verbunden werden müssen. Durch die Verwendung von Multi-Vias können leitende Ringe vermieden werden. Durchkontaktierungen bieten nicht nur einen leitenden Pfad zwischen den Lagen, sondern können auch parasitäre Erdungsprobleme reduzieren. Durchkontaktierungen können auch an verschiedenen Stellen angebracht werden. Sie benötigen zwar Platz auf der Leiterplatte, aber eine gute Platzierung der Vias stellt sicher, dass jedes Signal einen ausreichenden Rückweg hat und keine Masseschleife entsteht.

Verwendung einer kupferbeschichteten Leistungsschicht

Die Verwendung von Kupfer auf Leiterplatten hat mehrere Vorteile. Erstens verringert die Kupferschicht die Rücklauffläche von Signalleitungen. Zweitens verringert sie die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen aus der äußeren Umgebung. Und drittens verbessert die Kupferschicht auf einer Leiterplatte deren elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Schaltkreise aus dickem Kupfer werden seit langem in Produkten der Leistungselektronik für Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt, haben aber in letzter Zeit auch in industriellen Anwendungen an Bedeutung gewonnen. Steigende Marktanforderungen werden ihre Verwendung in naher Zukunft wahrscheinlich weiter ausweiten. Wir von PCBA123 bieten Design- und Fertigungsdienstleistungen für Leiterplatten aus dickem Kupfer an.

Da die Elektronikindustrie immer höhere Leistungsdichten und Miniaturisierung anstrebt, ist die Wärmeentwicklung ein häufiges Problem. Um diesem Problem zu begegnen, werden Kupferschichten oft in mehrlagige Leiterplatten eingebettet, um zusätzlichen Platz für die Wärmeableitung zu schaffen. Diese Leiterplatten können jedoch schwierig herzustellen sein und erfordern möglicherweise die Verwendung von Lückenfüllern.

Verwendung von 45-Grad-Winkelspuren

Ingenieure raten oft davon ab, Leiterbahnen mit einem Winkel von 45 Grad für PCB-Designs zu verwenden. Scharfe Ecken verursachen Probleme mit der Herstellbarkeit. Das Metall ist bei scharfen Winkeln anfällig für Ausdehnung und Kontraktion. Außerdem ist der Ätzprozess schwieriger, wenn die Leiterbahn schräg verläuft. Dies führt zu einer geringeren Breite der Leiterbahnen und einem erhöhten Risiko von Kurzschlüssen.

Leiterbahnen im 90-Grad-Winkel werden aufgrund der von ihnen verursachten HF-Störungen nicht für Leiterplatten empfohlen. Die 90-Grad-Leiterbahnen sind jedoch nicht völlig nutzlos - sie können durch Leiterbahnen mit 45-Grad-Winkel ersetzt werden. Es gibt zwar einige Nachteile in Bezug auf HF-Störungen, aber sie reichen nicht aus, um 90-Grad-Winkel ungeeignet zu machen.

Ein weiterer Vorteil von Leiterbahnen mit beliebigem Winkel ist die drastische Reduzierung der Drahtlänge und -fläche. Wenn Sie z. B. zwei oder mehr identische Komponenten auf derselben Leiterplatte platzieren, müssen Sie nur einen Draht statt zwei verlegen. Außerdem wird die Länge der einzelnen Drähte um das Doppelte reduziert.

Verwendung von Software-Simulationspaketen

Die Verwendung von Software-Simulationspaketen zur Verbesserung der Verdrahtungseffizienz während des PCB-Designs kann für Designer ein leistungsfähiges Werkzeug sein. Es kann ihre Arbeit erheblich beschleunigen. Die Proteus-Software ist eine solche Lösung. Sie ist einfach zu bedienen und verfügt über zahlreiche Funktionen. So können die Benutzer beispielsweise ihre Projektvorlagen und Werkzeugkurzbefehle individuell anpassen. Die Software ist außerdem kostenlos und kann auf verschiedenen Plattformen verwendet werden.

Die Verwendung von Simulationspaketen ist eine hervorragende Möglichkeit, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte korrekt entworfen ist und ordnungsgemäß funktioniert. Es ist wichtig, eine Software zu wählen, die sowohl analoge als auch digitale Schaltungen simulieren kann. Außerdem sollten Sie eine Software wählen, die eine Reihe von Eingabe- und Ausgabeformaten unterstützt.

PCB123 ist eine weitere gute Option. Es kann kostenlos heruntergeladen werden und hat geringe Systemanforderungen. Außerdem bietet es eine unbegrenzte Anzahl von Bohrungen, Schlitzen und Aussparungen sowie einen unbegrenzten Benutzersupport.