6 Grundregeln des PCB-Layouts

Beim PCB-Layout wird eine Schaltung mit mehreren Schichten entworfen. Einige der grundlegenden Regeln des PCB-Designs lauten wie folgt: Vermeiden Sie mehrere Erdungsebenen. Führen Sie die Signale analoger Schaltungen direkt und kurz. Vermeiden Sie die Verwendung von drei verschiedenen Kondensatoren auf einer einzigen Leiterplatte. Lesen Sie auch unsere Artikel über das Design mehrlagiger Leiterplatten und wie man eine mehrlagige Leiterplatte entwirft.

Entwerfen einer mehrlagigen Leiterplatte

Wenn Sie eine mehrlagige Leiterplatte entwerfen, gibt es einige wichtige Dinge, die Sie beachten sollten. Einer davon ist, dass die Kupferleiterbahnen die Signal- und Stromintegrität aufrechterhalten sollten. Ist dies nicht der Fall, können sie die Qualität des Stroms beeinträchtigen. Aus diesem Grund ist es notwendig, Leiterbahnen mit kontrollierter Impedanz zu verwenden. Diese Leiterbahnen sollten dicker als normal sein, um Überhitzung zu vermeiden.

Sobald Sie sich darüber im Klaren sind, was Sie wollen, können Sie mit dem Entwurf der Leiterplatte beginnen. Der erste Schritt beim Entwurf einer mehrlagigen Leiterplatte besteht darin, einen Schaltplan zu erstellen. Dieser dient als Grundlage für Ihr gesamtes Design. Öffnen Sie zunächst ein Schaltplan-Editor-Fenster. Sie können dann nach Bedarf Details hinzufügen und drehen. Achten Sie darauf, dass der Schaltplan genau ist.

Erstellen einer einzigen Grundplatte

Die Schaffung einer einzigen Massefläche auf einem Leiterplattenlayout hilft, die Menge an ungleichmäßigen Spannungen auf einer Leiterplatte zu reduzieren. Dies wird durch die Schaffung von Durchkontaktierungen oder Durchgangslöchern erreicht, um die Massefläche mit anderen Teilen der Leiterplatte zu verbinden. Dies trägt auch dazu bei, das durch Schwankungen des Rückstroms verursachte Rauschen zu reduzieren.

Bei der Festlegung einer Massefläche auf einer Leiterplatte ist unbedingt darauf zu achten, dass die Massefläche nicht mit leitenden Ringen bedeckt ist, da dies zu elektromagnetischen Störungen oder sogar Masseschleifen führen kann. Idealerweise sollte sich die Massefläche unter den elektronischen Bauteilen befinden. Möglicherweise müssen einige Leiterbahnen und Bauteile neu angeordnet werden, damit sie auf die Massefläche passen.

Analoge Schaltsignale direkt und kurz halten

Bei der Umsetzung eines PCB-Layouts für analoge Schaltungen ist es wichtig, die analogen Signalbahnen kurz und direkt zu halten. Außerdem müssen die analogen Komponenten nahe beieinander liegen, was die direkte Verlegung vereinfacht. Rauschende analoge Komponenten in der Nähe der Mitte der Leiterplatte zu platzieren, trägt ebenfalls zur Rauschreduzierung bei.

Die Entwickler sollten nicht nur darauf achten, dass die Signale der analogen Schaltungen direkt und kurz sind, sondern auch darauf, dass die Rückwege nicht behindert werden. Plane Splits, Vias, Schlitze und Ausschnitte können Rauschen verursachen, da das analoge Signal den kürzesten Weg zurück zu seinem Ursprung sucht. Infolgedessen kann das Signal in der Nähe der Grundplatte wandern und erhebliches Rauschen erzeugen.

Vermeidung von drei verschiedenen Kondensatoren

Beim Entwurf eines PCB-Layouts ist es am besten zu vermeiden, drei verschiedene Kondensatoren an den Stromanschlüssen anzubringen. Diese Anordnung kann zu mehr Problemen führen, als sie löst. Eine Möglichkeit, drei verschiedene Kondensatoren zu vermeiden, ist die Verwendung von Leiterbahnen und Füllkörpern. Platzieren Sie die Kondensatoren dann so nah wie möglich an den Pins des Geräts.

Dies ist jedoch nicht immer möglich, da der Abstand zwischen den Leiterbahnen nicht immer dem entspricht, der in der Entwurfsphase berechnet wurde. Dies ist ein häufiges Problem, das zu Schwierigkeiten bei der Montage führen kann. Denken Sie bei Ihren Überlegungen zur Platzierung daran, dass die Platzierung jeder Komponente entscheidend für ihre Funktionalität ist.

Verwendung der Versorgungsschicht Kupfer

Die Verwendung von Versorgungslagenkupfer im Leiterplattenlayout erfordert eine gute Planung. In diesem Teil der Leiterplatte müssen Sie einen bestimmten Bereich der Leiterplatte für das Stromversorgungsnetz reservieren. Sie können auch die Innenlagenaufteilung verwenden, um diesen Bereich zuzuweisen. Um diese Ebene hinzuzufügen, sollten Sie den Befehl "PLACE-SPLIT PLANE" verwenden und dann das Netz auswählen, das für die Teilung zugewiesen werden soll. Sobald Sie den Bereich für die Versorgungslage zugewiesen haben, können Sie das Kupfer mit Hilfe der Kupferpflastertechnik im Splitbereich platzieren.

Um eine gleichmäßige Kupferabdeckung zu erreichen, müssen Sie nicht nur sicherstellen, dass die Dicke der Leiterplatte mit dem Kern kompatibel ist. Die Verwendung der Symmetrie der Stromversorgungsebene allein garantiert keine perfekte Kupferabdeckung, da das Kupfer in diesem Teil beim Konturenfräsen reißt. Kupfer bis zum Rand der Leiterplatte ist auch nicht mit der Ritztechnik (V-Schnitt) kompatibel. Um dieses Problem zu vermeiden, wird empfohlen, die Kupferzone auf der mechanischen Ebene zu markieren, und zwar mit einer Mindestbreite von 0,5 mm.

Verwendung einer Liste von Richtlinien zur Platzierung von Bauteilen auf einer Leiterplatte

Die Verwendung einer Liste von Richtlinien für die Platzierung eines Bauteils auf einer Leiterplatte kann dazu beitragen, die Gesamtkosten für die Entwicklung eines neuen Produkts zu minimieren und den Produktentwicklungszyklus zu verkürzen. Diese Richtlinien helfen auch, einen reibungslosen Übergang vom Prototyp zur Produktion zu gewährleisten. Diese Richtlinien sind sowohl für analoge als auch für digitale Schaltungen anwendbar.

Die meisten Leiterplattendesigner befolgen beim Entwurf einer Leiterplatte eine Reihe von Richtlinien. Eine typische Regel für das Leiterplattendesign besteht beispielsweise darin, die Länge der digitalen Taktspuren zu minimieren. Viele Designer verstehen jedoch nicht ganz, was sich hinter diesen Richtlinien verbirgt. Unter anderem dürfen Hochgeschwindigkeitsbahnen keine Lücken in der Signalrückführungsebene kreuzen.