Miten insinöörit voivat välttää virtauksia PCB-suunnittelun aikana?

Virtaukset ovat ongelma piirilevysuunnittelussa, ja niitä on vältettävä. Tähän on useita tapoja, kuten kiinteät maatasot, suojaukset, Shift-left-tarkistus ja komponenttien suojaukset. Nämä käytännöt auttavat insinöörejä välttämään tulovirtauksia ja tekevät piirilevyasettelusta helpomman valmistaa.

Komponenttien pidättäminen

Keepoutit ovat hyvä tapa hallita kohteiden sijoittelua piirilevysuunnittelussa. Ne voidaan asettaa päällekkäin tai määrätä mille tahansa signaalikerrokselle, ja ne voivat hylätä tietyt kohteet. Ne ovat erityisen hyödyllisiä esimerkiksi Polygon Poursin ja Via Stitchingin kaltaisten asioiden tiukemmassa hallinnassa.

Keepoutit ovat piirilevyn alueita, joissa pieni osa tai mekaaninen muoto on liian lähellä rataa tai jälkeä. Nämä alueet on merkittävä kaaviokuvaan. Keepout-alueita voidaan käyttää estämään läpivientien, tehotasojen tai muiden kohina-alttiiden alueiden päällekkäisyys.

Komponenttien ulkopuolelle jäävien osien tunnistaminen on helppoa, jos ymmärrät komponenttien sijoittelun perusteet. Etsi tunnistetiedot jokaisesta nastasta ja varmista, että ne vastaavat komponenttia. Voit myös tarkistaa tyynyjen mitat ja tyynyjen välykset, jotta voit tunnistaa, onko kyseessä oikea komponentti.

Piirilevysuunnitteluohjelmiston avulla voit asettaa komponenttien suoja-alueet. Tämä voidaan tehdä mallien avulla tai manuaalisesti. Tyypillisesti keepout-vyöhykkeet piirretään piirilevyn pinnan päälle, jotta varmistetaan, että ne eivät ole esteenä.

Kiinteä maataso

Kiinteä maataso on tärkeä piirilevyä suunniteltaessa. Maatason lisääminen piirilevyyn on suhteellisen yksinkertainen ja edullinen prosessi, joka voi merkittävästi parantaa piirilevysuunnittelua. Tätä tärkeää piirilevyn osaa käytetään tarjoamaan vankka perusta kaikille levylle asennettaville materiaaleille. Ilman maatasoa levysi on altis sähköiselle kohinalle ja ongelmille.

Toinen maadoitustason etu on, että se voi auttaa estämään sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) tunkeutumisen suunnitteluun. Tämä sähkömagneettinen häiriö voi olla laitteesi tai läheisen elektroniikan aiheuttamaa. Valitsemalla maatason, joka sijaitsee lähellä signaalikerrosta, voit minimoida EMI:n lopullisessa suunnittelussa.

Kiinteät maatasot ovat erityisen tärkeitä piirilevyissä, joissa on useita kerroksia. Piirilevysuunnittelun monimutkaisuuden vuoksi maataso on suunniteltava oikein virheiden välttämiseksi ja luotettavan yhteyden varmistamiseksi useiden kerrosten välillä. Lisäksi maatason on oltava riittävän suuri, jotta siihen mahtuvat siinä käytettävät komponentit.

Shift-vasemmalle -tarkistus

Shift-left-verifiointi piirilevysuunnittelun aikana on tehokas suunnitteluprosessi, joka poistaa tarpeen laajamittaiseen koko piirilevyn verifiointiin ja antaa suunnittelijoiden keskittyä kriittisiin toisen asteen kysymyksiin. Toisin kuin perinteinen suunnitteluvirta, jossa piirilevyasiantuntija on viimeinen keino, shift-left-verifiointi voidaan suorittaa suunnittelijoiden toimesta. Näin suunnittelijat voivat tehdä parannuksia suunnitteluun ennen kuin asiantuntijat edes näkevät levyt.

Shift-left-tarkistus voi auttaa suunnittelijoita tunnistamaan mahdolliset ongelmat, jotka voivat johtaa kalliisiin tarkistuksiin. Verifioinnin aikana voidaan havaita esimerkiksi diodien väärä suuntaus, puuttuvat pull-up-vastukset ja kondensaattoreiden jännitteen alenema. Näitä ongelmia ei välttämättä voida havaita ennen fyysistä testausta, joka usein johtaa uusintakierroksiin ja työkalumuutoksiin. Automaattisen verifioinnin käyttäminen asetteluvaiheessa voi lisätä huomattavasti ensimmäisen läpiviennin onnistumisen todennäköisyyttä.

Piirilevyt sisältävät usein hienovaraisia virheitä, jotka voivat jäädä asiantuntijan huomaamatta manuaalisessa vertaisarvioinnissa. Nykyaikaiset automatisoidut verifiointimenetelmät voivat havaita nämä virheet kaaviotasolla. Tämä tarkoittaa, että suunnittelijat voivat keskittyä korkeamman tason ongelmiin ja vähentää samalla kalliita tarkistuksia ja uudelleensuunnittelua. Näin ollen näillä työkaluilla on merkittäviä etuja sekä suunnittelijoille että projektipäälliköille.

Vakiokäytännöt

On olemassa tiettyjä PCB-suunnittelun perusperiaatteita, joita jokaisen suunnittelijan tulisi noudattaa. On esimerkiksi tärkeää sijoittaa komponentit riittävän etäälle toisistaan, jotta varmistetaan signaalin ja virran eheys, mutta riittävän lähelle, jotta reitityskanavat ovat riittävät. Lisäksi tietyillä reitityksillä, kuten impedanssiohjatuilla jäljillä, differentiaalipareilla ja herkillä signaaleilla, on erityisiä etäisyysvaatimuksia. Komponenttien sijoittelussa on myös tärkeää ottaa huomioon DFM-vaatimukset (Design for manufacture).

Piirilevyä suunniteltaessa on tärkeää ottaa huomioon tuotantokustannukset. Maahan upotettujen tai sokeiden läpivientien käyttäminen voi lisätä tuotantokustannuksia. Siksi piirilevysuunnittelijoiden olisi suunniteltava suunnitelmansa ja läpivientien käyttö etukäteen. Lisäksi heidän olisi otettava huomioon komponenttien koko tuotantokustannusten minimoimiseksi.

Toinen tärkeä osa PCB-kehitystä on suunnittelun tarkistaminen. Vertaisarviointi auttaa suunnittelijoita välttämään yleisiä suunnitteluvirheitä. Säännöllisillä tarkistuksilla varmistetaan, että piirilevyjen ulkoasu, piirit ja toiminnallisuus ovat tarkkoja. Vertaisarvioinneissa havaitaan myös virheitä, jotka suunnittelija on saattanut jättää huomiotta.