Podstawowe zasady układania i okablowania komponentów

Podstawowe zasady układania i okablowania komponentów

Istnieje kilka podstawowych zasad, których należy przestrzegać podczas projektowania układu. Obejmują one utrzymywanie płaszczyzn zasilania i uziemienia w obrębie płytki, unikanie sieciowania krzyżowego i umieszczanie najbardziej krytycznych komponentów w pierwszej kolejności. Należy również starać się umieszczać układy scalone i duże procesory wewnątrz płytki. Przestrzegając tych zasad, nie powinieneś mieć problemów z projektowaniem i tworzeniem płytki drukowanej.

Unikanie przecinania sieci

Podczas łączenia komponentów należy unikać krzyżowania się sieci. Jeśli istnieją przelotki, upewnij się, że są one wystarczająco daleko od siebie, aby uniknąć krzyżowania się sieci. Innym sposobem na uniknięcie krzyżowania się sieci jest umieszczenie dodatniego pinu jednego układu scalonego przed ujemnym pinem drugiego układu scalonego. W ten sposób unikniesz krzyżowania się sieci na płytce drukowanej.

Umieszczanie dużych procesorów i układów scalonych wewnątrz płyty

Mikroprocesory, układy scalone i inne duże komponenty elektroniczne są sercem większości obwodów. Są wszechobecne i można je znaleźć na niemal każdej płytce drukowanej. Mogą to być proste urządzenia z zaledwie kilkoma tranzystorami lub złożone urządzenia z milionami, a nawet miliardami tranzystorów. Dostępnych jest wiele rodzajów układów scalonych, w tym 8-bitowe mikrokontrolery, 64-bitowe mikroprocesory i zaawansowane pakiety.

Unikaj umieszczania przelotek na płaszczyznach zasilania i uziemienia

Umieszczanie przelotek na płaszczyznach zasilania i uziemienia tworzy puste przestrzenie, które mogą tworzyć gorące punkty w obwodzie. Z tego powodu najlepiej jest trzymać linie sygnałowe z dala od tych płaszczyzn. Ogólną zasadą jest umieszczanie przelotek w odległości 15 milicali od siebie. Ponadto podczas umieszczania linii sygnałowych należy upewnić się, że na przelotkę przypada 1350 zagięć.

W typowym systemie dystrybucji zasilania PCB, płaszczyzny zasilania i uziemienia znajdują się na zewnętrznych warstwach. Warstwy te charakteryzują się niską indukcyjnością i wysoką pojemnością. W szybkich systemach cyfrowych może wystąpić szum przełączania. Aby to złagodzić, należy użyć podkładek termicznych do wykonania połączeń elektrycznych.

Unikanie umieszczania przelotek na ścieżkach

Podczas podłączania komponentów należy unikać umieszczania przelotek na ścieżkach. Przelotki to otwory wywiercone w płytce, przez które przechodzą cienkie miedziane przewody i są lutowane po obu stronach. Idealnie, przelotki powinny być umieszczone w odległości co najmniej jednej ósmej długości fali od ścieżek. Praktyka ta obniży temperaturę pracy układu scalonego i sprawi, że projekt będzie bardziej niezawodny.

Przelotki są bardzo przydatne w przenoszeniu sygnałów z jednej warstwy do drugiej. W przeciwieństwie do ścieżek, które biegną od warstwy do warstwy, są one również łatwe do zidentyfikowania, jeśli potrzebne są jakiekolwiek zmiany w projekcie. Przelotki pełnią kluczową rolę w układzie PCB, zapewniając łączność elektryczną między warstwami. Dodatkowo, służą one jako skuteczne narzędzie do przenoszenia ciepła z jednej strony płytki na drugą.

Dlaczego podzespoły aktywne są droższe od pasywnych?

Dlaczego podzespoły aktywne są droższe od pasywnych?

Elektronika jest centralną częścią naszego współczesnego świata i jest wykorzystywana w niemal każdej branży. Prawidłowe działanie tych urządzeń zależy od wielu kluczowych komponentów. Komponenty aktywne są jednak droższe od pasywnych. W tym artykule omówiono różnicę między tymi dwoma typami podzespołów elektronicznych. Dowiesz się, dlaczego komponenty aktywne są droższe, a pasywne tańsze.

Tranzystory

Istnieją dwa podstawowe typy komponentów elektronicznych: aktywne i pasywne. Komponenty aktywne służą do wytwarzania energii, podczas gdy komponenty pasywne służą do jej przechowywania. Oba typy są ważne w urządzeniach elektronicznych, ponieważ zapewniają, że sprzęt elektroniczny działa zgodnie z oczekiwaniami. Istnieje jednak kilka istotnych różnic między aktywnymi i pasywnymi komponentami elektronicznymi.

Tranzystor jest elementem aktywnym i urządzeniem półprzewodnikowym, które do działania wymaga zasilania zewnętrznego. Tranzystor może zwiększać lub zmniejszać natężenie prądu płynącego w obwodzie. Tranzystor może również zmieniać kierunek przepływu prądu.

Cewki indukcyjne

Komponenty aktywne to te, które wytwarzają prąd lub napięcie, podczas gdy komponenty pasywne tego nie robią. Różnica między komponentami aktywnymi i pasywnymi nie polega tylko na ich fizycznym wyglądzie; ma to również związek z ich funkcją. Komponent aktywny ma za zadanie wzmacniać moc, podczas gdy komponent pasywny nie ma takiego celu.

Zasadniczo komponenty aktywne wymagają zewnętrznego źródła energii do działania. Komponenty pasywne nie generują energii, ale magazynują ją i kontrolują przepływ prądu. Przykładem komponentu aktywnego może być tranzystor, a komponentu pasywnego - rezystor.

Cewki odfiltrowują sygnały o wysokiej częstotliwości

Cewka indukcyjna może być używana w obwodzie elektrycznym do filtrowania sygnałów o wysokiej częstotliwości. Działa on poprzez zmniejszenie częstotliwości sygnału do częstotliwości niższej niż częstotliwość wejściowa. Ogólnie rzecz biorąc, inżynierowie szukają współczynnika, który spada do 1/(2*x)1/2. Chcą również znać częstotliwość narożną, którą można określić graficznie. Oś x wyświetla częstotliwość, podczas gdy oś y reprezentuje wzmocnienie.

Jednym ze sposobów określenia indukcyjności cewki indukcyjnej jest pomiar napięcia na cewce indukcyjnej. Pomoże to określić czułość cewki indukcyjnej na sygnał o wysokiej częstotliwości. Indukcyjność można również zmierzyć za pomocą częstotliwości narożnej. Należy pamiętać, że indukcyjność nie jest dokładnym pomiarem, ponieważ obwód zawsze podlega stratom.

Tranzystory to wzmacniacze i przełączniki

Tranzystory to urządzenia elektryczne służące do sterowania sygnałami. Składają się one z dwóch podstawowych elementów: emitera i kolektora. Część emiterowa tranzystora jest polaryzowana do przodu, a część kolektorowa jest polaryzowana do tyłu. Gdy tranzystor działa w obszarze aktywnym, strona kolektora będzie lekko zakrzywiona. Obszar kolektora jest najważniejszą częścią tranzystora, ponieważ tam prąd kolektora jest najbardziej stabilny.

Tranzystory można sklasyfikować jako półprzewodniki typu p lub typu n. Gdy są używane jako przełączniki, działają podobnie do wzmacniaczy. Mogą działać jako przełączniki poprzez zmianę prądu przepływającego przez bazę.

Cewki indukcyjne są niewzajemne

Cewki indukcyjne są niewzajemne, jeśli dwie lub więcej z nich są połączone równolegle i nie ma między nimi wzajemnej indukcyjności. Oznacza to, że suma ich całkowitych indukcyjności będzie mniejsza niż suma ich indywidualnych indukcyjności. Ma to miejsce w przypadku cewek równoległych, w których cewki są ułożone w przeciwnych kierunkach.

Innym sposobem definiowania wzajemności jest wzajemna indukcyjność. Obwód równoważny to taki, w którym część pierwotna i wtórna mają równą wzajemną indukcyjność. W transformatorze przeciwsobnym druga część nie traci energii podczas sprzężenia magnetycznego, więc nie reprezentuje ona energii skupionej.

Cewki indukcyjne nie wymagają zewnętrznego źródła energii

Cewki indukcyjne magazynują energię poprzez zmianę natężenia pola magnetycznego w odpowiedzi na ilość przepływającego przez nie prądu. Im silniejszy prąd, tym silniejsze pole magnetyczne i tym więcej energii jest magazynowane. Ta właściwość jest unikalna dla cewek indukcyjnych w porównaniu do rezystorów, które zazwyczaj rozpraszają energię w postaci ciepła. Ponadto ilość energii zmagazynowanej w cewce indukcyjnej zależy od ilości przepływającego przez nią prądu.

Głównym zadaniem cewki indukcyjnej jest magazynowanie energii. Gdy prąd elektryczny przepływa przez cewkę indukcyjną, w przewodniku indukowane jest pole magnetyczne. Ponadto indukowane pole magnetyczne przeciwstawia się szybkości zmian prądu lub napięcia. W rezultacie przez cewkę indukcyjną przepływa stały prąd stały, który jest symbolizowany literą L. Ta właściwość sprawia, że cewki indukcyjne są przydatne w zastosowaniach o dużej mocy, w których nie można ich zastąpić konwencjonalnym komponentem elektrycznym.

3 główne przyczyny i środki zaradcze związane z niedoborem pasty lutowniczej w projektowaniu PCB

3 główne przyczyny i środki zaradcze związane z niedoborem pasty lutowniczej w projektowaniu PCB

Istnieje kilka przyczyn i środków zaradczych dla niedoboru pasty lutowniczej w projekcie PCB. Należą do nich zimne połączenia lutowane, niedokładne umieszczenie, zbyt wysoka temperatura podczas lutowania i wycieki chemiczne. Oto niektóre z najczęstszych przyczyn i sposoby ich rozwiązania.

Połączenia lutowane na zimno

Aby uniknąć powstawania zimnych połączeń lutowniczych, projektanci PCB muszą zaprojektować płytkę w taki sposób, aby wszystkie komponenty były umieszczone w podobnych orientacjach i miały dobre ślady komponentów. Pomaga to uniknąć problemów z nierównowagą termiczną i asymetrią połączeń lutowanych. Ważne jest również, aby projektować płytki PCB w taki sposób, aby każdy element był umieszczony na podkładce w kształcie litery D. Ważne jest również, aby unikać stosowania wysokich komponentów, ponieważ tworzą one zimne strefy w projekcie PCB. Co więcej, komponenty znajdujące się w pobliżu krawędzi płytki są bardziej narażone na nagrzewanie się niż te znajdujące się w środku.

Wadliwe połączenie lutowane może być wynikiem różnych czynników, w tym braku topnika lub słabo związanego połączenia. Czysty obszar roboczy jest niezbędny dla dobrej jakości połączenia lutowanego. Ważne jest również ponowne cynowanie grotu lutowniczego, aby zapobiec utlenianiu.

Wyciek substancji chemicznych

Jeśli jesteś projektantem obwodów drukowanych, możesz być zainteresowany tym, jak uniknąć wycieków chemicznych. Problem ten jest powodowany przez kule lutownicze, które pojawiają się jako małe kule lutownicze, które przylegają do powierzchni laminatu PCB, rezystora lub przewodnika. Ze względu na generowane ciepło, wilgoć w pobliżu otworów przelotowych w PCB może zamienić się w parę i wycisnąć lut.

Mostkowanie lutowia to kolejny problem spowodowany niedoborem pasty lutowniczej. Gdy lut nie może oddzielić się od ołowiu przed zestaleniem, tworzy zwarcie. Zwarcia są często niewidoczne, ale mogą siać spustoszenie w komponencie. Problem ten może być spowodowany kilkoma czynnikami, w tym liczbą pinów na płytce PCB, odległością między nimi i ustawieniami pieca rozpływowego. W niektórych przypadkach zmiana materiałów może również powodować mostkowanie lutownicze.

Zbyt wysoka temperatura podczas lutowania

Pasta lutownicza może być podatna na deformacje, gdy osiągnie określoną temperaturę podczas lutowania. Zbyt wysoka temperatura podczas lutowania może skutkować kulkowaniem lutowia i dyskretnymi deformacjami. Zbyt duża ilość pasty lutowniczej może również prowadzić do nadmiernego odgazowania topnika. Czynniki te mogą przyczyniać się do powstawania kulek lutowniczych i deformacji w konstrukcji PCB.

Pasta lutownicza nigdy nie powinna wchodzić w interakcje z wilgocią. Maska lutownicza musi być prawidłowo umieszczona, a spód szablonu powinien być regularnie czyszczony. Innym powszechnym błędem w projektowaniu PCB jest efekt nagrobka lub "efekt Manhattanu", spowodowany brakiem równowagi sił podczas lutowania. Efekt ten przypomina kształt nagrobka na cmentarzu. Reprezentuje on jednak niedziałający projekt PCB z otwartym obwodem.

Prawidłowe czyszczenie materiału po wierceniu

Niedobór pasty lutowniczej jest wynikiem niewłaściwego czyszczenia materiału po wierceniu. Drut lutowniczy powinien mieć odpowiednią temperaturę i powinien być całkowicie zwilżony padami i pinami. Jeśli lut nie jest odpowiednio zwilżony, może to prowadzić do powstania mostka lutowniczego lub innych defektów. Odpowiednia ilość lutowia jest niezbędna do równomiernego zwilżenia padów i pinów. W przeciwnym razie na łączonym obiekcie może powstać warstwa tlenku metalu. Można to naprawić, dobrze czyszcząc materiał i używając odpowiedniej lutownicy.

Niewystarczająca ilość lutu może spowodować kilka problemów z płytką drukowaną. Niewystarczająca ilość lutowia może powodować powstawanie dziur, pękniętych linii, "dziur" lub "pustek w złączu lutowniczym". Niewystarczająca ilość pasty lutowniczej może również prowadzić do usunięcia cyny z komponentów. Ważne jest, aby uniknąć takich problemów, postępując zgodnie z procesem projektowania PCB.

Środki zapobiegawcze

Mostkowanie lutownicze występuje, gdy lut dostanie się do przestrzeni, do której nie powinien. Mostkowaniu lutowniczemu można zapobiec stosując większe wyprowadzenia komponentów. Gdy pady są zbyt małe, lut musi zwilżyć większy obszar i przepłynąć mniejszą objętość w górę przewodu. Powoduje to powstawanie kulek lutowniczych, które powodują zwarcia. Ważne jest, aby umieszczać pady w optymalnych miejscach i używać odpowiedniej pasty lutowniczej w procesie lutowania.

Brak pasty lutowniczej na płytce może również powodować, że wyprowadzenia komponentów będą cieplejsze niż pady, ponieważ wyprowadzenia komponentów mają mniejszą masę termiczną i większy przepływ powietrza wokół nich. Wydłużenie czasu namaczania pasty lutowniczej zapobiegnie temu problemowi i wyrówna temperaturę w całym zespole. Zmniejsza to również tendencję lutowia do spływania w kierunku cieplejszych powierzchni. Inną metodą zapobiegania jest optymalizacja projektu szablonu w celu zminimalizowania ilości pasty lutowniczej na problematycznych obszarach. Oprócz użycia szablonu, upewnienie się, że komponenty nie są uszkodzone przed umieszczeniem, może pomóc zmniejszyć ilość pasty lutowniczej w problematycznych obszarach. Równoważenie miedzi może być również wykorzystane do wyrównania ogrzewania i chłodzenia PCB.

Cztery główne metody galwanizacji płytek drukowanych

Cztery główne metody galwanizacji płytek drukowanych

Electroplating on a circuit board can be done in various ways. There are Thru-hole, Cleaning, and Electroless methods. Each method is used to cover different areas of the board. The methods differ slightly from one another, so it’s best to understand the differences in order to make a good decision.

Thru-hole plating

Thru-hole electroplating is a process for electroplating copper on circuit boards. This process involves a series of baths in which the boards are immersed in a chemical solution. This process aims to coat the entire board with copper. During the process, the boards are cleaned to remove all drilling residue, such as burrs and residual resin inside the holes. The fabricators use various chemical agents and abrasive processes to remove any contaminants.

Thru-hole electroplating involves a special low-viscosity ink that forms a highly adherent and conductive film on the inner walls of the hole. This process eliminates the need for multiple chemical treatments. It is an easy process because it only requires one application step followed by thermal curing. The resulting film covers the entire interior wall of the hole. Moreover, its low viscosity allows it to bond to even the most thermally polished holes.

As a result, it is vital to choose a reputable company that offers PCB fabrication. After all, a substandard board may disappoint customers and cost a company money. Besides, it is also necessary to have high-quality processing equipment in the board manufacturing process.

To start the process, you must cut a laminate slightly larger than the size of your board. Afterwards, you must drill the hole in the board with an exact drill bit. Do not use a larger drill bit, as it will destroy the copper in the hole. You can also use tungsten carbide drill bits to make a clean hole.

Electroless plating

Electroless plating is a process that is widely used in the production of printed circuit boards. The main purpose of electroless plating is to increase the copper layer’s thickness, which is usually one mil (25.4 um) or more. This method involves the use of special chemicals to increase the copper layer’s thickness throughout the printed circuit board.

The nickel that is applied in electroless plating acts as a barrier to prevent copper from reacting with other metals, including gold. It is deposited onto the copper surface using an oxidation-reduction reaction, and the result is a layer of electroless nickel that is between three and five microns thick.

Unlike the electroplating method, electroless plating is a fully automated process and does not require any external current supply. The process is autocatalytic and is performed by immersing the circuit board in a solution containing a source metal, a reducing agent, and a stabiliser. The resulting metallic ions attract one another and release energy through a process known as charge transfer. The process can be controlled using a number of parameters, each of which has a specific role to play on the outcome.

The electroless plating process has numerous benefits, including improved deposit quality, uniformity regardless of substrate geometry, and excellent corrosion, wear, and lubricity. Electroless plating also enhances the solderability and ductility of components, and has numerous applications in electronics.

Cleaning plating

Cleaning electroplating on circuit boards requires special care. The first step is to thoroughly wet the board. Then, use a hand brush to scrub the contaminated area. The second step is to rinse the board thoroughly, so that any remaining solvated flux flows off completely. In this way, the board will be thoroughly clean.

The next step involves removing the resist from the board. This step is essential to ensuring good electrical connection. A copper solvent is used to dissolve the resist on the board. Once the copper is exposed, it will conduct electricity. This process will remove the smear and ensure that the board is clean and ready to be plated.

Cleaning electroplating in circuit boards involves rinsing the board and using an acidic solution that contains ions of nickel and other transition metals. In addition, a reducing agent, such as dimethylamineborane, is used. Butyl Carbitol and other conventional cleaning agents are also used.

For the most precise cleaning, vapor degreasing can be used. The PCBs are immersed in a solvent and rinsed by its vapors. However, this procedure can be risky if the solvent is flammable. To avoid flammability, it is recommended to use nonflammable flux removers. You can also use cotton or foam swabs saturated with mild solvents. Most of these solvents are water-based.

Jak wykonać ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi podczas montażu SMT

Jak wykonać ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi podczas montażu SMT

Uszkodzenia elektrostatyczne są główną przyczyną awarii urządzeń. Są one odpowiedzialne za bezpośrednie awarie aż 10% urządzeń elektronicznych. Może powodować problemy w całym procesie montażu SMT. Na szczęście istnieją sposoby ochrony przed tym problemem.

Statyczny materiał ochronny

Konieczna jest ochrona podzespołów elektronicznych przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD), które mogą prowadzić do uszkodzeń i awarii. Elektryczność statyczna może być generowana w dowolnym czasie i miejscu i często jest powodowana przez tarcie. Ważne jest, aby chronić urządzenia elektroniczne podczas procesu montażu SMT, aby mogły zachować optymalną wydajność i niezawodność. Statyczny materiał ochronny powinien być stosowany od początku procesu montażu i powinien być kontynuowany po jego zakończeniu.

Wilgotność względna środowiska produkcyjnego również odgrywa istotną rolę w generowaniu wyładowań elektrostatycznych, dlatego wilgotność względna w fabryce powinna być dokładnie kontrolowana. Jeśli wilgotność względna nie jest utrzymywana prawidłowo, może to skutkować bardzo wysokimi poziomami ESD. Zaleca się również trzymanie materiałów o wysokim poziomie elektryczności statycznej z dala od linii montażowej. Aby chronić elektronikę przed wyładowaniami elektrostatycznymi, podczas procesu montażu należy używać statycznych materiałów ochronnych.

Komponenty tłumiące wyładowania elektrostatyczne

Aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym wyładowaniami elektrostatycznymi podczas procesu montażu SMT, komponenty powinny być przechowywane i transportowane w workach odpornych na wyładowania elektrostatyczne. Profesjonalni monterzy są wysoce zalecani do takich prac.

Aby zapobiec elektryczności statycznej, pracownicy montażowi powinni nosić odzież antystatyczną. Powinni także unikać dotykania komponentów ostrymi przedmiotami. Odzież antystatyczna może również działać jako obwód uziemiający dla urządzeń elektronicznych. Oprócz noszenia odzieży przewodzącej, personel montażowy powinien nosić kombinezon ochronny i buty, aby zmniejszyć ryzyko wyładowań elektrostatycznych. Ważne jest również zminimalizowanie użycia materiałów izolacyjnych.

Elektryczność statyczna może wystąpić z powodu metalowych elementów, które przewodzą ładunek elektrostatyczny. Może być również spowodowana indukcją lub wyładowaniami elektrostatycznymi. Skutki mogą być szkodliwe, szczególnie dla komponentów elektronicznych.

Statyczna pianka ochronna

Wyładowania elektrostatyczne (ESD) mogą powodować kosztowne uszkodzenia elektroniki. Chociaż istnieją sposoby, aby temu zapobiec, nie jest możliwe zabezpieczenie każdego urządzenia przed skutkami ESD. Na szczęście dostępne są pianki antystatyczne, znane również jako pianki do wyładowań elektrostatycznych, które chronią wrażliwe komponenty.

Aby zminimalizować ryzyko związane z wyładowaniami elektrostatycznymi, należy używać opakowań ochronnych dla komponentów elektronicznych. Upewnij się, że opakowanie ma odpowiednią rezystywność powierzchniową i objętościową. Powinno być ono również odporne na ładowanie tryboelektryczne spowodowane ruchem podczas transportu. Zazwyczaj komponenty wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne są dostarczane w czarnej przewodzącej piance lub torbie antystatycznej. Torby antystatyczne zawierają częściowo przewodzący plastik, który działa jak klatka Faradaya.

Elektryczność statyczna jest częstym problemem podczas procesu montażu SMT. Jest ona produktem ubocznym tarcia i może powodować awarie komponentów. Ruch człowieka generuje elektryczność statyczną o napięciu od kilkuset woltów do kilku tysięcy woltów. Uszkodzenia te mogą wpływać na komponenty elektroniczne powstałe w wyniku montażu SMT i mogą powodować przedwczesne awarie.

Torby ESD

Podczas pracy z elektroniką ważne jest stosowanie opakowań ochronnych ESD podczas transportu i przechowywania wrażliwych elementów. Ochrona ESD może pomóc zminimalizować ryzyko porażenia prądem i oparzeń, zapewniając jednocześnie ochronę podczas transportu i przechowywania. Opakowanie ochronne może również chronić części i komponenty, gdy nie są one używane, na przykład podczas transportu do i z fabryki.

Podczas obsługi PCB ważne jest, aby postępować zgodnie z instrukcjami producenta i postępować zgodnie z jego wytycznymi. Jest to niezbędne, ponieważ niewłaściwy plan ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi może spowodować uszkodzenie komponentów elektronicznych. Jeśli nie masz pewności, jak prawidłowo obchodzić się z komponentami podczas procesu montażu, poproś o pomoc profesjonalistę.

Połączenie obu

Aby uniknąć elektryczności statycznej podczas montażu SMT, konieczne jest uziemienie elektroniki. Uziemienie może być dwojakiego rodzaju: miękkie i twarde. Miękkie uziemienie oznacza podłączenie urządzeń elektronicznych do uziemienia o niskiej impedancji, podczas gdy twarde uziemienie oznacza podłączenie komponentów elektronicznych do uziemienia o wysokiej impedancji. Oba rodzaje uziemienia mogą zapobiegać elektryczności statycznej i chronić podzespoły elektroniczne przed uszkodzeniem.

ESD jest głównym źródłem uszkodzeń w przemyśle elektronicznym. ESD powoduje spadek wydajności, a nawet awarię komponentów. Szacuje się, że 8% do 33% wszystkich awarii elektroniki jest spowodowanych przez ESD. Kontrolowanie tego typu uszkodzeń może poprawić wydajność, jakość i zyski.

How Do We Distinguish the DC Resistance and Dynamic Resistance of a Semiconductor Diode?

How Do We Distinguish the DC Resistance and Dynamic Resistance of a Semiconductor Diode?

In order to understand how the resistance of a semiconductor diode varies with current and voltage, we need to distinguish the two different types of resistance. The two types of resistance are static and dynamic. Dynamic resistance is much more variable than static resistance, so we must distinguish the two with care.

Zener impedance

The Zener impedance of semiconductor diode is a measure of the apparent resistance of a semiconductor diode. It is calculated by measuring the ripple in the input and the change in the source current. For example, if the source current changes from three to five milliamps to seven milliamps, the ripple in the output will be about three-half milliamps. The dynamic resistance of a zener diode is equal to 14 ohms.

The breakdown of the zener impedance of a semiconductor diode occurs when a reverse biased voltage is applied to it. At this voltage, the electric field in the depletion region is strong enough to pull electrons from the valence band. The free electrons then break the bond with their parent atom. This is what causes the flow of electric current through a diode.

When working with a buck circuit, the zener impedance of a semiconductor diode is an important parameter. It can affect the efficiency of a simple buck circuit. If it is too high, the diode may fail to work. If this happens, it is best to reduce the current.

The zener effect is most prominent when the voltage of a diode is below 5.5 volts. At higher voltages, the avalanche breakdown becomes the primary effect. The two phenomena have opposite thermal characteristics, but if the zener diode is nearer to six volts, it can perform very well.

Analyze the Role of Layered Stack Design in Suppressing EMI

Analyze the Role of Layered Stack Design in Suppressing EMI

Layered stack design is the process of using a PCB with many layers to improve signal integrity and reduce EMI. A general purpose high-performance 6-layer board, for example, lays the first and sixth layers as ground and power layers. In between these two layers is a centered double microstrip signal line layer that provides excellent EMI suppression. However, this design has its disadvantages, including the fact that the trace layer is only two layers thick. The conventional six-layer board has short outer traces that can reduce EMI.

Impedance analysis tool

If you’re looking for a PCB design tool to minimize your PCB’s susceptibility to EMI, you’ve come to the right place. Impedance analysis software helps you determine the correct materials for your PCB and determine which configuration is most likely to suppress EMI. These tools also allow you to design your PCB’s layered stack in a way that minimizes the effects of EMI.

When it comes to PCB layered stack design, EMI is often a major concern for many manufacturers. To reduce this problem, you can use a PCB layered stack design with a three to six-mil separation between adjacent layers. This design technique can help you minimize common-mode EMI.

Arrangement of plane and signal layers

When designing a PCB, it is vital to consider the arrangement of plane and signal layers. This can help to minimize the effect of EMI. Generally, signal layers should be located adjacent to power and ground planes. This allows for better thermal management. The signal layer’s conductors can dissipate heat through active or passive cooling. Similarly, multiple planes and layers help to suppress EMI by minimizing the number of direct paths between signal layers and power and ground planes.

One of the most popular PCB layered stack designs is the six-layer PCB stackup. This design provides shielding for low-speed traces and is ideal for orthogonal or dual-band signal routing. Ideally, higher-speed analog or digital signals should be routed on the outer layers.

Impedance matching

PCB layered stack design can be a valuable tool in suppressing EMI. The layered structure offers good field containment and set of planes. The layered structure allows for low-impedance connections to GND directly, eliminating the need for vias. It also allows higher layer counts.

One of the most critical aspects of PCB design is impedance matching. Impedance matching allows the PCB traces to match the substrate material, thus keeping the signal strength within the required range. Signal integrity is increasingly important as switching speeds increase. This is one of the reasons why printed circuit boards can no longer be treated as point-to-point connections. Since the signals are moving along traces, the impedance can change significantly, reflecting the signal back to its source.

When designing PCB layered stacks, it is important to consider the inductance of the power supply. High copper resistance on the power supply increases the likelihood of differential mode EMI. By minimizing this problem, it is possible to design circuits that have fewer signal lines and shorter trace lengths.

Controlled impedance routing

In the design of electronic circuits, controlled impedance routing is an important consideration. Controlled impedance routing can be achieved by using a layered stack up strategy. In a layered stack up design, a single power plane is used to carry the supply current instead of multiple power planes. This design has several advantages. One of these is that it can help avoid EMI.

Controlled impedance routing is an important design element for suppressing EMI. Using planes separated by three to six mils can help contain magnetic and electric fields. Furthermore, this type of design can help lower common-mode EMI.

Protection of sensitive traces

Layered stack design is a critical element in suppressing EMI. A good board stack-up can achieve good field containment and provide a good set of planes. But, it must be designed carefully to avoid causing EMC problems.

Generally, a 3 to 6-mil separated plane can suppress high-end harmonics, low transients, and common-mode EMI. However, this approach is not suitable for suppressing EMI caused by low-frequency noises. A three to six-mil-spaced stack up can only suppress EMI if the plane spacing is equal to or greater than the trace width.

A high-performance general-purpose six-layer board design lays the first and sixth layers as the ground. The third and fourth layers take the power supply. In between, a centered double microstrip signal line layer is laid. This design provides excellent EMI suppression. However, the disadvantage of this design is that the trace layer is only two layers thick. Therefore, the conventional six-layer board is preferred.

3 Tips For PCB Drawing Beginners

3 Tips For PCB Drawing Beginners

For beginners, it is important to follow a few basic principles when drawing PCBs. These include the use of multiple grids, keeping parts 50 meters apart, and using 45-degree angle traces. The ancients once said that ice is difficult to break, but you can break it with persistence and perseverance.

Basic principles

When creating a PCB, it is critical to know the basic principles of PCB drawing. These guidelines address important topics like the size and shape of a PCB. They also address issues like the placement of components and interconnections. The size and shape of your PCB should be appropriate for the manufacturing process that it will go through. Additionally, you need to consider reference points that will be necessary during the PCB manufacturing process, such as holes for fixtures or crossed marks for optical sensors. It is important to ensure that these points do not interfere with components.

A proper arrangement of components on the board should result in an efficient flow of power and data. This means that the wires should be arranged as evenly as possible. The wiring area should be at least one mm from the edge of the PCB board and around any mounting holes. Signal lines should be radial and not appear as loopbacks.

Using 45-degree angle traces

If you are a beginner in PCB drawing, you should be wary of using 45-degree angle traces. Those traces may take up more space than other angles and aren’t ideal for all applications. However, 45 degree angles are a very valid design practice in many situations.

One of the major reasons for using 45-degree angles in PCB drawings is the safety factor. Because these traces are much narrower than standard traces, you shouldn’t make any sharp turns. This is because the board’s manufacturing process etches the outside corner of the board narrower. One simple solution to this problem is to use two 45-degree bends with a short leg in between. You can then put text on the top layer of the board to make it more clear which layer is which.

Another reason to use 45-degree angle traces is because the width of the traces will be less affected. The reason for this is that 90-degree angles result in etched tips, which can cause short circuits. Using 45-degree angle traces reduces the routing job for the manufacturer. With 45-degree angle traces, all copper on the board can be etched without any issues.

Using snap grids

Using snap grids for PCB drawing beginners can be very helpful. It allows you to easily adjust the layout and keeps components neat and symmetrical. Some advanced PCB design software has hotkeys to switch grid sizes. You can also switch to top-down or “through the board” orientations, which require viewing the bottom layer as mirror images. This approach should only be used as a last resort.

Początkujący rysownicy PCB mogą ustawić domyślny rozmiar Snap Grid, który zwykle wynosi 0,250″. Ponadto, użytkownicy mogą zmienić odstępy siatki przyciągania na 0,25 cala. Zaleca się jednak wyłączenie funkcji snap grid, jeśli planowane jest podłączenie ścieżek do części, które mają nietypowe odstępy między pinami.

Jak zrozumieć niektóre ważne kroki w projektowaniu płytek PCB?

Jak zrozumieć niektóre ważne kroki w projektowaniu płytek PCB?

Jeśli jesteś zainteresowany zaprojektowaniem płytki PCB, musisz znać kilka ważnych kroków. Kroki te obejmują ideację, definicję, walidację i rozmieszczenie komponentów. Zrozumienie tych kroków pomoże ci stworzyć najlepszy możliwy projekt.

Ideacja

Tworzenie efektywnego projektu płytki PCB rozpoczyna się od zdefiniowania przeznaczenia urządzenia. Niezbędne jest dopasowanie wymiarów płytki i ograniczeń wysokości do zamierzonych komponentów. Inne kwestie obejmują ESR komponentów przy wysokich częstotliwościach i stabilność temperaturową. Ponadto konieczne jest wybranie odpowiedniej szerokości ścieżek i odstępów. Nieprzestrzeganie tej ogólnej zasady może prowadzić do eksplozji kosztów.

Proces projektowania obwodów drukowanych rozpoczyna się od pomysłu, definicji i walidacji. Ten krok jest krytyczny i ma miejsce przed zaprojektowaniem prototypu lub wykonaniem projektu. Podkreśla kreatywność projektanta i upewnia się, że wszystkie komponenty sprzętowe są dopasowane i zgodne. Umożliwia również współpracę między różnymi członkami zespołu, co skutkuje synergią.

Definicja

Projektowanie PCB to złożony proces. Obejmuje on wybór odpowiednich materiałów na podstawę PCB, wybór zasady projektowania i wybór ostatecznych wymiarów. Płytka PCB musi również zostać przetestowana, aby upewnić się, że będzie działać prawidłowo w zamierzonych warunkach pracy. Jeśli projekt nie zostanie wykonany prawidłowo, może zakończyć się niepowodzeniem.

Pierwszym krokiem w projektowaniu PCB jest stworzenie zestawu planów. Odbywa się to za pomocą oprogramowania komputerowego. Plany służą jako model dla projektu. Projektant może również użyć kalkulatora szerokości ścieżek, aby określić warstwę wewnętrzną i zewnętrzną. Przewodzące miedziane ścieżki i obwody są oznaczone czarnym tuszem. Ścieżki są znane jako warstwy w projekcie PCB. Istnieją dwa rodzaje warstw, zewnętrzne i wewnętrzne.

Walidacja

Płytki PCB przechodzą procesy walidacji, aby upewnić się, że zostały prawidłowo zaprojektowane. Testy te są przeprowadzane poprzez badanie struktur płytki. Struktury te obejmują sondy i złącza, a także standard Beatty dla parametrów materiałowych. Testy te są przeprowadzane w celu wyeliminowania wszelkich błędów projektowych, takich jak odbicia.

Płytki PCB są następnie przygotowywane do produkcji. Proces ten zależy od używanego narzędzia CAD i zakładu produkcyjnego. Zwykle obejmuje generowanie plików Gerber, które są rysunkami każdej warstwy. Dostępnych jest kilka narzędzi do przeglądania i weryfikacji Gerber, z których niektóre są wbudowane w narzędzia CAD, podczas gdy inne są samodzielnymi aplikacjami. Jednym z przykładów jest ViewMate, który można pobrać i używać bezpłatnie.

Proces walidacji obejmuje również testowanie urządzenia. Projekt jest testowany za pomocą prototypu, aby upewnić się, że spełnia oczekiwaną reakcję. Ponadto obejmuje analizę obwodu w celu ustalenia, czy projekt jest stabilny. Wyniki tego testu określają, czy wymagane są jakiekolwiek zmiany. Należy wprowadzić pewne modyfikacje w celu ulepszenia projektu i zapewnienia, że spełnia on specyfikacje klienta.

Rozmieszczenie komponentów

Umieszczanie komponentów na płytkach PCB może odbywać się na wiele sposobów. Można umieścić je nad lub pod innym komponentem lub użyć kombinacji tych metod. Rozmieszczenie można uporządkować, wyrównując komponenty poprzez wybranie opcji Align Top (Wyrównaj do góry) lub Align Bottom (Wyrównaj do dołu). Możesz także równomiernie rozmieścić komponenty na planszy, zaznaczając je i klikając prawym przyciskiem myszy. Możesz także przenieść komponenty na górną lub dolną stronę płytki PCB, naciskając przycisk L.

Podczas projektowania płytek drukowanych kluczowe znaczenie ma rozmieszczenie komponentów. W idealnym przypadku komponenty są umieszczane na górnej stronie płytki. Jeśli jednak komponent ma niskie rozpraszanie ciepła, można go umieścić na dolnej stronie. Zaleca się również grupowanie podobnych komponentów i umieszczanie ich w równym rzędzie. Co więcej, należy również umieścić kondensatory odsprzęgające w pobliżu aktywnych komponentów. Ponadto, złącza należy umieszczać zgodnie z wymaganiami projektowymi.

Napięcie przebicia dielektryka

Niezależnie od tego, czy projektujesz własną płytkę PCB, czy pozyskujesz ją od producenta, istnieje kilka kroków, o których powinieneś wiedzieć. Niektóre z tych kroków obejmują: testowanie komponentów elektrycznych i układu PCB pod kątem funkcjonalności. Odbywa się to poprzez przeprowadzenie szeregu testów zgodnie ze standardami IPC-9252. Dwa z najczęstszych testów to testy izolacji i ciągłości obwodu. Testy te sprawdzają, czy na płytce występują jakiekolwiek rozłączenia lub zwarcia.

Po zakończeniu procesu projektowania ważne jest, aby wziąć pod uwagę rozszerzalność cieplną i odporność termiczną komponentów. Te dwa obszary są ważne, ponieważ rozszerzalność cieplna komponentów płyty zwiększa się, gdy robi się cieplej. Tg komponentów płyty musi być wystarczająco wysoka, aby zapobiec uszkodzeniu lub deformacji komponentów. Jeśli Tg jest zbyt niska, może to spowodować przedwczesną awarię komponentów.

Pomiary zakłóceń w projektowaniu obwodów drukowanych PCB

Pomiary zakłóceń w projektowaniu obwodów drukowanych PCB

Jeśli szukasz środków przeciwzakłóceniowych w projektowaniu obwodów drukowanych, trafiłeś we właściwe miejsce. Środki te obejmują ekranowanie, uziemienie, linie transmisyjne i filtry dolnoprzepustowe. Środki te mogą pomóc w zapobieganiu zakłóceniom EMI i szumom, a także poprawić wydajność produktów elektronicznych.

Ekranowanie

Ekranowanie jest ważną częścią procesu projektowania płytek drukowanych. Zapobiega ono zakłóceniom elektromagnetycznym (EMI) na płytce drukowanej. EMI jest powodowane przez sygnały elektryczne, które często mają wyższą częstotliwość niż sama płytka drukowana. Metalowe osłony lub puszki na płytce drukowanej pomagają blokować tego rodzaju zakłócenia. Ekranowanie jest ważnym aspektem projektowania PCB, niezależnie od tego, czy płytka jest przeznaczona dla obwodów analogowych czy cyfrowych.

Zazwyczaj materiał ekranujący składa się z kilku warstw miedzi. Te warstwy miedzi są połączone ze sobą za pomocą zszytych przelotek, a warstwa ekranująca jest umieszczona pomiędzy nimi. Solidna warstwa miedzi zapewnia lepsze ekranowanie, podczas gdy warstwy miedzi z poprzecznymi nacięciami zapewniają ekranowanie bez uszczerbku dla elastyczności.

Materiały ekranujące są często wykonane z miedzi lub cyny. Metale te są przydatne do ekranowania obwodów, ponieważ izolują je od reszty płytki. Ekranowanie może również zmienić grubość elastycznego obwodu. W rezultacie może to obniżyć zdolność zginania. Materiały ekranujące należy wybierać ostrożnie, ponieważ istnieją pewne ograniczenia dotyczące elastyczności płytki drukowanej.

Uziemienie

Uziemienie w projekcie płytki drukowanej jest ważne dla zachowania integralności sygnału i zminimalizowania zakłóceń elektromagnetycznych. Płaszczyzna uziemienia referencyjnego zapewnia czystą ścieżkę powrotną dla sygnałów i chroni szybkie obwody przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Prawidłowe uziemienie PCB może również pomóc w obwodach zasilania. Przed rozpoczęciem projektowania obwodu PCB należy jednak wziąć pod uwagę kilka czynników.

Po pierwsze, należy odizolować analogowe punkty uziemienia od płaszczyzny zasilania. Może to zapobiec skokom napięcia na płaszczyźnie zasilania. Ponadto należy rozmieścić kondensatory odsprzęgające na całej płycie. W przypadku komponentów cyfrowych należy użyć kondensatora odsprzęgającego o tej samej wartości co płaszczyzna zasilania. Po drugie, unikaj rozmieszczania płaszczyzny uziemienia na więcej niż jednej warstwie, co zwiększy obszar pętli.

Płaszczyzny uziemienia nie powinny znajdować się zbyt blisko komponentów elektronicznych. Indukcja elektromagnetyczna (EMI) powoduje sprzężenie sygnałów, jeśli dwie ścieżki są umieszczone zbyt blisko siebie. Zjawisko to znane jest jako przesłuch. Płaszczyzny uziemienia są zaprojektowane tak, aby zminimalizować przesłuch i zmniejszyć EMI.

Linie przesyłowe

Linie transmisyjne są ważne w projektowaniu płytek drukowanych, ponieważ mogą wpływać na funkcjonalność płytki. Właściwości linii transmisyjnej obejmują impedancję charakterystyczną i opóźnienie propagacji. Jeśli parametry te nie są kontrolowane, mogą powodować odbicia sygnału i szum elektromagnetyczny. Spowoduje to obniżenie jakości sygnału i może zagrozić integralności płytki drukowanej.

Linie transmisyjne mogą mieć różne kształty, w tym linie paskowe i falowody koplanarne. Każdy typ linii transmisyjnej ma charakterystyczną impedancję, która jest określana przez szerokość i grubość paska przewodzącego. W przeciwieństwie do innych typów linii transmisyjnych, linie paskowe nie wymagają pojedynczej płaszczyzny uziemienia, ponieważ ich pasek przewodzący może być osadzony między dwiema różnymi warstwami.

Innym rodzajem linii transmisyjnej są mikropaski, które są zwykle stosowane na najbardziej zewnętrznej warstwie płytki drukowanej. Tego typu ścieżki oferują wysoką impedancję charakterystyczną, która zmienia się wraz z częstotliwością. Ta różnica w impedancji prowadzi do odbicia sygnału, który przemieszcza się w przeciwnym kierunku. Aby uniknąć tego efektu, impedancja musi być równa impedancji wyjściowej źródła.

Filtry dolnoprzepustowe

Filtry dolnoprzepustowe służą do filtrowania sygnałów o niskich częstotliwościach, takich jak fale radiowe. Użycie kondensatorów jako filtrów dolnoprzepustowych w projekcie płytki drukowanej PCB może poprawić wydajność obwodu. Jednak nie zawsze jest możliwe użycie materiału płytki drukowanej Rogers 4003 i nie zawsze jest on dostępny na rynku.

Ferryty są powszechnie stosowane jako filtry dolnoprzepustowe, ale materiał ten jest podatny na nasycenie, gdy jest wystawiony na działanie prądu stałego. W związku z tym nie zawsze jest możliwe użycie go jako elementu dolnoprzepustowego, jeśli impedancja obwodu jest wyższa niż impedancja ferrytu.