Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat een PCB-ontwerp betrouwbaar is, omdat elke ontwerpfout, hoe klein ook, het proces van meer gedetailleerde productie en assemblage kan vertragen en dus tot hogere kosten kan leiden. Als beginner in PCB-ontwerp zult u merken dat er meer problemen optreden dan bij een ervaren ontwerper. In dit artikel zetten we de 10 meest voorkomende PCB-ontwerpfouten op een rij en geven we de bijbehorende oplossingen voor beginners om deze fouten te voorkomen.
Onjuiste spoorbreedte
Het is verleidelijk om voor de eenvoud een uniforme spoorbreedte over de hele printplaat te gebruiken, maar dit is niet de beste optie, omdat verschillende soorten signalen en vermogens verschillende eisen stellen aan de spoorbreedtes. Zo moeten sporen die vermogen transporteren breder zijn om warmte af te voeren met een hogere stroomsterkte zonder door te branden. Aan de andere kant vereisen signalen met een hoge impedantie smalle sporen om parasitaire capaciteit te minimaliseren. Radiofrequentiesignalen zijn bijzonder kwetsbaar en vereisen mogelijk de exacte waarde van de spoorbreedtes om overeen te komen met de impedantiekarakteristieken.
Verder lezen: PCB-spoorbreedte: waarom het belangrijk is voor de prestaties van uw printplaat
Onvoldoende spoorafstand
Fabrikanten stellen minimale afstandsvereisten vast voor PCB-productie. Vooral onervaren ontwerpers beschouwen naleving van deze minimumafstanden als de beste optie; dit leidt echter tot hogere kosten, lagere opbrengsten en uitgebreidere trace-to-trace-koppeling. Minder afstand resulteert in meer overspraak en ruis, wat resulteert in een slechte signaalkwaliteit. Daarom is het raadzaam om voldoende afstand tussen de sporen aan te houden, dat wil zeggen dat de afstand tussen de sporen minstens drie keer zo groot moet zijn als de afstand tussen de signaallaag en de dichtstbijzijnde referentielaag.
Overmatige spoorlengte
Voor sporen die hogesnelheidssignalen moeten overbrengen, moeten ze kort en recht zijn. Bij een te lange lengte bestaat het risico op problemen zoals signaalreflectie, verhoogde gevoeligheid voor elektromagnetische interferentie en hogere kosten. Het spoor kan worden beschouwd als een transmissielijn Wanneer de lengte van een spoor meer bedraagt dan een tiende van de golflengte van het signaal dat het passeert. In dit geval moet naast de lengte ook een impedantieberekening worden uitgevoerd (met behulp van een van de vele specifieke tools, ook gratis beschikbaar op het net) om de impedantiekoppeling te verifiëren en signaalverlies te voorkomen.
Verkeerde positie van ontkoppelingscondensatoren
De PCB-voedingslijnen moeten worden gebruikt ontkoppelcondensatoren Om alle componenten op de printplaat te voorzien van een stabiele voeding die vrij is van transiënten of oscillaties. Deze condensatoren moeten altijd parallel aan de voedingsingang staan en zo dicht mogelijk bij de pin van het component worden geplaatst dat stroom nodig heeft. De voedingslijn van de stroombron moet goed op de printplaat worden geplaatst, zodat deze bij de ontkoppelcondensator aankomt voordat deze naar de pin gaat die een stabiele spanning nodig heeft.
Plaats onderdelen te dicht bij de rand van het bord
In een PCB-ontwerp, als je de PCB-pad Te dicht bij de rand, kan er kans zijn op beschadiging van de pad tijdens de montage. Een goed ontwerp zorgt ervoor dat de pads binnen de grenzen van de printplaat vallen. De standaardtolerantie van de lengte en breedte van een printplaat is ± 020 inch. Als uw printplaat SMT gebruikt bij het solderen van componenten, zorg er dan voor dat u wat extra ruimte vrijhoudt zodat uw printplaatfabrikanten de printplaat perfect kunnen vastpakken tijdens de montage. SMT Zo niet, dan zal uw fabrikant rails of bevestigingen moeten gebruiken om de PCB te ondersteunen – iets wat uw productiekosten zal verhogen.
Plaats SMT-pads te dicht bij elkaar
SMT-componenten hebben soldeermaskers die groter zijn dan het oppervlak van hun pads. Individuele soldeermaskers mogen elkaar echter niet kruisen. Anders kan het tijdens de soldeer terugvloeienSommige onderdelen kunnen naar het midden (en naar elkaar toe) verschuiven. Je hebt niet één groot stuk koper nodig en tegelijkertijd wil je niet dat verschillende onderdelen naar het midden verschuiven en met elkaar botsen, waardoor het productieproces verstoord raakt en er allerlei onvolkomenheden ontstaan. Om dergelijke problemen te verhelpen, moet er voldoende ruimte tussen de SMT-pads zijn.
Ontbrekende of onvoldoende via's
Via's worden gebruikt voor de onderlinge verbinding van de lagen van een printplaat en voor warmteafvoer. Als via's niet correct worden gebruikt, ontstaan er vaak problemen zoals een slechte signaalkwaliteit en stroomverdeling. Het wordt ontwerpers aanbevolen om een geschikt aantal en de juiste grootte via's te implementeren voor de stroom- en aardverbinding, afhankelijk van de benodigde stroomsterkte in het onderdeel en de signaalfrequentie. Thermische via's zijn relevant wanneer warmteafvoer vereist is in toepassingen met een hoog vermogen.
Overmatig gebruik van lagen in het ontwerp
Het lijdt geen twijfel dat meerlaagse PCB's veel voordelen bieden, zoals een grotere routeringsruimte en verbeterde signaalintegriteitOvermatig gebruik van lagen wanneer dit niet nodig is, verhoogt echter alleen maar de kosten en maakt het fabricageproces complexer. Daarom moeten PCB-ontwerpers de circuitvereisten zorgvuldig evalueren en betere oplossingen overwegen, zoals het optimaliseren van de componentplaatsing of het gebruiken van andere routeringsstrategieën in plaats van het toevoegen van lagen. Een effectief PCB-ontwerp kan dezelfde prestaties leveren en tegelijkertijd de kosten binnen het budget houden.
Elektromagnetische interferentie (EMI)
De meest voorkomende oorzaak van elektromagnetische interferentie is gerelateerd aan het slechte ontwerp van printplaten. EMI in de PCB minimaliserenwordt voorgesteld om elementen te groeperen op basis van hun functionaliteit, zoals analoge, digitale, vermogens-, laagfrequente, hoogfrequente of andere circuits, enz. Toch is het beter om de rechte hoeken op de sporen te minimaliseren of, bij voorkeur, helemaal te verwijderen en gebruik te maken van metalen containers en afgeschermde kabels die op hun beurt de absorptie van interferentie mogelijk maken.
Onjuiste antenne-indeling
Als de PCB antennes bevat voor draadloze communicatie, moet de schakeling zeer zorgvuldig worden aangelegd om fouten te voorkomen. Het is daarom essentieel om de impedantie tussen de transceiver en de antenne op elkaar af te stemmen om de vermogensoverdracht te optimaliseren. Over het algemeen zou de kabel die de transceiver met de antenne verbindt idealiter een impedantie van 50 Ω moeten hebben. Voor een correcte en correcte impedantie-instelling moet een Pi (LC) tunerfilter of een ander aanpassingscircuit tussen de ingebouwde antenne en de transceiver worden geplaatst.
Verder lezen: Hoe ontwerp je een PCB-antenne als een professional?
