Важно убедиться, что проект печатной платы надежен, поскольку любая ошибка в проекте, какой бы незначительной она ни была, может замедлить процесс более детального изготовления и сборки и, таким образом, привести к более высоким расходам. Как новичок в проектировании печатных плат, вы поймете, что, как правило, возникает больше проблем по сравнению с опытным проектировщиком. В этой статье мы перечислим 10 самых распространенных ошибок в проектировании печатных плат и дадим соответствующие решения для новичков, чтобы избежать этих ошибок.
Неправильная ширина трассы
Заманчиво использовать одинаковую ширину дорожек по всей плате для простоты, но это не лучший вариант, поскольку разные типы сигналов и мощности предъявляют разные требования к ширине дорожек. Например, дорожки, по которым передается мощность, должны быть шире, чтобы рассеивать тепло при увеличении тока без выгорания. С другой стороны, сигналы с высоким импедансом требуют узких дорожек для минимизации паразитной емкости. Радиочастотные сигналы особенно уязвимы и могут потребовать точного значения ширины дорожек для соответствия характеристическому импедансу.
Дополнительная информация: Ширина дорожек печатной платы: почему это важно для производительности вашей платы.
Недостаточное расстояние между дорожками
Производители устанавливают минимальные требования к расстоянию для производства печатных плат. Неопытные проектировщики, в частности, считают соблюдение этих минимумов наилучшим вариантом; однако это приводит к более высоким затратам, снижению выхода продукции и более обширному соединению трасс. Меньшее расстояние приводит к увеличению перекрестных помех и шума, что приводит к плохому качеству сигнала. Поэтому предлагается оставлять достаточно места между трассами, то есть расстояние между трассами должно быть как минимум в 3 раза больше расстояния между сигнальным слоем и следующим ближайшим опорным слоем.
Чрезмерная длина трассы
Для дорожек, предназначенных для передачи высокоскоростных сигналов, следует проектировать короткие и прямые участки. В случае чрезмерной длины существует риск возникновения таких проблем, как отражение сигнала, повышенная восприимчивость к электромагнитным помехам и увеличение затрат. Дорожка может считаться линией передачи , если ее длина превышает одну десятую длины волны проходящего через нее сигнала. В этом случае, помимо длины, необходимо выполнить расчет импеданса (с использованием одного из множества специальных инструментов, также бесплатных в интернете), чтобы проверить наличие связи импедансов и избежать потерь мощности сигнала.
Неправильное расположение развязывающих конденсаторов
Для обеспечения всех компонентов платы стабильным питанием без переходных процессов и колебаний необходимо использовать развязывающие конденсаторы . Эти конденсаторы всегда должны быть параллельны входу источника питания и располагаться как можно ближе к выводу компонента, которому требуется питание. Линия питания от источника должна быть правильно расположена на печатной плате, чтобы она достигала развязывающего конденсатора до того, как попадет на вывод, требующий стабильного напряжения.
Размещайте детали слишком близко к краю доски
При проектировании печатной платы размещение контактной площадки слишком близко к краю может привести к ее повреждению во время сборки. Хорошая конструкция гарантирует, что контактные площадки находятся в пределах границ платы. Стандартный допуск по длине и ширине печатной платы составляет ±020 дюйма. Если на вашей плате используется поверхностный монтаж (SMT) для пайки компонентов, убедитесь, что вы предусмотрели дополнительное пространство для надежной фиксации платы производителем во время процесса SMT . В противном случае производителю придется использовать направляющие или зажимы для поддержки печатной платы, что увеличит производственные затраты.
Размещайте контактные площадки SMT слишком близко друг к другу
Компоненты для поверхностного монтажа имеют припойные маски, площадь которых превышает площадь их контактных площадок. Однако отдельные припойные маски не должны пересекаться друг с другом. В противном случае, во время оплавления припоя , некоторые компоненты могут сместиться к центру (и друг к другу). Не нужен один большой кусок меди, и в то же время нежелательно, чтобы различные компоненты смещались к центру и сталкивались друг с другом, нарушая производственный процесс и вызывая различные дефекты. Для решения таких проблем необходимо обеспечить достаточное расстояние между контактными площадками компонентов для поверхностного монтажа.
Отсутствующие или неадекватные переходные отверстия
Переходные отверстия используются для соединения слоев печатной платы и для отвода тепла. Если переходные отверстия используются неправильно, то могут возникнуть такие проблемы, как плохое качество сигнала и распределение мощности. Рекомендуется, чтобы проектировщики реализовали соответствующее количество и размер переходных отверстий для подключения питания и заземления в зависимости от токов, необходимых в детали, и частоты сигналов. Тепловые переходные отверстия актуальны там, где требуется отвод тепла в областях применения высокой мощности.
Чрезмерное использование слоев в дизайне
Несомненно, многослойные печатные платы обладают множеством преимуществ, таких как увеличенное пространство для трассировки и улучшенная целостность сигнала . Однако чрезмерное использование слоев без необходимости только увеличит стоимость и усложнит процесс изготовления. Поэтому разработчики печатных плат должны тщательно оценивать требования к схеме, рассматривая более эффективные решения, такие как оптимизация размещения компонентов или использование различных стратегий трассировки, вместо добавления слоев. Эффективная конструкция печатной платы может обеспечить ту же производительность, оставаясь при этом в рамках бюджета.
Электромагнитные помехи (EMI)
Наиболее распространенная причина электромагнитных помех связана с некачественной конструкцией печатных плат. Для минимизации электромагнитных помех на печатной плате рекомендуется группировать элементы по их функциональности, например, аналоговые, цифровые, силовые, низкочастотные, высокочастотные или другие схемы и т. д. При этом целесообразно минимизировать, а лучше вообще исключить прямые углы на дорожках и использовать металлические корпуса и экранированные кабели, которые, в свою очередь, позволяют поглощать помехи.
Неправильная компоновка антенны
Если печатная плата включает антенны для осуществления беспроводной связи, то прокладка схемы должна быть выполнена очень тщательно, чтобы избежать совершения ошибок. Таким образом, важно согласовать импеданс между трансивером и антенной, чтобы оптимизировать передачу мощности. В общем, кабельная линия, соединяющая трансивер с антенной, в идеале должна иметь импеданс 50 Ом. Для реальной и правильной регулировки импеданса между встроенной антенной и трансивером следует разместить тюнер-фильтр Pi (LC) или любую другую согласующую схему.
Дополнительная информация: Как профессионально спроектировать антенну на печатной плате?
