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 литература: Ширина дорожки печатной платы: почему она важна 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 трасс, которые должны передавать высокоскоростные сигналы, они должны быть спроектированы короткими и прямыми. В случае чрезмерной длины существует риск столкнуться с такими проблемами, как отражение сигнала, повышенная восприимчивость к ЭМП и повышенные затраты. Трасса может рассматриваться как линия электропередачи когда длина трассы больше одной десятой длины волны сигнала, который ее пересекает. В этом случае, помимо длины, необходимо выполнить расчет импеданса (с использованием одного из многих специальных инструментов, также бесплатных в сети) для проверки связи импеданса и избежания потери мощности сигнала.
Неправильное расположение развязывающих конденсаторов
Линии электропитания печатной платы должны использовать развязывающие конденсаторы для обеспечения всех компонентов платы стабильным питанием, свободным от переходных процессов или колебаний. Эти конденсаторы должны быть всегда параллельны входу источника питания и должны располагаться как можно ближе к штырьку компонента, которому требуется питание. Линия питания, вытекающая из источника питания, должна быть хорошо размещена на печатной плате, чтобы она достигала развязывающего конденсатора до того, как она попадет на штырь, которому требуется стабильное напряжение.
Размещайте детали слишком близко к краю доски
В проекте печатной платы, если вы поместите печатная плата слишком близко к краю, есть вероятность повредить площадку во время сборки. Хорошая конструкция гарантирует, что площадки находятся в пределах границ платы. Стандартный допуск длины и ширины печатной платы составляет ±. 020 дюймов. Если ваша плата использует SMT для пайки компонентов, то убедитесь, что вы предоставили некоторое дополнительное пространство для производителей печатных плат, чтобы они могли идеально захватить плату во время SMT процесс. В противном случае вашему производителю придется использовать рельсы или приспособления для поддержки печатной платы, что увеличит ваши производственные затраты.
Размещайте контактные площадки SMT слишком близко друг к другу
Компоненты SMT имеют маски припоя, которые больше площади их контактных площадок. Но отдельные маски припоя не должны пересекаться друг с другом. В противном случае, во время припой, некоторые части могут смещаться к центру (и друг к другу). Вам не нужен один большой кусок меди, и в то же время вы не хотите, чтобы различные части смещались к центру и сталкивались друг с другом, нарушая производственный процесс и вызывая различные дефекты. Чтобы устранить такие проблемы, между контактными площадками SMT должно быть достаточно места.
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
Нет сомнений в том, что многослойные печатные платы обладают множеством преимуществ, таких как увеличенное пространство для разводки и улучшенные целостность сигнала. Однако чрезмерное использование слоев, когда в этом нет необходимости, только увеличит стоимость и усложнит процесс изготовления. Поэтому проектировщики печатных плат должны тщательно оценивать требования к схеме, рассматривая лучшие решения, такие как оптимизация размещения компонентов или использование различных стратегий маршрутизации вместо добавления слоев. Эффективная конструкция печатной платы может достичь той же производительности, а также сохранить стоимость в рамках бюджета.
Электромагнитные помехи (EMI)
Наиболее распространенная причина электромагнитных помех связана с некачественной конструкцией печатных плат. минимизировать электромагнитные помехи на печатной платепредлагается группировать элементы в соответствии с их функциональностью, например, аналоговые, цифровые, силовые, низкочастотные, высокочастотные или другие схемы и т. д. Тем не менее, целесообразно минимизировать или, что предпочтительнее, полностью устранить прямые углы на дорожках и использовать металлические контейнеры 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 литература: Как спроектировать антенну на печатной плате профессионально?
