Visitas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2024-07-16 Origen:Sitio
Preparemos el escenario: acaba de instalar un nuevo diseño de PCB programa y está listo para comenzar su primer diseño de PCB.¿Por dónde deberías empezar?La mayoría de los ingenieros se sienten cómodos manejando esquemas y seleccionando componentes principales, pero los recién llegados al diseño de PCB pueden encontrar el proceso abrumador.El software de diseño de PCB viene con una gran cantidad de herramientas y sigue flujos de trabajo específicos, pero los principiantes pueden completar el proceso de diseño si comprenden algunos principios fundamentales de diseño de PCB.
En este artículo, presentaré algunos principios de diseño esenciales que todo nuevo diseñador debe seguir para garantizar un proceso de diseño exitoso.Algunos de estos puntos pueden desafiar las opiniones tradicionales sobre cómo se construyen las placas de circuito, pero su objetivo es ayudar a equilibrar las señales de bajo ruido, la capacidad de fabricación y la facilidad de diseño.
El proceso de diseño de PCB sigue un flujo de trabajo estándar y es fundamental que cualquier diseñador nuevo comprenda cómo se desarrolla este flujo de trabajo.El flujo de trabajo estándar para el diseño de PCB se centra en realizar el diseño de ingeniería, completar el diseño físico de la PCB y preparar el diseño final para la fabricación.
Antes de continuar con los siguientes pasos, convieneEs necesario tomarse un tiempo para familiarizarse brevemente con el flujo de trabajo estándar, así que lea el enlace de arriba.El flujo de trabajo de diseño se desarrolla según la siguiente lista de pasos:
Seleccionar componentes principales: Elija componentes principales que estén en stock y disponibles en los principales distribuidores.
Crear y revisar esquema: cree el esquema de acuerdo con los requisitos de ingeniería y revíselo.
Crear PCB en blanco: Cree una PCB en blanco, construya la pila y establezca reglas de diseño.
Importar datos de componentes: Importe los datos del componente del esquema al nuevo diseño de PCB.
Colocar componentes: Coloque los componentes y revise su ubicación para asegurarse de que cumplan con los requisitos de ingeniería.
Seguimientos de ruta: Trazados de ruta y conexiones entre componentes.
Limpiar diseño: Limpie el diseño de la PCB y realice una revisión final del diseño.
Preparar el resultado del diseño: Prepare el resultado del diseño y envíelo a fabricación.
Después de comprender bien el proceso de diseño, lea el enlace a continuación para conocer cómo se desarrolla el flujo de trabajo de diseño de PCB y el conjunto estándar de tareas que cada diseñador debe realizar para completar una nueva placa de circuito.
Si recién está comenzando su viaje como diseñador de PCB, probablemente esté creando esquemas para su dispositivo.Siempre que se realicen cambios en el diseño, debe sincronizar estos cambios entre el esquema y el diseño.Específicamente, esto incluye cualquiera de los siguientes cambios de diseño:
Agregar, eliminar o intercambiar componentes
Agregar, quitar o cambiar redes
Agrupar redes en objetos de clase de red
Cambiar la información de los parámetros de los componentes (números de pieza, información del proveedor, etc.)
Cualquier otra regla o directiva eléctrica aplicada a objetos en el esquema.
Después de realizar cualquier cambio, se deben aplicar al diseño de la PCB.Esto se puede hacer utilizando la función de importación en el software de diseño de PCB.Esto garantiza que todo en el diseño esté sincronizado y que el motor de reglas de diseño del software leerá correctamente los datos de su diseño.
Cada objeto en el esquema debe estar vinculado a un objeto en el diseño de PCB
Para mantener esta sincronización, asegúrese de que las ediciones de los componentes se realicen en el esquema y luego se importen al diseño de la PCB, y no al revés.
Cualquier diseño que pretenda producir como producto físico debe ser escalable para la fabricación en masa.El software ECAD le permite implementar cualquier característica de diseño imaginable en el diseño de su PCB.Sin embargo, sus decisiones de diseño deben poder fabricarse dentro de procesos estándar, lo que significa que los diseñadores deben estar familiarizados con las limitaciones de fabricación de los PCB.
Esto significa que todo diseñador de PCB debe tomarse el tiempo para aprender los conceptos básicos de la fabricación de PCB para garantizar que sus diseños sean totalmente fabricables.Esto implica comprender un conjunto importante de prácticas que deben incluirse en el proceso de diseño, conocido como Diseño para la Manufacturabilidad (DFM).Tómese un tiempo para conocer algunos errores de diseño comunes que podrían descarrilar la fabricación y hacer que sus placas se envíen de vuelta para su rediseño antes de la producción.
Comprender el proceso de fabricación y algunas de las capacidades estándar de los fabricantes de PCB facilitará la comprensión de las restricciones impuestas por las reglas de diseño.La mayoría de los problemas de DFM están relacionados con las dimensiones de las características de cobre o los espacios entre las diferentes características en una PCB.Las reglas de diseño predeterminadas programadas en el software de diseño de PCB son generalmente algo conservadoras y usted debe tener en cuenta los límites al violar estas reglas de diseño.
Por ejemplo, considere el siguiente paquete.El espacio entre almohadillas de este paquete es de aproximadamente 9 mils.Sin embargo, cuando el componente se transfiere al diseño de PCB, se genera un error de regla de diseño (que se muestra en verde).Puede violar fácilmente esta regla de diseño y establecer el límite más bajo, ya que la mayoría de los fabricantes requieren un espacio mínimo de alrededor de 5 mils.Antes de ignorar las reglas de diseño, asegúrese de verificar los requisitos de espacio en la hoja de capacidades del fabricante.
El espacio mínimo predeterminado podría ser demasiado grande y la importación de componentes podría violar las reglas de diseño.Asegúrese de que el espacio esté establecido en el valor correcto en las reglas de diseño.
Cada PCB necesita una conexión a tierra clara para garantizar que todos los componentes del diseño puedan formar un circuito completo y recibir alimentación durante todo el diseño.La tierra se puede conectar a una batería en la placa o a una fuente de alimentación externa.Independientemente de cómo se realice la conexión, es necesario proporcionarla a todos los demás componentes de la PCB.Con diferencia, el método más sencillo es utilizar un plano de tierra, donde una capa de la PCB está dedicada a la tierra y está cubierta con un plano de cobre grande.
Siempre me sorprende ver a muchos diseñadores nuevos dudar en colocar planos de tierra en su pila de PCB.Muchos problemas fundamentales de ruido que afectan a las señales digitales y analógicas se deben a la falta de planos de tierra en el dispositivo.En los PCB modernos, la pauta estándar es utilizar planos de tierra sólidos en todo el dispositivo.En algunas excepciones, son apropiados los planos divididos o la conexión a tierra en estrella en una PCB, pero estos métodos no son adecuados para la gran mayoría de diseños digitales y analógicos.
Después de transferir los datos esquemáticos al nuevo diseño de PCB, debes colocar los componentes alrededor de la placa.En este punto del diseño, su objetivo es colocar los componentes para garantizar la solucion del diseño, lo que significa que se puede enrutar fácilmente.Por lo tanto, es mejor evitar cualquier ruta antes de colocar y aprobar la colocación de todos los componentes.Si realiza el recorrido antes de colocar todos los componentes, inevitablemente tendrá que cambiar el recorrido.Intente minimizar la cantidad de cruces de red en su diseño antes de realizar cualquier ruta.
En este diseño de ejemplo, el objetivo de la ubicación de los componentes es eliminar las líneas cruzadas.
Una vez que todo el trabajo de colocación esté realizado y finalizado, puede comenzar a enrutar la PCB.Si siguió los consejos anteriores y revisó las reglas de diseño antes de comenzar con el diseño de la PCB, es más probable que el diseño se realice con éxito.Cuando utilizamos el término 'éxito' para describir el enrutamiento, normalmente nos referimos a los siguientes aspectos:
Minimizar la necesidad de nuevas capas de señal: Intente enrutar todas las señales sin agregar capas de señal adicionales.
Reducir las transiciones entre capas: Minimice el uso de vías, ya que pueden agregar impedancia y potencialmente crear problemas de integridad de la señal.
Minimizar el ruido: Logre esto utilizando planos de tierra en la pila de PCB para proporcionar una ruta de retorno para las señales y reducir la interferencia electromagnética (EMI).
Mantenga los rastros breves y directos: Siempre que sea posible, asegúrese de que las trazas sean lo más cortas y directas posible para reducir la resistencia, la inductancia y la posible degradación de la señal.
Esta lista de pautas no es exhaustiva, pero se aplican a la mayoría de las señales que enrutará a través de la PCB.Los diseños analógicos y de RF de alta velocidad, baja velocidad, baja frecuencia y todos se benefician de estas técnicas de enrutamiento de PCB, así que acostúmbrese a implementar estas mismas prácticas en el diseño de su PCB.
Una vez que todos los componentes del diseño estén enrutados y finalizados, su trabajo aún no habrá terminado.Como diseñador, debe crear archivos de fabricación basados en el diseño de la PCB.El software de diseño de PCB incluye herramientas para generar automáticamente estos archivos de salida.Incluso después de preparar los resultados, aún debe revisar estos archivos para asegurarse de que no se hayan producido errores al aplicar la configuración del exportador de archivos de resultados.Tómate un tiempo para revisar todo antes de enviarlo al fabricante.
Los archivos Gerber son el formato estándar utilizado para crear herramientas de fabricación para producir nuevos PCB.
¡Felicidades!Ha completado la fase de diseño y ahora pasará a la fase de fabricación.Su fabricante revisará el diseño para asegurarse de que cumpla con sus capacidades de fabricación.Si todo pasa la revisión final de Diseño para Fabricación (DFM), su placa de circuito pasará a la etapa de producción y ensamblaje.
