PCB, abreviatura de Printed Circuit Board (placa de circuito impreso), es la plataforma fundamental para alojar componentes electrónicos y lograr las funciones correspondientes. Basado enmaterial del sustratoLa PCB se fabrica de conformidad con los archivos de diseño de PCB, logrando la conexión entre las capas de la placa, así como entre la placa y los componentes. La función principal de la PCB radica en su papel de transmisión de relevo, contribuyendo plenamente a la conexión eléctrica entre todas las partes que rodean la placa de circuito. Por lo tanto, la PCB suele considerarse el núcleo de los productos electrónicos.
La PCB debe fabricarse estrictamente de acuerdo con los archivos de diseño de PCB, incluyendoArchivos Gerberarchivos de perforación NC, archivos de diseño de esténcil, etc., todos los cuales en conjunto conducirán finalmente a PCB reales. Este artículo proporcionará una guía rápida sobre el diseño de PCB para principiantes en el diseño de PCB, abarcando cuestiones clave relacionadas con el diseño y la distribución de PCB. Se espera que este artículo sea una ayuda temporal para los ingenieros electrónicos principiantes.
¿Qué es el diseño de PCB?
El diseño de PCB incluye principalmente la colocación de componentes en la placa, el ruteo, el ancho de las pistas, el espaciado entre pistas, etc. Dado que las placas PCB se utilizan en casi todos los productos electrónicos, las PCB se han aplicado ampliamente en campos como la electrónica de consumo, la informática, las telecomunicaciones, la atención médica e incluso la industria aeroespacial.Diseño de PCBdesempeña un papel esencial en la afectación de sus funciones y rendimiento esperados.
Conceptos básicos de diseño de PCB
En el proceso de dibujar esquemas consoftware de diseño de PCB, es esencial dominar las abreviaturas de la electrónica, ya que las tres primeras letras suelen utilizarse para representar un término. Por ejemplo, RES significa resistor; CAP significa capacitor; IND significa inductor. Por lo tanto, es de gran necesidad dominar algunos términos electrónicos: voltaje, corriente, Ohm, Volt, Amperio, Watt, circuito, elemento de circuito, resistencia, resistor, inductancia, inductor, capacitancia, capacitor, ley de Ohm, ley de Kirchhoff, ley de voltaje de Kirchhoff (KVL), ley de corriente de Kirchhoff (KCL), lazo, red, red pasiva de dos terminales, red activa de dos terminales.
Cuestiones inevitables a considerar en el diseño de PCB
•Distancia mínima
Un diseño de PCB debe incluir un marco y la distancia mínima entre la línea del marco y el pin del componente debe ser de al menos 2 mm, siendo razonable establecerla en 5 mm.
•Colocación de componentes
Básicamente, cuando se trata de un sistema de circuito que contiene un circuito digital y un circuito analógico, deben separarse para que los sistemas se acoplen sistemáticamente en circuitos que pertenezcan a la misma categoría. Además, los componentes deben colocarse de acuerdo con la dirección de flujo de la señal, las funciones y los módulos.
La unidad de procesamiento de señales de entrada y los componentes de accionamiento de señales de salida deben colocarse cerca del borde de la placa para que las líneas de señales de entrada/salida sean lo más cortas posible y se reduzca la interferencia de entrada/salida.
En cuanto a la dirección de colocación de los componentes, estos solo pueden colocarse en forma vertical u horizontal. Si existe una diferencia de potencial relativamente alta entre los componentes, la distancia entre ellos debe ser lo suficientemente grande como para evitar la descarga.
En lo que respecta a una placa de circuito de densidad media, la distancia entre componentes de baja potencia debe considerarse en función del proceso de soldadura. Cuando se selecciona la soldadura por ola, la distancia entre componentes puede estar en el rango de 50 mil a 100 mil.
Diseño de Líneas de Potencia y Tierra en el Trazado de PCB
No es una tarea difícil para los ingenieros de diseño de PCB entender la causa de la generación de ruido entre las líneas de tierra y las líneas de alimentación. Incluso si el diseño de la PCB se lleva a cabo de manera excelente, la interferencia debida a una consideración insuficiente de la disposición de las líneas de alimentación y de tierra seguirá reduciendo el rendimiento del producto, o incluso puede llevar a un fallo total. Por lo tanto, es trabajo del ingeniero de diseño de PCB reducir la interferencia de ruido tanto como sea posible para garantizar la calidad del producto mediante los siguientes métodos:
a. Se utiliza una capa de cobre de gran área como líneas de tierra y todas las partes no utilizadas deben conectarse a tierra, lo que puede emplearse como líneas de tierra. En cuanto a las PCB multicapa, las líneas de alimentación y de tierra deben disponerse en capas diferentes respectivamente.
b. Se debe añadir un condensador de desacoplo entre las líneas de alimentación y tierra.
c. El ancho de las líneas de tierra y de alimentación debe establecerse lo máximo posible. Es mejor hacer las líneas de tierra más anchas que las líneas de alimentación. La disposición de los anchos de las líneas de tierra, de alimentación y de señal debe ser: líneas de tierra > líneas de alimentación > líneas de señal.
d. En una PCB con circuito digital se deben utilizar líneas de tierra anchas para formar un bucle.
Tres consejos para reducir las EMI en el diseño de PCB
El mantenimiento de CEM (Compatibilidad Electromagnética) es imprescindible en el diseño de PCB. La implementación de la CEM tiene como objetivo reducir al máximo las EMI (Interferencias Electromagnéticas). Para disminuir las EMI, se deben considerar los siguientes tres elementos: la fuente de interferencia electromagnética, la ruta de acoplamiento y la víctima.
Para lograr la EMC, las medidas deben partir de los elementos anteriores. En primer lugar, deben analizarse la fuente de interferencia, la ruta de acoplamiento y los dispositivos sensibles, y deben resumirse y adoptarse medidas eficaces para detener la fuente de interferencia, eliminar o reducir el acoplamiento de interferencias, disminuir la respuesta de los dispositivos sensibles a la interferencia o aumentar el nivel de sensibilidad electromagnética.
Con el fin de restringir la interferencia causada por el ser humano y comprobar la validez de las medidas técnicas aplicadas, también deben adoptarse medidas organizativas. Así, debe elaborarse y cumplirse un conjunto completo de reglamentos y normas, con una distribución razonable del espectro. Además, la aplicación del espectro debe ser controlada y gestionada, y el modo de funcionamiento debe determinarse de acuerdo con la frecuencia, el tiempo de trabajo y la dirección de la antena. Debe analizarse el entorno electromagnético y seleccionarse la ubicación, llevando a cabo la administración de EMC.
•Fuente de interferencia electromagnética
La fuente de EMI se refiere a cualquier tipo (natural o radiada por un dispositivo eléctrico) de energía electromagnética que pueda causar daño a las personas o a los dispositivos en el mismo entorno, o que provoque daños por EMI a otros dispositivos, subsistemas o al sistema completo, lo que conduce a una degradación del rendimiento o a fallos.
•Ruta de acoplamiento
La ruta de acoplamiento se refiere al acceso o medio utilizado para transmitir EMI.
•Víctima
La víctima se refiere a los seres humanos o sistemas dañados por EMI, incluidos componentes, equipos, subsistemas o sistemas que sufren una degradación del rendimiento o fallos.
