Le processus de conception du circuit imprimé (PCB layout) est une phase critique de la conception de PCB, transformant un schéma en une carte physique pouvant être fabriquée et assemblée. Ce processus implique le positionnement intentionnel des composants et le routage des connexions électriques, ce qui a un impact direct sur les performances et la fiabilité du produit final. Passons en revue les concepts et principes clés deConception de routage de PCB. La conception de circuits imprimés (PCB) est une méthode de création d’un schéma pour connecter des composants électroniques à l’aide de pistes en cuivre. Elle est conçue pour offrir des performances électriques avec une grande fiabilité et de faibles interférences. Les principaux éléments d’un PCB sont :
Substrat : Matériau de substrat du PCB, généralement de la fibre de verre (FR4).
Couches de cuivre : pistes conductrices assurant les connexions électriques entre les dispositifs.
Masque de soudure : revêtement isolant qui évite les courts-circuits.
Sérigraphie : Étiquettes et symboles imprimés pour faciliter l’assemblage et le débogage.
Terminologie clé
Pastilles : pastilles métallisées sur lesquelles souder les composants.
Pistes : pistes en cuivre entre les composants.
Vias : Perçages permettant une connexion électrique entre deux couches distinctes du PCB.
Plans : grands plans de cuivre utilisés pour distribuer l’alimentation et la masse.
Dégagement : distance minimale entre les éléments conducteurs pour éviter les courts-circuits.
Processus de conception de routage de PCB
Saisie de schéma : Créez un schéma de circuit pour déterminer la connectivité électrique.
Placement des composants : placez les composants en tenant compte du signal et de la dissipation thermique.
Routage : localiser les composants avec des pistes de manière à produire moins d’interférences électromagnétiques (EMI).
Définition de l’empilement de couches : définir le nombre de couches et leur ordre afin d’obtenir des performances maximales.
Vérification des règles de conception (DRC) : Vérifier les règles de conception, par exemple la largeur des pistes et l’espacement entre les pistes.
Génération de fichiers Gerber : générer les fichiers pour produire le PCB.
Principes de placement des composants
Le positionnement correct des composants est crucial pour la fonctionnalité et la fabricabilité des circuits imprimés (PCB) :
Localiser les composants importants (par exemple, microcontrôleurs, dispositifs de puissance) en position.
Regroupez les composants équivalents pour réduire la longueur des pistes.
Placez les composants sensibles et les signaux haute vitesse à l’écart des pistes d’alimentation bruyantes.
Maintenir un espace suffisant pour le soudage et la dissipation de chaleur.
Directives pour le routage
Le routage indique la manière dont le signal circule sur le PCB. Les règles de routage les plus importantes sont notamment les suivantes :
Utilisez des pistes courtes et linéaires pour les signaux à haute vitesse.
Réduisez au minimum les virages à 90 degrés pour éviter la réflexion du signal.
Faites correspondre soigneusement les paires différentielles (par exemple, USB, Ethernet) afin de préserver l’intégrité du signal.
Utilisez des plans d’alimentation et de masse pour réduire les EMI et améliorer la distribution de l’énergie.
Considérations sur l’empilement des couches
Un empilement de couches précis améliore l’intégrité du signal et réduit les interférences :
Circuits imprimés simple couche : faible coût mais applicables uniquement aux circuits simples.
Circuits imprimés double couche : Principalement adaptés aux conceptions relativement complexes.
Circuits imprimés multicouches: Requis par les circuits à haute densité et à haute vitesse, généralement avec des plans d’alimentation et de masse distincts.
Le processus de conception de circuits imprimés est un art consistant à trouver un équilibre délicat entre le respect des contraintes de conception et l’optimisation de la fabricabilité et des performances. En comprenant comment positionner les composants, router les pistes et appréhender les structures laminées, les concepteurs peuvent créer des conceptions de PCB efficaces et fiables. Les outils et méthodes présentés ici constituent la base d’une conception de PCB réussie, afin de garantir que les produits électroniques fonctionnent comme prévu dans le monde actuel. À mesure que la technologie progresse, la connaissance des bonnes pratiques en matière de conception de PCB restera essentielle pour toute personne travaillant dans l’industrie de la conception électronique.
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