اصول طراحی PCB چیست؟

برای دستیابی به بهترین عملکرد مدارهای الکترونیکی، چیدمان قطعات و مسیریابی سیم ها بسیار مهم است.به منظور طراحی یکPCBبا کیفیت خوب و هزینه کماصول کلی زیر باید رعایت شود:
چیدمان
ابتدا اندازه PCB را در نظر بگیرید.اگر اندازه PCB خیلی بزرگ باشد، خطوط چاپ شده طولانی خواهند بود، امپدانس افزایش می یابد، توانایی ضد نویز کاهش می یابد و هزینه نیز افزایش می یابد.اگر خیلی کوچک باشد، اتلاف گرما خوب نخواهد بود و خطوط مجاور به راحتی مختل می شوند.پس از تعیین اندازه PCB، محل قطعات ویژه را تعیین کنید.در نهایت با توجه به واحد عملکردی مدار، تمامی اجزای مدار چیده می شوند.
هنگام تعیین محل اجزای خاص، اصول زیر باید رعایت شود:
① اتصال بین اجزای فرکانس بالا را تا حد امکان کوتاه کنید و سعی کنید پارامترهای توزیع و تداخل الکترومغناطیسی متقابل آنها را کاهش دهید.قطعاتی که مستعد تداخل هستند نمی توانند خیلی نزدیک به هم باشند و اجزای ورودی و خروجی باید تا حد امکان دورتر باشند.
② ممکن است بین برخی از اجزا یا سیم ها اختلاف پتانسیل بالایی وجود داشته باشد و فاصله بین آنها باید افزایش یابد تا از اتصال کوتاه تصادفی ناشی از تخلیه جلوگیری شود.قطعات با ولتاژ بالا باید در مکان هایی چیده شوند که در هنگام اشکال زدایی به راحتی با دست قابل دسترسی نیستند.

③ اجزای با وزن بیش از 15 گرم باید با براکت ثابت شده و سپس جوش داده شوند.آن دسته از قطعاتی که بزرگ و سنگین هستند و گرمای زیادی تولید می کنند نباید روی برد چاپی نصب شوند بلکه باید روی صفحه زیر شاسی کل دستگاه نصب شوند و مشکل اتلاف گرما در نظر گرفته شود.اجزای حرارتی باید دور از اجزای گرمایشی نگهداری شوند.
④ برای چیدمان اجزای قابل تنظیم مانند پتانسیومترها، سیم پیچ های اندوکتانس قابل تنظیم، خازن های متغیر و سوئیچ های میکرو، الزامات ساختاری کل دستگاه باید در نظر گرفته شود.اگر در داخل دستگاه تنظیم شود، باید روی تخته چاپ شده در جایی که برای تنظیم راحت است قرار گیرد.اگر خارج از دستگاه تنظیم شود، موقعیت آن باید با موقعیت دستگیره تنظیم روی پانل شاسی تنظیم شود.
با توجه به واحد عملکردی مدار، هنگام چیدمان تمام اجزای مدار، اصول زیر باید رعایت شود:
①موقعیت هر واحد مدار عملکردی را با توجه به جریان مدار مرتب کنید، به طوری که طرح برای گردش سیگنال مناسب باشد و جهت سیگنال تا حد امکان سازگار باشد.
② اجزای اصلی هر مدار عملکردی را به عنوان مرکز در نظر بگیرید و اطراف آن را طرح ریزی کنید.قطعات باید به طور یکنواخت، منظم و فشرده بر روی PCB کشیده شوند، و اتصالات بین قطعات را به حداقل رسانده و کوتاه کنند.

③ برای مدارهایی که در فرکانس های بالا کار می کنند، پارامترهای توزیع بین اجزا باید در نظر گرفته شود.به طور کلی، مدار باید تا حد امکان اجزاء را موازی قرار دهد.به این ترتیب نه تنها زیباست، بلکه به راحتی مونتاژ و جوش داده می شود و تولید انبوه آن نیز آسان است.
④ اجزای واقع در لبه برد مدار معمولاً کمتر از 2 میلی متر از لبه برد مدار فاصله ندارند.بهترین شکل برای برد مدار، مستطیل است.نسبت تصویر 3:2 یا 4:3 است.هنگامی که اندازه سطح برد مدار بزرگتر از 200 میلی متر ✖150 میلی متر است، استحکام مکانیکی برد مدار باید در نظر گرفته شود.
سیم کشی
اصول به شرح زیر است:
① سیم های مورد استفاده در پایانه های ورودی و خروجی باید تا حد امکان از مجاورت و موازی بودن با یکدیگر خودداری کنند.بهتر است یک سیم زمین بین خطوط اضافه کنید تا از جفت بازخورد جلوگیری شود.
② حداقل عرض سیم برد مدار چاپی عمدتاً با قدرت چسبندگی بین سیم و بستر عایق و مقدار جریان عبوری از آنها تعیین می شود.

هنگامی که ضخامت فویل مس 0.05 میلی متر و عرض 1 تا 15 میلی متر باشد، دما از طریق جریان 2 آمپر از 3 درجه سانتیگراد بالاتر نخواهد بود، بنابراین عرض سیم برای برآورده کردن الزامات 1.5 میلی متر است.برای مدارهای مجتمع، به ویژه مدارهای دیجیتال، معمولاً عرض سیم 0.02-0.3 میلی متر انتخاب می شود.البته تا حد امکان از سیم های عریض مخصوصا سیم های برق و زمین استفاده کنید.
حداقل فاصله هادی ها عمدتاً توسط مقاومت عایق در بدترین حالت بین خطوط و ولتاژ شکست تعیین می شود.برای مدارهای مجتمع، به ویژه مدارهای دیجیتال، تا زمانی که فرآیند اجازه می دهد، گام می تواند به کوچکی 5-8 um باشد.

③ گوشه های سیم های چاپ شده عموماً به شکل قوس هستند، در حالی که زوایای قائمه یا زوایای گنجانده شده بر عملکرد الکتریکی در مدارهای فرکانس بالا تأثیر می گذارد.علاوه بر این، سعی کنید از استفاده از فویل مسی در سطح وسیع خودداری کنید، در غیر این صورت، هنگامی که برای مدت طولانی گرم می شود، به راحتی باعث گشاد شدن و افتادن فویل مسی می شود.هنگامی که باید از یک سطح بزرگ از فویل مس استفاده شود، بهتر است از شکل شبکه استفاده شود، که برای از بین بردن گاز فرار تولید شده توسط چسب بین فویل مس و بستر هنگام گرم شدن مفید است.
پد
سوراخ مرکزی لنت کمی بزرگتر از قطر سرب دستگاه است.اگر پد خیلی بزرگ باشد، به راحتی می توان یک اتصال لحیم کاری مجازی را تشکیل داد.قطر بیرونی D پد معمولاً کمتر از d+1.2 میلی متر نیست که d قطر سوراخ سربی است.برای مدارهای دیجیتال با چگالی بالا، حداقل قطر پد می تواند d+1.0 میلی متر باشد.
ویرایش نرم افزار برد PCB