Digitale Leiterplatte:Eine moderne Schaltung, die auf binären digitalen Signalen läuft

Nahezu jeder Teil der Weltwirtschaft und sogar unser Leben sind auf digitalisierte Systeme angewiesen, damit die Dinge funktionieren. Daher sind digitale Leiterplatten unerlässlich, um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.

Wenn Sie ein Elektronikhersteller oder -designer sind, müssen Sie über ein tiefes Verständnis dieser Leiterplatten verfügen, um in Ihrem Tätigkeitsbereich relevant zu bleiben. In diesem Artikel tauchen wir tief in die Welt der digitalen Leiterplatten ein, also lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren!

Was ist Digital PCB?

Wie analoge Leiterplatten enthalten digitale Leiterplatten Leiterbahnen, leitfähige Pads und andere Merkmale. Zusammen unterstützen und verbinden diese Attribute elektronische Komponenten mechanisch bzw..

Dieser Leiterplattentyp ist jedoch aufgrund seiner digitalen Fertigungs-/Bestückungs- und Designprozesse einzigartig. Als Ergebnis rühmt es sich einer verbesserten Funktionsweise, wie z. B. der Kontrolle der Einfügungsdämpfung auf den Übertragungsleitungen und der Impedanzanpassung.

Eine digitale Steuerung (Hitachi J100A)

Quelle:Wikimedia Commons

Solche PCBs enthalten mehrere Mikroprozessoren und andere Hochleistungsplatinenkomponenten mit der Fähigkeit, mehrere Milliarden Aufgaben pro Sekunde zu bewältigen. Einige Beispiele umfassen eine Digitaluhr-Leiterplatte und eine Voltmeter-Leiterplatte.

Ähnlichkeiten zwischen analogen und digitalen Leiterplatten

Analoge und digitale Leiterplatten haben viele technische und gestalterische Ähnlichkeiten, aber Sie müssen die Kapazität verstehen, um diese Ähnlichkeit zu verstehen.

Parasitäre Kapazität entsteht, wenn zwei Drähte nahe an der Leiterplatte liegen. In einem solchen Aufbau induziert eine plötzliche Spannungsspitze auf einem Draht einen Stromimpuls auf dem anderen.

Abgesehen von der Trennung der digitalen und analogen Schaltungsteile müssen Sie auch die digitale Schaltaktion von der analogen Platine und die niedrige von der hohen Frequenz unterscheiden.

Eine analoge Sprachsynthesizer-Platine

Quelle:Wikimedia Commons

Die beiden haben einige Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Verkabelung, und hier ist ein genauerer Blick darauf:

Verkabelungsstrategie-Ähnlichkeiten zwischen analogen und digitalen PCBs

• Bypass-/Entkopplungskapazität.
• Simulatoren und digitale Geräte benötigen Kondensatoren, insbesondere bei der Verkabelung. Diese werden an den Kondensator angeschlossen, der dem Stromanschluss am nächsten liegt, normalerweise 0,1 uF. Die Versorgungsseite benötigt auch einen Kapazitätstyp (10uF).
• Sowohl digitale als auch analoge Platinen benötigen Pins, die dem Stromeingang am nächsten sind.

Die Stromversorgung einer Leiterplatte

Quelle:Flickr

• Die Strom- und Erdungsdrähte sollten der PCB eines Monopanels am nächsten sein. Wenn Sie die beiden nicht anpassen, erzeugen sie eine Systemschleife, die Rauschen erzeugt, sodass eine solche Platzierung die Wahrscheinlichkeit verringert, dass elektromagnetische Interferenzen auftreten.

Unterschiede in der Verkabelungsstrategie zwischen analogen und digitalen PCBs

Herausfordernde Bodenebene

Die übliche Praxis bei der Leiterplattenverdrahtung ist eine ununterbrochene Masseebene. Dies minimiert jedoch den dl/dt-Effekt in digitalen Schaltungen, der Änderungen im Massepotential verursacht, was zu Rauschen im analogen Abschnitt führt.

Daher ist die Trennung der digitalen Schaltung von der analogen Seite auf der Masseebene wesentlich, um das Rauschen auf der analogen Signalseite zu reduzieren.

Eine PCB-Masseebene

Quelle:Wikimedia Commons

Am besten verkabeln Sie dazu die analoge Groundplane getrennt von der Masseverbindung.

Platzieren Sie alternativ die analogen Komponenten und Schaltungen am entferntesten Ende. Ziel ist es, die Unterbrechung des analogen Signals so weit wie möglich zu minimieren.

Bei digitalen Schaltkreisen sind solche Überlegungen jedoch nicht erforderlich, da sie hohe Rauschpegel tolerieren können.

Komponentenplatzierung

Wie bereits erwähnt, ist der digitale Teil der Schaltung rauschreich, während der analoge Teil leise ist. Trennen Sie daher immer die digitalen Komponenten von den analogen Komponenten, insbesondere wenn Sie ein Mixed-Signal-System aufbauen.

Eine integrierte Mixed-Signal-Schaltung

Quelle:Wikimedia Commons

PCB-Design erzeugt parasitäre Komponenten

Beim Entwerfen einer Leiterplatte ist es einfach, zwei parasitäre Komponenten zu erstellen, die eine parasitäre Induktivität oder Kapazität verursachen können. Da die Rauschtoleranz bei analogen Boards geringer ist, besteht die effektivste Lösung darin, die Größe/den Abstand zwischen den Leitungen zu ändern.

Alternativ können Sie die Drähte zwischen den beiden Leitungen erden, um eine niedrige Impedanz zu erzeugen, die das für die Erzeugung der Interferenz verantwortliche elektrische Feld schwächt.

Vorteile der digitalen Leiterplatte

• Enthält Geräusche, die durch die Stromverteilung erzeugt werden
• Hilft bei der Impedanzkontrolle (Anpassung)
• Erhält die Signalintegrität
• Minimiert das Übersprechen zwischen benachbarten Spuren
• Reduziert die Effekte, die durch das Bouncen der Massereferenz erzeugt werden
• Sehr immun gegen elektromagnetische Störungen

Anwendungen von Digital Circuit Board

• Netzwerkkommunikation
• 5G-Basisstationen und Internet-Switches
• IoT-Geräte
• Hochgeschwindigkeits-Computing
• IC-Testsysteme
• Medizinische Ausrüstung

Medizinische Ausrüstung

• Verbraucherorientierte installierte Elektronik wie Geldautomaten
• Radios

Digitale Leiterplattenmontage

Bevor Sie zur Montage gehen, ist es wichtig zu verstehen, dass eine digitale Leiterplatte ein binäres System verwendet.

Außerdem setzt es bei der Montage auf eine digitale Anbindung der Übergabe- und Datenempfangspunkte. Dieser Thread ermöglicht Änderungen in Echtzeit, um die Montagequalität zu erhalten oder zu verbessern.

Auch wenn das Binärsystem einfach aussieht, kann es in digitalen Leiterplatten mehrere Komplexitätsstufen aufweisen. Aber der Vorteil ist, dass digitale Geräte steuerbar und programmierbar sind.

Eine digitale Hightech-Leiterplatte mit Mikrochips und einem Prozessor

Daher können Sie das Binärsystem verwenden, das Ihnen hilft, andere digitale Geräte zu steuern, zu drehen und zu steuern, die weltweit in mehreren Anwendungen verwendet werden.

Diese detaillierte Beschreibung des digitalen Montageprozesses hilft Ihnen, Digitalisierungsanwendungen zu verstehen.

Montageprozess

PCBA-Prototyping

Das Prototyping ist entscheidend für die Qualitätsentwicklung im Bestückungsprozess für komplexe, moderne Leiterplatten. Dies ist besonders wichtig, um eine hohe Verarbeitungsqualität und einen zuverlässigen Betrieb zu erreichen. Sie können den Leiterplattenherstellungsprozess in zwei Segmente unterteilen:

Effiziente &kostengünstige Produktion

Die Prozessqualität (effiziente Produktion hochwertiger Platinen) ist entscheidend für die Produktion großer oder kleiner Stückzahlen.

Die Montage besteht aus mehreren Schritten, genau wie die Platinenherstellungsphase und der Designprozess. Diese Attribute erklären die Montageschritte im Detail.

Attribute der digitalen Leiterplattenbestückung

Geschwindigkeit

Ihre Bestellung sollte so schnell wie möglich bearbeitet werden, aber das ist kein Problem, da digitale Maschinen den gesamten Leiterplattenbestückungsprozess übernehmen.

Automatisierte Produktion von Leiterplatten

Präzision

Eine Bestückungsmaschine muss präzise genug sein, um alles an der richtigen Stelle zu platzieren, um die Effizienz und Leistung einer digital gedruckten Leiterplatte zu steigern.

Genauigkeit

Genauigkeit ist ein entscheidender Faktor im Montageprozess, da sie sicherstellt, dass die digitale Leiterplatte wie vorgesehen funktioniert.

Agilität

Sollten bei der Leiterplattenbestückung Fehler auftreten, sollte der Prozess flexibel genug sein, um den Betrieb schnell wieder aufzunehmen.

Steuerung

Die Kontrolle ist ein wesentlicher Bestandteil der Leiterplattenbestückung, da sie sicherstellt, dass nichts ungeschehen bleibt.

Konventionelle oder digitale PCB-Bestückung:Welche würden Sie wählen?

Die Wahl hängt hier vom Entwickler und Hersteller digitaler Leiterplatten ab. In Bezug auf den Hersteller hat jeder spezifische Design For Assembly (DFA)-Richtlinien, die sich auf seine Ausrüstung und Prozesse zur Qualitätskontrolle stützen.

Ausrüstung zur Herstellung von Miniatur-Leiterplatten

Abgesehen von einem automatisierten Bestückungsprozess sollte Ihre digitale Leiterplatte alle Ihre Anforderungen und Spezifikationen erfüllen. Einige Hersteller müssen jedoch manuelle Überprüfungen durchführen, was die Qualität beeinträchtigen und die Bearbeitungszeit verlangsamen kann.

Ein automatisiertes optisches Messinstrument, das eine Leiterplatte inspiziert

Daher müssen Sie mit einem zuverlässigen Leiterplattenhersteller wie WellPCB zusammenarbeiten, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Wir sind seit 2005 in der Herstellung und Bestückung von Leiterplatten tätig, daher kombinieren wir Erfahrung und die beste Ausrüstung, um sicherzustellen, dass Sie hochwertige digitale Leiterplatten zu angemessenen Preisen erhalten.