Meisterfreundliche PCB-Layout-Richtlinien

Als vorbereitender Schritt des PCB-Fertigungsprozesses ist das PCB-Layout eine der wichtigsten Phasen im PCB-Design, da seine Qualität im Wesentlichen die des PCB-Routings bestimmt, was sich weiter auf die endgültige Zuverlässigkeit und Funktionalität von PCBs auswirkt. Daraus lässt sich schließen, dass ein vernünftiges PCB-Layout den Weg für qualitativ hochwertige Leiterplatten ebnet. Ein unangemessenes PCB-Layout kann jedoch zu Problemen in Bezug auf Funktionalität und Zuverlässigkeit führen. Ein gut gestaltetes PCB-Layout bringt mehr Komfort, da es nicht nur Platz auf der PCB-Oberfläche spart, sondern auch die Leistung der Schaltung garantiert.

PCB-Layout gibt es hauptsächlich in zwei Arten, interaktives Layout und automatisches Layout. Im Allgemeinen bildet das automatische Layout den Rahmen, auf dessen Grundlage die Anpassung durch das interaktive Layout durchgeführt wird. Während des PCB-Layouts kann eine Umverteilung auf der Gate-Schaltung entsprechend der spezifischen Routing-Situation implementiert werden. Es werden zwei Gate-Schaltungen ausgetauscht, die dann zu einem optimalen Layout werden, das am benutzerfreundlichsten für das Routing ist.

Nach Abschluss des PCB-Layouts können einige Informationen auf PCB-Designdateien oder Schaltplänen gekennzeichnet werden, sodass die Informationen oder Daten auf der Leiterplatte mit den in den Schaltplänen dargestellten übereinstimmen. Als Ergebnis kann eine synchrone Änderung sowohl bei der Profilerstellung als auch bei der Modifikation des PCB-Designs aufrechterhalten werden. Darüber hinaus werden analoge Daten aktualisiert, und die elektrische Leistung und Funktionen können auf Platinenebene verifiziert werden.

Grundregeln des PCB-Layouts

Grundsätzlich sollte das PCB-Layout zwei Grundregeln entsprechen:
1). Das PCB-Layout sollte eine hohe Qualität gewährleisten.
2). Das PCB-Layout sollte ordentlich und klar aussehen, damit die Komponenten gleichmäßig auf die Platinenoberfläche gelegt werden können.

Sobald ein Produkt in Bezug auf die beiden oben genannten Aspekte zufriedenstellend funktioniert, kann es als perfekt angesehen werden.

Praktische Richtlinien für das PCB-Layout

Richtlinie Nr. 1. Schleife sollte so kurz wie möglich sein.

Schleifen, insbesondere Hochfrequenzschleifen, sollten so kurz wie möglich sein. Kleine Schleifen weisen normalerweise eine geringere Induktivität und einen geringeren Widerstand auf und können dazu beitragen, die Signalanzahl zu reduzieren, die in den Knoten eingekoppelt wird und von einer externen Quelle stammt oder von einem Knoten übertragen wird. Die Induktivität kann verringert werden, wenn sich die Schleife auf der Masseebene befindet. Sie können auch die Schleife der Operationsverstärkerschaltung so kurz wie möglich halten, um zu verhindern, dass Rauschen in die Schaltung eingekoppelt wird.

Richtlinie Nr. 2. Die thermische Durchkontaktierung sollte an geeigneter Stelle angebracht werden.

Durchkontaktierungen übertragen Wärme von einem Ende der Leiterplatte auf die andere Seite, was besonders nützlich ist, wenn die Leiterplatte auf einem Kühlkörper auf dem Gehäuse montiert ist. Unter solchen Bedingungen leitet das Chassis die Wärme weiter ab. Große Durchkontaktierungen weisen eine bessere Wärmeableitungseffizienz auf als kleine Durchkontaktierungen. Mehrere Durchkontaktierungen sind in Bezug auf die Wärmeableitung effizienter als einzelne Durchkontaktierungen und reduzieren die Betriebstemperatur der Komponenten. Niedrigere Betriebstemperatur führt zu höherer Zuverlässigkeit.

Richtlinie Nr. 3. Via Größe und Anzahl sollten sinnvoll arrangiert werden.

Vias weisen sowohl Induktivität als auch Widerstand auf. Wenn Sie planen, das Routing von einem Ende der Leiterplatte zum anderen Ende zu arrangieren und eine relativ niedrige Induktivität oder einen relativ niedrigen Widerstand fordern, können Sie sich auf mehrere Durchkontaktierungen verlassen. Große Durchkontaktierungen weisen einen geringeren Widerstand auf. Diese Methode funktioniert besonders gut, wenn Siebkondensator und Hochstromknoten mit Masse verbunden sind.

Richtlinie Nr. 4. Achten Sie auf hitzeempfindliche Bauteile.

Wärmeempfindliche Bauteile sollten weit entfernt von wärmeerzeugenden Bauteilen angeordnet werden. Wärmeempfindliche Komponenten umfassen Thermoelemente und Elektrolytkondensatoren. Die Temperaturmessung wird möglicherweise beeinträchtigt, wenn sich das Thermoelement in der Nähe einer Wärmequelle befindet. Elektrolytkondensatoren leiden unter einer verkürzten Lebensdauer, wenn sich Elektrolytkondensatoren in der Nähe von Komponenten befinden, die Wärme erzeugen. Zu den wärmeerzeugenden Komponenten gehören möglicherweise Dioden, Induktivitäten, Dioden, Brückengleichrichter, MOSFETs und Widerstände, deren erzeugte Wärme von dem durch sie fließenden Strom abhängt.

Richtlinie Nr. 5. Der Entkopplungskondensator sollte sorgfältig platziert werden.

Der Entkopplungskondensator sollte sich in der Nähe der IC-Leistungs- oder Erdungsstifte befinden, um die Entkopplungseffizienz zu maximieren. Streukapazität wird verursacht, wenn der Kondensator an einem entfernten Ort platziert wird. Zwischen Kondensatorstiften und Masseebene sollten mehrere Durchkontaktierungen angeordnet werden, damit die Induktivität reduziert werden kann.

Richtlinie Nr. 6. Wärmeleitpad sollte intelligent platziert werden.

Die Einstellung des Wärmeleitpads zielt darauf ab, den Abstand zwischen Leiterbahnen oder Füll- und Komponentenstiften so klein wie möglich zu machen, was für das Löten von Vorteil ist. Kleine Verbindung ist kurz, wenn es um Widerstandsreduzierung geht. Sobald Wärmeleitpads auf den Komponentenstiften nicht angebracht sind, wird die Temperatur der Komponenten niedriger sein. Eine bessere thermische Verbindung ist verfügbar, indem Leiterbahnen oder Füllungen verbunden werden, was die Wärmeableitung unterstützt. Allerdings ist es schwieriger zu löten oder zu entlöten.

Richtlinie Nr. 7. Digitale und Rauschspuren sollten von analogen Schaltungen entfernt sein.

Parallele Spuren oder Leiter können zur Erzeugung von Kapazitäten führen. Signale neigen dazu, auf Schaltungen gekoppelt zu werden, wenn Leiterbahnen zu nahe beieinander angeordnet sind, was insbesondere für eine relativ hohe Frequenz gilt. Hochfrequenz- und Rauschspuren sollten weit entfernt von denen sein, die nicht durch Rauschen gestört werden sollen.

Richtlinie Nr. 8. Der Abstand zwischen den Leiterbahnen und der Montagedurchführung sollte angemessen angeordnet werden.

Zwischen Kupferbahnen oder Füll- und Befestigungsdurchkontakten sollte ausreichend Platz gelassen werden, um Stromschlaggefahr zu vermeiden. Lötstopplack ist kein zuverlässiger Induktor, daher sollte auch ein ausreichender Abstand zwischen Kupfer und Montageteilen eingehalten werden.

Richtlinie Nr. 9. Masse kann gefährlich sein, wenn Sie ihr beim PCB-Layout wenig Aufmerksamkeit schenken.

Masse ist kein idealer Leiter, daher sollte darauf geachtet werden, dass die Störmasse entfernt von leisen Signalen platziert wird. Massebahnen sollten groß genug sein, um den fließenden Strom zu führen. Das Platzieren einer Masseebene unter Signalspuren kann helfen, die Spurenimpedanz zu reduzieren, was eine ideale Bedingung ist.

Richtlinie Nr. 10. Die Leiterplatte sollte als Kühlkörper betrachtet werden.

Um oberflächenmontierte Komponenten herum sollte mehr Kupfer angebracht werden, damit eine zusätzliche Oberfläche zur Wärmeableitung bereitgestellt werden kann, was eine Methode ist, die eine höhere Effizienz fördert. Ähnliche Richtlinien werden sogar in Datenblättern einiger Komponenten erwähnt.

Zusätzliche Tipps zum PCB-Layout

Sobald das PCB-Layout abgeschlossen ist, überprüfen Sie bitte Ihr PCB-Layout sorgfältig anhand der folgenden Tipps, bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren.
1). Die Leiterplattengröße sollte überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie mit der in den Schaltplänen oder der Leiterplattenherstellungstechnik dargestellten Anforderung kompatibel ist und ob Passermarken vorhanden sind.
2). Komponenten sollten gewährleistet sein, dass es im zweidimensionalen und dreidimensionalen Raum keinen Konflikt gibt.
3). Komponenten sollten überprüft werden, um sicherzustellen, dass alle Komponenten sauber und gleichmäßig verteilt sind.
4). Komponenten, die einen konsequenten Austausch erfordern, sollten überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie für einen Austausch oder eine Modifikation zugänglich sind.
5). Zwischen wärmeempfindlichen und wärmeerzeugenden Bauteilen wurde ausreichend Abstand eingehalten.
6). Verstellbare Komponenten müssen gewährleistet sein, dass sie bequem eingestellt werden können.
7). Der Wärmeableitungsbereich sollte einen Kühlkörper enthalten und einen gleichmäßigen Luftstrom aufweisen.
8). Der Signalfluss sollte reibungslos und die Verbindungen so kurz wie möglich sein.

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