Guide rapide du débutant sur la disposition des circuits imprimés

PCB, abréviation de Printed Circuit Board, est la plate-forme fondamentale pour transporter des composants électroniques afin d'atteindre les fonctions correspondantes. Basé sur le matériau du substrat, le PCB est fabriqué conformément aux fichiers de conception de PCB avec une connexion réalisée entre les couches de la carte, la carte et les composants. La fonction principale du PCB réside dans son rôle de relais de transmission avec une pleine contribution à la connexion électrique entre toutes les pièces entourant le circuit imprimé. Par conséquent, le PCB est généralement considéré comme le cœur des produits électroniques.

Les PCB doivent être fabriqués en stricte conformité avec les fichiers de conception de PCB, y compris les fichiers Gerber, les fichiers de forage NC, les fichiers de conception de pochoir, etc., qui ensemble conduiront finalement à de vrais PCB. Cet article fournira un guide rapide sur la disposition des PCB aux débutants en conception de PCB, couvrant les problèmes clés concernant la conception et la disposition des PCB. On espère que cet article sera un pansement pour les ingénieurs débutants en électronique.

Qu'est-ce que la disposition des circuits imprimés ?

La disposition des PCB contient principalement le placement des composants à bord, le routage, la largeur de trace, l'espacement des traces, etc. Étant donné que la carte PCB est appliquée dans presque tous les produits électroniques, les PCB ont été largement appliqués dans des domaines tels que l'électronique grand public, l'information, les télécommunications, les soins médicaux ou même l'aérospatiale. . La disposition des PCB joue un rôle essentiel en affectant leurs fonctions et performances attendues.

Principes de base de la disposition des circuits imprimés

Dans le processus de dessin de schémas avec un logiciel de conception de PCB, il est essentiel de maîtriser les abréviations de l'électronique puisque les trois premières lettres sont généralement utilisées pour représenter un terme. Par exemple, RES signifie résistance ; CAP signifie condensateur ; IND signifie inducteur. Ainsi, il est d'une grande nécessité de maîtriser certains termes électroniques :tension, courant, Ohm, Volt, Ampère, Watt, circuit, élément de circuit, résistance, résistance, inductance, inductance, capacité, condensateur, loi d'Ohm, loi de Kirchhoff, loi de tension de Kirchhoff (KVL), loi actuelle de Kirchhoff (KCL), boucle, réseau, réseau passif à deux bornes, réseau actif à deux bornes.

Problèmes inévitables à prendre en compte dans la disposition des circuits imprimés

• Distance minimale

Une conception de circuit imprimé doit comporter un cadre et la distance minimale entre la ligne du cadre et la broche du composant doit être d'au moins 2 mm et il est rationnel de la définir à 5 mm.

• Placement des composants

Fondamentalement, lorsqu'il s'agit d'un système de circuit contenant un circuit numérique et un circuit analogique, ils doivent être séparés afin de rendre les systèmes couplés systématiquement en circuit appartenant à la même catégorie. De plus, les composants doivent être placés en fonction du sens de circulation du signal, des fonctions et des modules.

L'unité de traitement du signal d'entrée et les composants de commande du signal de sortie doivent être placés près du côté de la carte afin de rendre les lignes de signal d'entrée/sortie aussi courtes que possible et de réduire les interférences d'entrée/sortie.

En termes de sens de placement des composants, les composants ne peuvent être placés que verticalement ou horizontalement. Si une différence de potentiel relativement élevée est disponible entre les composants, la distance entre les composants doit être suffisamment grande pour arrêter la décharge.

En ce qui concerne une carte de circuit imprimé à densité moyenne, la distance entre les composants à faible puissance doit être considérée en fonction de la soudure. Lorsque la soudure à la vague est sélectionnée, la distance entre les composants peut être comprise entre 50 mil et 100 mil.

Conception des lignes d'alimentation et de masse dans la disposition des circuits imprimés

Ce n'est pas une tâche difficile pour les ingénieurs concepteurs de circuits imprimés de comprendre la cause de la génération de bruit entre les lignes de masse et les lignes électriques. Même si la disposition des circuits imprimés est parfaitement réalisée, les interférences dues à une prise en compte insuffisante de la disposition des lignes d'alimentation et de masse réduiront encore les performances du produit, voire entraîneront une panne totale. Par conséquent, c'est le travail de l'ingénieur de conception de circuits imprimés de réduire autant que possible les interférences sonores afin de garantir la qualité du produit avec les méthodes ci-dessous :

un. Une couche de cuivre de grande surface est utilisée comme lignes de masse et toutes les pièces inutilisées doivent être connectées à la terre, qui peut être utilisée comme lignes de masse. En termes de PCB multicouches, les lignes d'alimentation et de masse doivent être disposées respectivement dans différentes couches.

b. Un condensateur de découplage doit être ajouté entre les lignes d'alimentation et de terre.

c. La largeur des lignes au sol et des lignes électriques doit être définie autant que possible. Il est préférable de faire des lignes au sol plus larges que les lignes électriques. La disposition en largeur des lignes de terre, des lignes électriques et des lignes de signal doit être :lignes de terre > lignes électriques > lignes de signal.

ré. De larges lignes conductrices de masse doivent être utilisées pour créer une boucle sur un circuit imprimé avec un circuit numérique.

Trois conseils pour réduire les EMI dans la disposition des circuits imprimés

La maintenance CEM (compatibilité électromagnétique) est indispensable dans la configuration des circuits imprimés. La mise en œuvre de la CEM vise à réduire autant que possible les EMI (interférences électromagnétiques). Pour réduire les EMI, les trois éléments suivants doivent être ciblés :source d'interférence électromagnétique, chemin de couplage et victime.

Pour atteindre la CEM, les mesures doivent partir des éléments ci-dessus. Tout d'abord, la source d'interférence, le chemin de couplage et les appareils sensibles doivent être analysés et des mesures efficaces doivent être résumées et prises pour arrêter la source d'interférence, éliminer ou réduire le couplage d'interférence, diminuer la réponse des appareils sensibles aux interférences ou augmenter le niveau de sensibilité électromagnétique.

Afin de limiter les interférences causées par l'homme et de témoigner de la validité des mesures techniques appliquées, des mesures organisationnelles doivent également être prises. Ainsi, un ensemble complet de réglementations et de normes devrait être établi et suivi avec un spectre raisonnablement distribué. En outre, l'application du spectre doit être contrôlée et gérée et le mode de fonctionnement doit être déterminé en fonction de la fréquence, du temps de fonctionnement et de la direction de l'antenne. L'environnement électromagnétique doit être analysé et le placement doit être sélectionné avec l'administration EMC effectuée.

• Source d'interférence électromagnétique

La source EMI fait référence à tout type d'énergie électromagnétique (naturelle ou rayonnée par un appareil électrique) qui nuira aux personnes ou aux appareils dans le même environnement ou entraînera des dommages EMI à d'autres appareils, sous-systèmes ou à l'ensemble du système, entraînant une dégradation des performances ou échec.

• Chemin de couplage

Le chemin de couplage fait référence à l'accès ou au support utilisé pour transmettre les EMI.

• Victime

Victime fait référence à l'humain ou aux systèmes endommagés par les EMI, y compris les composants, équipements, sous-systèmes ou systèmes souffrant d'une dégradation ou d'une défaillance des performances.