Les problèmes les plus courants dans la conception de circuits imprimés et leur analyse

PCB (Printed Circuit Board) est tout à fait un noyau dans les produits électroniques qu'il est appliqué dans presque tous les appareils de différents domaines, du petit au grand, des ordinateurs, des télécommunications au matériel militaire. En termes simples, le PCB joue un rôle important dans la mise en œuvre des fonctions des produits électroniques.

Néanmoins, la conception d'un circuit imprimé n'est jamais une tâche facile et de nombreuses associations, entre couches, composants ou circuits, doivent être correctement gérées. Une conception mal pensée entraînera éventuellement des pannes ou même des catastrophes lorsqu'elle fonctionne à l'intérieur d'un système électronique. Malgré l'attribut de difficulté de la conception de PCB en soi, certains problèmes qui surviennent fréquemment peuvent être résumés afin que tous les concepteurs de PCB puissent en prendre connaissance à l'avance et apprendre à les traiter avant la phase de fabrication de PCB.

REMARQUE :cet article traite des problèmes de conception de PCB et des solutions basées sur la participation du logiciel Altium Designer.

Problèmes de conception de PCB sur schéma

Problème n° 1 :selon le rapport de l'ERC, il n'y a pas de signal d'accès sur les broches.
Analyse :
a. Les E/S doivent être définies sur les broches lors de l'établissement du package ;
b. Lors de l'établissement ou du placement des composants, l'attribut d'inconformité peut être modifié afin que les broches et les lignes restent lâches ;
c. Lors de l'établissement des composants, la broche souffre d'un sens inverse.

Problème n° 2 :les composants sont au-delà du papier.
Analyse :les fichiers ne sont pas créés au centre du papier de la bibliothèque de composants.

Problème #3 :La netlist du fichier d'ingénierie créé ne peut accéder que partiellement au PCB.
Analyse :L'élément "global" n'est pas sélectionné lors de la génération de la netlist.

Problème n° 4 :les composants ne sont pas pivotés.
Analyse :la méthode de saisie doit être inversée.

Problèmes de conception de PCB sur PCB

Problème n° 1 :lors du chargement du réseau, le rapport NODE ne se produit pas.
Analyse :
a. Les composants du schéma tirent peut-être parti du package qui n'est pas disponible dans la bibliothèque de composants ;
b. Les composants du schéma utilisent des packages incompatibles avec ceux utilisés dans la bibliothèque de composants ;

Problème n° 2 :le réseau de rapports DRC est divisé en deux sections.
Analyse :ce problème démontre que ce réseau n'est pas connecté et CONNECTED COPPER peut être utilisé pour parcourir le fichier.

Problème n° 3 :dans le processus de fonctionnement, l'écran bleu doit être utilisé le moins possible.
Analyse :les fichiers peuvent être exportés plusieurs fois pour générer un nouveau fichier DDR afin de réduire la taille du fichier. Le routage automatique n'est pas suggéré lors de la conception de PCB complexes.

Le routage est une étape assez importante dans la conception de PCB et toutes les étapes qui la précèdent sont toutes ses préparations. En matière de conception de circuits imprimés, le routage est le plus exigeant. Le routage PCB peut être classé en routage simple face, routage double face et routage multiface. Deux méthodes de routage sont disponibles :routage automatique et routage interactif. Avant le routage automatique, le routage interactif peut être utilisé à l'avance pour un système relativement complexe. Les lignes latérales aux bornes d'entrée et de sortie doivent éviter d'être parallèles les unes aux autres afin que des interférences RF ne puissent pas être générées. Des lignes de masse doivent être ajoutées si nécessaire et le routage sur deux couches adjacentes doit être vertical l'un par rapport à l'autre. Les lignes parallèles ont tendance à générer des couplages parasites. Le taux de routage du routage automatique dépend d'une mise en page bien pensée et les règles de routage peuvent être définies à l'avance. D'une manière générale, le routage basé sur l'interrogation peut être effectué en premier et le chemin de routage doit être optimisé dans son ensemble. Les lignes routées seront alors fermées et un réacheminement sera mis en place afin d'améliorer l'effet global. En ce qui concerne la conception des PCB à forte densité de composants, les seuls trous traversants peuvent difficilement compter avec de nombreux canaux de routage gaspillés. Par conséquent, aveugle et enterré via la technologie a été créé. Non seulement ils fonctionnent comme des trous traversants, mais ils économisent également de nombreux canaux de routage. En conséquence, le routage peut être plus facile, plus fluide et meilleur.

Problèmes de conception de PCB sur les interférences et leurs solutions

Des interférences se produisent toujours sur les équipements électroniques lors du processus de débogage et d'application, qui découlent d'un bon nombre de causes. Parmi toutes les causes, le routage irrationnel et le mauvais placement des composants génèrent la plupart des interférences en dehors des interférences résultant de l'environnement. Les interférences peuvent conduire l'équipement électrique à ne pas fonctionner normalement ou même à tomber en panne. Par conséquent, les interférences possibles doivent être limitées lors de la phase de conception du PCB.

Problème n° 1 :Génération et contrôle des interférences de ligne au sol.

Analyse et solutions :

Si les lignes de masse indiquent un potentiel nul, la différence de potentiel relative de chaque point de masse dans l'ensemble du circuit doit également être nulle. Cependant, il est presque impossible de garantir que la différence de potentiel est absolument nulle et une petite différence de potentiel entraînera éventuellement des signaux d'interférence affectant le fonctionnement normal de l'ensemble du circuit après avoir été amplifié par le circuit d'amplification.

Pour limiter les interférences, les méthodes suivantes peuvent être utilisées :a. les directives de mise à la terre correctes doivent être suivies ; b. les lignes de masse numériques doivent être séparées des lignes de masse analogiques ; c. les lignes au sol doivent être épaissies autant que possible; ré. la mise à la terre doit être recouverte autant que possible.

Problème n° 2 :Interférence de puissance et retenue.

Analyse et solutions :les interférences de puissance proviennent peut-être d'une conception schématique, d'un routage ou d'une disposition irrationnels. Par conséquent, les boucles AC-DC ne peuvent pas être connectées les unes aux autres pendant le routage et les lignes de masse ne doivent pas fonctionner en parallèle avec la grande boucle. De plus, les lignes électriques et les lignes de signal ne doivent pas être trop proches les unes des autres et ne peuvent jamais être parallèles. Si nécessaire, des filtres peuvent être ajoutés entre la borne de sortie de puissance et l'appareil.

Problème n° 3 :EMI (interférence électromagnétique) et sa limitation.

Étant donné que les composants sont placés de manière dense, si une conception irrationnelle est mise en œuvre, les EMI seront suscitées, telles que les interférences des paramètres de distribution et les EMI des composants. Des mesures correspondantes doivent être prises pour vaincre les différentes interférences.

Analyse et solutions :

un. Couplage parasite entre circuits d'impression. L'effet du paramètre de distribution entre deux conducteurs parallèles à courte distance est équivalent à celui de l'inductance et de la capacité qui se couplent réciproquement. Les signaux circulent à travers un conducteur tandis que les signaux inductifs sont générés par l'autre conducteur. Ainsi, les lignes de signal ne peuvent jamais être conçues pour être parallèles les unes aux autres lors de la conception du circuit imprimé ou des lignes de blindage peuvent être utilisées pour limiter les signaux d'interférence faibles afin d'arrêter les interférences.

b. Interférence entre les pièces magnétiques. Les haut-parleurs et les électroaimants produisent un champ magnétique constant tandis que les transformateurs et relais haute tension produisent un champ magnétique alternatif. Les deux champs magnétiques génèrent des interférences avec les composants périphériques et les lignes d'impression et des mesures de restriction correspondantes peuvent être prises en fonction de différentes situations :
• La coupure sur les lignes imprimées provoquée par les lignes magnétiques doit être réduite.
• Les positions de deux pièces magnétiques doivent rester verticales l'une par rapport à l'autre dans deux directions magnétiques différentes pour réduire le couplage entre les deux pièces.
• La source d'interférence doit recevoir un blindage magnétique et le couvercle de blindage doit être bien relié à la terre .

Problème n° 4 :interférence thermique et retenue.

Analyse et solutions :lorsque les appareils à haute puissance fonctionnent, ils présentent généralement une température si élevée que des sources de chaleur sont disponibles dans le circuit, ce qui provoque des interférences avec le circuit imprimé. Par conséquent, les composants sensibles à la température doivent être placés loin des pièces génératrices de chaleur lors de la conception de la configuration du circuit imprimé et les sources de chaleur doivent être placées à l'extérieur de la carte pour empêcher la chaleur générée de se transférer ou la dissipation thermique d'être générée. Si nécessaire, une feuille de dissipation thermique doit être équipée.

Cet article ne couvre que les problèmes les plus courants que nous rencontrons habituellement dans la conception de PCB et leurs solutions. En fait, plus de problèmes devraient être découverts dans votre expérience de conception pratique.

Ressources utiles
• Comment concevoir des PCB de haute qualité
• Les principales règles de conception de PCB que vous devez connaître
• Une directive du schéma à la conception de PCB basée sur Altium Designer
• Comment pour vaincre les interférences dans la conception de PCB
• Méthodes pour renforcer la capacité anti-interférence dans la conception de PCB