Casa > Blog > Notizie dal settore > Principi chiave, considerazioni e tecniche per il layout e il routing dei PCB Il layout e il routing dei PCB sono processi fondamentali nella progettazione hardware, che consistono nel posizionamento dei componenti e nella realizzazione delle tracce conduttive sul PCB, influenzando direttamente le prestazioni, l'affidabilità e la compatibilità elettromagnetica (EMC) del circuito. Di seguito sono riportati i principi, le considerazioni e le tecniche chiave per la progettazione di PCB, suddivisi in due parti: layout e routing.
● Suddivisione in zone per moduli funzionali: ad esempio, alimentazione, analogico, digitale, RF, ecc., per evitare interferenze reciproche.
● Pianificazione del flusso del segnale: Disporre il layout secondo il flusso "ingresso → elaborazione → uscita" per ridurre la diafonia.
● Isolamento dei circuiti sensibili: mantenere i segnali ad alta frequenza, di clock, di reset e altri segnali lontani dalle fonti di interferenza.
● Iniziare dai componenti fissi: come connettori, interruttori, spie luminose, ecc.
● Centrare i componenti principali: come MCU, FPGA, ecc., posizionando i circuiti correlati attorno ad essi.
● Componenti che generano calore: considerare la dissipazione del calore: riservare spazio per la dissipazione del calore, posizionandoli vicino ai bordi o ai dissipatori di calore.
● Layout compatto: posizionare i convertitori DC-DC, gli LDO, ecc., il più vicino possibile al carico per ridurre l'area del circuito.
● Posizionamento dei condensatori di filtro: posizionare i condensatori di grandi dimensioni (ad esempio, condensatori elettrolitici) lontano dai pin di alimentazione del chip, e i condensatori di piccole dimensioni (ad esempio, condensatori ceramici).
● Posizionali il più vicino possibile ai pin di alimentazione del chip (sullo stesso strato) e collega i via direttamente al piano di alimentazione/massa.
● Utilizzare più piccoli condensatori in parallelo (ad esempio, 0,1 μF + 0,01 μF) per coprire una banda di frequenza più ampia.
● Posizionare il chip dell'orologio vicino al dispositivo di destinazione e accorciare le tracce.
● Posizionare il cristallo/oscillatore vicino al circuito integrato, impedire la presenza di piste al di sotto di esso e utilizzare una schermatura di massa.
● Calcolo della larghezza della linea elettrica: Calcolare la larghezza in modo appropriato in base alla corrente (ad esempio, larghezza 1A/mm), lasciando un margine.
● Larghezza della linea di segnale: tipicamente 4-8 mil; le linee di controllo dell'impedenza vengono calcolate in base alla sovrapposizione.
● Evitare angoli acuti (<90°), dare priorità ad angoli di 45° o a tracce arrotondate per ridurre le variazioni brusche di impedenza.
● Utilizzare tracce parallele, equidistanti e di uguale lunghezza, con differenze di lunghezza generalmente mantenute entro 5 mils.
● Evitare di attraversare piani di riferimento divisi per mantenere la coerenza dell'impedenza.
● I segnali critici (ad esempio, clock, dati ad alta velocità) devono essere brevi e rettilinei, riducendo al minimo i via.
● Le tracce degli strati adiacenti devono essere ortogonali per ridurre la diafonia.
● Regola 3W: spaziatura ≥ 3 volte la larghezza della traccia per ridurre l'accoppiamento.
● Mantenere un piano di massa completo ed evitare che le linee di segnale attraversino piani di massa divisi.
● Fornire uno strato di riferimento di terra continuo al di sotto dei segnali ad alta velocità, per garantire il percorso di ritorno più breve.
● Utilizzare più vie di alimentazione in parallelo per ridurre l'impedenza.
● Ridurre il numero di vie per i segnali ad alta velocità (in genere ≤ 2).
● Evitare i fori passanti sui pad (ad eccezione dei BGA); i fori passanti nei pad richiedono un trattamento di riempimento.
● Instradamento con topologia ad albero per evitare interferenze dovute all'impedenza comune.
● Collegamento a punto singolo per la massa analogica/digitale (generalmente tramite una resistenza da 0Ω o una perlina di ferrite).
● Schermatura e filtraggio: utilizzare coperture schermanti o vie di massa per isolare RF, clock, ecc.
● Trattamento dei bordi del circuito stampato: Tenere i segnali sensibili lontani dai bordi del circuito stampato per evitare l'irradiazione.
● Strategia di messa a terra: utilizzare un piano di massa completo per i circuiti stampati multistrato e segmentare correttamente le masse dei segnali misti.
● Verifica DRC: la larghezza delle tracce, la spaziatura, il diametro dei via, ecc., soddisfano i requisiti di processo.
● Verifica della connettività: nessuna rete non connessa.
● Integrità dell'alimentazione: percorsi di alimentazione a bassa impedenza, la caduta di tensione soddisfa i requisiti.
● Integrità del segnale: impedenza continua per segnali ad alta velocità, nessuna riflessione o diafonia significativa.
● Progettazione termica: percorsi di dissipazione del calore senza ostacoli per i componenti che generano calore.
● DFM: La spaziatura dei componenti soddisfa i requisiti di saldatura, i punti di riferimento, i bordi di processo, ecc. sono completi.
● Utilizzare vie di massa: posizionare le vie di massa in prossimità delle transizioni del livello del segnale per fornire un percorso di ritorno.
● Via cieche/interrate e tecnologia HDI: i circuiti stampati ad alta densità possono ridurre il numero di strati e migliorare le prestazioni.
● Assistenza alla simulazione: Eseguire simulazioni SI/PI sui segnali critici per ottimizzare i parametri di instradamento.
La progettazione e il routing dei PCB richiedono un equilibrio tra prestazioni elettriche, costi di produzione e complessità del progetto. In pratica, è consigliabile seguire l'ordine "prima il layout, poi il routing; prima i segnali critici, poi i segnali generici", apportando modifiche in modo flessibile in base alle caratteristiche specifiche del circuito. Per circuiti ad alta velocità, alta frequenza o alta precisione, si raccomanda di fare riferimento alle linee guida di progettazione del produttore del chip ed eseguire una verifica tramite simulazione.
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Yang sonico
Sonic, azienda specializzata in elettronica e automazione meccanica, opera da circa 22 anni nel settore della progettazione di PCB, ricerca e sviluppo e produzione di componenti elettronici. In qualità di direttore tecnico, coordina la catena di fornitura (componenti e parti CNC), fornendo supporto e consulenza professionale a clienti in tutto il mondo.
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