ERDUNGSLEITERBAHN LAYOUT MIT DEM ALTIUM DESIGNER KREIEREN

Zachariah Peterson
|  Erstellt: May 20, 2020  |  Aktualisiert am: November 14, 2020

Wahrscheinlich ist das Routing von Leiterbahnen die beeindruckendste Aufgabe beim Leiterplattendesign. Sie müssen nicht nur die Komponenten präzise verbinden, sondern auch Durchgänge für das Design von mehrschichtigen Leiterplatten führen und dabei sicherstellen, dass die Zwischenräume und Abstände den Toleranzen Ihrer Leiterplattenfertigung und -montage entsprechen. Um diese Herausforderungen erfolgreich zu meistern, müssen Sie eine gute Leiterplattenanordnung für die Erdung und Stromversorgung in Ihr Design integrieren.

Erdungsleiterbahn-Layout in Altium Designer

Das fortschrittlichste und umfassendste Softwarepaket für Leiterplatten-Design, das die Stromversorgung und das Erdungsleiterbahn-Layout

vereinfacht.

Aufgrund des durchgängigen Einsatzes digitaler und analoger Elektronik in nahezu allen Arten von Produkten ist es üblich, Netzteile auf Leiterplatten oder Platinen zu haben. Diese Schaltungen enthalten typischerweise DC-DC-Wandler, um eine Eingangsspannung auf einen niedrigeren Pegel abzusenken, um Transistoren und integrierte Schaltungen (ICs) zu versorgen. Es ist auch üblich, Leiterplatten zu haben, die digitales und analoges Design kombinieren, sowie elektronische Schaltungen, die ein Mixed-Signal-Design erfordern, das Hochfrequenzkomponenten enthält. Wenn Ihre Leiterplatte einen Stromversorgungsschaltkreis enthält oder die Stromversorgung auf die Komponenten verteilt werden muss, ist das Anlegen guter Richtlinien für das Erdungsleiterbahn-Design ein Muss für einen sicheren Betrieb und die Leiterplattenfertigung.

Was Ist Ein Gutes Leiterplatten-Netzteil-Layout?

Ein gutes Layout der Leiterplatten-Stromversorgung ist die Verteilung Ihrer Stromversorgungssignale an alle erforderlichen Geräte auf einem Niveau oder innerhalb eines akzeptablen Bereichs, das den gewünschten Betrieb ermöglicht. Alle Leistungssignale erfordern einen Rückweg; Verteilung bedeutet daher auch, dass angemessene Wege, die zu erden sind, bereitgestellt werden müssen. Um die Herstellung Ihrer Leiterplatte, insbesondere der Leiterplattenbaugruppe, zu erleichtern, müssen Ihre Leistungs- und Erdungsleiterbahnen den vom Hersteller für Leiterplattenbauart (DFM) angegebenen Toleranzen entsprechen. Darüber hinaus handelt es sich bei Netzteilen in der Regel um Hochleistungsgeräte, und Ihr Design muss Wärmeableitungspfade zu Wärmeleitkontaktstellen umfassen, wie in Abbildung 1 unten gezeigt, um ein Überhitzen während des Lötens zu verhindern, das die Komponenten oder die Leiterplatte beschädigen könnte.

Erdungsleiterbahn-Layout

Abb. 1 Erstellung einer thermischen Entlastung

(Alt Text: Erdungsleiterbahn-Layout Abb. 1 Erstellung einer thermischen Entlastung.)

UNTERSCHIEDLICHE SIGNALTYPEN ERFORDERN UNTERSCHIEDLICHE LEITERBAHN-ROUTING-SCHEMATA

Beim Entwerfen des Leistungs- und Erdungssignal-Routings für Ihre Leiterplatte ist es wichtig, die Richtlinien für das Routing von Leiterbahnen einzuhalten, die die Notwendigkeit erkennen, Signale verschiedener Typen zu isolieren, um die Signalintegrität zu verbessern. Dies sollte sich in Ihrem Komponentenlayout widerspiegeln, wodurch die Isolation von Leiterbahn-Routing-Schemata einfacher wird.

Mit ActiveRoute Von Altium Designer Können Sie Die Stromversorgung Und Das Ground-Routing Ganz Einfach Gestalten

Es gibt viele Überlegungen, die ein Leiterplatten-Designer beim Routing von Leiterbahnen berücksichtigt. einschließlich Leiterbahnbreiten, Leiterbahnlängen, Kupfergewichte und welche art von Durchgängen für Signal-, Stromversorgungsebenen und Masseflächen zu verwenden ist. Wenn Sie Abstand- und Trennungsanforderungen hinzufügen, können verschiedene Stromversorgungspegel, Mixed-Signal-Verarbeitung und Leiterbahn-Routing für die Hindernisvermeidung als äußerst schwierig erscheinen. Und ohne die richtige Leiterplatten-Software für das Routing kann es eine lange und mühsame Übung sein, bis ein akzeptables Leiterplatten-Layout realisiert wird, das Ihren Betriebs- und Fertigungsanforderungen entspricht.

ACTIVEROUTE-FLEXIBILITÄT ERMÖGLICHT AUTOMATISCHES, MANUELLES UND INTERAKTIVES LEITERBAHN-ROUTING

Um den zahlreichen, manchmal in Konflikt stehenden Anforderungen an die Routenverfolgung gerecht zu werden, benötigen Sie ein Routing-Tool, mit dem Sie die Einschränkungen und Empfehlungen, die Ihre Pfade einschränken, nicht verwenden müssen. Sie müssen jedoch auch flexibel genug sein, um die Abhängigkeitsprioritäten festzulegen und die erforderlichen geometrischen Entscheidungen für das Routing von Objekten zu treffen. Bei den meisten Leiterplatten-Software-Design-Paketen müssen Sie entweder manuell oder automatisch wählen oder, wie es in den meisten Fällen geschieht, sie nacheinander anwenden. Diese Routingmethode ist zeitaufwändig und erfordert normalerweise eine umfangreiche Fehlerbehebung. Die Lösung ist Altium ActiveRoute, mit der Sie die Konsistenz der Automatisierung und die Kreativität des manuellen Routings interaktiv nutzen können.

Erdungsleiterbahn-Design

Abb. 2 Routenformungsoptionen in Altium Designer

(Alt Text: Erdungsleiterbahn-Design Abb. 2 Routenformungsoptionen in Altium Designer)

Die Erweiterten Funktionen Von Altium Designer Beweisen, Dass Das Routing Der Leiterplattenlayouts Die Anforderungen An Leistung Und Herstellbarkeit Erfüllt

Das Bestehen des Designregelprüfung (DRC) ist ein guter Hinweis darauf, dass Ihr Design die Voraussetzungen für Ihre Leiterplattenfertigung und -montage erfüllt, vorausgesetzt, es wurde gutes Design für die Herstellbarkeit gemäß Ihrem Vertragshersteller (CM) verwendet. Bevor Sie jedoch Ihre Designdateien abschicken, sollten Sie zusätzliche Überprüfungen Ihrer Stromversorgung und Erdung durchführen, einschließlich visueller Inspektion und thermischer Analyse.

3D-SICHTPRÜFUNG, INTERAKTIVES ROUTING UND STROMVERTEILUNGSNETZWERKANALYSE SIND DIE TOOLS, DIE SIE BENÖTIGEN, UM DAS BESTMÖGLICHE LAYOUT DER STROMVERSORGUNG UND ERDUNG DER LEITERPLATTEN SICHERZUSTELLEN

Die letzte Stufe des Leiterplatten-Layout-Designs ist die Verifizierung. Ein Teil der Überprüfung Ihres Designs, der niemals übersehen werden sollte, ist die Sichtprüfung. Es ist in der Tat möglich, dass Ihr Leiterplatten-Layout alle von Ihnen festgelegten Regeln und Beschränkungen besteht und andere Anforderungen nicht erfüllt, z. B. Platzierung von Komponenten oder anderen Elementen aufgrund des Gehäuses, der Montage oder anderer Bedenken. Ein weiteres wichtiges Verifizierungsverfahren ist die thermische Analyse. Mit dem Stromverteilungsnetz-(PDN)-Analysator von Altium können Sie Stromflüsse entlang Ihrer Leiterbahnen simulieren, um Probleme mit der Wärmeableitung zu erkennen.

Das Design Ihres Leiterplatten-Layouts für Erdung und Stromversorgung erfordert, dass Sie nicht nur die Richtlinien für das Routing von Leiterbahnen einhalten, die die Isolation von Signaltypen und thermischen Entlastungen berücksichtigen, sondern dass Sie über ein umfangreiches Leiterplatten-Designpaket mit Funktionen verfügen, mit denen Sie die Entwicklungszeit reduzieren und zusätzliche Kosten für Korrekturen vermeiden. Die beste Lösung ist Altium Designer mit ActiveRoute.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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