Проектирование печатных плат и CAD-программное обеспечение: Знайте, что управляет вашими проектами

Время от времени фраза "верховенство закона" становится частью разговоров о том, как управляются страны. Возвращаясь к 13 веку и Великой хартии вольностей, "верховенство закона" говорит о развитии мирных и справедливых обществ — и о необходимости основных человеческих прав. Люди, живущие под "верховенством закона", наслаждаются

• Равенством перед законом
• Прозрачностью закона
• Независимостью судебной системы и
• Доступом к правовым средствам защиты.

Без правил управления мы бы столкнулись с отсутствием последовательности, приводящей к хаосу. То же самое относится к проектированию печатных плат. Без прочного фундамента электрических и конструкторских правил, суматоха цифровых и аналоговых сигналов, работающих на разных частотах, превратилась бы в шум. Мир, полный шумных схем, казался бы менее приятным, когда умные посудомоечные машины в 9 из 10 домов излучают сигналы, обнаруживаемые шпионскими спутниками.

Когда мы используем программное обеспечение CAD для проектирования печатных плат, электрические правила управляют процессом размещения платы. Например, после размещения ваших компонентов, вам нужно будет проложить пути питания, земли и сигнальные трассы так, чтобы они соответствовали схеме и чтобы дизайн соблюдал правила целостности сигнала, РЧ и EMC.

В воздухе чувствуется электричество

Хотя существуют некоторые правила, которые очевидны вообще, они могут быть не так применимы к вашим конструкциям печатных плат, когда вы стоите у компьютера. Общие электрические правила для печатных плат включают:

• Расстояние
• Короткое замыкание
• Непроложенная сеть
• Не подключенный вывод
• Не заливаемый полигон

Расстояние: Без корректного расстояния между дорожками печатной платы может произойти пробой. Расстояние определяет минимально допустимое расстояние между любыми двумя объектами на медном слое. В Соединенных Штатах стандарт UL 60950-1 предоставляет минимально допустимое расстояние между дорожками печатной платы для оборудования информационных технологий, работающего от батареи и от сети переменного тока. Таблицы в документации стандарта указывают расстояния расстояния для дорожек в зависимости от рабочего напряжения, степени загрязнения, группы материала печатной платы и покрытия.

Короткие замыкания: Увеличение плотности компонентов на печатной плате создаёт условия для короткого замыкания. Часто в дизайне пытаются противостоять проблемам плотности, используя меньшие по размеру площадки компонентов. Однако, уменьшенное расстояние между маленькими площадками может привести к образованию мостиков припоя. Использование меньших площадок также приводит к проблемам с трассировкой, которые, в свою очередь, увеличивают плотность соединений и влияют на качество пайки. Любое из этих условий может создать условия для короткого замыкания.

Существует ряд законов, важных для соблюдения напряжения и тока.

Непроложенная сеть: После создания контура платы процесс проектирования ПП переходит к размещению компонентов и конфигурации посадочных мест для устройств. Контакты каждого размещённого компонента необходимо соединить, прежде чем мы сможем считать дизайн завершённым. Наши инструменты проектирования ПП представляют каждое соединение между компонентами в виде провода.

Сеть включает в себя всю последовательность точек, площадок компонентов и переходных отверстий от первой исходной точки до последней. Разные сети имеют различную ширину из-за необходимости пропускать разное количество тока.

Сеть служит руководством по проектированию, которое указывает, что два контакта должны быть соединены. После установления сети следующим этапом проектирования платы является трассировка соединений сети между компонентами. Процесс трассировки преобразует соединения сети в медные дорожки, которые физически соединяют компоненты в прототипе печатной платы.

Трассированная сеть имеет все соединительные площадки компонентов, соединенные через дорожки, дуги, площадки, переходные отверстия и полигоны. Нетрассированная сеть представляет собой плохие соединения, ненадежные соединения или неполные соединения внутри сети. Дорожка, которая лишь слегка касается переходного отверстия, вызовет ошибку нетрассированной сети.

Неподключенный контакт: Правило неподключенного контакта добавляет избыточность к общей проверке на плохие или неполные соединения. Неподключенный контакт не имеет назначенной сети или соединенных дорожек. При проектировании вашей печатной платы проверяйте наличие неподключенных контактов на уровне схемы. Если дизайн намеренно оставляет контакт неподключенным, отметьте контакт как «No ERC».

Незалитый полигон: Заливка полигонов симметрично балансирует распределение меди на многослойных печатных платах. В результате плата становится менее подверженной искривлению, изгибу и скручиванию в процессе производства. Хороший баланс меди обеспечивает равномерно распределенные дорожки в каждом слое по всей печатной плате. Заполнение открытых областей медью компенсирует медь в противоположном слое и обеспечивает симметрию.

Когда распределение меди становится асимметричным, тепловые нагрузки, вызванные горячим воздухом при уровнении, волновой пайкой или развитием тепла при рефлоу, могут вызвать деформацию печатной платы. Изогнутая плата деформируется сферически, при этом четыре угла платы находятся в одной плоскости. Закрученные платы деформируются диагонально и вызывают выход одного из углов ПП за плоскость трех оставшихся углов.

Убедитесь, что у вас есть должная и необходимая симметрия для соответствия требованиям дизайна

Проверки электрических правил объединяют все вместе

Программное обеспечение для проектирования печатных плат использует Проверку электрических правил (ERC) для проверки точности схемы и для обеспечения соответствия вашего дизайна установленным ограничениям. Обнаружение нарушения правила на схематическом уровне позволяет вам исправить ошибку до того, как процесс перейдет от схемы к размещению на плате. Например, Проверка электрических правил на короткое замыкание тестирует наличие короткого замыкания между объектами, расположенными на сигнальных и плоских слоях.

С мощным программным обеспечением для проектирования печатных плат у вас будет гибкость для связывания уровня отчетности ERC с шинами, кодовыми символами, компонентами, гарнитурами, сетями и параметрами. Благодаря этой гибкости вы можете проверять ширину зазоров, ширину дорожек и маршрутизацию каждого сигнала. Для этих возможностей программного обеспечения обратите внимание на Altium Designer.

Если вы хотите подробнее поговорить с кем-то о правилах проектирования и лучших практиках, обратитесь к эксперту в Altium сегодня.