Главная > Ресурсы > Блоги > Раскрытие методов трассировки печатных плат: как избежать распространенных проблем с трассировкой 2024-08-29Репортер: SprintPCB
Трассировка печатной платы — это ключевой процесс соединения электронных компонентов на печатной плате, определяющий эффективность и точность передачи сигналов между ними. Трассировка служит своего рода «магистралью» для этих сигналов, обеспечивая поток информации и бесперебойную связь между компонентами. Грамотная разводка печатной платы не только сохраняет целостность сигнала, но и предотвращает помехи и прерывания сигнала, тем самым обеспечивая стабильность и надежность всей системы.
1. Оптимизация путей прохождения сигнала: Маршрутизация на печатной плате служит проводником для электрических сигналов, обеспечивая эффективное распространение напряжения или тока между различными частями схемы. Проектирование путей прохождения сигнала должно обеспечивать кратчайшее расстояние, минимальное количество переходных отверстий и достаточную ширину, чтобы избежать рассогласования импедансов и отражения сигнала.
2. Проектирование слоёв питания и заземления: Слои питания и заземления играют ключевую роль в проектировании печатной платы. Симметричное и центрированное расположение слоёв питания и заземления помогает снизить электромагнитные помехи (ЭМП) и обеспечить механическую стабильность. Кроме того, выделение отдельных слоёв для маршрутизации критически важных сигналов может уменьшить площадь контуров и обеспечить качество сигнала.
3. Маршрутизация дифференциальных пар и обработка тактового сигнала: Высокоскоростные сигналы дифференциальных пар требуют одинаковой длины проводников для поддержания баланса импеданса и минимизации перекоса. Для тактовых сигналов и других критически важных сигналов маршрутизация с контролируемым импедансом и правильное согласование длины необходимы для предотвращения неопределенностей синхронизации и рассогласования сигналов.
Ручная трассировка: требует от проектировщиков прокладывать маршруты вручную, что позволяет точно контролировать положение и длину каждой дорожки. Хотя этот метод позволяет оптимизировать пути прохождения сигнала для критически важных маршрутов и снизить помехи, он занимает много времени и менее эффективен для сложных проектов.
Автоматизированная трассировка: использует алгоритмы программного обеспечения для проектирования печатных плат для быстрого создания путей соединения, повышая эффективность и согласованность проектирования. Подходит для простых проектов или базовых соединений. Однако автоматическая трассировка может привести к увеличению длины дорожек, проблемам с целостностью сигналов и неоптимальной компоновке компонентов, особенно в проектах с высокой плотностью размещения компонентов.
Хотя автоматизированные инструменты трассировки повышают эффективность, ручная трассировка остаётся незаменимой для сложных проектов, особенно в высокочастотных схемах или многослойных платах. Разработчики часто используют сочетание автоматизированной и ручной трассировки для обеспечения целостности сигнала и стабильности системы в критически важных частях схемы.
1. Повышение производительности и стабильности схемы: грамотно спроектированная маршрутизация обеспечивает эффективную передачу сигнала между компонентами, уменьшая задержки и искажения, тем самым повышая общую скорость и отзывчивость схемы.
2. Оптимизация целостности сигнала: правильная маршрутизация сохраняет качество электрических сигналов, предотвращая искажения и обеспечивая точную передачу информации, что имеет решающее значение в высокоскоростных цепях.
3. Снижение помех и перекрестных помех: эффективная маршрутизация сводит к минимуму риск электромагнитных помех и перекрестных помех за счет правильного расположения дорожек и избегания чувствительных компонентов, что позволяет сохранить качество сигнала и предотвратить нежелательное наложение сигналов.
4. Обеспечение надежности: продуманная маршрутизация уменьшает отражение сигнала, шум и проблемы распределения питания, обеспечивая стабильную подачу питания к компонентам и предотвращая нестабильность производительности или преждевременный выход компонентов из строя.
1. Искажение и задержка сигнала. Неправильная маршрутизация может привести к несоответствию импеданса, отражению сигнала или чрезмерно длинным дорожкам, что приводит к изменению формы сигнала и проблемам синхронизации, которые влияют на связь компонентов и производительность схемы.
2. Помехи и шумы. Неправильная маршрутизация может подвергнуть дорожки воздействию помех от соседних компонентов или внешних источников, что приведет к появлению шумов и снижению качества сигнала, что приведет к ошибкам передачи данных.
3. Снижение надежности: неправильно проложенные цепи более подвержены сбоям, что может привести к неожиданным падениям напряжения, перегреву или повреждению соединений, что приводит к сбоям в работе оборудования или снижению производительности.
При проектировании печатной платы необходимо уделять первоочередное внимание обработке различных типов сигналов. Критически важные сигналы, такие как аналоговые маломощные сигналы, высокоскоростные сигналы и сигналы синхронизации, следует разводить в первую очередь. Эти сигналы чувствительны к шумам и помехам, поэтому требуют специальных слоёв разводки и минимизации площади контуров. Ручная разводка, экранирование и соблюдение безопасных зазоров являются эффективными мерами обеспечения качества сигнала.
Дорожки заземления должны быть шире дорожек питания, которые, в свою очередь, должны быть шире сигнальных. Для медной платы толщиной 1 унция дорожка шириной 1 мм обычно проводит ток силой 1 А. Дорожки заземления должны быть плотно проложены и параллельно сигнальным дорожкам, чтобы минимизировать помехи и шумы, обеспечивая целостность сигнала.
При проектировании печатных плат крайне важно избегать смешивания сигнальных и силовых цепей. Сигнальные дорожки следует располагать отдельно от силовых, чтобы предотвратить помехи от помех. Для высокочастотных сигналов, особенно высокочастотных, трассировка должна быть короткой и прямой, чтобы уменьшить задержки и потери при передаче. Провода заземления и питания следует разделять, чтобы избежать взаимных помех, особенно в цепях высокой мощности и высокой частоты.
При прокладке кабелей вокруг генераторов (кварцевых резонаторов) следует избегать пустых областей, особенно под генератором, и не допускать их соприкосновения с силовыми цепями. Это предотвращает возникновение помех между силовыми и тактовыми сигналами, которые могут искажать тактовые сигналы и влиять на общую стабильность схемы. Аналогично, трассировка чувствительных сигналов (например, аналоговых) должна быть отделена от трассировки цифровых сигналов. Изоляция аналоговых и цифровых заземлений может быть достигнута с помощью ферритовых бусин или резисторов с нулевым сопротивлением для предотвращения помех.
Острые углы и прямые углы в высокоскоростной разводке сигналов могут вызывать неоднородности импеданса. Прямые углы могут создавать емкостную нагрузку на дорожки, замедляя время нарастания сигнала, особенно в высокоскоростных и высокочастотных приложениях. Следует избегать углов или, при необходимости, использовать изгибы под углом 135°.
Дифференциальные пары, используемые для передачи данных, требуют одинаковой длины проводников и схожих путей прокладки, расположенных близко друг к другу, для снижения синфазных помех. Дифференциальные пары следует прокладывать отдельно от несимметричных сигналов, чтобы избежать перекрещивания или наложения, которые могут вызывать помехи.
Площадь контура, образованного сигнальными дорожками и их обратными путями, должна быть минимизирована. Меньшая площадь контура снижает вероятность внешнего излучения и помех от внешних источников. Убедитесь, что сигнальные заземления не разделены, и используйте переходные отверстия, где это необходимо, чтобы максимально уменьшить контур заземления.
Змеевидные дорожки используются для регулировки задержек в соответствии с требованиями синхронизации, но могут ухудшить качество сигнала и изменить задержки передачи. При необходимости змеевидной разводки соблюдайте минимальный радиус изгиба и следите за тем, чтобы расстояние между дорожками было в четыре раза больше их ширины, чтобы уменьшить перекрёстные помехи. Согласование импеданса критически важно в высокоскоростных цепях для минимизации отражений и помех сигнала, обеспечивая его целостность.
Правильное проектирование линии электропередачи крайне важно для снижения помех сигналам и электромагнитных помех. Линии электропередачи должны быть широкими и короткими, чтобы снизить сопротивление и индуктивность, обеспечивая стабильную подачу питания. Линии заземления должны располагаться близко к сигнальным линиям и образовывать петли, обеспечивая хорошие пути возврата сигнала и минимизируя площадь сигнальных петель.
После завершения проектирования трассировки печатной платы важными этапами являются симуляционный анализ и проверка прототипа. Моделирование помогает оценить производительность и стабильность трассировки, выявить потенциальные проблемы, связанные с помехами, и своевременно внести коррективы. Это значительно снижает количество ошибок проектирования и повышает надёжность схемы.
Трассировка печатных плат — это одновременно искусство и техническая дисциплина. Продуманная трассировка обеспечивает оптимальную производительность схемы, целостность сигнала и долговременную стабильность системы. В SprintPCB, ведущем производителе печатных плат , мы понимаем, что для достижения наилучших результатов требуются не только передовые технологии, но и опыт в проектировании и производстве. Для обеспечения эффективности и надежности схем проектировщики должны учитывать электрические характеристики, механическую структуру и технологии производства. Будучи ведущим производителем печатных плат , SprintPCB стремится предоставлять высококачественные решения, отвечающие самым высоким стандартам производительности и надежности.
Поддержка клиентов
Здание A19 и C2, район Фуцяо № 3, улица Фухай, район Баоань, Шэньчжэнь, Китай 
+86 0755 2306 7700
Язык
