Качеството на оформлението на платката пряко влияе върху производителността, стабилността и надеждността на електронните устройства. Разумното оформление на платката може да оптимизира предаването на сигнала, да подобри ефективността на разсейване на топлината, да намали електромагнитните смущения и да осигури ефективна работа на електронните устройства.
1, Значението на оформлението на платката
Научното и разумно оформление може да позволи ефективно предаване на електронни сигнали между различни компоненти, намалявайки забавянето на предаването и затихването на сигнала. Например при високо{1}}сървърните дънни платки за предаване на данни прецизното оформление на платката гарантира, че данните могат да протичат между компоненти като процесори, памет и твърди дискове с най-висока скорост, подобрявайки цялостната производителност на сървъра. В същото време доброто оформление спомага за оптимизиране на дизайна на разсейване на топлината, разпределяйки компонентите с високо генериране на топлина по разумен начин и използвайки устройства като радиатори и вентилатори за разсейване на топлината своевременно, предотвратявайки влошаване или дори повреда на компонентите поради прегряване. По отношение на електромагнитната съвместимост, разумното оформление на платката може ефективно да намали електромагнитните смущения, да избегне кръстосаното смущаване на сигнала между различните модули на веригата и да осигури стабилна работа на електронните устройства в сложни електромагнитни среди.
2, Основни принципи на оформлението на платката
(1) Ясно разделение на функционалните модули
В началото на оформлението на платката, платката трябва да бъде разделена на различни модули въз основа на функциите на веригата, като захранващ модул, модул за обработка на сигнали, модул за съхранение и т.н. Всеки модул е относително независим с ясни граници, за да се намалят взаимните смущения. Вземайки платката на мобилния телефон като пример, модулът за управление на захранването е отговорен за захранването на различни части, стриктно го разграничавайки от модула за обработка на радиочестотни сигнали, за да предотврати колебанията на мощността от намеса в радиочестотните сигнали и да осигури стабилна комуникация по мобилен телефон и предаване на данни. Модулите са свързани чрез разумно окабеляване и интерфейси, за да образуват органично цяло, а сигналите протичат по подреден начин според проектирания път.
(2) Поддържайте последователна посока на потока на сигнала
Следвайте потока на сигнала към компонентите на оформлението, обикновено в посока от входа към изхода, за да направите пътя на предаване на сигнала кратък и прав, като намалите отклоненията и пресичанията. Във веригата на аудио усилвателя елемент на предусилвател е разположен близо до интерфейса на аудио входа, последван от елемент на усилвател на мощност и накрая свързан към интерфейса на аудио изхода. Това оформление осигурява плавен поток на аудио сигналите от вход към изход, намалява загубата на сигнал и рисковете от смущения и гарантира чисто качество на звука.
(3) Разгледайте характеристиките и взаимното влияние на компонентите
Различните компоненти имат различни характеристики, така че трябва да се обърне пълно внимание при подреждането на дъската. Захранващите компоненти като захранващи транзистори и захранващи чипове генерират голямо количество топлина по време на работа. Те трябва да бъдат разположени близо до зоната на разсейване на топлината или инсталирани с радиатори и да се държат далеч от чувствителни към температура компоненти като сензори и някои интегрални схеми, за да се избегне повлияване на тяхната точност и производителност. Междувременно силните и слабите електрически компоненти, както и високо-честотните и ниско-честотните компоненти трябва да бъдат подредени отделно, за да се намалят електромагнитните смущения. В схемите за захранване в режим на превключване превключващите тръби за високо-напрежение и висок ток се държат на определено разстояние от чиповете за управление на ниско-напрежение и малък сигнал, за да се предотврати смущението на силното електричество със слабите електрически сигнали.
(4) Равномерно разпределение и подходяща плътност на компонентите
Компонентите трябва да бъдат равномерно разпределени върху печатната платка, за да се избегне твърде гъсто или рядко локално. Твърде гъстото може да доведе до затруднения в разсейването на топлината, сложно окабеляване и повишен риск от късо съединение; Това, че е твърде рядък, губи място на печатната платка и увеличава производствените разходи. При проектирането на платка за интелигентен часовник, поради ограниченията на размера, различни сензори, процесори, чипове за съхранение и други компоненти трябва да бъдат подредени компактно и разумно, за да се постигнат богати функции в ограничено пространство. В същото време е необходимо да се осигури достатъчно разстояние между компонентите, за да се изпълнят изискванията за електрическа безопасност и да се улесни заваряването, отстраняването на грешки и поддръжката.
3, Ключови точки на оформлението на платката
(1) Разположение на входните и изходните компоненти
Входно/изходните компоненти, като интерфейси, конектори и т.н., трябва да бъдат поставени в края на печатната платка за лесно свързване към външни устройства и възможно най-близо до съответните функционални модули. Например, USB интерфейсът е разположен близо до модула за предаване и обработка на данни, а Ethernet интерфейсът е разположен близо до мрежовия комуникационен модул, намалявайки дължината на линията за връзка и минимизирайки затихването на сигнала и смущенията. В същото време трябва да се обърне внимание на удобството на използване на интерфейса, като се избягва възпрепятстването от други компоненти и се улеснява въвеждането и премахването на потребителя.
(2) Позициониране на основните чипове и ключови компоненти
Основните чипове, като процесори, FPGA и т.н., са "мозъкът" на платките и трябва да бъдат поставени в центъра или близо до основните свързани компоненти, за да се съкратят линиите за свързване с периферните компоненти. В дънната платка на компютър процесорът е разположен в централната част на дънната платка, плътно обграждайки ключови компоненти като слотове за памет и чипсети. Той е свързан чрез къси и дебели линии, за да се гарантира стабилността и ефективността на високо-скоростното предаване на данни. Позиционирането на ключови компоненти също трябва да вземе предвид техните изисквания за разсейване на топлината, целостта на сигнала и съвместните работни взаимоотношения с други компоненти.
(3) Планиране на окабеляване и резервиране на канали
Трябва да се запази достатъчно пространство и разумни канали за окабеляване по време на оформлението на платката. Планирайте първо посоката на основните сигнални линии и електропроводите и се опитайте да избегнете пресичането и припокриването, доколкото е възможно. За много-слойни печатни платки разпределете разумно типовете сигнали за различните слоеве, като например захранващ слой, заземен слой, високо-сигнален слой, ниско-скоростен сигнален слой и т.н. В същото време обърнете внимание на ширината и разстоянието на проводника и определете подходящия размер въз основа на текущия размер и честотата на сигнала. Във високочестотните вериги се използва микролентово или лентово окабеляване за контролиране на характеристиките на предаване на сигнала и намаляване на отражението и смущенията на сигнала. В допълнение, запазените през-позиции на дупките улесняват сигналните връзки между различните слоеве, като гарантират целостта на електрическите връзки на печатната платка.
4, Специални ситуации и стратегии за справяне с оформлението на платката
(1) Оформление на платката с ограничено пространство
В малки електронни устройства като Bluetooth слушалки и интелигентни гривни пространството на печатната платка е изключително ограничено. На този етап трябва да се приеме компактно оформление, като се използват миниатюрни компоненти, като компоненти за повърхностен монтаж, и пълно използване на предната и задната страна на печатната платка. Разпределете разумно по-големи компоненти като батерии, чипове на драйвери на дисплея и т.н. в ограничено пространство и постигнете функционална интеграция чрез интелигентно окабеляване и подреждане на компоненти. В същото време, с помощта на технологията за много-слойни печатни платки, броят на слоевете на окабеляване се увеличава, за да се облекчи натискът в пространството и да се осигури завършването на сложни схеми на вериги в тесни пространства.
(2) Оформление на платката с високи изисквания за надеждност
В области като космическото и медицинското оборудване, които изискват изключително висока надеждност, оформлението на платките трябва да се третира с повишено внимание. В допълнение към спазването на конвенционалните принципи трябва да се приеме резервиран дизайн, за да се увеличи резервното копие на ключови компоненти и вериги, за да се предотвратят системни сривове, причинени от повреда в една точка. Множество мерки за екраниране и защита се прилагат към важни сигнални линии, като поставяне на заземяващи проводници от двете страни на сигналната линия и добавяне на екраниращи слоеве, за да се подобрят възможностите за -смущения. В същото време укрепете дизайна на механичната якост на платката, подредете фиксиращите отвори разумно, осигурете стабилна и надеждна връзка между платката и компонентите в тежки среди като вибрации и удари и осигурете непрекъсната нормална работа на оборудването.
(3) Оформление на високочестотна високо{1}}скоростна платка
С развитието на електронните технологии високо-честотните и високо{1}}скоростните вериги стават все по-разпространени. При високо-честотно и високо{4}}скоростно оформление на печатни платки, целостта на сигнала е от решаващо значение. За да контролирате стриктно дължината на окабеляването и съвпадението на импеданса, късите линии и завоите под прав ъгъл трябва да бъдат променени на 45 градуса или заоблени ъгли, за да се намали отражението на сигнала. Плътно подредете високо-честотните компоненти, скъсете пътищата за предаване на сигнала и намалете ефектите на паразитния капацитет и индуктивност. Например в RF платката на базовите станции за 5G комуникация се използват прецизно оформление и окабеляване, за да се осигури ефективно предаване на високо-честотни сигнали между чипове, RF устройства и антени, отговарящи на строгите изисквания на 5G комуникация за висока скорост и ниска латентност.