PCB 設計における最も一般的な問題とその解析

PCB (プリント回路基板) は電子製品の中核をなすもので、コンピュータ、電気通信から軍用ハードウェアまで、小規模から大規模まで、さまざまな分野のほぼすべての電化製品に適用されています。簡単に言えば、PCB は電子製品の機能を実装する上で重要な役割を果たします。

それにもかかわらず、回路基板を設計することは決して簡単な作業ではなく、レイヤー、コンポーネント、または回路間の多くの関連付けを適切に処理する必要があります。よく考えられていない設計は、電子システム内で動作しているときに、故障や大惨事を引き起こす可能性があります。 PCB 設計自体の難しさにもかかわらず、すべての PCB 設計者が事前にそれらを認識し、PCB 製造段階の前にそれらに対処することを学ぶことができるように、一般的に発生するいくつかの問題を要約することができます.

注:この記事では、Altium Designer ソフトウェアの参加に基づく PCB 設計の問題と解決策について説明します。

回路図上の PCB 設計の問題

問題#1:ERC レポートによると、ピンにアクセス信号がありません。
分析:
a. I/O は、パッケージを確立するときにピンで定義する必要があります。
b.コンポーネントを確立または配置するとき、不一致の属性を変更して、ピンとラインを緩めたままにすることができます。
c.コンポーネントを確立するとき、ピンは逆方向に苦しんでいます。

問題#2:コンポーネントは紙ではありません。
分析:コンポーネント ライブラリの紙の中心にファイルが作成されていません。

問題#3:作成されたエンジニアリング ファイルのネットリストは、PCB に部分的にしかアクセスできません。
分析:ネットリストの生成時に「グローバル」の項目が取り上げられていません。

問題#4:コンポーネントのローテーションに失敗する。
分析:入力方法を切り替える必要があります。

PCB 上の PCB 設計問題

問題#1:ネットワーク負荷の過程でレポート NODE が発生しない。
分析:
a.回路図のコンポーネントは、コンポーネント ライブラリで利用できないパッケージを利用している可能性があります。
b.コンポーネント ライブラリで使用されるものと互換性のない回路図使用パッケージ内のコンポーネント;

問題#2:DRC レポート ネットワークがいくつかのセクションに分かれています。
分析:この問題は、このネットワークが接続されておらず、CONNECTED COPPER を使用してファイルを通過できることを示しています。

問題#3:操作の過程で、ブルー スクリーンをできるだけ使用しないでください。
分析:ファイル サイズを小さくするために、ファイルを何度もエクスポートして新しい DDR ファイルを生成することができます。複雑な PCB を設計する場合、自動ルーティングは推奨されません。

ルーティングは、PCB 設計において非常に重要なステップであり、その前のすべてのステップがすべての準備です。 PCB 設計に関して言えば、ルーティングは最も多くの要件を必要とします。 PCB 配線は、片面配線、両面配線、多面配線に分類できます。自動ルーティングとインタラクティブ ルーティングの 2 つのルーティング方法を使用できます。自動ルーティングの前に、比較的複雑なシステムに対して事前にインタラクティブ ルーティングを使用できます。 RF 干渉が発生しないように、入力端子と出力端子のサイドラインが互いに平行になるのを避ける必要があります。必要に応じてグランド ラインを追加し、隣接する 2 つのレイヤーの配線は互いに垂直にする必要があります。平行線は寄生結合を生成する傾向があります。自動ルーティングのルーティング率は、よく考えられたレイアウトに依存し、事前にルーティング ルールを設定できます。一般的に言えば、照会ベースのルーティングを最初に実行し、ルーティング パスを全体的に最適化する必要があります。その後、ルーティングされたラインは閉じられ、全体的な効果を改善するために再ルーティングが実装されます。コンポーネント密度の高い PCB の設計に関する限り、スルー ホールだけでは多くのルーティング チャネルが無駄になるとは考えられません。したがって、技術を介してブラインドと埋葬が作成されました。スルー ホールのように機能するだけでなく、多くのルーティング チャネルを節約します。その結果、ルーティングがより簡単でスムーズになり、改善されます。

干渉に関する PCB 設計の問題とその解決策

デバッグやアプリケーションの過程で電子機器に干渉が必ず発生しますが、これには多くの原因があります。すべての原因の中で、不合理なルーティングとコンポーネントの不適切な配置は、環境に起因する干渉とは別に、ほとんどの干渉を引き起こします。干渉により、電気機器が正常に動作しなくなったり、故障したりする可能性があります。したがって、PCB 設計段階で干渉の可能性を抑える必要があります。

問題#1:接地線干渉の生成と制御

分析と解決策:

グランドラインがゼロ電位を示す場合、回路全体の各接地点の相対電位差もゼロになるはずです。ただし、電位差を完全にゼロにすることはほとんど不可能であり、わずかな電位差が、増幅回路によって増幅された後、回路全体の正常な動作に影響を与える干渉信号を引き起こす可能性があります。

干渉を抑えるには、次の方法を使用できます。正しい接地ガイドラインに従う必要があります。 b.デジタル グランド ラインは、アナログ グランド ラインから分離する必要があります。 c.接地線はできるだけ太くする必要があります。 d.アースは可能な限りコーティングする必要があります。

問題#2:電力の干渉と抑制。

分析と解決策:電源干渉は、おそらく不合理な回路図設計、配線、またはレイアウトに由来します。したがって、ルーティング中に AC-DC ループを相互に接続することはできず、グランド ラインを大きなループと並列に走らせることはできません。さらに、電力線と信号線は互いに近すぎてはならず、決して平行になることはできません。必要に応じて、電源出力端子とアプライアンスの間にフィルターを追加できます。

問題#3:EMI (電磁干渉) とその抑制

部品が密集しているため、無理な設計を行うと分布定数干渉や部品EMIなどのEMIが発生します。さまざまな干渉を打ち負かすために、対応する対策を講じる必要があります。

分析と解決策:

を。印刷回路間の寄生結合。距離の短い 2 本の平行なリード間の分布パラメータの影響は、相互に結合しているインダクタンスとキャパシタンスの影響と同等です。信号は一方のリードを流れ、誘導信号はもう一方のリードによって生成されます。したがって、PCB 設計中に信号線が互いに平行になるように設計することはできません。または、シールド線を使用して弱い干渉信号を抑制し、干渉を止めることができます。

b.磁気部品間の干渉。ラウドスピーカーと電磁石は一定の磁場を生成し、高圧トランスとリレーは交番磁場を生成します。どちらの磁界も周辺部品と印刷ラインに干渉をもたらし、対応する抑制手段はさまざまな状況に基づいて実行できます。
• 磁力線による印刷ラインの切断を減らす必要があります。
• 2 つの磁気部品の位置は、2 つの部品間の結合を減らすために、2 つの異なる磁気方向に沿って互いに垂直を維持する必要があります。
• 干渉源は磁気シールドを受け、シールド カバーはしっかりと接地されている必要があります。 .

問題#4:熱干渉と拘束。

分析と解決策:高出力の電化製品が動作しているとき、それらは通常、回路内で熱源が利用できるほどの高温を特徴としており、プリント回路に干渉をもたらします。したがって、温度に敏感なコンポーネントは、PCB レイアウト設計時に発熱部品から離して配置し、熱源をボードの外側の空気に配置して、発生した熱の伝達または熱放散の発生を停止する必要があります。必要に応じて放熱シートを装着してください。

この記事では、PCB 設計で通常遭遇する最も一般的な問題とその解決策について説明します。実際、実際の設計経験では、さらに多くの問題が発見されることが予想されます。

役立つリソース
• 高品質の PCB を設計する方法
• 知っておくべき重要な PCB 設計ルール
• Altium Designer に基づく回路図から PCB 設計へのガイドライン
• 方法PCB設計における干渉を打ち負かすため
• PCB設計における干渉防止能力を強化する方法