نکات ضروری چیدمان PCB که هر طراح باید با آن آشنا باشد

مهندسان اغلب مدارها، انتخاب اجزا و برنامه نویسی را به عنوان جنبه های حیاتی پروژه های الکترونیکی در اولویت قرار می دهند. با این حال، تشخیص اهمیت چیدمان PCB به عنوان یک جزء جدایی ناپذیر برای موفقیت طراحی بسیار مهم است.

چیدمان ضعیف PCB می تواند باعث مشکلات عملکردی و قابلیت اطمینان شود. این مقاله پیشنهادهای عملی برای چیدمان PCB ارائه می دهد تا عملکرد دقیق و قابل اعتماد پروژه های شما را تضمین کند.

انتخاب ابعاد ردیابی

به حداقل رساندن اندازه حلقه

برای بهترین نتایج در کاربردهای فرکانس بالا، حلقه ها را تا حد امکان فشرده نگه دارید تا اندوکتانس و مقاومت به حداقل برسد. علاوه بر این، قرار دادن حلقه ها در بالای صفحه زمین به کاهش بیشتر القایی کمک می کند.

استفاده از حلقه های کوچکتر به کاهش ولتاژ فرکانس بالا کمک می کند. همچنین تعداد سیگنال هایی را که به صورت القایی از منابع خارجی به گره جفت می شوند یا از آن پخش می شوند، کاهش می دهد.

این رویکرد بهینه است، به جز مواردی که شامل طراحی آنتن است. همچنین برای جلوگیری از وارد شدن صدای ناخواسته به مدار، حفظ حلقه های کوچک در مدارهای آپ امپ ضروری است.

قرار دادن خازن های جداکننده

برای بهبود راندمان جداسازی، خازن های جداکننده را در مجاورت پایه های برق و زمین مدارهای مجتمع قرار دهید. معرفی فاصله اضافی ممکن است باعث ایجاد اندوکتانس سرگردان شود.

اتصالات کلوین

سنجش چهار پایانی که به نام سنجش کلوین نیز شناخته می‌شود، تکنیکی است که توسط ویلیام تامسون، لرد کلوین، در سال 1861 برای اندازه‌گیری مقاومت‌های بسیار کم با دقت بسیار ابداع شد. به هر مجموعه از اتصالات دو سیم، اتصال کلوین می گویند.

استفاده از اتصالات کلوین با ایجاد اتصالات در نقاط دقیق برای به حداقل رساندن مقاومت سرگردان و اندوکتانس، دقت اندازه گیری را بهبود می بخشد.

هنگام کار با یک مقاومت حس جریان، بسیار مهم است که اتصالات کلوین را مستقیماً روی پدهای مقاومت قرار دهید به جای یک نقطه دلخواه روی ردیابی ها برای اطمینان از حداکثر دقت.

هنگام ایجاد یک شماتیک، ممکن است به نظر برسد که اتصال به پدهای مقاومت یا یک نقطه تصادفی یکسان است. با این حال، ردیابی های واقعی اندوکتانس و مقاومت را نشان می دهند و اتصالات کلوین را برای اندازه گیری های دقیق ضروری می کند. اجتناب از این اتصالات به طور بالقوه می تواند باعث عدم دقت در خواندن شما شود.

ردیابی دیجیتال و نویز را از ردیابی آنالوگ جدا کنید

هنگامی که هادی ها یا ردیابی ها به موازات یکدیگر قرار می گیرند، یک اثر خازنی ایجاد می کنند. این آثار می توانند جفت شوند و با یکدیگر تداخل داشته باشند، به خصوص در فرکانس های بالاتر. مهم است که آثار با فرکانس بالا و نویز را از مواردی که در آنها تداخل نویز باید به حداقل برسد، جدا کنید.

زمین زمین نیست

اگرچه زمین به عنوان یک هادی عمل می کند، مهم است که توجه داشته باشید که ایده آل نیست. مطمئن شوید که زمین های پر سر و صدا را از سیگنال هایی که نیاز به نویز کم دارند جدا کنید. اطمینان حاصل کنید که مسیرهای زمینی به اندازه کافی برای کنترل جریان های مورد انتظار هستند. استفاده از صفحه زمین مستقیماً در زیر ردیابی سیگنال، امپدانس را کاهش می دهد، که بسیار سودمند است.

بهینه از نظر اندازه و کمیت

Vias ها هم اندوکتانس و هم مقاومت دارند. اگر می خواهید ردی را در سراسر تخته مسیریابی کنید و می خواهید به اندوکتانس کم یا مقاومت کم دست یابید، استفاده از چندین Vias را در نظر بگیرید. دریچه های بزرگتر مقاومت کمتری را ارائه می دهند که به ویژه برای خازن های فیلتر زمین و گره های جریان بالا مفید است.

از PCB به عنوان هیت سینک استفاده کنید

اجزای نصب سطحی را با مس اضافی برای افزایش مساحت سطح برای اتلاف گرمای موثرتر احاطه کنید. برگه‌های اطلاعات اجزای خاص، به‌ویژه آنهایی که برای دیودهای برق، ماسفت‌های قدرت یا تنظیم‌کننده‌های ولتاژ هستند، ممکن است حاوی توصیه‌هایی برای استفاده از سطح PCB به‌عنوان هیت سینک باشد.

ویزای حرارتی

Vias ها به عنوان مجرای انتقال حرارت از طریق PCB عمل می کنند، که مخصوصاً زمانی که PCB روی یک هیت سینک روی شاسی نصب می شود مفید است تا اتلاف گرمای اضافی را فراهم کند. دریچه های بزرگتر در انتقال گرما موثرتر از ویزهای کوچکتر هستند.

استفاده از چندین ویا برای انتقال حرارت کارآمدتر از تکیه بر یک ویا است. این منجر به کاهش دمای کار برای قطعات می شود و در نهایت قابلیت اطمینان کلی را افزایش می دهد.

امداد حرارتی

تسکین حرارتی شامل ایجاد اتصالات کوچک بین یک رد یا پر و یک پین جزء برای تسهیل لحیم کاری است. این اتصالات کاهش یافته عمدا کوتاه نگه داشته می شوند تا تاثیر آنها بر مقاومت الکتریکی به حداقل برسد.

کنار گذاشتن تسکین حرارتی روی پین‌های اجزا می‌تواند به دلیل افزایش اتصال حرارتی با ردپاها یا پرهایی که می‌توانند گرما را به طور موثر دفع کنند، به دمای عملیاتی کمی پایین‌تر منجر شود. با این حال، ممکن است لحیم کاری و لحیم کاری را نیز دشوارتر کند.

فاصله بین ردپاها و سوراخ های نصب

برای کاهش خطرات احتمالی شوک، بین مسیرهای مسی یا پدها و سوراخ‌های نصب فاصله بگذارید. به یاد داشته باشید که ماسک لحیم ممکن است عایق قابل اعتمادی را ارائه نکند، بنابراین مطمئن شوید که فاصله کافی بین مس و هر سخت افزار نصب وجود دارد.

اجزای حساس به حرارت

جداسازی بین اجزای حساس به حرارت مانند ترموکوپل ها و خازن های الکترولیتی و سایر اجزای مولد گرما را حفظ کنید.

قرار دادن ترموکوپل ها خیلی نزدیک به منابع گرما می تواند منجر به عدم دقت در اندازه گیری دما شود. قرار دادن خازن های الکترولیتی در مجاورت اجزای مولد گرما می تواند به طول عمر عملیاتی کمتری منجر شود.

قطعاتی که گرما تولید می کنند عبارتند از یکسو کننده های پل، دیودها، ماسفت ها، سلف ها و مقاومت ها، با سطح گرمای تولید شده بسته به جریان عبوری از قطعات.

نتیجه

این مقاله نکات اساسی و در عین حال حیاتی و عملی چیدمان PCB را ارائه کرده است که می تواند به طور قابل توجهی عملکرد و قابلیت اطمینان طراحی شما را بهبود بخشد.

این نکات را به خاطر بسپاریم.