niedziela, 5 stycznia 2014

Zasady projektowania płytek PCB



Tak jak wspomniałem wcześniej chciałbym powrócić do tematu projektowania płytek PCB.
Zanim jednak zaprezentuję oprogramowanie do rysowania płytek chciałbym przedstawić kilka zasad jakie pomogą Wam zaprojektować dobra płytkę drukowaną.
Projektując układ elektroniczny mamy wstępne założenia techniczne dla danego układu jaki będziemy projektować. Znamy napięcie zasilania, prądy płynące w układzie, częstotliwości.

Zasada 1. Powinniśmy stosować odpowiednie szerokości ścieżek.

Oznacza to, że jeśli zaprojektujemy układ, który będzie sterował np. żarówka zasilaną 230V AC to powinniśmy na płytce zaprojektować odpowiednio szerokie ścieżki. Jeśli w naszym układzie pracują układy cyfrowe nie wymagają one wielkich mocy jeśli chodzi o obciążenie, dlatego ścieżki dla tych układów będą mniejsze i można je umieszczać dość blisko siebie.




Zasada 2. Powinniśmy zachowywać odstępy izolacyjne między ścieżkami oraz końcami elementów.

Oznacza to, że jeśli prowadzimy ścieżki na, których będzie wysokie napięcie ( płytki PCB przy lampach kineskopowych, stosowane przy oscyloskopach czy telewizorach )  to trzeba oddalić je od siebie aby nie następowały drobne łuki elektryczne, które uszkodzą układ i płytkę.  Dostępy mają również znaczenie przy układach radiowych czy układach wysokich częstotliwości. Zbyt bliskie odległości mogą wprowadzać zakłócenia i powodować niewłaściwą prace układu.

Zasada 3. Powinniśmy zwracać też uwagę na temperaturę pracy elementów elektronicznych i odprowadzanie ciepła.

W projektowanych układach powinniśmy stosować odpowiednie radiatory czy wentylatory. Pamiętajmy, że każde obniżenie temperatury wydłuża czas pracy naszego układu i wzrasta jego niezawodność.

Zasada 4. Powinniśmy stosować odpowiednie kształty padów ( pól lutowniczych )

Oznacza to, że jeśli zastosujemy odpowiednie pady to będzie się nam lepiej lutowało elementy i nie uszkodzimy druku przy lutowaniu.

Zasada 5. Powinniśmy stosować jak najkrótsze połączenia pomiędzy elementami.


Elementy powinniśmy tak rozmieszczać na płytce aby połączenia pomiędzy nimi  były jak najmniejsze.

 Długie ścieżki to większa rezystancja, pojemność, indukcyjność lub czasy propagacji. Należy zdecydowanie unikać ścieżek "węży" ciągnących się wokół całego obwodu drukowanego.

Zasada 6. Powinniśmy unikać prowadzenia ścieżek na krawędzi płytki PCB.

Oznacza to, że ścieżki jak i pady elementów powinny być oddalone od brzegów płytki. Dzięki oddaleniu ścieżek i padów elementów nie są one narażone na uszkodzenia mechaniczne. Minimalna odległość to 1.5mm a w przypadku montażu automatycznego od 3 do 5mm szczególnie jest to istotne w przypadku bardzo drogich komponentów.

Zasada 7. Powinniśmy prowadzić ścieżki zasilania jako pierwsze.


Ścieżka zasilająca to bardzo ważna ścieżka w naszym układzie. Ta ścieżka powinna być szeroka w zależności od płynącego prądu przez nią. Powinna też być prowadzona w miarę możliwości jak najkrócej. Na tej ścieżce często powinny znajdować się kondensatory likwidujące wszelkie zakłócenia pochodzące od zasilania.

Zasada 8. Powinniśmy stosować kondensatory odsprzęgające

Kondensatory te mają przeważnie wartość 100nF , powinny być stosowane jak najbliżej nóżek zasilających w układach scalonych, dla wszystkich układów scalonych jakie występują w naszym układzie.

Zasada 9 Nie powinniśmy pozostawiać niezakończonych ścieżek.

Pozostawienie niezakończonych ścieżek padem elementu jest tak naprawdę ANTENĄ.

Zasada 10.  Powinniśmy przed projektowaniem płytki zapoznać się z elementami ( kartą katalogową elementów)


Zapoznanie się z kartą katalogową elementu użytego pomoże nam w umieszczeniu go na płytce, Być może ma on jakąś nietypową obudowę lub nie może być stosowany w pobliżu jakiś sygnałów np. wysokiej częstotliwości.

Zasada 11.   Powinniśmy sprawdzić dostępność elementów.

Powinniśmy stosować elementy elektroniczne dostępne , nie wycofane z produkcji. Może okazać się, że zaprojektujemy super układ, który będziemy produkować w dużych ilościach.
Jednak może wystąpić sytuacja gdy użyty przez nas element zostanie wycofany. Taka sytuacja może spowodować długie przestoje w produkcji naszych urządzeń, czy też przeprojektowanie całego układu na inne elementy.

Zasada 11.  Powinniśmy prowadzić masę jako wylewane pola.

Masa ze względów kompatybilności elektromagnetycznej powinna być prowadzona jako pola wylanej miedzi. Jeśli projektujemy płytkę dwustronną to masa powinna być połączona na jednej i drugiej stronie za pomocą przelotek. Powinniśmy stosować przelotki w wielu miejscach na naszej płytce. Przelotki powinny być otworami z metalizacją.


Znając podstawowe zasady projektowania płytek PCB w następnym artykule zajmiemy się zaprojektowaniem prostej płytki PCB w programie Eagle Cad Soft 5.6.0
Zapraszam do śledzenia kolejnego tematu związanego z projektowaniem płytek PCB.

2 komentarze:

  1. Bardzo ładnie napisanie.

    OdpowiedzUsuń
  2. EasyEDA fo darmowy i prosty w obsłudze program do projektowania i symulowania obwodów elektronicznych, oraz projektowania płytek drukowanych, pracujący w Twojej przeglądarce internetowej. tutoriali PCB można dowiedzieć się z https://easyeda.com/Doc/Tutorial/PCB.htm#PCB-Design-Editor

    OdpowiedzUsuń