1. Längensteuerung beim Fräsen
Die Längenkontrolle ist ein Schlüsselfaktor beim PCB-Design. Bei PCBasic achten unsere Ingenieure stets darauf, die Leiterbahnen so kurz wie möglich zu halten, um potenzielle Störungen durch übermäßige Länge zu minimieren. Bei kritischen Signalleitungen, wie z. B. Takt- oder Hochgeschwindigkeits-Differenzsignalen, empfehlen wir, den entsprechenden Oszillator oder Treiber sehr nahe am Zielgerät zu platzieren, um Signalintegrität und -stabilität zu gewährleisten.
2. Richtungssteuerung bei der Routenplanung
Beim Routing von mehrlagigen Leiterplatten muss die Leiterbahnrichtung benachbarter Lagen orthogonal zueinander verlaufen. Dies reduziert Übersprechen zwischen Signalen auf benachbarten Lagen. Das fortschrittliche System von PCBasic zur automatischen Routing-Optimierung und Signalintegritätsprüfung gewährleistet die Einhaltung orthogonaler Routing-Muster und somit optimale EMV-Eigenschaften.
3. Regeln für die Fasenbildung
Bei der Leiterplattenentwicklung sollten scharfe Ecken und rechte Winkel vermieden werden. Solche Strukturen können unnötige elektromagnetische Strahlung verursachen und die Herstellbarkeit beeinträchtigen. Der DFM-Prüfprozess (Design for Manufacturability) von PCBasic erkennt und optimiert diese Bereiche automatisch, um sowohl die Signalqualität als auch die Produktionsausbeute zu verbessern.
4. Erkennung offener Schleifen im Routing
Offene oder nicht angeschlossene Leiterbahnen sind grundsätzlich nicht zulässig. Sie können einen Antenneneffekt erzeugen und dadurch die Anfälligkeit für elektromagnetische Störungen (EMI) erhöhen. PCBasic verwendet ERC (Electrical Rule Check) und DFM-Inspektion, um vor der Fertigung sicherzustellen, dass keine offenen Schleifen vorhanden sind und somit potenzielle Zuverlässigkeitsprobleme vermieden werden.
5. Vermeiden Sie nach Möglichkeit Schleifen im Routing.
Designer sollten selbstschleifende Leiterbahnen über verschiedene Lagen hinweg vermeiden. Auf Multilayer-Leiterplatten können Signalleiterbahnen bei fehlerhafter Verlegung leicht geschlossene Schleifen bilden, was zu Strahlungsstörungen führt. Die Layout-Verifizierungswerkzeuge von PCBasic können solche Schleifenprobleme vor der Fertigung effektiv erkennen und korrigieren.
6. Regeln für die Erdschleife
Gemäß der Regel der minimalen Schleifengröße sollte die Fläche der von der Signalleitung und ihrem Rückweg gebildeten Schleife so klein wie möglich sein. Kleinere Schleifen emittieren weniger externe Strahlung und sind weniger anfällig für externe Störungen. Die Analyse des Signalrückwegs durch PCBasic gewährleistet kompakte und präzise kontrollierte Schleifengeometrien.
7. Regeln für die Integrität von Strom- und Erdungsschichten
In Bereichen mit hoher Durchkontaktierungsdichte muss darauf geachtet werden, dass die Versorgungs- oder Masseebene nicht durch Durchkontaktierungscluster unterbrochen wird. Eine solche Unterbrechung beeinträchtigt die Integrität der Referenzebenen, vergrößert Signalschleifen und erhöht somit die elektromagnetischen Störungen (EMI). Die Ingenieure von PCBasic wenden daher Regeln zur EMI-Unterdrückung und Ground-Stitching-Durchkontaktierungen an, um eine durchgehende Referenzebene zu gewährleisten.
8. 3W-Regel
Um Übersprechen zwischen Signalleiterbahnen zu reduzieren, muss der Abstand ausreichend sein. Wenn der Mittenabstand zwischen benachbarten Leiterbahnen mindestens das Dreifache der Leiterbahnbreite (3W) beträgt, stören etwa 70 % des elektrischen Feldes nicht. Für eine noch bessere Isolierung – bis zu 98 % – kann ein Abstand von 10W gewählt werden. Das Routing-System von PCBasic setzt die 3W/10W-Regeln beim Hochgeschwindigkeits-Layoutdesign automatisch um.
9. Abschirmungsschutz
Abschirmungsschutz trägt dazu bei, Schleifenbereiche für wichtige Signale, insbesondere Hochfrequenz-, Takt- und Synchronisationssignale, zu minimieren. Für extrem empfindliche Leiterbahnen verwenden PCBasic-Ingenieure eine Masseabschirmung oder ein Koaxialkabeldesign, bei dem die Signalleitungen allseitig (oben, unten, links, rechts) mit geerdeten Kupferdrähten isoliert werden. Die ordnungsgemäße Erdung der Abschirmschicht zur Hauptmassefläche ist stets gewährleistet.
10. Regeln für die Impedanzanpassungsprüfung
Leiterbahnen innerhalb desselben Signalnetzwerks sollten eine einheitliche Breite aufweisen, um eine gleichmäßige Impedanz zu gewährleisten. Plötzliche Breitenschwankungen können in Hochgeschwindigkeitsschaltungen zu Signalreflexionen führen. Die Impedanzkontroll-Routing- und Simulationstools von PCBasic tragen zur Wahrung der Gleichmäßigkeit bei. In unvermeidbaren Fällen, wie z. B. bei Steckverbinder-Breakout-Bereichen oder BGA-Fanouts, werden die inkonsistenten Leiterbahnabschnitte in der Länge minimiert.
11. Regeln für überlappende Strom- und Erdungsschichten
Unterschiedliche Stromversorgungsebenen sollten sich im selben Lagenstapel nicht überlappen, um Kopplungen und Interferenzen zwischen den Versorgungsspannungen zu minimieren – insbesondere bei stark unterschiedlichen Spannungen. Ist eine Überlappung unvermeidbar, empfiehlt PCBasic das Einfügen einer dazwischenliegenden Masseebene zur Abschirmung.
12. 20H-Prinzip
Um die Randstrahlung zu unterdrücken, sollte die Versorgungsebene relativ zur Kante der Masseebene zurückgesetzt werden. Dabei wird H (die dielektrische Dicke zwischen Versorgungs- und Masseebene) als Einheit verwendet:
• Bei einer 20H-Retraktion werden etwa 70 % des elektrischen Feldes innerhalb der Grundebene eingeschlossen.
• Ein 100H-Einzug schließt ungefähr 98 % ein.
Bei PCBasic wendet unser Hochgeschwindigkeits-PCB-Designteam die 20H-Regel im Stack-Up-Design an, um die EMV-Leistung und Signalintegrität zu verbessern, insbesondere für HF-, Kommunikations- und Automobil-PCBs.
