Algemene regels voor PCB-routering | PCBasic

1. Lengtecontrole bij het routeren

Lengtecontrole is een belangrijke factor in PCB-ontwerp. Bij PCBasic zorgen onze engineers er altijd voor dat de sporen zo kort mogelijk worden gehouden om mogelijke interferentie door overmatige lengte te minimaliseren. Voor kritieke signaalsporen, zoals klok- of hogesnelheidsdifferentiaalsignalen, raden we aan de bijbehorende oscillator of driver zeer dicht bij het doelapparaat te plaatsen om de signaalintegriteit en -stabiliteit te garanderen.

2. Richtingscontrole bij routering

Bij het routeren van meerlaagse PCB's moet de routeringsrichting van aangrenzende lagen loodrecht op elkaar staan. Dit helpt overspraak tussen signalen op aangrenzende lagen te verminderen. PCBasic's geavanceerde automatische routeringsoptimalisatie en signaalintegriteitsverificatiesysteem zorgen ervoor dat orthogonale routeringspatronen correct worden gehandhaafd om optimale EMC-prestaties te bereiken.

3. Regels voor afschuining

Bij het ontwerpen van PCB's moeten scherpe hoeken en rechte hoeken worden vermeden. Dergelijke structuren kunnen onnodige elektromagnetische straling veroorzaken en leiden tot een slechte maakbaarheid tijdens de productie. Het DFM-beoordelingsproces (Design for Manufacturability) van PCBasic detecteert en optimaliseert deze gebieden automatisch om zowel de signaalprestaties als de productieopbrengst te verbeteren.

4. Open-loopdetectie in routing

Loshangende of open uiteinden van de sporen zijn over het algemeen niet toegestaan. Deze kunnen een "antenne-effect" creëren, wat de gevoeligheid voor EMI (elektromagnetische interferentie) vergroot. PCBasic gebruikt ERC (Electrical Rule Check) en DFM-inspectie om vóór de productie te controleren of er geen open lussen zijn, waardoor mogelijke betrouwbaarheidsproblemen worden voorkomen.

5. Probeer zelflusroutering te vermijden

Ontwerpers moeten zelflusvormige sporen over verschillende lagen vermijden. Op meerlaagse printplaten kunnen signaalsporen gemakkelijk gesloten lussen vormen als ze verkeerd worden gerouteerd, wat leidt tot stralingsinterferentie. De lay-outverificatietools van PCBasic kunnen dergelijke zelflusvormige routeringsproblemen effectief detecteren en corrigeren vóór de productie.

6. Regels voor aardlussen

Volgens de minimale lusregel moet het lusoppervlak dat wordt gevormd door een signaalspoor en het retourpad zo klein mogelijk zijn. Kleinere lussen zenden minder externe straling uit en zijn minder gevoelig voor externe interferentie. De signaalretourpadanalyse van PCBasic zorgt voor compacte en goed gecontroleerde lusgeometrieën.

7. Regels voor de integriteit van macht- en grondlagen

In gebieden met dichte via's moet aandacht worden besteed aan het voorkomen van segmentatie van voedings- of aardvlakken, veroorzaakt door viaclusters. Segmentatie van vlakken brengt de integriteit van referentielagen in gevaar en vergroot signaallussen, wat leidt tot een hogere EMI. De engineers van PCBasic passen EMI-onderdrukkingsontwerpregels en aardingsstitching via's toe om een ​​solide referentievlak te behouden.

8. 3W-regel

Om overspraak tussen signaalsporen te verminderen, moet de afstand voldoende zijn. Wanneer de hart-op-hart afstand tussen aangrenzende sporen minstens drie keer de spoorbreedte (3W) bedraagt, zal ongeveer 70% van het elektrische veld geen interferentie veroorzaken. Voor een nog betere isolatie – tot wel 98% – kan een afstand van 10W worden gebruikt. Het routingsysteem van PCBasic hanteert automatisch de 3W/10W-regels tijdens het ontwerpen van lay-outs met hoge snelheid.

9. Afscherming

Afscherming helpt lusgebieden voor belangrijke signalen te minimaliseren, met name hoogfrequente, klok- en synchronisatiesignalen. Voor extreem gevoelige sporen gebruiken PCBasic-ingenieurs aardingsafscherming of een coaxkabelontwerp, waarbij signaalleidingen aan alle zijden (boven, onder, links, rechts) worden geïsoleerd met geaarde koperen mantels. Een goede aarding van de afschermingslaag ten opzichte van het hoofdaardvlak is altijd gegarandeerd.

10. Regels voor impedantiecontrole

Traces binnen hetzelfde signaalnetwerk moeten een consistente breedte behouden om een ​​uniforme impedantie te garanderen. Plotselinge breedtevariaties kunnen signaalreflecties veroorzaken in snelle circuits. De impedantiecontrole- en simulatietools van PCBasic helpen de uniformiteit te behouden. In onvermijdelijke gevallen, zoals bij connector-breakout-gebieden of BGA-fanouts, worden de inconsistente trace-secties in lengte geminimaliseerd.

11. Regels voor overlappende stroom- en grondlagen

Verschillende voedingsvlakken moeten overlapping in hetzelfde lagenstapelgebied vermijden om koppeling en interferentie tussen voedingen te minimaliseren, vooral wanneer de spanningen sterk verschillen. Als overlapping onvermijdelijk is, adviseert PCBasic om een ​​tussenliggend aardvlak voor afscherming te plaatsen.

12. 20H-principe

Om randstraling te onderdrukken, moet het voedingsvlak worden teruggetrokken ten opzichte van de rand van het grondvlak. Gebruik H (de diëlektrische dikte tussen voeding en aarde) als eenheid:

•  Een 20H-retractie beperkt ongeveer 70% van het elektrische veld tot het grondvlak.

•  Een 100H-retractie beperkt ongeveer 98%.

Bij PCBasic past ons high-speed PCB-ontwerpteam de 20H-regel toe bij stack-up-ontwerp om de EMC-prestaties en signaalintegriteit te verbeteren, met name voor RF-, communicatie- en automotive-PCB's.