Общие правила разводки печатных плат | PCBasic

1. Контроль длины при маршрутизации

Контроль длины — ключевой фактор при проектировании печатных плат. Инженеры PCBasic всегда следят за тем, чтобы дорожки были максимально короткими, чтобы минимизировать потенциальные помехи, вызванные чрезмерной длиной. Для критически важных сигнальных дорожек, таких как тактовые сигналы или высокоскоростные дифференциальные сигналы, мы рекомендуем размещать соответствующий генератор или драйвер как можно ближе к целевому устройству для обеспечения целостности и стабильности сигнала.

2. Управление направлением при маршрутизации

При трассировке многослойных печатных плат направление трассировки соседних слоёв должно быть ортогональным друг другу. Это помогает снизить перекрёстные помехи между сигналами, передаваемыми по соседним слоям. Усовершенствованная система автоматической оптимизации трассировки и проверки целостности сигналов PCBasic гарантирует соблюдение ортогональности трассировки для достижения оптимальных характеристик ЭМС.

3. Правила выполнения фаски

При проектировании печатных плат следует избегать острых и прямых углов. Такие структуры могут создавать ненужное электромагнитное излучение и снижать технологичность производства. Процесс проверки DFM (Design for Manufacturability) в PCBasic автоматически обнаруживает и оптимизирует эти области, улучшая как характеристики сигнала, так и выход готовой продукции.

4. Обнаружение разрывов цепи при маршрутизации

Обрывы или незамкнутые концы проводников, как правило, не допускаются. Это может создать «антенный эффект», повышая восприимчивость к электромагнитным помехам. PCBasic использует методы проверки соответствия электротехнических норм (ERC) и DFM, чтобы убедиться в отсутствии незамкнутых контуров перед производством, предотвращая потенциальные проблемы с надёжностью.

5. Старайтесь избегать зацикливания маршрутов

Проектировщикам следует избегать зацикливания дорожек на разных слоях. На многослойных платах сигнальные дорожки могут легко образовывать замкнутые петли при неправильной разводке, что приводит к помехам излучения. Инструменты проверки топологии PCBasic позволяют эффективно выявлять и устранять подобные зацикливания до изготовления платы.

6. Правила для контура заземления

Согласно правилу минимального контура, площадь контура, образованного сигнальным проводником и его обратным путём, должна быть как можно меньше. Контуры меньшего размера излучают меньше внешнего излучения и менее восприимчивы к внешним помехам. Анализ обратного пути сигнала в PCBasic обеспечивает компактную и хорошо контролируемую геометрию контура.

7. Правила целостности силовых и заземляющих слоёв

В областях с высокой плотностью переходных отверстий необходимо следить за тем, чтобы не допустить сегментации слоев питания или заземления, вызванной кластерами переходных отверстий. Сегментация слоев нарушает целостность опорных слоев и увеличивает сигнальные контуры, увеличивая уровень электромагнитных помех. Инженеры PCBasic применяют правила проектирования для подавления электромагнитных помех и сшивают переходные отверстия заземления для поддержания целостности опорной плоскости.

8. Правило 3W

Для уменьшения перекрёстных помех между сигнальными дорожками необходимо обеспечить достаточный зазор. Если расстояние между центрами соседних дорожек не менее трёхкратной ширины дорожки (3W), около 70% электрического поля не будет мешать. Для ещё лучшей изоляции — до 98% — можно использовать зазор 10W. Система разводки PCBasic автоматически применяет правила 3W/10W при проектировании высокоскоростной топологии.

9. Экранирующая защита

Экранирование помогает минимизировать области контуров для ключевых сигналов, особенно высокочастотных, тактовых и синхронизирующих. Для особо чувствительных трасс инженеры PCBasic используют экранирование заземлением или коаксиальные кабели, изолируя сигнальные линии заземлёнными медными жилами со всех сторон (сверху, снизу, слева, справа). Всегда обеспечивается надлежащее заземление экранирующего слоя относительно основной заземляющей плоскости.

10. Правила проверки согласования импеданса

Дорожки в одной сигнальной цепи должны иметь одинаковую ширину для обеспечения равномерного импеданса. Резкие изменения ширины могут вызывать отражения сигнала в высокоскоростных цепях. Инструменты трассировки и моделирования PCBasic для управления импедансом помогают поддерживать единообразие. В неизбежных случаях, таких как области отвода разъёмов или разветвления BGA-компонентов, неравномерные участки дорожек минимизируются по длине.

11. Правила перекрытия слоёв электропитания и заземления

Разные слои питания должны избегать перекрытия в одной области стека слоёв, чтобы минимизировать взаимодействие и помехи между источниками питания, особенно при значительной разнице напряжений. Если перекрытие неизбежно, PCBasic рекомендует использовать промежуточный слой заземления для экранирования.

12. Принцип 20H

Для подавления краевого излучения плоскость питания должна быть отодвинута относительно края плоскости заземления. Используя H (толщину диэлектрика между плоскостью питания и плоскостью заземления) в качестве единицы измерения:

•  Отвод 20H удерживает около 70% электрического поля в пределах плоскости заземления.

•  Ретракция 100H ограничивает примерно 98%.

В компании PCBasic наша команда проектировщиков высокоскоростных печатных плат применяет правило 20H при проектировании с использованием стека для повышения характеристик ЭМС и целостности сигнала, особенно для радиочастотных, коммуникационных и автомобильных печатных плат.