La disposición de los componentes en el diseño de placas de circuito impreso es fundamental. Una disposición correcta y razonable no solo hace que el diseño resulte más ordenado y atractivo, sino que también influye en la longitud y la cantidad de pistas impresas. Una buena disposición de los componentes en la placa de circuito impreso es extremadamente importante para mejorar el rendimiento de toda la máquina.
Entonces, ¿cómo se puede mejorar el diseño para que resulte más razonable? Hoy vamos a compartir contigo “6 detalles sobre el diseño de placas PCB”: ¡información totalmente práctica! ¡Guárdalos ya!
1. Aspectos clave del diseño de un ordenador personal, incluidos los módulos inalámbricos
Separación física entre los circuitos analógicos y los circuitos digitales; por ejemplo, las tomas de antena de la MCU y de los módulos inalámbricos deben mantenerse lo más alejadas posible;
Intenta evitar colocar trazas digitales de alta frecuencia, trazas analógicas de alta frecuencia, trazas de alimentación y otros dispositivos sensibles debajo del módulo inalámbrico. Se puede colocar cobre debajo del módulo;
Los módulos inalámbricos deben mantenerse alejados de transformadores, inductores de alta potencia, fuentes de alimentación y otros componentes que generen un alto nivel de interferencias electromagnéticas;
Al colocar una antena integrada en la placa de circuito impreso o una antena cerámica, es necesario vaciar la parte de la placa situada debajo de la antena del módulo; no debe haber cobre en esa zona y la antena debe situarse lo más cerca posible del borde de la placa;
Independientemente de si se trata de una señal de radiofrecuencia o de otras señales, las trazas deben ser lo más cortas posible, y las demás señales deben mantenerse alejadas de la parte transmisora del módulo inalámbrico para evitar interferencias;
En el diseño hay que tener en cuenta que el módulo inalámbrico debe contar con una conexión a tierra de alimentación relativamente completa, y que el cableado de RF debe dejar espacio para los orificios de tierra;
La ondulación de tensión que requiere el módulo inalámbrico es relativamente alta, por lo que lo mejor es añadir un condensador de filtrado más adecuado cerca del pin de tensión del módulo, por ejemplo, uno de 10 uF;
El módulo inalámbrico tiene una frecuencia de transmisión elevada y plantea ciertos requisitos en cuanto a la respuesta transitoria de la fuente de alimentación. Además de seleccionar una solución de alimentación con un rendimiento excelente durante la fase de diseño, también se debe prestar atención a la disposición adecuada del circuito de alimentación durante la fase de diseño del esquema, con el fin de aprovechar al máximo el rendimiento de la fuente de alimentación; por ejemplo, en el diseño del convertidor CC-CC es necesario prestar atención a que la distancia entre la masa del diodo de rueda libre y la masa del circuito integrado sea lo más reducida posible para garantizar el flujo de retorno, y a que la distancia entre el inductor de potencia y el condensador sea lo más reducida posible, etc.
2. Configuración del grosor y el interlineado de las líneas
Los ajustes del ancho de línea y el espaciado entre líneas tienen un gran impacto en la mejora del rendimiento de toda la placa. Un ajuste adecuado del ancho de línea y el espaciado entre líneas puede mejorar de forma eficaz la compatibilidad electromagnética y todos los aspectos del rendimiento de toda la placa.
Por ejemplo, el ancho de la línea de alimentación debe determinarse teniendo en cuenta la intensidad de la carga total de la máquina, el valor de la tensión de alimentación, el espesor del cobre de la placa de circuito impreso y la longitud de las pistas, entre otros factores. Por lo general, se puede utilizar una pista con un ancho de 1,0 mm y un espesor de cobre de 1 oz (0,035 mm), que admite una corriente de aproximadamente 2 A. Un ajuste razonable del espaciado entre pistas puede reducir eficazmente la diafonía y otros fenómenos, como el principio 3W, de uso común (es decir, cuando la distancia entre los centros de los conductores no es inferior a tres veces el ancho de la pista, se puede mantener un campo eléctrico de 70% sin interferencias mutuas).
Cableado de la fuente de alimentación: Teniendo en cuenta de forma global la corriente de carga, la tensión y el espesor del cobre de la placa de circuito impreso, normalmente se debe reservar una capacidad de corriente equivalente al doble de la corriente de funcionamiento normal, y la distancia entre los cables debe cumplir, en la medida de lo posible, el principio de los 3 W.
Cableado de señales: Teniendo en cuenta diversos factores, como la velocidad de transmisión de la señal, el tipo de transmisión (analógica o digital) y la longitud del cableado, entre otros, se recomienda que la separación entre las líneas de señal normales se ajuste al principio de las 3 W, mientras que las líneas diferenciales se tratan por separado.
Cableado de RF: El ancho de línea del cableado de RF debe tener en cuenta la impedancia característica. Las interfaces de antena de los módulos de RF más habituales tienen todas una impedancia característica de 50 Ω. Según la experiencia, el ancho de línea de RF para una potencia ≤30 dBm (1 W) es de 0,55 mm, y la separación entre las pistas de cobre es de 0,5 mm. Además, el fabricante de la placa puede ajustar el diseño para obtener una impedancia característica más precisa, de aproximadamente 50 Ω.
3. Ajustes de espaciado entre dispositivos
El espacio entre los componentes es un aspecto que debemos tener en cuenta durante el diseño de la placa de circuito impreso. Si el espacio es demasiado reducido, se producirán fácilmente conexiones de estaño en la soldadura, lo que afectará a la producción;
Las recomendaciones sobre la distancia son las siguientes:
Dispositivos similares: ≥0,3 mm
Dispositivos diferentes: ≥0,13*h 0,3 mm (h es la diferencia máxima de altura entre dispositivos adyacentes)
Distancia recomendada entre componentes que solo se pueden soldar a mano: ≥1,5 mm
Los componentes en línea y los componentes SMD también deben mantenerse a una distancia suficiente durante la producción; se recomienda que esta sea de entre 1 y 3 mm;
4. Control del espaciado entre los bordes de la placa, los componentes y las pistas
Durante el diseño y el cableado de una placa de circuito impreso (PCB), también es muy importante asegurarse de que la distancia entre los componentes y las pistas respecto al borde de la placa sea razonable. Por ejemplo, en el proceso de producción real, la mayoría de los paneles se ensamblan, por lo que si los componentes están demasiado cerca del borde de la placa, esto provocará que la PCB se rompa. Las almohadillas de soldadura pueden desprenderse o incluso el dispositivo puede resultar dañado. Si las pistas están demasiado cerca, pueden romperse durante la producción y afectar al funcionamiento del circuito.
Distancia y colocación recomendadas:
Colocación del dispositivo: Se recomienda que las almohadillas del dispositivo estén paralelas a la dirección del “corte en V” de la placa. El objetivo es que la tensión mecánica sobre las almohadillas del dispositivo sea uniforme y en la misma dirección durante la separación, y reducir así la posibilidad de que las almohadillas se desprendan.
Distancia del dispositivo: La distancia entre el dispositivo y el borde de la placa es ≥0,5 mm
Distancia de la pista: La distancia entre la pista y el borde de la placa es ≥0,5 mm
5. Conexiones entre pads adyacentes con formas de lágrima
Si es necesario conectar los pines adyacentes del circuito integrado, hay que tener en cuenta que es mejor no conectarlos directamente sobre la almohadilla, sino fuera de ella. De este modo se evita que los pines del circuito integrado entren en cortocircuito durante la producción. Además, también hay que tener en cuenta el ancho de las líneas trazadas entre las almohadillas adyacentes. Es mejor no superar el tamaño de las patillas del circuito integrado, salvo en el caso de algunas patillas especiales, como las de alimentación.
Las «lágrimas» pueden reducir eficazmente los reflejos provocados por cambios bruscos en el ancho de la línea, lo que permite una conexión fluida entre las pistas y las almohadillas;
La incorporación de «lágrimas» resuelve el problema de que la conexión entre la pista y la almohadilla se rompa fácilmente por el impacto;
Desde el punto de vista estético, añadir «lágrimas» también puede hacer que la placa de circuito impreso tenga un aspecto más armonioso y atractivo;
6. Parámetros y ubicación de las vías
La elección adecuada del tamaño del orificio de vía tiene un gran impacto en el rendimiento del circuito. Para elegir adecuadamente el tamaño del orificio de vía hay que tener en cuenta la corriente que soporta, la frecuencia de la señal, la complejidad del proceso de fabricación, etc., por lo que el diseño de la placa de circuito impreso requiere una atención especial.
Además, la ubicación de las vías es igualmente importante. Si las vías se colocan sobre la almohadilla, esto provocará fácilmente una soldadura deficiente del dispositivo durante la producción. Por lo tanto, las vías suelen colocarse fuera de las almohadillas. Por supuesto, las vías deben colocarse cuando el espacio sea extremadamente reducido. También es posible añadir al pad el proceso de «agujero en la placa» del fabricante de la placa, pero esto aumentará el coste de producción.
Puntos clave de la configuración de las vías:
En una placa de circuito impreso se pueden colocar vías de diferentes tamaños en función de las distintas necesidades de trazado, pero por lo general no se recomienda superar los tres tipos para evitar causar grandes inconvenientes en la producción y aumentar los costes;
La relación entre la profundidad y el diámetro de los orificios de paso suele ser ≤6, ya que, cuando supera el valor de 6, resulta difícil garantizar que la pared del orificio se recubra de cobre de manera uniforme;
También hay que prestar atención a la inductancia y la capacitancia parásitas de las vías; especialmente en circuitos de alta velocidad, hay que prestar especial atención a sus parámetros de rendimiento de distribución;
Cuanto más pequeño es el orificio de vía y cuanto más reducidos son los parámetros de distribución, más adecuado resulta para circuitos de alta velocidad, pero su coste también es elevado;
Los seis puntos anteriores son algunas precauciones sobre PCBLayout recopiladas en esta ocasión. Espero que resulten útiles para todos. Palabras clave: controlador de E/S para redes 4G
