Guia rápido para iniciantes sobre layout de PCB

PCB, abreviação de Placa de Circuito Impresso, é a plataforma fundamental para transportar componentes eletrônicos para alcançar as funções correspondentes. Com base no material do substrato, o PCB é fabricado em conformidade com os arquivos de projeto do PCB com conexão alcançada entre as camadas da placa, placa e componentes. A principal função do PCB está em seu papel de transmissão de relé com total contribuição para a conexão elétrica entre todas as partes ao redor da placa de circuito. Portanto, o PCB é geralmente considerado o núcleo dos produtos eletrônicos.


O PCB deve ser fabricado estritamente de acordo com os arquivos de projeto de PCB, incluindo arquivos Gerber, arquivos de perfuração NC, arquivos de projeto de estêncil, etc. Todos juntos levarão finalmente a PCBs reais. Este artigo fornecerá um guia rápido de layout de PCB para iniciantes em design de PCB, abordando as principais questões relacionadas ao design e layout de PCB. Espera-se que este artigo seja um curativo para engenheiros eletrônicos iniciantes.

O que é Layout de PCB?

O layout do PCB contém principalmente a colocação de componentes a bordo, roteamento, largura do traço, espaçamento do traço etc. Como a placa PCB é aplicada em quase todos os produtos eletrônicos, os PCBs têm sido amplamente aplicados em campos como eletrônicos de consumo, informações, telecomunicações, assistência médica ou mesmo aeroespacial . O layout do PCB desempenha um papel essencial em afetar suas funções e desempenho esperados.

Noções básicas de layout de PCB

No processo de desenhar esquemas com software de design de PCB, é essencial dominar as abreviaturas da eletrônica, pois as três letras iniciais geralmente são usadas para representar um termo. Por exemplo, RES significa resistor; CAP significa capacitor; IND significa indutor. Assim, é de grande necessidade dominar alguns termos eletrônicos:tensão, corrente, Ohm, Volt, Ampere, Watt, circuito, elemento de circuito, resistência, resistor, indutância, indutor, capacitância, capacitor, lei de Ohm, lei de Kirchhoff, lei de tensão de Kirchhoff (KVL), lei atual de Kirchhoff (KCL), loop, rede, rede passiva de dois terminais, rede ativa de dois terminais.

Questões inevitáveis ​​a serem consideradas no layout de PCB

• Distância Mínima


Um projeto de PCB deve apresentar um quadro e a distância mínima entre a linha do quadro e o pino do componente deve ser de pelo menos 2 mm e é racional configurá-lo para 5 mm.


• Colocação de Componentes


Basicamente, quando se trata de um sistema de circuito contendo circuito digital e circuito analógico, eles devem ser separados para que os sistemas sejam sistematicamente acoplados em circuitos pertencentes à mesma categoria. Além disso, os componentes devem ser colocados de acordo com a direção do fluxo do sinal, funções e módulos.


A unidade de processamento do sinal de entrada e os componentes de acionamento do sinal de saída devem ser colocados perto do lado da placa para tornar as linhas de sinal de entrada/saída o mais curtas possível e reduzir a interferência de entrada/saída.


Em termos de direção de colocação de componentes, os componentes só podem ser colocados verticalmente ou horizontalmente. Se uma diferença de potencial relativamente alta estiver disponível entre os componentes, a distância entre os componentes deve ser grande o suficiente para interromper a descarga.


No que diz respeito a uma placa de circuito com densidade média, a distância entre os componentes de baixa potência deve ser considerada com base na soldagem. Quando a solda por onda é selecionada, a distância entre os componentes pode estar na faixa de 50mil a 100mil.

Projeto de linha de energia e terra no layout de PCB

Não é uma tarefa difícil para os engenheiros de projeto de PCB entender a causa da geração de ruído entre as linhas de terra e as linhas de energia. Mesmo que o layout da placa de circuito impresso seja executado de forma excelente, a interferência devido à consideração insuficiente na disposição das linhas de energia e terra ainda reduzirá o desempenho do produto ou até mesmo levará à falha total. Portanto, é trabalho do engenheiro de layout de PCB reduzir ao máximo a interferência de ruído para garantir a qualidade do produto com os métodos abaixo:


uma. A camada de cobre de grande área é usada como linhas de aterramento e todas as partes não utilizadas devem ser conectadas ao aterramento, que pode ser usado como linhas de aterramento. Em termos de PCB multicamada, as linhas de energia e terra devem ser organizadas em camadas diferentes, respectivamente.

b. O capacitor de desacoplamento deve ser adicionado entre as linhas de energia e terra.

c. A largura das linhas de aterramento e linhas de energia deve ser definida o máximo possível. É melhor fazer linhas de terra mais largas do que linhas de energia. A disposição da largura das linhas de terra, linhas de energia e linhas de sinal deve ser:linhas de terra> linhas de energia> linhas de sinal.

d. Linhas condutoras de aterramento largas devem ser usadas para fazer um loop em um PCB com circuito digital.

Três dicas para reduzir EMI no layout de PCB

A manutenção EMC (Compatibilidade Eletromagnética) é obrigatória no layout do PCB. A implementação do EMC visa reduzir ao máximo a EMI (Interferência Eletromagnética). Para diminuir a EMI, os três elementos a seguir devem ser focados:fonte de interferência eletromagnética, caminho de acoplamento e vítima.


Para alcançar a EMC, as medidas devem começar a partir dos elementos acima. Primeiro, a fonte de interferência, caminho de acoplamento e dispositivos sensíveis devem ser analisados ​​e medidas eficazes devem ser resumidas e tomadas para interromper a fonte de interferência, eliminar ou reduzir o acoplamento de interferência, diminuir a resposta feita por dispositivos sensíveis à interferência ou aumentar o nível de sensibilidade eletromagnética.


A fim de restringir a interferência causada por humanos e atestar a validade das medidas técnicas aplicadas, medidas organizacionais também devem ser tomadas. Assim, um conjunto de regulamentações e padrões completos deve ser feito e seguido com espectro razoavelmente distribuído. Além disso, a aplicação do espectro deve ser controlada e gerenciada e o modo de trabalho deve ser determinado de acordo com a frequência, o tempo de trabalho e a direção da antena. O ambiente eletromagnético deve ser analisado e a colocação deve ser selecionada com a administração de EMC realizada.


• Fonte de Interferência Eletromagnética


Fonte EMI refere-se a qualquer tipo (natural ou irradiado por dispositivo elétrico) de energia eletromagnética que causará danos a pessoas ou dispositivos no mesmo ambiente ou causará danos EMI a outros dispositivos, subsistema ou todo o sistema, levando à degradação do desempenho ou falha.


• Caminho de Acoplamento


O caminho de acoplamento refere-se ao acesso ou mídia usada para transmitir EMI.


• Vítima


Vítima refere-se ao ser humano ou sistemas danificados por EMI, incluindo componentes, equipamentos, subsistemas ou sistemas que sofrem de degradação ou falha de desempenho.