به کمتر بسنده نکن به PCB های چند لایه ارتقا دهید.

من بارها همین مشکل را دیده‌ام: یک محصول ساده شروع می‌شود، سپس مدار رشد می‌کند، برد شلوغ می‌شود، و مدیریت طرح‌بندی سخت می‌شود. ردپاها اغلب از یکدیگر عبور می کنند. مسیرهای برق و زمین نامرتب به نظر می رسند. سر و صدا ظاهر می شود. دوباره کاری بیش از آنچه باید تلاش می کند. اینجاست که من به سمت یک PCB چند لایه متمایل می شوم. یک تخته چند لایه به من فضای بیشتری برای ایجاد یک طرح تمیزتر بدون فشار دادن قطعات به گوشه ای تنگ می دهد. من می توانم ردهای سیگنال را روی یک لایه قرار دهم، برق و زمین را روی لایه دیگر نگه دارم و همچنان فضایی را برای مسیریابی که منطقی است باقی بگذارم. وقتی روی دستگاه های فشرده کار می کنم، این ساختار اضافی تفاوت بزرگی ایجاد می کند. من فکر می کنم ارزش اصلی فقط اندازه نیست. کنترل است. با لایه‌های بیشتر، می‌توانم سیگنال‌ها را منظم‌تر هدایت کنم. می توانم مسیرهای بازگشت را کوتاه تر نگه دارم. من می توانم احتمال جفت شدن ناخواسته بین آثار را کاهش دهم. برای طرح هایی که سیگنال های سریع تری را حمل می کنند، اهمیت زیادی دارد. برای مثال، یک برد برای یک ماژول بی سیم، زمانی که مرجع زمین پایدار است و مسیریابی تمیز است، می تواند بسیار متفاوت رفتار کند. من همچنین روشی را دوست دارم که PCB چند لایه به تحویل برق کمک می کند. هنگامی که برد از صفحات جداگانه برای نیرو و زمین استفاده می کند، مدیریت مدار اغلب آسان تر به نظر می رسد. افت ولتاژ می تواند در سراسر تخته کمتر باشد. زمین می تواند سازگارتر باشد. این همه مشکلات را برطرف نمی کند، اما پایه بهتری برای کار به من می دهد. اگر من در حال طراحی یک کنترلر خانه هوشمند، یک اسکنر دستی یا یک سنسور صنعتی فشرده هستم، معمولاً چنین ساختاری را می خواهم. در اینجا نحوه برخورد من با طراحی است. من با اندازه تخته و تعداد قطعات شروع می کنم. اگر طرح از قبل روی کاغذ شلوغ است، می‌دانم که یک تخته دو لایه ساده ممکن است به مشکل تبدیل شود. سپس به انواع سیگنال نگاه می کنم. خطوط کنترل کند یک چیز است. خطوط داده پرسرعت نیاز به مراقبت بیشتری دارند. اگر محصول از بخش های USB، RF یا مسیریابی دیجیتال متراکم استفاده می کند، من به پشته لایه و مسیر برگشت توجه زیادی می کنم. طرح برق را هم زود چک می کنم. من تا پایان منتظر نمی مانم و امیدوارم مسیریابی خودش به نتیجه برسد. من نیرو و زمین را با هدف قرار می دهم، سپس در اطراف آن ساختار حرکت می کنم. یک مثال کوچک باعث می شود که این موضوع راحت تر دیده شود. من یک بار روی یک دستگاه خرده فروشی فشرده کار می کردم که به یک صفحه نمایش، یک اتصال بی سیم و چندین سیگنال کنترل روی بردی با فضای بسیار محدود نیاز داشت. چیدمان تک لایه عملی نبود و حتی یک گزینه دو لایه اولیه باعث می شد مسیریابی نامناسبی انجام شود. ما به یک PCB چند لایه منتقل شدیم و نتیجه قرار دادن و مسیریابی بسیار آسان تر بود. برد فشرده باقی ماند، مسیرهای سیگنال تمیزتر بود، و مونتاژ نهایی سردردهای طرح بندی کمتری داشت. این همان بخشی است که بسیاری از مردم از دست می دهند. یک PCB چند لایه فقط به اضافه کردن لایه ها نیست. این در مورد آسان تر ساختن طرح، بازرسی آسان تر و پایدار نگه داشتن آن است. وقتی این مسیر را انتخاب می کنم، معمولاً سعی می کنم قبل از بازگشت اولین نمونه اولیه، خطر را کاهش دهم. همچنین فکر می کنم در طول آزمایش کمک کند. وقتی یک برد به خوبی سازماندهی شود، اشکال زدایی کمتر خسته کننده می شود. اگر مشکل ردیابی ظاهر شد، می توانم مسیر را با اطمینان بیشتری دنبال کنم. اگر مشکل نویز ظاهر شود، ساختار لایه سرنخ های بیشتری به من می دهد. این نوع وضوح باعث صرفه جویی در تلاش می شود. اگر بخواهم یک قانون ساده از کار خودم بدهم، این است: زمانی که مدار در حال رشد فراتر از محدودیت های یک طرح ساده است، زمانی که مسیرهای سیگنال به کنترل بهتری نیاز دارند، یا زمانی که محصول نیاز به فرم فشرده بدون تبدیل طرح به یک پازل مسیریابی دارد، از یک PCB چند لایه استفاده کنید. به همین دلیل است که من به تابلویی که فقط در ابتدا ساده تر به نظر می رسد راضی نیستم. من ساختاری را انتخاب می کنم که به مدار اتاق برای تنفس می دهد.

ساخت‌های هوشمندتر با PCB‌های چند لایه شروع می‌شوند و من همیشه این الگو را در محصولات فشرده می‌بینم. وقتی یک طرح کوچک می شود، مشکلات به سرعت رشد می کنند. ردپاها یکدیگر را شلوغ می کنند. سر و صدا پخش می شود. خطوط برق برای فضا می جنگند. گرما مسیرهای کمتری برای دور شدن دارد. من تیم‌ها را دیده‌ام که ساعت‌های بیشتری را صرف اصلاح طرحی می‌کنند که روی کاغذ خوب به نظر می‌رسید اما ساختن آن روی نیمکت دشوار بود. یک PCB چند لایه به من فضای بیشتری برای جدا کردن سیگنال ها، برق و زمین می دهد، بنابراین برد می تواند با استرس کمتری کار کند. من معمولا با استک آپ شروع می کنم. من تصمیم می‌گیرم که کدام لایه‌ها سیگنال‌ها را حمل می‌کنند، کدام لایه‌ها نیرو را حمل می‌کنند، و هواپیماهای زمینی کجا قرار دارند. این انتخاب کل هیئت مدیره را تغییر می دهد. یک مسیر برگشت تمیز می تواند به کاهش تداخل کمک کند. مسیرهای کوتاه تر می توانند به سیگنال های سریع کمک کنند. لایه‌های جداگانه نیز می‌توانند مونتاژ را هماهنگ‌تر کنند، زیرا چیدمان کمتر شلوغ است. قدم بعدی من این است که قطعات حساس را با دقت قرار دهم. من خطوط آنالوگ را از مناطق دیجیتال پر سر و صدا دور نگه می دارم. من فضایی را برای امتیازات آزمون می گذارم. قبل از اینکه خیلی دور بروم، از طریق شمارش و طول ردیابی بررسی می‌کنم. من همچنین درخواست بررسی زودهنگام DFM را می‌کنم، زیرا ترجیح می‌دهم طرح‌بندی را تنظیم کنم تا اینکه پس از بازگشت نمونه‌ها، یک برد را تعمیر کنم. من روی یک برد کنترل جمع و جور برای یک دستگاه خانه هوشمند کار کردم که قرائت ناپایدار در نزدیکی بخش برق داشت. تیم می خواست اندازه تخته را کوچک نگه دارد، بنابراین یک طرح تک لایه مناسب نبود. ما به یک PCB 6 لایه منتقل شدیم، فضای بیشتری را به صفحه زمین دادیم و آثار سنسور را کوتاه کردیم. مسیریابی برد آسان‌تر شد و نتایج آزمایش در طول اعتبارسنجی پایدارتر بود. آن پروژه به من یادآوری کرد که انتخاب های چیدمان می توانند کل ساخت را شکل دهند. من PCB های چند لایه را لوکس نمی بینم. من آنها را راهی عملی برای پشتیبانی از محصولات محکم تر، مسیریابی تمیزتر و آزمایش آسان تر می بینم. اگر طرحی شلوغ به نظر می رسد، من زودتر به پلان لایه نگاه می کنم. این عادت بعداً باعث صرفه جویی در تلاش می شود و به محصول مسیر واضح تری از مفهوم تا مونتاژ می دهد.

من اغلب می بینم که طراحی PCB با یک ایده ساده شروع می شود، سپس طرح شروع به پر شدن سریع می کند. ردپاها یکدیگر را شلوغ می کنند. خطوط برق و سیگنال برای فضا می جنگند. محدودیت‌های گرما، نویز و مسیریابی به طور همزمان نشان داده می‌شوند. اینجاست که من به PCB چند لایه روی می‌آورم. یک برد چند لایه به من فضای بیشتری برای قرار دادن قطعات و کنترل بیشتری بر نحوه حرکت سیگنال ها می دهد. من می توانم مسیرهای برق، زمین و سیگنال را جدا کنم. من می توانم ردهای مهم را کوتاه تر نگه دارم. همچنین می توانم خطر نویزهای ناخواسته را زمانی که مدار پیچیده تر می شود کاهش دهم. من این را در یک پروژه کنترل سنسور دیده ام. طرح 2 لایه اصلی در ابتدا خوب به نظر می رسید، اما با اضافه شدن پردازنده، کانکتورها و قطعات حفاظتی، مسیریابی برد سخت شد. طراحی به ردپای کوچکتری نیاز داشت، با این حال ردپاها جایی برای رفتن نداشتند. پس از اینکه تیم به یک تخته 4 لایه منتقل شد، مدیریت طرح آسان تر شد. سطح زمین پایدارتر بود، مسیریابی ساده‌تر بود، و نمونه ساخت با تغییرات طرح‌بندی کمتر به جلو حرکت کرد. وقتی یک PCB چند لایه را برنامه ریزی می کنم، روی چند مرحله عملی تمرکز می کنم. ابتدا قطعات کلیدی را قرار می دهم. من اجزای مرتبط را نزدیک به هم نگه می دارم. من بررسی می کنم که کدام سیگنال ها به مسیرهای کوتاه نیاز دارند و کدام شبکه ها به مراقبت بیشتری نیاز دارند. من یک لایه پشته‌آپ را انتخاب می‌کنم که متناسب با مدار باشد، نه فقط طرح کلی برد. قبل از اینکه طرح را قفل کنم، از سازنده در مورد عرض ردیابی، از طریق اندازه، محدودیت های مته و مواد می پرسم. این فرآیند به من کمک می کند از یک مشکل رایج اجتناب کنم. بسیاری از تخته ها در نقاشی مرتب به نظر می رسند، اما در استفاده از آنها شکست می خورند زیرا مسیر برگشت ضعیف است یا مسیریابی خیلی تنگ است. یک PCB چند لایه راه بهتری برای سازماندهی برد به من می دهد تا چیدمان با مدار کار کند، نه در برابر آن. من همچنین از روشی که به فضا کمک می کند را دوست دارم. هنگامی که یک محصول به تخته کوچکتری نیاز دارد، لایه ها می توانند تفاوت بزرگی ایجاد کنند. من نیازی به کشش آثار در کل طرح ندارم. من می توانم برد را جمع و جور نگه دارم و همچنان جایی برای قطعات، مسیرهای قدرت و نقاط تست باقی بگذارم. برای من، ارزش ساده است. یک PCB چند لایه به من کمک می کند طرحی تمیزتر بسازم، نویز را راحت تر مدیریت کنم و از طراحی سخت تری پشتیبانی کنم. هر مسئله ای را به خودی خود حل نمی کند. من هنوز به یک برنامه خوب، یک استک آپ محکم و قوانین چیدمان روشن نیاز دارم. با این حال، وقتی این قطعات کنار هم قرار می‌گیرند، کار با طراحی آسان‌تر می‌شود. اگر بوردی را می‌خواهم که مسیریابی آسان‌تر و مناسب‌تر برای مدار متراکم باشد، ابتدا با طرح لایه شروع می‌کنم. این انتخاب باعث صرفه جویی در زمان می شود و از همان ابتدا ساختار بهتری به طرح می دهد. ما از سوالات شما استقبال می کنیم: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

Howard Johnson 2019 طراحی دیجیتال پرسرعت و مسیریابی PCB چند لایه Eric Bogatin 2020 تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال برای چیدمان PCB متراکم لیندا چن 2021 برنامه ریزی عملی Stack Up برای بردهای مدار چندلایه Michael Turner 2018 Power and Ground Planer Design 2 Design Engine Multi-Disign for Modern PCB Sarah2 راهبردهای مسیریابی دیوید براون 2023 مونتاژ لایه PCB برای الکترونیک با سرعت بالا و نویز کم