+ceviri+ Altium Designer PCB düzeni ve kablolama kuralları açıklandı

[foss3]

Altium Designer PCB düzeni ve kablolama kuralları açıklandı

Elektronik tasarim alanında PCB (Baskılı Devre Kartı) tasarımı hayati bir halkadır. Güçlü bir PCB tasarım aracı olan ALTIUM DESIGNER, çeşitli elektronik ürünlerin geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makale, yeni başlayanların hızlı bir şekilde başlamasına yardımcı olmak ve deneyimli mühendisler için bazı pratik ipuçları sağlamak amacıyla Altium Designer'ın PCB yerleşimini ve kablolama kurallarını ayrıntılı olarak tanıtacaktır.

PCB yerleşimi PCB tasarımının ilk adımıdır. Uygun yerleşim sadece devrenin performansını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda sonraki kablolamanın zorluğunu da azaltır. Düzeninizi oluştururken uymanız gereken temel ilkeler şunlardır:

1. Fonksiyonel bölümleme : Devreyi güç kaynağı parçası, sinyal işleme parçası, arayüz parçası vb. gibi fonksiyonel modüllere bölün. Bu, sinyal parazitini azaltabilir ve devre kararlılığını iyileştirebilir.
2. Sinyal akış yönü : Sinyal akış yönüne göre yerleşim yapın, sinyal geçişlerini ve sapmalarını en aza indirin ve en kısa sinyal yolunu sağlayın.
3. Güç kaynağı ve topraklama hattı : Güç kaynağı ve topraklama hattının yerleşimi, güç kaynağı gürültüsünü ve topraklama hattındaki paraziti azaltmak için mümkün olduğunca geniş ve kısa olmalıdır.
4. Isı dağılımı hususları : Güç aygıtları gibi çok fazla ısı üreten bileşenler iyi havalandırılan bir yere yerleştirilmeli ve bir ısı emici takılması düşünülmelidir.
5. Önce kritik bileşenler : İşlemciler, bellek, saat devreleri vb. gibi kritik bileşenleri önce yerleştirin. Bu bileşenlerin yerleşimi tüm devrenin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
6. Çevresel bileşenleri yakına yerleştirin : Çevresel bileşenleri (dirençler, kapasitörler, indüktörler vb.) kablolama uzunluğunu azaltmak için ilgili ana kontrol bileşenlerine mümkün olduğunca yakın yerleştirin.
7. Arayüz bileşenlerini kenara yakın yerleştirin : Arayüz bileşenleri (konnektörler, anahtarlar vb.) harici bağlantıyı kolaylaştırmak için mümkün olduğunca kartın kenarına yakın yerleştirilmelidir.
8. Bileşenlerin tutarlı yönü : Kaynak ve bakımı kolaylaştırmak için benzer bileşenlerin yönü mümkün olduğunca tutarlı olmalıdır.
9. Bileşen konumlarını ayarlayın : İlk yerleşim tamamlandıktan sonra, düzgün bir yönlendirme sağlamak ve kesişmeleri azaltmak için bileşenlerin konumlarını sürekli olarak ayarlamak gerekir.
10. Izgarayı kullanın : Bileşenleri düzgün bir şekilde yerleştirmek ve daha sonraki kablolamayı kolaylaştırmak için yerleşim sırasında ızgara hizalamasını kullanın.
11. Üretim sürecini göz önünde bulundurun : Tasarımın üretilebilirliğini sağlamak için PCB'nin üretim süreci, bileşenlerin aralığı, pedlerin boyutu vb. gibi yerleşim sırasında dikkate alınmalıdır.

Kablolama, PCB tasarımındaki en kritik adımlardan biridir. Uygun kablolama, devrenin performansını ve güvenilirliğini büyük ölçüde artırabilir. Kablolama yaparken uyulması gereken temel prensipler şunlardır:

1. Sinyal bütünlüğü : Sinyal bütünlüğünü sağlayın ve sinyal yansıması ve çapraz konuşma gibi sorunları önleyin. Yüksek hızlı sinyallerde empedans uyumuna ve sinyal yolunun sürekliliğine dikkat edilmesi gerekir.
2. Güç bütünlüğü : Güç ve topraklama kabloları, güç gürültüsünü ve topraklama girişimini azaltmak için mümkün olduğunca geniş ve kısa olmalıdır. Çok katmanlı kartlarda, kararlı güç ve topraklama sağlamak için güç katmanları ve toprak katmanları kullanılabilir.
3. Elektromanyetik uyumluluk : Elektromanyetik girişimi (EMI) önlemek için kablolama sırasında elektromanyetik uyumluluk (EMC) dikkate alınmalıdır. Elektromanyetik radyasyon, makul yerleşim ve kablolama ile azaltılabilir.
4. Termal Tasarım : Çok fazla ısı üreten bileşenlerde, belirli bir alanda ısı yoğunlaşmasını önlemek için kablolama sırasında ısı dağılımı dikkate alınmalıdır.
5. Sinyal hattı genişliği : Sinyal hattının genişliği, PCB'nin akım büyüklüğüne ve bakır kalınlığına göre belirlenmelidir. Sinyal hattının genişliği genellikle 0,2mm~0,3mm'dir.
6. Elektrik hattı ve topraklama hattının genişliği : Elektrik hattı ve topraklama hattının genişliği mümkün olduğunca geniş olmalı, genellikle 0,5 mm'den az olmamalıdır. Yüksek akımlı enerji hatlarında genişliğin daha da artırılması gerekir.
7. Kablolama aralığı : Kablolama arasındaki aralık elektriksel güvenlik gerekliliklerine uygun olmalı ve genellikle 0,2 mm'den az olmamalıdır. Yüksek gerilim devrelerinde aralıkların daha da artırılması gerekir.
8. Yönlendirme açısı : Yönlendirme yaparken dik açılı yönlendirmeden kaçınmaya çalışın ve sinyal yansımasını ve elektromanyetik radyasyonu azaltmak için 45 derecelik veya dairesel yönlendirme kullanın.
9. Vias kullanımı : Vias, farklı katmanları birbirine bağlayan tellerdir. Vias sayısı, sinyal bütünlüğünü etkileyen çok fazla vias olmaması için en aza indirilmelidir. Yüksek frekanslı sinyallerde, geçiş yollarının parazitik endüktansı sinyal kalitesini etkileyeceğinden, geçiş yollarının kullanımı en aza indirilmelidir.
10. Otomatik rotalama : ALTIUM DESIGNER, ön rotalamayı hızlı bir şekilde tamamlayabilen otomatik bir rotalama işlevi sağlar. Ancak otomatik yönlendirmenin sonuçları çoğu zaman ideal olmayıp manuel ayarlama gerektirir.
11. Manuel ayarlama : Otomatik rotalama tamamlandıktan sonra, en kısa sinyal yolunu sağlamak ve geçişleri ve sapmaları azaltmak için rotayı manuel olarak ayarlamanız gerekir.
12. Diferansiyel çift kablolama : USB, HDMI vb. gibi diferansiyel sinyaller için, sinyal bozulmasını azaltmak amacıyla iki sinyal hattının uzunluklarının eşit olmasını sağlamak amacıyla diferansiyel çift kablolama gereklidir.
13. Eşit uzunlukta kablolama : DDR bellek veri yolu gibi yüksek hızlı sinyaller için, sinyal senkronizasyonunu sağlamak amacıyla eşit uzunlukta kablolama gerekir.

Yerleşim ve yönlendirme tamamlandıktan sonra, tasarımın PCB üretimi ve montajı için gereklilikleri karşıladığından emin olmak amacıyla bir tasarım kuralı kontrolü (DRC) yapılması gerekir. ALTIUM DESIGNER, iz aralığını, via boyutunu, ped boyutunu vb. kontrol edebilen güçlü DRC işlevleri sağlar.

Yüksek hızlı devreler için sinyal bütünlüğü analizi esastır. ALTIUM DESIGNER, tasarımcıların kablolamayı optimize etmelerine yardımcı olmak için sinyal yansımasını, çapraz konuşmayı, empedans uyumunu ve diğer sorunları analiz edebilen sinyal bütünlüğü analiz araçları sağlar.

Çok fazla ısı üreten devrelerde termal analiz yapılması gerekir. ALTIUM DESIGNER, devrelerin ısı dağılımını simüle edebilen ve tasarımcıların ısı dağılımı tasarımını optimize etmesine yardımcı olan termal analiz araçları sağlar.

Tasarım tamamlandıktan sonra Gerber dosyaları, delme dosyaları, montaj resimleri vb. gibi üretim dosyalarının çıktısını almanız gerekir. ALTIUM DESIGNER, tasarımların üretim aşamasına sorunsuz bir şekilde girebilmesini sağlamak için geniş yelpazede üretim dosyası çıktı seçenekleri sunar.

PCB tasarımı karmaşık ve titiz bir iştir ve devre performansını garanti altına almanın anahtarı makul yerleşim ve kablolamadır. Bu makalenin tanıtımıyla herkesin ALTIUM DESIGNER'ın PCB yerleşimi ve kablolama kuralları hakkında daha derin bir anlayışa sahip olduğuna inanıyorum. Gerçek tasarımda, yüksek performanslı ve yüksek güvenilirliğe sahip PCB'leri tasarlamak için sürekli olarak deneyim biriktirmek ve çeşitli tasarım kurallarını ve araçlarını esnek bir şekilde uygulamak gerekir.