نادراً ما يقتصر تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) عالية السرعة على حل مشكلة واحدة.
قد تجتاز اللوحة اختبارات قواعد التصميم، لكنها مع ذلك تواجه انعكاسات الإشارات، أو عدم استقرار مسارات الطاقة، أو التداخل الكهرومغناطيسي المفرط، أو انخفاض معدل العائد التصنيعي. وفي معظم الحالات، يمكن إرجاع هذه المشكلات إلى القرارات التي اتُخذت في المراحل المبكرة من عملية التصميم.
يساعد استخدام قائمة مراجعة منظمة قبل إصدار ملفات جيربر على تقليل تعديلات التصميم وتحسين معدل النجاح من المرة الأولى.
ابدأ بتصميم طبقات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)
يجب الانتهاء من ترتيب الطبقات قبل بدء عملية التوجيه.
يحدد ترتيب الطبقات ما يلي:
- مستويات مرجعية للإشارات
- ثبات المعاوقة
- كفاءة التوجيه
- توزيع الطاقة
عادةً ما يؤدي تغيير ترتيب الطبقات بعد عملية التوجيه إلى أعمال إعادة تصميم غير ضرورية.
لمزيد من الإرشادات، انظر تصميم تكديس ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة (6 طبقات مقابل 8 طبقات مقابل 10 طبقات).
تحديد متطلبات المعاوقة الخاضعة للتحكم
إذا كان التصميم يتضمن واجهات عالية السرعة، فيجب التأكد من متطلبات المعاوقة قبل البدء في التخطيط.
ومن الأمثلة النموذجية على ذلك:
- مسارات أحادية الطرف بمقاومة 50 أوم
- أزواج تفاضلية 100 أوم
تعاون مع الشركة المصنعة للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للتحقق من تركيب الطبقات وهندسة المسارات، بدلاً من الاعتماد فقط على نتائج الحسابات الحسابية.
قراءة ذات صلة: تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بمعاوقة محكومة.
التحقق من المستويات المرجعية
يجب أن يكون لكل إشارة حرجة مستوى مرجعي مستمر.
تجنب توجيه الإشارات عبر:
- انشقاقات الطائرة
- فراغات كبيرة
- المناطق الأرضية غير المتصلة
يقلل مسار العودة المستمر من انقطاعات المعاوقة ويحد من الإشعاع غير المرغوب فيه إلى أدنى حد.
مراجعة توجيه الأزواج التفاضلية
يجب أن تظل أزواج التباين متسقة في جميع أنحاء التصميم.
تأكد من:
- أطوال المسارات المتطابقة
- تباعد ثابت
- انحراف ضئيل
- مستويات مرجعية متسقة
قد تؤدي التغييرات المتكررة في التباعد أو وجود ثقوب ربط غير ضرورية إلى تدهور جودة الإشارة.
تقليل عدد المسارات عبر الانتقالات
كل فتحة تمرير تغير المسار الكهربائي.
على الرغم من أن الثقوب لا مفر منها، إلا أن التغييرات المفرطة في الطبقات تؤدي إلى زيادة:
- انقطاع المعاوقة
- فقدان الإدراج
- انعكاسات الإشارة
ينبغي أن تظل الإشارات الحرجة في نفس الطبقة كلما أمكن ذلك.
قراءة ذات صلة: تصميم فيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الدوائر عالية السرعة.
تقييم توزيع الطاقة
ينبغي مراجعة سلامة الطاقة جنبًا إلى جنب مع سلامة الإشارة.
يرجى التأكد مما يلي:
- تُوضع مكثفات الفصل بالقرب من أطراف تزويد الطاقة في الدوائر المتكاملة
- مستويات الطاقة والتأريض متصلة
- تظل مسارات التيار العائد قصيرة
يؤدي توفير الطاقة المستقر إلى تحسين الأداء العام للنظام.
قراءة ذات صلة: تصميم سلامة الطاقة في لوحات الدوائر المطبوعة.
التحقق من كثافة المسارات
غالبًا ما يتسبب التوجيه الكثيف في مشاكل في التصنيع والاختبار.
مراجعة:
- تباعد المسارات
- موازنة النحاس
- الخلوص بين المكونات
- استراتيجية التوزيع
غالبًا ما تكون إضافة طبقة إشارات أخرى حلاً أفضل من تمرير المسارات عبر المناطق المزدحمة.
النظر في متطلبات التصنيع
قبل نشر بيانات التصنيع، تأكد من أن التصميم قابل للتنفيذ عمليًّا.
راجع بنودًا مثل:
- الحد الأدنى لعرض المسار
- المسافة الدنيا
- حسب المقاسات
- الحلقات الحلقية
- المسافة الفاصلة بين قناع اللحام
تساهم عمليات الفحص المبكرة لتصميم قابلية التصنيع (DFM) في تقليل مخاطر الإنتاج وتحسين العائد.
قراءة ذات صلة: تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي السرعة للتصنيع والإنتاجية.
تحضير لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للاختبار
لا ينبغي اعتبار الاختبار الخطوة الأخيرة.
يرجى التأكد من أن التصميم يتضمن ما يلي:
- نقاط اختبار يمكن الوصول إليها
- واجهات البرمجة
- تصحيح أخطاء الاتصالات
- مسافة كافية بين المسبار والسطح
تسهل هذه الميزات عملية الفحص واستكشاف الأعطال وإصلاحها أثناء الإنتاج.
إجراء مراجعة التصميم النهائية
قبل إنشاء ملفات الإنتاج، قم بإجراء مراجعة شاملة.
ومن بين الأسئلة التي تستحق طرحها ما يلي:
- هل تم تحديد جميع المسارات التي يتم التحكم فيها عن طريق المعاوقة؟
- هل تتمتع الإشارات الحرجة بمستويات مرجعية غير متقطعة؟
- هل يتم توجيه أزواج التفاضل بطريقة متسقة؟
- هل اكتملت شبكة توزيع الكهرباء؟
- هل تم التأكد من قدرات التصنيع؟
- هل تمت مراجعة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) للتأكد من سهولة الوصول إليها؟
غالبًا ما تكشف المراجعة المنظمة عن مشكلات لا تستطيع عمليات الفحص الآلي لقواعد التصميم اكتشافها.
اتبع عملية تحقق عملية
- الخطوة 1
وضع اللمسات الأخيرة على تصميم طبقات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتأكد من اختيار المواد.
- الخطوة 2
تحقق من متطلبات المعاوقة مع الشركة المصنعة للوحة الدوائر المطبوعة.
- الخطوة 3
مراجعة مسارات الإشارات ومسارات العودة وانتقالات «الفييا».
- الخطوة 4
تحقق من توزيع الطاقة، ومواقع الفصل، والمستويات المرجعية.
- الخطوة 5
إجراء مراجعات DFM و DFT قبل إصدار ملفات التصنيع.
الأخطاء الشائعة في التصميم
من بين المشكلات الأكثر شيوعًا التي يتم اكتشافها أثناء مراجعة لوحات الدوائر المطبوعة ما يلي:
- تحديد تكوين الطبقات بعد بدء عملية التوجيه
- توجيه الإشارات عالية السرعة عبر المستويات المقسمة
- إضافة ثقوب ربط غير ضرورية إلى الشبكات الحيوية
- وضع مكثفات الفصل على مسافة بعيدة جدًا عن أطراف الدائرة المتكاملة
- نشر بيانات الإنتاج دون إجراء مراجعة كاملة للتصميم
يمكن تجنب معظم هذه المشكلات من خلال اتباع عملية مراجعة منتظمة.
الخاتمة
يعتمد أداء لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) عالية السرعة على القرارات التي تُتخذ طوال عملية التصميم، وليس فقط أثناء مرحلة التوجيه.
من خلال مراجعة تراكب الطبقات، والمقاومة الكهربائية، ومسارات العودة، وسلامة الطاقة، وقابلية التصنيع، والاختبار قبل بدء الإنتاج، يمكن للمهندسين تقليل عدد مرات إعادة التصميم وتحسين موثوقية المنتج.
تساعد قائمة المراجعة المنظمة جيدًا على تحديد المشكلات المحتملة في مرحلة مبكرة، عندما لا يزال تصحيحها سهلاً وغير مكلف.
الأسئلة الشائعة
ج: يُعد تخطيط التكديس إحدى أهم الخطوات لأنه يؤثر على المعاوقة ومسارات العودة واستراتيجية التوجيه.
ج: يعتمد عرض المسارات والمسافات بينها على تركيبة الطبقات المختارة. وغالبًا ما يتطلب تغيير هذه المعلمات لاحقًا إجراء تعديلات على التصميم.
ج: لا يوجد عدد محدد، ولكن ينبغي تجنب الثقوب غير الضرورية لأن كل انتقال يؤدي إلى حدوث انقطاعات إضافية.
ج: تعمل عمليات فحص قواعد التصميم على التحقق من القواعد المحددة مسبقًا، لكنها لا تستطيع تقييم كل الاعتبارات المتعلقة بسلامة الإشارات أو قابلية التصنيع أو الاختبار.
ج: يجب إتمام كلا المراجعتين قبل إنشاء ملفات التصنيع، وذلك للحد من مشكلات الإنتاج وتحسين كفاءة الاختبار.
