Functionele modulaire indeling
Bij het leggen van de printplaat moet de gehele schakeling eerst afhankelijk van de functie in verschillende modules worden verdeeld, zoals voedingsmodules, MCU-kernmodules, communicatie-interfacemodules, sensorinterfacemodules, enz.
Componenten binnen elke module moeten dicht bij elkaar worden geplaatst, met behoud van de juiste afstand tussen de modules. Dit vergemakkelijkt de routering en verbetert de signaalintegriteit.
In mijn STM32-projecten is de lay-out bijvoorbeeld doorgaans als volgt:
Voedingsmodule: geplaatst op de rand of hoek van de printplaat, inclusief voedingsingangsinterfaces, spanningsregelaarchips en filtercondensatoren.
MCU-kerngebied: geplaatst in het midden van de printplaat, omgeven door kristaloscillatoren, resetcircuits, ontkoppelcondensatoren, enz.
Randapparatuurinterfaces: Geplaatst op de rand van de printplaat volgens de werkelijke vereisten voor de interfacelocatie, zoals USB-interfaces, seriële poorten, CAN-interfaces, enz.
Analoge circuits: Als er analoge circuits zijn, zoals ADC's en DAC's, moeten deze uit de buurt van digitale circuits en hoogfrequente signaalbronnen worden gehouden om interferentie te verminderen.
Signaalstroomindeling
Bij het leggen van het circuit moet rekening worden gehouden met de signaalstroom, waarbij ervoor wordt gezorgd dat signalen zoveel mogelijk van ingang naar uitgang stromen, waarbij signaalterugvloeiing of -kruising wordt vermeden.
In een data-acquisitiesysteem moeten sensorsignalen bijvoorbeeld eerst door een signaalconditioneringscircuit gaan, vervolgens de ADC binnengaan en uiteindelijk de MCU bereiken. Deze lay-out minimaliseert signaalinterferentie.
Overwegingen bij thermisch beheer
Voor componenten met hoog-vermogen, zoals krachtige chips, krachtige apparaten en snelle-processors, moet bij de lay-out rekening worden gehouden met warmteafvoer. Deze componenten moeten:
Houd afstand van hitte{0}}gevoelige componenten (zoals kristaloscillatoren en sensoren).
Zorg ervoor dat u dicht bij de printplaatrand of de gaten voor warmteafvoer bent.
Zorg voor voldoende koperfolie voor warmteafvoer.
Reserveer indien nodig ruimte voor de installatie van het koellichaam.
Bij projecten op het gebied van auto-elektronica komen we vaak omgevingen met hoge- temperaturen tegen, waardoor thermisch beheer bijzonder belangrijk is.
In een van onze voertuigcontrollerontwerpen leidde een onjuiste lay-out van de stroomchip ooit tot extreem hoge lokale temperaturen, waardoor uiteindelijk een herontwerp van de PCB met een groter koperoppervlak voor warmteafvoer nodig was.
Compatibiliteit met mechanische structuur
De afmetingen van de printplaat, de posities van de montagegaten en de interfaceposities moeten overeenkomen met de mechanische structuur van het product.
Voordat u gaat lay-outen, kunt u het beste de 3D-structuurtekening van het product verkrijgen om er zeker van te zijn dat de printplaat correct in de behuizing kan worden geïnstalleerd en dat alle interfaces op één lijn liggen met de openingen in de behuizing.
