पीसीबी लेआउट करते समय सिग्नल हस्तक्षेप, खराब गर्मी अपव्यय, और गड़बड़ रूटिंग से हमेशा हतोत्साहित होते हैं? दरअसल, जब तक आप मुख्य तकनीकों में महारत हासिल कर लेते हैं, आप सभी प्रकार की लेआउट चुनौतियों को आसानी से संभाल सकते हैं! आज, हमने 9 सुपर व्यावहारिक हाइब्रिड पीसीबी लेआउट विधियों को संकलित किया है, घटक प्लेसमेंट से लेकर निचली परत परिरक्षण तक, सभी व्यावहारिक जानकारी से भरे हुए हैं और कोई दिखावा नहीं है, जिससे शुरुआती लोगों को जल्दी से शुरुआत करने की अनुमति मिलती है!

I. घटक प्लेसमेंट: घटकों को सही ढंग से रखने और चक्कर से बचने के लिए "नियमों" का पालन करें

गलत घटक प्लेसमेंट बाद की सभी रूटिंग को बेकार कर देगा! घटकों को बिछाते समय, आपको न केवल योजनाबद्ध सिग्नल पथों का पालन करना चाहिए और निशानों के लिए पर्याप्त जगह छोड़नी चाहिए, बल्कि आपको इन 5 सिद्धांतों को भी याद रखना चाहिए:

• स्थिर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए डिकूपलिंग डिज़ाइन के साथ बिजली आपूर्ति को कॉम्पैक्ट रूप से क्लस्टर किया जाना चाहिए;
• वर्तमान लूप को छोटा करने और शोर को कम करने के लिए डिकूपिंग कैपेसिटर को घटकों के करीब रखा जाना चाहिए;
• कोर क्षेत्र को घेरे बिना आसान बाहरी डिवाइस कनेक्शन के लिए कनेक्टर्स को सीधे बोर्ड किनारे पर रखा जाना चाहिए;
• सिग्नल भ्रष्टाचार से बचने के लिए उच्च-आवृत्ति घटकों को योजनाबद्ध प्रवाह के अनुसार सख्ती से रखा जाना चाहिए;
• आसपास के सर्किट से आसान कनेक्शन के लिए प्रोसेसर, घड़ी जनरेटर, बड़े भंडारण उपकरण और अन्य "मुख्य घटकों" को बोर्ड के केंद्र में रखा जाना चाहिए।

द्वितीय. एनालॉग + डिजिटल मॉड्यूल: अलग लेआउट, कोई हस्तक्षेप नहीं
एनालॉग और डिजिटल सिग्नल अक्सर एक-दूसरे से अलग होते हैं; क्षेत्रों को साझा करने से आसानी से आपसी हस्तक्षेप हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सर्किट का प्रदर्शन खराब हो सकता है! सही दृष्टिकोण दोनों को पूरी तरह से अलग करना है। मुख्य बिंदु यहाँ हैं:

• सटीक घटकों (जैसे एम्पलीफायरों और संदर्भ वोल्टेज स्रोतों) को एनालॉग विमान पर रखें, और डिजिटल विमान को तर्क नियंत्रण, समय ब्लॉक और अन्य "उच्च-शोर घटकों" के लिए समर्पित करें;
• एडीसी (एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स) और डीएसी (डिजिटल-टू-एनालॉग कन्वर्टर्स) मिश्रित सिग्नल को संभालते हैं, इसलिए उन्हें एनालॉग घटकों के रूप में मानना ​​अधिक विश्वसनीय है;
• उच्च-वर्तमान एडीसी/डीएसी डिज़ाइन में अलग-अलग एनालॉग और डिजिटल बिजली आपूर्ति होनी चाहिए (डिजिटल सेक्शन से जुड़ी डीवीडी, एनालॉग सेक्शन से जुड़ी एवीसीसी);
• माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रोकंट्रोलर महत्वपूर्ण गर्मी उत्पन्न करते हैं, इसलिए उन्हें सर्किट बोर्ड के केंद्र में और कनेक्टेड सर्किट ब्लॉक के करीब रखने से अधिक कुशल गर्मी अपव्यय होगा।

तृतीय. रूटिंग: सबसे छोटा और सीधा रास्ता अपनाएं, इन नुकसानों से बचें

घटकों के स्थापित होने के बाद, रूटिंग "सिग्नल चैनल बनाना" के बारे में है। सुचारू सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए इन 8 सिद्धांतों को याद रखें:

• सिग्नल पथ जितना छोटा और सीधा होगा, उतना बेहतर होगा, विलंब और हस्तक्षेप कम होगा;
• सामान्य सिग्नल रिटर्न सुनिश्चित करने के लिए एक ग्राउंड प्लेन को हाई-स्पीड सिग्नल परतों के बगल में रखा जाना चाहिए;
• हाई-स्पीड सर्किट को योजनाबद्ध सिग्नल पथ के अनुसार सख्ती से रूट किया जाना चाहिए और इसे मनमाने ढंग से नहीं बदला जा सकता है;
• प्रेरण को कम करने के लिए छोटे, सीधे और चौड़े बिजली आपूर्ति निशान का उपयोग करें;
• अतिरिक्त हस्तक्षेप से बचने के लिए निशान और विअस को "एंटीना आकार" में बनाने से बचें;
• डिजिटल और एनालॉग सर्किट निशानों को क्रॉसिंग या ओवरलैपिंग के बिना अलग रखें;
• डिजिटल और एनालॉग ज़ोन को जोड़ने वाले ग्राउंडिंग निशानों पर अतिरिक्त ध्यान दें;
• पूरी प्रक्रिया के दौरान अनावश्यक चक्कर और रास्ते से बचें, सिग्नल हानि को कम करते हुए पथ को सरल बनाएं।

चतुर्थ. बिजली आपूर्ति मॉड्यूल: निकटता बिजली आपूर्ति + अलगाव डिजाइन - स्थिरता कुंजी है

विद्युत आपूर्ति सर्किट का "हृदय" है; अनुचित लेआउट आसानी से समग्र विफलता का कारण बन सकता है। दो प्रमुख बिंदु हैं:

• शोर प्रसार को रोकने के लिए बिजली आपूर्ति मॉड्यूल को अन्य सर्किट से अलग करते हुए बिजली आपूर्ति घटकों के करीब होना चाहिए;
• एकाधिक बिजली आपूर्ति पिन वाले जटिल उपकरणों के लिए, एनालॉग सिग्नल के साथ डिजिटल शोर हस्तक्षेप को पूरी तरह से खत्म करने के लिए एनालॉग और डिजिटल दोनों वर्गों के लिए समर्पित बिजली आपूर्ति मॉड्यूल का उपयोग करें;
• विद्युत लाइनों को प्रेरण और वर्तमान सीमाओं को कम करने के लिए "छोटी, सीधी, चौड़ी" सिद्धांत का पालन करना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर बिजली आपूर्ति होगी।

V. डिकूप्लिंग डिज़ाइन: डिवाइस के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए कम शोर वाला वातावरण बनाना

डिकॉउलिंग का मूल "बिजली आपूर्ति शोर को फ़िल्टर करना" है। पावर सप्लाई रिजेक्शन रेशियो (पीएसआरआर) सीधे डिवाइस के प्रदर्शन को निर्धारित करता है। ये 5 व्यावहारिक तरीके आवश्यक हैं:

• **संयोजन कैपेसिटर: कम-प्रेरकत्व वाले सिरेमिक कैपेसिटर उच्च-आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करते हैं, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर कम-आवृत्ति शोर को फ़िल्टर करने के लिए "चार्ज जलाशय" के रूप में कार्य करते हैं, और अलगाव को बढ़ाने के लिए फेराइट मोतियों का चयन किया जा सकता है;
• ** डिकूपिंग कैपेसिटर को डिवाइस की बिजली आपूर्ति पिन के करीब रखें, और श्रृंखला अधिष्ठापन को कम करने के लिए उन्हें छोटे निशान या वीआईए का उपयोग करके कम-प्रतिबाधा वाले ग्राउंड प्लेन से कनेक्ट करें;
• **कई आउटपुट एक साथ स्विच होने पर डिवाइस की अस्थिरता को रोकने के लिए बिजली आपूर्ति पिन के बगल में छोटे कैपेसिटर (0.01μF-0.1μF) रखें;
• **इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर (10μF-100μF) को बिजली आपूर्ति पिन से 1 इंच से अधिक दूर न रखें; बहुत अधिक दूरी फ़िल्टरिंग प्रदर्शन को प्रभावित करेगी;
• **डिकॉउलिंग कैपेसिटर को डिवाइस के जीएनडी पिन के बगल से टी-आकार में ग्राउंड प्लेन से जोड़ा जा सकता है, जिससे अतिरिक्त वायरिंग के बिना प्रक्रिया सरल हो जाती है।

VI. पीसीबी लेयरिंग: एडवांस में लेयर्स की योजना बनाएं और रिटर्न पाथ को ऑप्टिमाइज़ करें

रूटिंग से पहले लेयरिंग स्कीम निर्धारित करें, अन्यथा यह सिग्नल रिटर्न पथ को प्रभावित करेगा। अलग-अलग परत संख्याओं के लिए अलग-अलग डिज़ाइन विचारों की आवश्यकता होती है:

• उच्च-प्रदर्शन डेटा अधिग्रहण प्रणालियों को 4-लेयर या उच्चतर पीसीबी को प्राथमिकता देनी चाहिए; डबल-लेयर बोर्ड सरल सर्किट के लिए उपयुक्त हैं।
• विशिष्ट 4-परत बोर्ड लेआउट: शीर्ष परत (डिजिटल/एनालॉग सिग्नल), दूसरी परत (ग्राउंड परत, आईआर वोल्टेज ड्रॉप को कम करना और सिग्नल की सुरक्षा करना), तीसरी परत (पावर परत), निचली परत (सहायक सिग्नल);
• उच्च-आवृत्ति डिकॉउलिंग प्राप्त करने के लिए इंटरलेयर कैपेसिटेंस का उपयोग करते हुए, बिजली और जमीन की परतें बारीकी से आसन्न होनी चाहिए;
• मल्टीलेयर बोर्ड परतों को जोड़ने के लिए ब्लाइंड वियास और दफन वियास का उपयोग कर सकते हैं, सतह ट्रेस स्थान को कम कर सकते हैं और लेआउट को साफ-सुथरा बना सकते हैं।

सातवीं. पीसीबी कॉपर रेसिस्टर्स: त्रुटियों को कम करने के लिए सही कॉपर मोटाई का चयन करना
तांबे के निशान सर्किट इंटरकनेक्ट और ग्राउंड प्लेन के मूल हैं। अत्यधिक प्रतिरोध से सिग्नल त्रुटियाँ हो सकती हैं। इन बिंदुओं को याद रखें:

• मानक पीसीबी 1oz तांबे का उपयोग करते हैं; उच्च-शक्ति अनुभाग 2oz या 3oz तांबे का उपयोग करते हैं (तांबे की प्रतिरोधकता 25℃ पर 1.724 × 10⁻⁶ Ω/cm है);
• 1oz तांबे की पन्नी लगभग 0.036 मिमी मोटी होती है, जिसका प्रतिरोध 0.48mΩ/वर्ग होता है। उदाहरण के लिए, 0.25 मिमी चौड़े ट्रेस का प्रतिरोध लगभग 19mΩ/cm है;
• कम-प्रतिबाधा सटीक सर्किट (जैसे 16-बिट एडीसी) के लिए, अतिरिक्त त्रुटियों से बचने के लिए कॉपर ट्रेस प्रतिरोध पर ध्यान दें। यदि आवश्यक हो तो निशानों को चौड़ा करें या तांबे की मोटाई बढ़ाएँ।

आठवीं. ग्राउंडिंग डिज़ाइन: दो विकल्प, आवश्यकता के अनुसार चुनें

हस्तक्षेप को दबाने के लिए ग्राउंडिंग महत्वपूर्ण है। विभिन्न प्रणालियों के लिए सही विकल्प चुनना महत्वपूर्ण है। दो मुख्य विधियों को विस्तार से समझाया गया है:

1. सिंगल ग्राउंड लेयर (कम डिजिटल करंट एडीसी/डीएसी सिस्टम के लिए अनुशंसित)

• एकल ठोस ज़मीन परत का उपयोग मिश्रित सिग्नल हस्तक्षेप से बचते हुए, रिटर्न करंट को कम से कम प्रतिरोध के पथ का अनुसरण करने की अनुमति देता है।
• कम-फ़्रीक्वेंसी रिटर्न करंट डिवाइस की ग्राउंड रेफरेंस लाइन के साथ प्रवाहित होता है, जबकि उच्च-फ़्रीक्वेंसी रिटर्न करंट सिग्नल पथ के साथ वापस प्रवाहित होता है, जिससे लूप हस्तक्षेप कम हो जाता है।

2. स्वतंत्र एनालॉग ग्राउंड + डिजिटल ग्राउंड (जटिल उच्च-वर्तमान प्रणालियों के लिए अनुशंसित)

• ग्राउंड लेयर को एनालॉग ग्राउंड और डिजिटल ग्राउंड में विभाजित करना, एक "स्टार ग्राउंड" (इंटरेक्शन पॉइंट एक स्टार ग्राउंड है) के माध्यम से जुड़ा हुआ है, जिससे दोनों के लिए लगातार संदर्भ स्तर सुनिश्चित होता है।
• मिश्रित-सिग्नल उपकरणों का AGND पिन एनालॉग ग्राउंड से जुड़ा होता है, और DGND पिन डिजिटल ग्राउंड से जुड़ा होता है, जो उच्च शोर वाले डिजिटल करंट को अलग करता है।
• मल्टी-लेयर पीसीबी को एजीएनडी और डीजीएनडी विमानों के बीच पूर्ण अलगाव सुनिश्चित करना चाहिए, और ओवरलैप की अनुमति नहीं है।

Ⅸ. विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप परिरक्षण: बाहरी हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए एक फैराडे पिंजरा बनाएं

आंतरिक हस्तक्षेप को संबोधित करने के बाद, बाहरी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) से बचाव करना महत्वपूर्ण है। अन्यथा, संचार में रुकावट, सेंसर डेटा भ्रष्टाचार और घटक विफलताएं हो सकती हैं। यहां कुछ परिरक्षण तकनीकें दी गई हैं:

• "फैराडे केज" बनाने के लिए पर्याप्त धातु परिरक्षण का उपयोग करें, जो सर्किट को सभी छह तरफ से पूरी तरह से कवर करता है, और इष्टतम परिरक्षण के लिए इसे ग्राउंड प्लेन से जोड़ता है।
• परिरक्षण डिज़ाइन को गर्मी अपव्यय आवश्यकताओं और आरक्षित सिग्नल इनपुट/आउटपुट चैनलों पर विचार करना चाहिए। परिरक्षण को सामान्य सर्किट संचालन में हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए।
• उच्च-आवृत्ति, उच्च-हस्तक्षेप वाले वातावरण के लिए, परिरक्षण परत को "परिरक्षण अंतराल" से बचने के लिए निर्बाध कनेक्शन सुनिश्चित करना चाहिए।

इन 9 हाइब्रिड पीसीबी लेआउट तकनीकों में महारत हासिल करें। चाहे आप शुरुआती हों या अनुभवी पीसीबी ऑप्टिमाइज़र, आप विभिन्न लेआउट चुनौतियों को आसानी से संभाल सकते हैं, सीधे सर्किट स्थिरता और प्रदर्शन को दोगुना कर सकते हैं!