Die wichtigsten Regeln des Leiterplattendesigns0

Halbleiter werden im IT-Bereich immer häufiger verwendet und sogenannte „System-on-Chip-Lösungen“ sind auch sehr begehrt. Trotzdem benötigen sämtliche Elektronikprodukte eine eigenständig entworfene Leiterplatte. Dabei handelt es sich um einen überaus flexiblen Bauteil, das sämtliche Elemente zu einem System zusammenfügt. Im folgenden informieren über die wichtigen Regeln des Designs von Leiterplatten zusammen.

Die Regeln können ohne Probleme bei jedem Projekt angewendet werden und sind als Hilfe für den Designer gedacht. Die Tipps für Entwickler von elektronischen Bauteilen sind nicht chronologisch geordnet oder nach Wichtigkeit gereiht; sie können aber einen wichtigen Unterschied bei jedem Design ausmachen. Die 5 wichtigsten PCB-Designrichtlinien sollte man nach Möglichkeit bei sämtlichen Entwürfen anwenden.

Regel 1: Das korrekte Raster wählen

Das Raster sollte für möglichst zahlreiche Bauelemente geeignet sein und auch möglichst oft zur Anwendung kommen. Obwohl die Verwendung von mehreren Rastern erstrebenswert erscheint, sollte dies schon zu Beginn der Erstellung des Layouts genau durchdacht werden, um allfällige Probleme zu unterbinden und die Fläche der Leiterplatten optimal nutzen zu können. Viele Bauteile stehen in unterschiedlichen Gehäusegrößen zur Verfügung, es empfiehlt sich das jeweils am Besten geeignete Teil heranzuziehen. Erfolgt die Standardisierung nicht auf ein Rastermaß, so gestaltet man sich das Leben schwerer als erforderlich.

Regel 2: Alle Leiterbahnen kurz und direkt

Das klingt einfach und deutlich, aber diese Vorgabe sollte man bei allen Designschritten beachten, selbst wenn deswegen Teile des Layouts zur Optimierung von Leitungslängen neuerlich zu bearbeiten sind. Dies trifft insbesonders bei analogen und schnellen digitalen Schaltkreisen zu, wo Impedanzen und sogenannte „parasitäre Effekte“ die Leistung des Systems beeinträchtigen können.

Regel 3: Die Versorgungslage für Stromversorgung und Masse

Durch große Flächen aus Kupfer stellt man eine effektive Versorgung mit Strom mit geringstmöglicher Impedanz und möglichst geringem Spannungsabfall und auch eine entsprechende Rückleitung sicher. Wenn es möglich ist, sollten mehrere Leitungen zur Versorgung im gleichen Bereich der Leiterplatten verlaufen. Man sollte auch beachten, dass – wenn die Versorgungslage einen umfangreichen Teil einer Lage bedeckt – das eine positive Auswirkung auf das Übersprechen zwischen den darunterliegenden Leitungen haben kann.

Regel 4: Gruppieren verwandter Bauelemente und der benötigten Testpunkte

Es empfiehlt sich auf jeden Fall die Bauelemente welche zu einem Operationsverstärker gehören nahe bei diesem Bauteil unterzubringen. Dazu zählen zum Beispiel Abblock-kondensatoren und Widerstände. Dies trägt dazu bei, die Länge der Leitungen möglichst kurz zu halten und trägt zu der Erleichterung von Tests und Fehlersuche bei.

Regel 5: Anwenden von Leiterplatten-Nutzen

Optimal ist es, den neu erstellten Schaltkreis gleich mehrfach auf einer größeren Leiterplatte unterzubringen. Hält man sich in diesem Zusammenhang an einer für die Maschinen passenden Größe, so kann man solcherart die Fertigungskosten entsprechend reduzieren. Man muss also wissen, welche Nutzengröße der Fertigungsdienstleister bevorzugt. Nach der Anpassung der Regeln sollte der Designer anschließend darauf achtgeben, dass er das Design oftmals in der Leiterplattengröße unterbringen kann.

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+Benny Neugebauer