Introduktion

Evnen til at designe og fremstille printkort (PCB) er afgørende for elektronikproducenter, da det gør det muligt for dem at skabe kompakte og pålidelige elektroniske enheder.

Hvis du har forsøgt at bygge dit helt eget kredsløb uden brug af et PCB, kender du kampen for ikke rigtig at vide, hvorfor kredsløbet ikke fungerer som beregnet. Måske er der bare for meget støj i kredsløbet eller en løs forbindelse et eller andet sted. Who knows? Hvis du ikke er forsigtig, kan kredsløbet endda måske finde på at zappe dig! Se nu bare engang på dette triste kredsløb nedenfor.

Så hvordan udrydder vi disse irriterende faktorer fra vores udvikling af kredsløbs og hvordan gør vi vores kredsløb smukke og pålidelige? Det gør vi ved hjælp af et printkort!

PCB Design

Et PCB (printkort) refererer til layoutdesignet på et printkort, der bruges til at forbinde elektroniske komponenter sammen.

PCB er typisk lavet af isolerende materiale (såsom glasfiber eller plast) med ledende kobberspor ætset på overfladen. Kobbersporene bruges til at skabe elektriske forbindelser mellem komponenterne monteret på printet.

PCB-printet er en visuel repræsentation af printkortdesignet, der viser placeringen af alle komponenter og routing af kobbersporene. Når du har dit færdige print, kan du forbinde dine komponenter i kredsløbet som var de lego klodser! (Nogle gange kan det dog kræve en smule boring). Se, hvor pænt og flot et printkort kan være.

PCB-designet er en væsentlig del af PCB-fremstillingsprocessen, da de fungerer som planen for udviklingen af det fysiske kort. Når et PCB print er færdiglavet i et program, bruges det til at oprette det printkort gennem en proces, der involverer ætsning af overskydende kobber og boring af huller til komponenter, der skal monteres. På en måde så printer man altså PCB-designet ud på en speciel printer.

Dette er det trin, hvor vi går fra det teoretiske, som inkluderer matematik og simuleringer til vores kredsløb, til det praktiske. Vi har måske lavet al matematikken korrekt og vi har måske endda tegnet vores kredsløb perfekt i vores simuleringsprogram og testet for de korrekte spændinger og strømme, MEN dette sikrer ikke, at det fungerer perfekt, når vi derefter sætter kredsløbet sammen i virkeligheden.

Faktisk er der en hel del ting at tage i betragtning. Lad os gennemgå nogle af dem.

Component placement
Placeringen af komponenter på printkortet skal overvejes nøje for at sikre, at de er placeret korrekt og fordelt korrekt. Komponenter, der genererer varme, såsom mikrocontrollere eller strømregulatorer, skal placeres i områder med god luftstrøm for at forhindre overophedning.

Trace routing
Routing af spor på printkortet skal være designet til at minimere elektrisk støj og signalinterferens. Disse spor bør holdes så korte som muligt og undgå at krydse hinanden for at forhindre crosstalk.

Power and ground planes
Strøm- og jordplaner kan indarbejdes i printkortdesignet for at give stabil strømforsyning og reducere støj. Strøm- og jordplanerne bør være så tæt på komponenterne som muligt og forbundet med hinanden med flere vias for at sikre en lav impedansvej.

Signal integrity
PCB-designet skal tage hensyn til signalintegritet for at sikre, at signaler ikke forringes, når de passerer gennem kortet. Faktorer som trace impedance, signal reflection og termination bør overvejes.

PCB layer stack-up 
Antallet af lag og arrangementet af lagene i printkortet kan påvirke kortets ydeevne. PCB-stack-up skal være designet til at minimere elektromagnetisk interferens (EMI) og for at sikre, at der er tilstrækkelig plads til routing og komponentplacering. Electromag-hvafornoget? Se denne blog for at lære om elektromagnetisme!

Design for manufacturability 
PCB-designet burde optimeres så det er klar til at blive produceret, under hensyntagen til PCB-producentens muligheder og begrænsninger. Dette inkluderer faktorer som board størrelse, minimum trace width og spacing, borestørrelser og kobbervægte.