GİRİŞ

​

Bir PCB tasarımı yapılırken komponent yerleşim planı yapmak ve yerleşimi gerçekleştirmek PCB tasarımının en temel bilinmesi gereken tasarım adımlarından birisidir. Bu tasarım aşamasını 3 bölüm halinde burada anlatmaya çalışacağım.

​

Bu makalenin devamı niteliğindeki; diğer 3 makaleye aşağıdaki linklerden ulaşabilirsiniz...

​

Bu sayfada paylaşılan bilgileri okuduysanız; yandaki linke tıklayarak "Askeri Sistemlerde Kullanılacak PCB' ler İçin Yerleşim Tasarım Bilgileri - 1 :" başlıklı makalemi de mutlaka okumanızı tavsiye ederim.

​

Bu sayfada paylaşılan bilgileri okuduysanız; yandaki linke tıklayarak "Askeri Sistemlerde Kullanılacak PCB' ler İçin Yerleşim Tasarım Bilgileri - 2 :" başlıklı makalemi de mutlaka okumanızı tavsiye ederim.

​

Bu sayfada paylaşılan bilgileri okuduysanız; yandaki linke tıklayarak "Askeri Sistemlerde Kullanılacak PCB' ler İçin Yerleşim Tasarım Bilgileri - 3 :" başlıklı makalemi de mutlaka okumanızı tavsiye ederim.

​

 

Şimdi konumuzla ilgili ayrıntılara bir göz atalım.

​

​

PCB Üzerinde Komponent Yerleştirme Sanatı veya Bilimi

​

Tasarımınızın EMC performansını iyileştirmek istiyorsanız, PCB düzeni size “paranızın” en büyük “kazancını” sağlar. İyi bir düzen elde etmenin ilk adımı, komponent yerleştirme ile başlar. "Kötü" komponent yerleşimli "iyi" bir PCB düzenine sahip olamazsınız.

​

PCB düzeni hakkında konuşurken, DF_(Designed For) kısaltmasını duyabilirsiniz. Temel olarak, ilk iki harf "Tasarım İçin(Designed For)" anlamına gelir ve üçüncü karakter (alt çizgi) belirleyici faktörü açıklar.

 

Ayrıca DFM (Üretilebilirlik İçin Tasarlandı/ Designed For Manufacturability) veya DFA (Montaj İçin Tasarlandı/Designed For Assembly) ve DFT (Test Edilebilirlik İçin Tasarlandı/Designed For Testability) kısaltmalarını da duyabilirsiniz.

 

DFA, montaj hatasını azaltmaya odaklanırken, DFT gerekli test (araştırma) noktalarının sayısını en aza indirirken yeterli test kapsamı sağlamaya ve test fikstürü karmaşıklığını en aza indirmek için test noktaları yerleştirmeye odaklanır. Temel kurallar sektöre ve üretim tarzına bağlı olarak değişebilir. Burada belirtilen kurallarınızı belirleyip tablo yaparak ilerleyin.

​

Burada başka bir konuya odaklanacağız - EMC için tasarım. EMC hakkında konuştuğumuzda bazıları buna "sanat", bazıları ise "bilim" diyor.

​

Bu yazı, komponent yerleştirme sanatının (veya biliminin) bazı yönlerini inceleyecektir.

​

​

Genel yönergeler

​

Bu kılavuzda özel olarak ele alınmayan bileşenler için tamponlar tasarlarken, tasarım önerileri için imalat, parça satıcıları ve montaj satıcıları ile iletişime geçilmesi önerilir.

Bileşenlerin nominal boyutları, ped geometrilerini tasarlamak için kullanılacaktır.

Mümkün olduğunda, fiziksel bileşeni ölçün ve pedi bu boyutlara göre tasarlayın. 

 

Paket boyutları aynı olmayabileceğinden, birden fazla tedarikçiye sahip bir bileşen için tasarım yaparken dikkatli olunması önerilir. 

 

Boyutların çok fazla değişmemesi kaydıyla, birden fazla parça için ortak bir ped tasarlamak mümkündür. 

 

Belirli bir parça için normal tampon tasarımından 0,010 ″'dan daha büyük pedlerin tasarlanması önerilmez. 

 

Nominal ped tasarımı, parça veya montaj satıcılarından gelen tavsiyeler veya bu tasarım belgesinden türetilen pedler olmalıdır. Nominalden daha küçük pedler tasarlamayın.

Bazı parçalar dalga lehimleme işlemi ile uyumlu değildir ve lehimleme sırasında bileşenlere zarar verebileceğinden montajların lehim tarafında kullanılmak üzere tasarlanmamalıdır.

 

Komponentleri yerleştirirken aşağıdaki önerilen kurallar kullanılabilir:

​

• PCB ana hatlarını çizerek başlayın ve tüm bileşenleri PCB alanının dışına yerleştirin.
• Bileşen yerleştirmedeki bir sonraki adım, bileşenle ilişkili işlevselliği ve sinyalleri belirlemektir.

 

İlk olarak, ilgili işlevselliğe göre bileşenleri ayırın. Örneğin:

​

- Analog ve Dijital
- Sinyal Kaynağı
- Sinyal Koşullandırma ve Güç Kaynağı

​

Ardından, bunları frekansa ve onunla ilişkili güce göre ayırın.

 

Örneğin, düşük frekansa karşı yüksek frekans.

 

Karmaşık sistemlerde daha fazla ayrıntı kullanmanız gerekebilir. Ayrıca, sistemdeki kritik sinyalleri tanımlayın (ör. Kesinti(interrupt), Saat(clock), vb.).

​

• Depolama(storage) kapasitörünü talebin en yüksek olduğu konuma yakın bir yere yerleştirin. PCB boyunca birden fazla depolama kapasitörleri yerleştirmelisiniz. En azından, işlevsel blok başına bir ve anlık talep yüksekse belki daha fazla. Bir ayırma(decoupling) kapasitörü, mümkün olduğu kadar besleme pinlerine yakın yerleştirilmelidir. Her bir güç pini çifti için bir dekuplaj kondansatörü kullanın. 

• Yükün yanına kristal osilatörleri ve saatleri(clock) yerleştirin (yani, mikrodenetleyicinin osilatör pini). Tercihen bu bloğun etrafında bir koruma halkası(ring bakır yüzey) kullanın ve bunu birden çok yerde Toprağa(ground) bağlayın.

​

• Yüksek frekans sinyalini kısa yapmak için yüksek frekanslı kaynağı ve hedef bileşenlerini daha yakına yerleştirin. Benzer şekilde, kritik sinyaller için iz uzunluğunu en aza indirmeye çalışın (yani; Kesinti(interrupt), Sıfırlama(reset), vb.).

​

• Tercihen yüksek frekanslı sinyaller aynı kart üzerinde tutulmalıdır. Yüksek frekanslı sinyalin kartın dışına gönderilmesi gerekliyse, bu komponentler bir kenar konektörüne daha yakın yerleştirilmelidir. Yansımayı(reflection) ve radyasyonu(radiation) azaltmak için lütfen bir iletim hattı(transmission line) kullanın.

​

• Duyarlı bileşenler PCB kenarından uzak tutulmalıdır. Tercihen bunları tahtanın ortasına yerleştirin. Bu mümkün değilse, bunları kenardan 25 mm'den daha uzak bir mesafeye yerleştirmeye çalışın.

​

• Dış dünya ile arayüz oluşturan komponentler, PCB kenarına yakın tutulmalıdır. Çevresel etkiyi (yani ESD) azaltmak için kalan komponentler PCB kenarından uzak tutulmalıdır.

​

• Harici sinyalleri filtrelemek için filtreler (yani, RC veya Ferrit boncuk) kullanılıyorsa, PCB'ye girişlerinin olduğu yere yerleştirilmelidirler. Gürültüyü bastırmak için bir Ferrit boncuk kullanılıyorsa, duyarlı bir cihaz yerine gürültü kaynağına doğru tutulmalıdır. Daima kaynaktaki gürültüyü bastırmaya çalışın. Gürültü yayılırsa, onu kontrol etmek zorlaşır.

​

• Güç filtrelemesi için ortak mod(common mode) bobini veya geçici bastırıcı cihazlar(transient suppressor devices) (yani, MOV) kullanılıyorsa, bunlar PCB'nin girişine yerleştirilmelidir. Şebeke gücü (L ve N) dahil olmak üzere diferansiyel sinyaller, aynı konnektör üzerindeki bitişik pinlerden gelmelidir.

​

• Kuplajı azaltmak için fonksiyonel blokları fiziksel olarak ayırın. Gürültü üreten cihazları ve hassas cihazları PCB'nin diğer ucuna yerleştirin veya aralarında maksimum mesafe bırakmaya çalışın.

Özet olarak, komponent yerleştirme için bazı temel kuralları tartıştık. Bu kurallara uyarsanız, iyi bir PCB düzeni elde etme yolunda ilk adımı atmış olursunuz.

Bu kuralları DFM kurallarınızla kullanmanız gerekir ve bir noktada birine diğerine göre öncelik vermeniz gerekebilir. Aşağıda Şekil' lerde, bu kavram grafik formatında gösterilmektedir.

​