No atual cenário de design, cabe ao designer ser o mestre do layout da placa, tal como o engenheiro é o mestre dos circuitos. Uma das formas de um designer de placas poder demonstrar esse domínio é através de técnicas de colocação e encaminhamento de qualidade, obtidas através da leitura e compreensão das folhas de dados e notas de aplicação do fabricante.
A mudança do papel do designer
No passado, os projectistas utilizavam as folhas de dados para obterem informações sobre portas e áreas de implantação e pouco mais, raramente lendo as notas de aplicação. Confiavam nos engenheiros para explicar os componentes e/ou os circuitos e para chamar a atenção para qualquer ponto crítico de colocação ou encaminhamento.
Mas, atualmente, o papel do designer é mais importante devido à complexidade crescente dos sinais, às estruturas de camadas, à alteração dos materiais das placas e a uma variedade de questões de fabrico. Os projectistas têm de saber como os sinais podem reagir numa determinada placa e como controlá-los. Têm de compreender como uma questão aparentemente insignificante pode afetar outras questões de conceção na placa - todos os itens que o engenheiro de circuitos pode não conhecer ou compreender totalmente.
A evolução das informações do fabricante
A informação dos fabricantes está a mudar, tal como as necessidades dos designers. Atualmente, são incluídas informações que não eram necessárias ou que não estavam disponíveis há apenas alguns anos. Estas informações incluem o tempo de subida e descida do sinal, informações sobre a fonte e a carga dos pinos, impedância impedância em eletricidade, medida em ohms do grau em que um circuito elétrico resiste ao fluxo de corrente eléctrica quando uma tensão é aplicada através dos seus terminais, questões, conhecimentos sobre a colocação, questões RoHS, informações sobre a montagem e muito mais.
Conhecer o tempo de subida e descida dos componentes é muito mais crítico agora porque os tempos dos sinais são muito mais rápidos e é necessário muito mais conhecimento e esforço de design para encaminhar os sinais corretamente. Não podemos confiar na velocidade do relógio para nos dizer o que precisamos de saber. A frequência de qualquer aula de design de alta velocidade explicará por que razão o controlo é necessário, mesmo numa placa de baixa velocidade de relógio. Infelizmente, esta informação nem sempre está listada nas folhas de dados ou notas de aplicação do fabricante, embora este seja o primeiro sítio onde a procurar.
A importância da atribuição de pinos e do encaminhamento de sinais
Como é que um designer pode colocar componentes se não sabe que componente pode dar origem a um sinal? Como é que se pode fazer o encaminhamento de uma placa se não se sabe se o sinal requer técnicas de encaminhamento críticas ou de stub?
Os stubs são usados para uma variedade de propósitos. Por exemplo, um stub pode ser instalado numa máquina cliente e uma contraparte instalada num servidor, onde ambos são necessários para resolver algum protocolo, controlo de comprimento de procedimento remoto na sua placa específica. A atribuição de pinos encontrada nas folhas de dados deve ser incorporada nas peças da biblioteca e definida como fonte ou carga (saída ou entrada), definindo também a função de um sinal como um barramento, um relógio, ativação, leitura/escrita, etc.
Isto dá acesso à informação necessária durante os processos de layout e ECO. As placas "lentas" perdoam melhor as más técnicas de colocação e encaminhamento, mas como todas as peças fabricadas estão a ficar mais rápidas, é uma boa ideia conceber as placas tendo em conta estas considerações, mesmo que sejam irrelevantes atualmente, uma vez que quaisquer reparações posteriores na placa utilizarão invariavelmente peças mais rápidas.
Especificações de impedância e correspondência de comprimento de barramento
As folhas de dados do fabricante incluem por vezes especificações de impedância necessárias para um bus ou sinais. Esta informação é extremamente importante para a integridade do sinal e deve ser seguida e incorporada no projeto da placa o mais próximo possível. O método utilizado para obter essa impedância é menos importante do que o facto de o requisito ser cumprido.
Assim, se as informações do fabricante especificarem uma determinada largura, espessura, espaçamento, etc. do traço, deve ser determinado se os requisitos podem ser implementados na placa. Muitas vezes, não é possível, e o projetista terá de calcular a forma de atingir a impedância necessária utilizando outros métodos.
As informações de correspondência do comprimento do barramento também podem ser incluídas nas notas de aplicação. A inclinação admissível do comprimento (ou diferença de tempo de chegada entre sinais) é determinada pela parte recetora no barramento e é tipicamente de 20 a 60 psec, o que equivale a cerca de 0,100 a 0,300 polegadas.
Assim, mais uma vez, a informação na folha de dados deve ser cuidadosamente analisada quanto à sua exatidão, caso apresente uma tolerância arbitrariamente elevada de +/- 0,050 polegadas. Os projectistas devem preferir informações expressas em tempo, em vez de comprimento, porque os sinais viajam mais rapidamente nas camadas exteriores da placa do que nas camadas interiores.
Considerações sobre a colocação e o encaminhamento
A colocação e o encaminhamento de peças com base apenas nas informações fornecidas pelo fabricante suscita alguma controvérsia, mas continua a ser digna de consideração. Embora a informação possa não ter em conta todas as questões específicas de uma determinada placa, o projetista deve ler e compreender os dados técnicos do fabricante para compreender os requisitos da peça. Se as informações não parecerem válidas para um determinado projeto, poderá ser necessária uma discussão com o projetista do circuito, o fabricante ou o pessoal de testes e reparações.
Incorporação de novas questões de fabrico
O projetista deve também incorporar novas questões de fabrico, incluindo informações sobre a conformidade com a RoHS, na disposição das peças e da placa. Estas questões podem incluir, mas não se limitam a, tipo ou tamanho da máscara de solda necessária, tipo de pasta de solda ou espessura do estêncil, pressão do rodo, tamanho e forma da abertura da pasta, especificações do estêncil escalonado, informações sobre limpeza, ciclos térmicos e informações sobre soldadura por onda e por refluxo.
Conclusão
Os projectistas devem ler e aprender a incorporar dados técnicos e os requisitos de design que os acompanham para se tornarem os mestres de layout de placas necessários atualmente. Quer um novo design seja complexo, aberto, lento ou rápido, a integridade do sinal e a EMI (RFI) de chips e outros dispositivos electrónicos. Os limites permitidos são regidos pela FCC. (e, consequentemente, o desempenho da placa) podem ser afectados pela forma como os componentes são colocados e os traços encaminhados. É de importância vital que o projetista compreenda as informações fornecidas pelo fabricante e incorpore quaisquer dados aplicáveis na disposição da placa.
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