Các nguyên tắc thiết kế mạch điện tử cơ bản

Mạch điện tử là mạch điện bao gồm các linh kiện điện tử riêng lẻ, như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt, vi mạch,… được nối bằng dây dẫn hoặc vệt dẫn để dẫn dòng điện. Sự kết hợp của các linh kiện và dây dẫn cho phép thực hiện các thao tác từ đơn giản đến phức tạp. Ở bài viết này, Minh Bảo xin được gửi đến bạn đọc các nguyên tắc khi thiết kế mạch điện tử cơ bản.

Nguyên tắc để thiết kế mạch điện tử cơ bản

• Bám sát và đáp ứng các yêu cầu thực tế
• Mạch điện tử thiết kế đơn giản, đầy đủ chức năng
• Thiết kế mạch dễ dàng lắp đặt, vận hành và sửa chữa
• Kinh kiện hoạt động chính xác và đáp ứng nhu cầu của thị trường

Các bước để thiết kế mạch điện tử đơn giản

Thiết kế mạch nguyên lý

• Tìm hiểu yêu cầu của mạch thiết kế
• Đưa ra phương pháp để thực hiện
• Chọn phương án thiết kế hợp lý
• Tính toán và lựa chọn linh kiện

Thiết kế mạch lắp ráp

Đối với mạch lắp ráp, khi thiết kế phải:

• Bố trí các linh kiện trên bảng mạch điện sao cho khoa học và hợp lý nhất
• Vẽ ra đường dây dẫn điện kết nối các linh kiện với nhau theo sơ đồ nguyên lý

Quy tắc thiết kế và bố trí các linh kiện.

• Khoảng cách đường dây với viền mạch lớn hơn 5mm = 197mil
• Đặt trước linh kiện có liên hệ với kết cấu như bộ connector, công tắc hay phích cắm nguồn
• Ưu tiên đặt các linh kiện chính và linh kiện có diện tích lớn, sau đó dùng linh kiện chính làm tâm, đặt linh kiện điện khác ở xung quanh
• Linh kiện có công suất lớn thì đặt tại vị trí dễ tản nhiệt
• Linh kiện có chất lượng lớn tránh đặt ở trung tâm của mạch, nên đặt ở viền cố định ở trong hộp (case)
• Có linh kiện kết nối tần số cao đặt càng gần càng tốt, giảm thiểu phân bố tín hiệu cao tần và nhiễu điện từ
• Linh kiện input và output nên đặt càng xa càng tốt
• Linh kiện có áp suất cao nên đặt tại vị trí khó chạm phải khi chạy thử
• Linh kiện nhạy cảm với nhiệt đặt xa linh kiện phát nhiệt
• Bố cục linh kiện có thể điều chỉnh cần điều chỉnh cho thuận tiện
• Suy xét tới hướng truyền tín hiệu, sắp xếp hợp lý để hướng truyền tín hiệu thống nhất
• Bố cục cần cân bằng, đồng đều, theo sát nhau
• Linh kiện SMT cần chú ý thống nhất hướng hàn nhằm thuận tiện cho việc hàn, giảm thiểu khả năng hàn liền với nhau
• Tụ lọc nên đặt gần với vị trí đầu ra (output) của nguồn
• Độ cao của linh kiện lớp hàn giới hạn là 4mm
• Đối với PCB có linh kiện cả 2 mặt, IC lớn và dày đặc, linh kiện xuyên qua đặt ở trên lớp top, lớp bottom chỉ đặt các linh kiện nhỏ, số chân ít và những linh kiện dán
• Đối với linh kiện kích thước nhỏ mà có nhiệt lượng cao thì việc thêm thiết bị tản nhiệt rất quan trọng, linh kiện công suất lớn có thể phủ đồng để tản nhiệt, hơn nữa xung quanh những linh kiện này không nên đặt các linh kiện mẫn cảm với nhiệt.
• Linh kiện tốc độ cao nên đặt gần với thiết bị liên kết. Đường mạch số và đường mạch mô phỏng cần tách rời, tốt nhất tách rời tiếp đất, sau đó tiếp đất 1 điểm
• Khoảng cách lỗ khoan đến lớp hàn đệm lân cận tối thiểu là 7.62mm (300mil), khoảng cách từ lỗ khoan định vị đến viền của linh kiện dán tối thiểu 5.08mm (200 mil)

Quy tắc thiết kế dây

• Dây cần tránh góc nhọn, góc vuông, nên đi dây ở góc 450
• Dây tín hiệu của các lớp lân cận theo hướng trực giao
• Tín hiệu cao tần ngắn nhất có thể
• Tín hiệu input và output tránh đi dây song song gần nhau, tốt nhất giữa các dây thêm dây tiếp đất nhằm tránh ghép hồi tiếp.
• Hướng đi dây nguồn và dây tiếp đất mạch 2 lớp tốt nhất cần thống nhất với hướng dữ liệu để tăng khả năng chống ồn
• Dây tiếp đất kỹ thuật và dây tiếp đất mô phỏng nên tách riêng
• Dây đồng hồ và dây tín hiệu cao tần căn cứ theo yêu cầu trở kháng riêng để tính độ rộng dây, phù hợp với trở kháng
• Bố trí dây ở trên toàn mạch, khoan lỗ cần phải đồng đều
• Lớp nguồn và lớp tiếp đất tách riêng, dây nguồn và dây tiếp đất cần ngắn và dày, đoạn vòng giữa nguồn và tiếp đất thiết kế ngắn nhất có thể
• Bố trí dây của đồng hồ hạn chế khoan xuyên, cố gắng tránh đi dây song song với dây tín hiệu khác và nên cách xa dây tín hiệu thông thường, tránh gây nhiễu dây tín hiệu. Đng thời tránh nguồn trên mạch, phòng chống nhiễu giữa nguồn và đồng hồ. Khi trên bản mạch có nhiều đồng hồ khác tần suất, 2 dây đồng hồ tần suất khác nhau không được đi song song. Dây đồng hồ tránh tiếp cận với cổng ra, tránh việc đồng hồ cao tần ghép nối cùng dây CABLE ouput và phát xạ. Nếu trên mạch có đồng hồ chuyên dụng gắn chip, phía dưới không được đi dây thì nên phủ đồng phía dưới, khi cần thiết thì tách riêng.
• Dây truyền tín hiệu vi sai theo cặp đi song song, cố gắng giảm thiểu xuyên lỗ, khi bắt buộc phải xuyên lỗ thì cần xuyên cả 2 dây để cùng trở kháng.
• Khi cự ly giữa 2 mối hàn nhỏ, giữa các điểm không liền mạch trực tiếp; lỗ xuyên dẫn từ mạch dán cần cách xa lớp hàn đệm.

Trên đây là các nguyên tắc thiết kế mạch điện tử cơ bản cực kỳ đầy đủ và chi tiết. Hy vọng rằng bài viết sẽ mang lại những thông tin hữu ích cho bạn!

Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử