प्रत्येक डिज़ाइनर के लिए आवश्यक PCB लेआउट की मार्गदर्शिका

इलेक्ट्रॉनिक्स परियोजनाओं में सर्किट, उन्नत घटकों और कोड को प्राथमिकता देना इंजीनियरों के लिए असामान्य नहीं है, जबकि पीसीबी लेआउट - एक महत्वपूर्ण तत्व - कभी-कभी अनदेखा कर दिया जाता है। अपर्याप्त पीसीबी लेआउट के परिणामस्वरूप कार्यात्मक और विश्वसनीयता संबंधी समस्याएं हो सकती हैं। यह लेख आपके पीसीबी प्रोजेक्ट की इष्टतम कार्यप्रणाली और विश्वसनीयता की गारंटी के लिए व्यावहारिक सलाह प्रदान करता है।

ट्रेस साइजिंग

तांबे के निशानों में एक प्राकृतिक प्रतिरोध होता है जो वोल्टेज ड्रॉप, बिजली अपव्यय और तापमान में वृद्धि का कारण बन सकता है जब उनमें से करंट प्रवाहित होता है। PCB डिज़ाइनर इस समस्या को ट्रेस की लंबाई, मोटाई और चौड़ाई में समायोजन करके हल करते हैं। यह देखते हुए कि तांबे के भौतिक गुण निश्चित हैं, प्रतिरोध को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए ट्रेस आकार को अनुकूलित करना आवश्यक है।

पीसीबी ट्रेस मोटाई को तांबे के औंस में मापा जाता है। उदाहरण के लिए, एक औंस तांबा एक इंच के 1.4 हजारवें हिस्से की मोटाई के बराबर है, यह मानते हुए कि यह एक वर्ग फुट क्षेत्र में समान रूप से वितरित है। जबकि कई डिजाइनर 1 औंस या 2 औंस तांबे का उपयोग करते हैं, चुनिंदा पीसीबी निर्माता 6 औंस तक की मोटाई प्रदान कर सकते हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि बारीक विशेषताओं का उत्पादन, जैसे कि बारीकी से दूरी वाले पिन, मोटे तांबे के साथ चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं। उनकी क्षमताओं को समझने के लिए अपने पीसीबी निर्माता से परामर्श करना उचित है।

अपने ट्रेस के लिए इष्टतम मोटाई और चौड़ाई निर्धारित करने के लिए, हम आपके विशिष्ट अनुप्रयोग के आधार पर PCB ट्रेस चौड़ाई कैलकुलेटर का उपयोग करने की सलाह देते हैं। इसका उद्देश्य लगभग 5°C का तापमान वृद्धि प्राप्त करना है। यदि बोर्ड पर पर्याप्त जगह है, तो व्यापक ट्रेस का चयन करने की अनुशंसा की जाती है, क्योंकि वे लागत प्रभावी होते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बहु-परत बोर्डों के लिए, बाहरी परतों पर ट्रेस आंतरिक परतों की तुलना में बेहतर शीतलन करते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि आंतरिक परतों से गर्मी को फैलने या दूर ले जाने से पहले तांबे और पीसीबी सामग्री की कई परतों से गुजरना पड़ता है।

लूप्स को छोटा रखें

लूप को, खास तौर पर उच्च आवृत्तियों पर, जितना संभव हो सके उतना कॉम्पैक्ट रखना उचित है। लूप के आकार में कमी के परिणामस्वरूप प्रेरण और प्रतिरोध दोनों में कमी आती है। ग्राउंड प्लेन पर लूप की नियुक्ति प्रेरण को और कम करने का काम करती है, जो बदले में उच्च आवृत्ति वोल्टेज को कम करने में मदद करती है। इसके अतिरिक्त, कॉम्पैक्ट लूप बाहरी स्रोतों से प्रेरक युग्मन और नोड से प्रसारण को कम करते हैं, जो कि एंटीना डिजाइन करते समय को छोड़कर, अधिकांश मामलों में फायदेमंद होता है। शोर को सर्किट में युग्मित होने से रोकने के लिए ऑप-एम्प सर्किट में छोटे लूप बनाए रखना अत्यंत महत्वपूर्ण है।

डिकॉप्लिंग कैपेसिटर लगाना

यह अनुशंसा की जाती है कि डीकपलिंग कैपेसिटर को एकीकृत सर्किट के पावर और ग्राउंड पिन के जितना संभव हो सके उतना करीब रखें ताकि डीकपलिंग प्रदर्शन को अनुकूलित किया जा सके। घटकों को अधिक दूरी पर रखने से भटकाव इंडक्शन की शुरुआत हो सकती है।

केल्विन कनेक्शन

चार-टर्मिनल सेंसिंग, जिसे केल्विन सेंसिंग के नाम से भी जाना जाता है, इसका नाम विलियम थॉमसन, लॉर्ड केल्विन से लिया गया है, जिन्होंने 1861 में बहुत कम प्रतिरोधों के सटीक माप के लिए केल्विन ब्रिज विकसित किया था। इस विधि में, तारों के प्रत्येक जोड़े को केल्विन कनेक्शन के रूप में संदर्भित किया जाता है।

केल्विन कनेक्शन सटीक माप के लिए आवश्यक हैं, क्योंकि उन्हें भटकाव प्रतिरोध और प्रेरकत्व को कम करने के लिए सटीक बिंदुओं पर रखा जाता है। उदाहरण के लिए, जब करंट सेंस रेसिस्टर को मापते हैं, तो ट्रेस पर मनमाने बिंदुओं के बजाय सीधे प्रतिरोधक पैड पर कनेक्शन को रखना आवश्यक होता है। जबकि योजनाबद्ध समान दिखाई दे सकता है चाहे कनेक्शन पैड पर या कहीं और बनाए गए हों, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वास्तविक ट्रेस में प्रेरकत्व और प्रतिरोध होता है जो केल्विन कनेक्शन का उपयोग नहीं किए जाने पर माप सटीकता को प्रभावित कर सकता है।

डिजिटल और शोर वाले ट्रेस को एनालॉग ट्रेस से अलग करें

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि समानांतर ट्रेस या कंडक्टर में कैपेसिटेंस बनाने की क्षमता होती है, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल के बीच कैपेसिटिव कपलिंग हो सकती है, खासकर उच्च आवृत्तियों पर। अवांछित शोर के साथ किसी भी संभावित समस्या से बचने के लिए, उच्च-आवृत्ति और शोर वाले ट्रेस और संवेदनशील ट्रेस के बीच स्पष्ट अलगाव बनाए रखना आवश्यक है।

ज़मीन ज़मीन नहीं है

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ग्राउंड एक आदर्श कंडक्टर नहीं है। परिणामस्वरूप, इष्टतम सिग्नल गुणवत्ता बनाए रखने के लिए संवेदनशील सिग्नल से शोर वाले ग्राउंड को दूर रखना महत्वपूर्ण है। यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि ग्राउंड ट्रेस प्रत्याशित करंट प्रवाह को समायोजित करने के लिए पर्याप्त रूप से चौड़े हों। सिग्नल ट्रेस के ठीक नीचे ग्राउंड प्लेन की स्थिति बनाना प्रतिबाधा को कम करने का एक प्रभावी तरीका है, जो सिग्नल अखंडता को बनाए रखने के लिए फायदेमंद है।

आकार और मात्रा के माध्यम से

वियास सर्किट के समग्र प्रेरण और प्रतिरोध में योगदान करते हैं। ऐसे मामलों में जहां ट्रेस को प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) में रूट किया जाना चाहिए और कम प्रेरण या प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, कई वियास का उपयोग करने पर विचार करना उचित है। बड़े वियास प्रतिरोध को कम करते हैं, जिससे वे ग्राउंडिंग फ़िल्टर कैपेसिटर और उच्च-वर्तमान नोड्स के लिए एक अमूल्य संपत्ति बन जाते हैं।

पीसीबी को हीट सिंक के रूप में उपयोग करना

यह अनुशंसा की जाती है कि अधिक कुशल ताप अपव्यय के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए सतह माउंट घटकों के चारों ओर अतिरिक्त तांबा जोड़ा जाए। घटक डेटाशीट के लिए यह आम बात है, विशेष रूप से पावर डायोड, MOSFETs या वोल्टेज रेगुलेटर से संबंधित, हीट सिंक के रूप में PCB सतह क्षेत्र के उपयोग के लिए दिशानिर्देश प्रदान करना।

थर्मल विआस

वियास पीसीबी के एक तरफ से दूसरी तरफ गर्मी के हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करते हैं, जो तब फायदेमंद होता है जब पीसीबी को हीट सिंक या चेसिस पर लगाया जाता है ताकि गर्मी का बेहतर तरीके से अपव्यय हो सके। छोटे वियास की तुलना में गर्मी हस्तांतरण के लिए बड़े वियास का उपयोग करना अधिक प्रभावी होता है। इसके अलावा, एक से अधिक वियास का उपयोग करना आम तौर पर एक विया पर निर्भर रहने की तुलना में अधिक कुशल होता है। इसके परिणामस्वरूप घटकों के ऑपरेटिंग तापमान में कमी आती है, जो बदले में उनकी विश्वसनीयता को बढ़ाता है।

थर्मल रिलीफ

थर्मल रिलीफ एक सोल्डरिंग तकनीक है जो सोल्डरिंग प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करने के लिए ट्रेस या फिल और घटक पिन के बीच छोटे कनेक्शन का उपयोग करती है। विद्युत प्रतिरोध को कम करने के लिए इन कनेक्शनों को छोटा रखा जाता है, जो इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से फायदेमंद है। थर्मल रिलीफ के बिना, जबकि घटक गर्मी-विघटनकारी ट्रेस या फिल के लिए अधिक प्रत्यक्ष कनेक्शन के कारण बेहतर थर्मल अपव्यय प्राप्त कर सकते हैं, घटक को सोल्डर करना और डी-सोल्डर करना अधिक चुनौतीपूर्ण हो सकता है।

ट्रेस और माउंटिंग छेद के बीच की दूरी

शॉक के जोखिम को कम करने के लिए तांबे के निशान या भराव और माउंटिंग छेद के बीच उचित दूरी बनाए रखना महत्वपूर्ण है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सोल्डर मास्क विश्वसनीय इन्सुलेशन प्रदान नहीं करता है। इसलिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि तांबे के क्षेत्रों और माउंटिंग हार्डवेयर के बीच पर्याप्त दूरी हो।

ताप संवेदनशील घटक

यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि ऊष्मा-संवेदनशील घटकों को ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों से अलग रखा जाए। ऊष्मा-संवेदनशील घटकों के उदाहरणों में थर्मोकपल और इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर शामिल हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ऊष्मा स्रोतों के पास थर्मोकपल रखने से तापमान रीडिंग गलत हो सकती है, जबकि इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों के करीब रखने से उनके जीवनकाल पर हानिकारक प्रभाव पड़ सकता है। ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों में ब्रिज रेक्टिफायर, डायोड, MOSFET, इंडक्टर और प्रतिरोधक शामिल हैं। इन घटकों द्वारा उत्पादित ऊष्मा की मात्रा उनके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा पर निर्भर करती है।

निष्कर्ष

इस लेख में आवश्यक PCB लेआउट युक्तियाँ प्रस्तुत की गई हैं जो आपके डिज़ाइन की कार्यक्षमता और विश्वसनीयता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती हैं। कृपया सुनिश्चित करें कि ये सिद्धांत आपके काम में लागू हों।