Das PCB-Design…

…ist der entscheidende Schritt in Richtung Prototyp. Dabei kann das PCB-Layout entscheidend für die gesamte Leistung der Komponente sein. Es bedarf viel Know-how und Erfahrung um passend zur Schaltung und zur Applikation das perfekte PCB-Layout zu erstellen. Normen und physikalische Umgebungsbedingungen wie z. B. Temperatur, Ausdehnungskoeffizienten, Feuchtigkeit und Vibrationen sind nur ein paar wenige der zu beachtenden Aspekte.

Das Layout einer Platine ist also weitaus mehr als einfach nur die physikalische Manifestation des Schaltplans. Ein gutes Layout beachtet viele subtile Details. Oftmals wird dadurch überhaupt erst das Erreichen aller Anforderungen an eine elektronische Schaltung gewährleistet. Die Bedeutung eines gelungenen Layouts ist daher signifikant. Wir bei Brenner & Baun wissen um diesen Umstand und bieten Ihnen daher als klaren Vorteil den Schaltungsentwurf und ein perfekt darauf abgestimmtes PCB-Layout aus einer Hand.

Die nachfolgenden Auflistungen geben Ihnen einen Einblick in ein paar wenige, aber entscheidende Aspekte welche wir beim Layouten im Hinterkopf haben und stets beachten. Wir haben die Auflistungen nach verschiedenen Kategorien von elektronischen Schaltungen gruppiert:

Analogschaltungstechnik und empfindliche Messschaltungen:

  • Realisierung einer niederinduktiven und breitbandigen lokalen Pufferung der Versorgungsspannungen von ICs, wenn entsprechend breitbandige Signale vorliegen
  • Schutz hochohmiger Analogeingänge gegen Einkopplungen durch Guard Rings, gezielte Aussparungen in Planes oder isolierte Kupferflächen
  • Abschirmung empfindlicher Signalpfade gegen E-Felder und hochfrequente Magnetfelder durch Platzierung in Innenlagen zwischen GND-Planes
  • Gegebenenfalls Verwendung von Schirmblechen zur elektromagnetischen Schirmung empfindlicher breitbandiger Analogschaltungsblöcke

Leistungselektronik:

  • Induktivitätsarme Anbindung von Transistor-Treibern
  • Identifikation von “Hot Loops” und Minimierung der Schleifeninduktivität durch kompaktes Layout, induktivitätsarme Leitungsführung und Leiterbahngeometrie
  • Stromtragfähigkeit von Leiterbahnen und entstehende Leitungsverluste beachten. Nach Bedarf Techniken wie z. B. Dickkupfer-Kaschierung oder Mehrlagenführung mit geeigneten Durchkontaktierungen einsetzen
  • Geeignete Platzierung von dissipativen Dämpfungsgliedern (z. B. Snubber-Netzwerke) oder Shunt-Kapazitäten direkt am Ort der Entstehung von Überschwingern
  • Beachtung thermo-mechanischer Kopplungen bei der Aufbau- und Verbindungstechnik, um mechanische Spannungen in der Leiterplatte und in den Komponenten zu vermeiden

Mixed-Signal-Schaltungen:

  • Beachtung eines fertigungsgerechten Designs unter Einhaltung aller Design Rules bspw. bei Mehrlagenplatinen mit unterschiedlich starken Kupferkaschierungen
  • Denken in Funktionseinheiten und bestmögliche Separierung von analogen, digitalen und leistungselektronischen Domänen bei der Platzierung der Komponenten
  • Versorgungsspannungen für Digital- und Analogschaltungsteile separieren und nur am Einspeisepunkt verbinden oder komplett getrennte Versorgungen vorsehen

High-Speed-Digitalschaltungen:

  • Beachtung von Signallaufzeiten und ggf. Längen-Matching von Leiterbahnen durch Mäandrierung
  • Bewusste Nutzung der Platinenfläche als verteilte Koppelkapazität zwischen Versorgungsebenen bei großen Frequenzen
  • Minimierung von Leitungsreflexionen durch geeignete Leitungsterminierung, Leitungsführung und ggf. impedanzkontrollierte Leiterbahnen
  • Ganz bewusste Zusammenstellung, Platzierung und Anbindung von globalen und lokalen Abblockkondensatoren
  • Verminderung von kapazitivem Übersprechen durch GND-Signal-GND Anordnungen

Eingesetzte Software zum PCB-Layout

  • KiCad
  • EAGLE

Aktuelle Referenz-Layouts

  • RLSC
  • PSU
  • Verstärker
RLSC Layout

RLSC

PSU Layout

PSU

Verstärker

Verstärker

Verstärker