Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η σχηματική δημιουργία και PCB Η διάταξη είναι θεμελιώδεις πτυχές της ηλεκτρικής μηχανικής και είναι λογικό ότι πόροι όπως τεχνικά άρθρα, σημειώσεις εφαρμογών και σχολικά βιβλία συγκεντρώνονται συχνά σε αυτά τα μέρη της διαδικασίας σχεδιασμού. Ωστόσο, δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι εάν δεν γνωρίζετε πώς να μετατρέψετε το ολοκληρωμένο αρχείο σχεδίασης σε συναρμολογημένη πλακέτα κυκλώματος, το σχηματικό και η διάταξη δεν είναι πολύ χρήσιμα. Ακόμα κι αν είστε λίγο εξοικειωμένοι με την παραγγελία και τη συναρμολόγηση PCB, μπορεί να μην γνωρίζετε ότι ορισμένες επιλογές μπορούν να σας βοηθήσουν να έχετε επαρκή αποτελέσματα με χαμηλότερο κόστος.

Δεν θα συζητήσω την κατασκευή DIY PCB και δεν μπορώ να προτείνω ειλικρινά αυτήν τη μέθοδο. Σήμερα, η επαγγελματική κατασκευή PCB είναι πολύ φθηνή και βολική, και συνολικά, το αποτέλεσμα είναι πολύ ανώτερο.

Ασχολούμαι με το σχεδιασμό ανεξάρτητου και μικρού όγκου PCB για μεγάλο χρονικό διάστημα και σταδιακά απέκτησα αρκετές σχετικές πληροφορίες για να γράψω ένα αρκετά περιεκτικό άρθρο σχετικά με το θέμα. Ωστόσο, είμαι απλώς ένα άτομο και σίγουρα δεν ξέρω τα πάντα, οπότε μη διστάσετε να επεκτείνετε τη δουλειά μου μέσω της ενότητας σχολίων στο τέλος αυτού του άρθρου. Σας ευχαριστούμε για τη συμβολή σας.

Βασικό σχηματικό

Το σχηματικό αποτελείται κυρίως από εξαρτήματα και καλώδια συνδεδεμένα με τρόπο που παράγει την επιθυμητή ηλεκτρική συμπεριφορά. Τα καλώδια θα γίνουν ίχνη ή θα χύσουν χαλκό.

Αυτά τα εξαρτήματα περιλαμβάνουν ίχνη (σχέδια γης), τα οποία είναι σετ διαμπερών οπών και/ή επιφανειακών μαξιλαριών στήριξης που ταιριάζουν με την τερματική γεωμετρία του φυσικού τμήματος. Τα ίχνη μπορούν επίσης να περιέχουν γραμμές, σχήματα και κείμενο. Αυτές οι γραμμές, τα σχήματα και το κείμενο αναφέρονται συλλογικά ως μεταξοτυπία. Αυτά εμφανίζονται στο PCB ως καθαρά οπτικά στοιχεία. Δεν μεταφέρουν ηλεκτρισμό και δεν επηρεάζουν τη λειτουργία του κυκλώματος.

Το παρακάτω σχήμα παρέχει παραδείγματα σχηματικών εξαρτημάτων και αντίστοιχων αποτυπωμάτων PCB (οι μπλε γραμμές υποδεικνύουν τα μαξιλαράκια αποτυπώματος στα οποία είναι συνδεδεμένη κάθε ακίδα εξαρτήματος).

pIYBAGAI8vGATJmoAAEvjStuWws459.png

Μετατροπή σχηματικού σε διάταξη PCB

Το πλήρες σχηματικό μετατρέπεται από το λογισμικό CAD σε μια διάταξη PCB που αποτελείται από πακέτα στοιχείων και γραμμές. αυτός ο μάλλον δυσάρεστος όρος αναφέρεται σε ηλεκτρικές συνδέσεις που δεν έχουν ακόμη μετατραπεί σε φυσικές συνδέσεις.

Ο σχεδιαστής τακτοποιεί πρώτα τα εξαρτήματα και στη συνέχεια χρησιμοποιεί τις γραμμές ως οδηγό για τη δημιουργία ιχνών, την έκχυση χαλκού και τα vias. Μια διαμπερής οπή είναι μια μικρή διαμπερής οπή που έχει ηλεκτρικές συνδέσεις με διαφορετικά στρώματα PCB (ή πολλαπλά στρώματα). Για παράδειγμα, μπορεί να συνδεθεί ένα θερμικό μέσω στο εσωτερικό στρώμα γείωσης και ένα χάλκινο σύρμα γείωσης θα χυθεί στο κάτω μέρος της σανίδας).

Επαλήθευση: Προσδιορίστε προβλήματα στη διάταξη PCB

Το τελευταίο βήμα πριν από την έναρξη της φάσης κατασκευής ονομάζεται επαλήθευση. Η γενική ιδέα εδώ είναι ότι τα εργαλεία CAD θα προσπαθήσουν να βρουν σφάλματα διάταξης προτού επηρεάσουν αρνητικά τη λειτουργία της πλακέτας ή παρέμβουν στη διαδικασία κατασκευής.

Υπάρχουν γενικά τρεις τύποι ελέγχου ταυτότητας (αν και μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι τύποι):

Ηλεκτρική συνδεσιμότητα: Αυτό διασφαλίζει ότι όλα τα μέρη του δικτύου συνδέονται μέσω κάποιου είδους αγώγιμης δομής.

Συνέπεια μεταξύ σχηματικής και διάταξης: Αυτό είναι αυτονόητο. Υποθέτω ότι διαφορετικά εργαλεία CAD έχουν διαφορετικούς τρόπους για την επίτευξη αυτής της μορφής επαλήθευσης.

DRC (Design Rule Check): Αυτό είναι ιδιαίτερα σχετικό με το θέμα της κατασκευής PCB, επειδή οι κανόνες σχεδιασμού είναι περιορισμοί που πρέπει να επιβάλετε στη διάταξή σας για να διασφαλίσετε την επιτυχημένη κατασκευή. Οι κοινοί κανόνες σχεδιασμού περιλαμβάνουν ελάχιστη απόσταση ίχνους, ελάχιστο πλάτος ίχνους και ελάχιστη διάμετρο τρυπανιού. Κατά την τοποθέτηση της πλακέτας κυκλώματος, είναι εύκολο να παραβιάσετε τους κανόνες σχεδιασμού, ειδικά όταν βιάζεστε. Επομένως, φροντίστε να χρησιμοποιήσετε τη συνάρτηση DRC του εργαλείου CAD. Το παρακάτω σχήμα μεταφέρει τους κανόνες σχεδιασμού που χρησιμοποίησα για τον πίνακα ελέγχου ρομπότ C-BISCUIT.

Οι λειτουργίες PCB παρατίθενται οριζόντια και κάθετα. Η τιμή στη τομή των γραμμών και στηλών που αντιστοιχούν στα δύο χαρακτηριστικά υποδηλώνει τον ελάχιστο διαχωρισμό (σε χιλιοστά) μεταξύ των δύο χαρακτηριστικών. Για παράδειγμα, αν κοιτάξετε τη σειρά που αντιστοιχεί στο “Πίνακας” και στη συνέχεια μεταβείτε στη στήλη που αντιστοιχεί στο “Μπροστινό μέρος”, θα διαπιστώσετε ότι η ελάχιστη απόσταση μεταξύ του μαξιλαριού και της άκρης του πίνακα είναι 11 μίλια.