شکی نیست که ایجاد شماتیک و PCB طرح‌بندی جنبه‌های اساسی مهندسی برق است، و منطقی است که منابعی مانند مقالات فنی، یادداشت‌های کاربردی و کتاب‌های درسی اغلب در این بخش‌های فرآیند طراحی متمرکز شوند. با این حال، نباید فراموش کنیم که اگر نمی دانید چگونه فایل طراحی تکمیل شده را به یک برد مدار مونتاژ شده تبدیل کنید، شماتیک و چیدمان چندان مفید نیستند. حتی اگر کمی با سفارش و مونتاژ PCB آشنا باشید، ممکن است ندانید که برخی از گزینه ها می توانند به شما کمک کنند با هزینه کمتر به نتایج کافی برسید.

من در مورد ساخت DIY PCB بحث نمی کنم و نمی توانم صادقانه این روش را توصیه کنم. امروزه ساخت PCB حرفه ای بسیار ارزان و راحت است و در مجموع نتیجه آن بسیار برتر است.

من مدت زیادی است که به طراحی مستقل و کم حجم PCB مشغول بوده ام و به تدریج اطلاعات مرتبط کافی برای نوشتن یک مقاله نسبتاً جامع در مورد این موضوع به دست آوردم. با این وجود، من فقط یک شخص هستم و مطمئناً همه چیز را نمی دانم، بنابراین لطفاً در ادامه کار خود از طریق بخش نظرات در انتهای این مقاله دریغ نکنید. از همکاری شما سپاسگذاریم.

شماتیک اولیه

شماتیک عمدتاً از اجزاء و سیم هایی تشکیل شده است که به گونه ای به هم متصل شده اند که رفتار الکتریکی مورد نظر را ایجاد کند. سیم ها تبدیل به اثر می شوند یا مس می ریزند.

این اجزا شامل ردپاها (نقوش زمین) هستند که مجموعه‌ای از سوراخ‌ها و/یا پدهای نصب سطحی هستند که با هندسه انتهایی قسمت فیزیکی مطابقت دارند. ردپاها همچنین می توانند شامل خطوط، اشکال و متن باشند. این خطوط، اشکال و متن ها در مجموع به عنوان چاپ روی صفحه نامیده می شوند. اینها بر روی PCB به عنوان عناصر صرفا بصری نمایش داده می شوند. آنها جریان الکتریسیته را هدایت نمی کنند و بر عملکرد مدار تأثیر نمی گذارند.

شکل زیر نمونه هایی از اجزای شماتیک و ردپای PCB مربوطه را نشان می دهد (خطوط آبی نشان دهنده پدهای ردپایی است که هر پین جزء به آن متصل است).

pIYBAGAI8vGATJmoAAEvjStuWws459.png

شماتیک را به طرح مدار چاپی تبدیل کنید

شماتیک کامل توسط نرم افزار CAD به یک طرح PCB متشکل از بسته ها و خطوط جزء تبدیل می شود. این اصطلاح نسبتاً ناخوشایند به اتصالات الکتریکی اشاره دارد که هنوز به اتصالات فیزیکی تبدیل نشده اند.

طراح ابتدا اجزاء را مرتب می کند و سپس از خطوط به عنوان راهنما برای ایجاد ردیابی، ریختن مس و راهنما استفاده می کند. سوراخ عبوری یک سوراخ کوچک است که اتصالات الکتریکی به لایه‌های مختلف PCB (یا چندین لایه) دارد. به عنوان مثال، ممکن است یک وایا حرارتی به لایه زمین داخلی متصل شود و یک سیم مسی زمین در پایین تخته ریخته شود.

تأیید: مشکلات موجود در طرح PCB را شناسایی کنید

آخرین مرحله قبل از شروع مرحله ساخت، تایید نامیده می شود. ایده کلی در اینجا این است که ابزارهای CAD قبل از اینکه بر عملکرد برد تأثیر منفی بگذارند یا در فرآیند تولید تداخل داشته باشند، سعی می کنند خطاهای چیدمان را پیدا کنند.

به طور کلی سه نوع احراز هویت وجود دارد (اگرچه ممکن است انواع بیشتری وجود داشته باشد):

اتصال الکتریکی: این اطمینان را ایجاد می کند که تمام بخش های شبکه از طریق نوعی ساختار رسانا به هم متصل هستند.

سازگاری بین شماتیک و چیدمان: این امر بدیهی است. من فرض می کنم که ابزارهای مختلف CAD راه های مختلفی برای دستیابی به این شکل از تأیید دارند.

DRC (بررسی قوانین طراحی): این امر به ویژه به موضوع تولید PCB مربوط می شود، زیرا قوانین طراحی محدودیت هایی هستند که باید بر روی طرح خود اعمال کنید تا از ساخت موفق اطمینان حاصل کنید. قوانین رایج طراحی شامل حداقل فاصله ردیابی، حداقل عرض ردیابی و حداقل قطر مته است. هنگام قرار دادن برد مدار، به راحتی می توان قوانین طراحی را زیر پا گذاشت، به خصوص زمانی که عجله دارید. بنابراین، حتما از تابع DRC ابزار CAD استفاده کنید. شکل زیر قوانین طراحی را که برای برد کنترل ربات C-BISCUIT استفاده کردم را نشان می دهد.

توابع PCB به صورت افقی و عمودی فهرست شده اند. مقدار در تقاطع سطرها و ستون های مربوط به دو ویژگی نشان دهنده حداقل جدایی (بر حسب میلی متر) بین دو ویژگی است. به عنوان مثال، اگر به ردیف مربوط به “برد” نگاه کنید و سپس به ستون مربوط به “پد” بروید، خواهید دید که حداقل فاصله بین پد و لبه تخته 11 میل است.