Het lijdt geen twijfel dat schematische creatie en PCB lay-out zijn fundamentele aspecten van elektrotechniek, en het is logisch dat bronnen zoals technische artikelen, toepassingsnotities en studieboeken vaak geconcentreerd zijn in deze delen van het ontwerpproces. We moeten echter niet vergeten dat als u niet weet hoe u het voltooide ontwerpbestand moet converteren naar een geassembleerde printplaat, het schema en de lay-out niet erg handig zijn. Zelfs als u een beetje bekend bent met het bestellen en monteren van PCB’s, weet u misschien niet dat bepaalde opties u kunnen helpen voldoende resultaten te krijgen tegen lagere kosten.

Ik zal de doe-het-zelf-productie van PCB’s niet bespreken en ik kan deze methode niet eerlijk aanbevelen. Tegenwoordig is professionele PCB-productie erg goedkoop en handig, en over het algemeen is het resultaat veel superieur.

Ik ben al een lange tijd bezig met onafhankelijk en laagvolume PCB-ontwerp en gaandeweg kreeg ik voldoende relevante informatie om een ​​redelijk uitgebreid artikel over het onderwerp te schrijven. Niettemin, ik ben maar een persoon en ik weet zeker niet alles, dus aarzel niet om mijn werk uit te breiden via de opmerkingen aan het einde van dit artikel. Bedankt voor je bijdrage.

Basisschema

Het schema bestaat voornamelijk uit componenten en draden die zo zijn verbonden dat het gewenste elektrische gedrag wordt verkregen. De draden worden sporen of gieten koper.

Deze componenten omvatten footprints (landpatronen), dit zijn sets doorlopende gaten en/of oppervlaktemontage-pads die overeenkomen met de terminalgeometrie van het fysieke onderdeel. Voetafdrukken kunnen ook lijnen, vormen en tekst bevatten. Deze lijnen, vormen en tekst worden gezamenlijk zeefdruk genoemd. Deze worden als puur visuele elementen op de print weergegeven. Ze geleiden geen elektriciteit en hebben geen invloed op de functie van het circuit.

De volgende afbeelding geeft voorbeelden van schematische componenten en bijbehorende PCB-voetafdrukken (de blauwe lijnen geven de footprint-pads aan waarop elke componentpin is aangesloten).

pIYBAGAI8vGATJmoAAEvjStuWws459.png

Schema converteren naar PCB-layout

Het volledige schema wordt door CAD-software omgezet in een PCB-layout bestaande uit componentenpakketten en lijnen; deze nogal onaangename term verwijst naar elektrische verbindingen die nog niet zijn omgezet in fysieke verbindingen.

De ontwerper rangschikt eerst de componenten en gebruikt vervolgens de lijnen als richtlijn voor het maken van sporen, kopergieten en via’s. Een doorgaand gat is een klein doorgaand gat dat elektrische verbindingen heeft met verschillende PCB-lagen (of meerdere lagen). Er kan bijvoorbeeld een thermische via worden aangesloten op de interne aardingslaag en een aarde-koperdraad wordt in de onderkant van het bord gegoten).

Verificatie: Identificeer problemen in de PCB-layout

De laatste stap voor de start van de fabricagefase wordt verificatie genoemd. Het algemene idee hier is dat CAD-tools lay-outfouten proberen te vinden voordat ze de functie van het bord negatief beïnvloeden of het fabricageproces verstoren.

Er zijn over het algemeen drie soorten authenticatie (hoewel er meer soorten kunnen zijn):

Elektrische connectiviteit: dit zorgt ervoor dat alle delen van het netwerk zijn verbonden via een soort geleidende structuur.

Overeenstemming tussen schema en lay-out: Dit spreekt voor zich. Ik neem aan dat verschillende CAD-tools verschillende manieren hebben om deze vorm van verificatie te bereiken.

DRC (Design Rule Check): Dit is met name relevant voor het onderwerp PCB-productie, omdat ontwerpregels beperkingen zijn die u moet opleggen aan uw lay-out om een ​​succesvolle productie te garanderen. Veelvoorkomende ontwerpregels zijn onder meer de minimale spoorafstand, de minimale spoorbreedte en de minimale boordiameter. Bij het leggen van de printplaat is het gemakkelijk om de ontwerpregels te overtreden, vooral als je haast hebt. Zorg er daarom voor dat u de DRC-functie van de CAD-tool gebruikt. De onderstaande afbeelding geeft de ontwerpregels weer die ik heb gebruikt voor de C-BISCUIT-robotbesturingskaart.

PCB-functies worden horizontaal en verticaal weergegeven. De waarde op het snijpunt van de rijen en kolommen die overeenkomen met de twee kenmerken geeft de minimale scheiding (in mils) tussen de twee kenmerken aan. Als u bijvoorbeeld naar de rij kijkt die overeenkomt met “Board” en vervolgens naar de kolom gaat die overeenkomt met “Pad”, zult u zien dat de minimale afstand tussen de pad en de rand van het bord 11 mils is.