Não há dúvida de que a criação esquemática e PCB layout são aspectos fundamentais da engenharia elétrica, e faz sentido que recursos como artigos técnicos, notas de aplicação e livros-texto estejam freqüentemente concentrados nessas partes do processo de design. No entanto, não devemos esquecer que, se você não sabe como converter o arquivo do projeto concluído em uma placa de circuito montada, o esquema e o layout não são muito úteis. Mesmo se você estiver um pouco familiarizado com o pedido e montagem de PCBs, pode não saber que certas opções podem ajudá-lo a obter resultados suficientes a um custo menor.

Não vou discutir a fabricação DIY de PCBs e não posso recomendar esse método honestamente. Hoje em dia, a fabricação profissional de PCBs é muito barata e conveniente e, no geral, o resultado é muito superior.

Há muito tempo me dedico ao projeto de PCBs independentes e de baixo volume e, aos poucos, obtive informações relevantes o suficiente para escrever um artigo bastante abrangente sobre o assunto. No entanto, sou apenas uma pessoa e certamente não sei de tudo, então, por favor, não hesite em estender meu trabalho por meio da seção de comentários no final deste artigo. Obrigado por sua contribuição.

Esquema básico

O esquema é composto principalmente de componentes e fios conectados de forma a produzir o comportamento elétrico desejado. Os fios se tornarão vestígios ou derramarão cobre.

Esses componentes incluem pegadas (padrões de terreno), que são conjuntos de orifícios passantes e / ou almofadas de montagem em superfície que correspondem à geometria do terminal da peça física. Footprints também podem conter linhas, formas e texto. Essas linhas, formas e texto são chamados coletivamente de impressão da tela. Eles são exibidos no PCB como elementos puramente visuais. Eles não conduzem eletricidade e não afetam o funcionamento do circuito.

A figura a seguir fornece exemplos de componentes esquemáticos e pegadas de PCB correspondentes (as linhas azuis indicam as almofadas de pegadas às quais cada pino de componente está conectado).

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Converter esquemático em layout de PCB

O esquema completo é convertido por software CAD em um layout de PCB composto de pacotes e linhas de componentes; este termo um tanto desagradável se refere a conexões elétricas que ainda não foram convertidas em conexões físicas.

O designer primeiro organiza os componentes e, em seguida, usa as linhas como um guia para criar traços, vazamento de cobre e vias. Um orifício de passagem é um pequeno orifício de passagem que possui conexões elétricas com diferentes camadas de PCB (ou múltiplas camadas). Por exemplo, uma via térmica pode ser conectada à camada de aterramento interna e um fio de cobre aterrado será derramado na parte inferior da placa).

Verificação: Identificar problemas no layout do PCB

A última etapa antes do início da fase de fabricação é chamada de verificação. A ideia geral aqui é que as ferramentas CAD tentarão encontrar erros de layout antes que afetem negativamente a função da placa ou interfiram no processo de fabricação.

Geralmente, existem três tipos de autenticação (embora possa haver mais tipos):

Conectividade elétrica: garante que todas as partes da rede sejam conectadas por meio de algum tipo de estrutura condutiva.

Consistência entre o esquema e o layout: isso é evidente. Presumo que diferentes ferramentas CAD têm diferentes maneiras de realizar essa forma de verificação.

DRC (Design Rule Check): Isso é particularmente relevante para o tópico de fabricação de PCB, porque as regras de design são restrições que você deve impor ao seu layout para garantir uma fabricação bem-sucedida. As regras de projeto comuns incluem espaçamento mínimo do traço, largura mínima do traço e diâmetro mínimo da broca. Ao preparar a placa de circuito, é fácil violar as regras de design, especialmente quando você está com pressa. Portanto, certifique-se de usar a função DRC da ferramenta CAD. A figura abaixo mostra as regras de design que usei para a placa de controle do robô C-BISCUIT.

As funções do PCB são listadas horizontalmente e verticalmente. O valor na interseção das linhas e colunas correspondentes aos dois recursos indica a separação mínima (em mils) entre os dois recursos. Por exemplo, se você olhar para a linha correspondente a “Tabuleiro” e depois ir para a coluna correspondente a “Pad”, verá que a distância mínima entre o pad e a borda do tabuleiro é 11 mils.