Không còn nghi ngờ gì nữa, việc tạo sơ đồ và PCB bố cục là những khía cạnh cơ bản của kỹ thuật điện và có nghĩa là các tài nguyên như các bài báo kỹ thuật, ghi chú ứng dụng và sách giáo khoa thường được tập trung vào những phần này của quá trình thiết kế. Tuy nhiên, chúng ta cũng không nên quên rằng nếu không biết cách chuyển file thiết kế đã hoàn thành thành bảng mạch lắp ráp thì sơ đồ và bố cục sẽ không hữu ích lắm. Ngay cả khi bạn đã quen với việc đặt hàng và lắp ráp PCB, bạn có thể không biết rằng một số tùy chọn nhất định có thể giúp bạn có được kết quả đầy đủ với chi phí thấp hơn.

Tôi sẽ không thảo luận về việc sản xuất PCB tự làm và tôi không thể thành thật khuyên bạn nên thực hiện phương pháp này. Ngày nay, sản xuất PCB chuyên nghiệp rất rẻ và tiện lợi, và nhìn chung, kết quả là vượt trội hơn nhiều.

Tôi đã tham gia thiết kế PCB độc lập và khối lượng thấp trong một thời gian dài, và dần dần tôi đã có đủ thông tin liên quan để viết một bài báo khá toàn diện về chủ đề này. Tuy nhiên, tôi chỉ là một người và chắc chắn tôi không biết mọi thứ, vì vậy xin đừng ngần ngại mở rộng công việc của tôi thông qua phần bình luận ở cuối bài viết này. Cảm ơn sự đóng góp của bạn.

Sơ đồ cơ bản

Sơ đồ chủ yếu bao gồm các thành phần và dây dẫn được kết nối theo cách tạo ra hoạt động điện mong muốn. Các dây sẽ trở thành vết hoặc đổ đồng.

Các thành phần này bao gồm các dấu chân (mẫu đất), là các tập hợp các lỗ xuyên qua và / hoặc các miếng đệm gắn trên bề mặt phù hợp với hình dạng đầu cuối của bộ phận vật lý. Dấu chân cũng có thể chứa đường, hình dạng và văn bản. Những đường nét, hình dạng và văn bản này được gọi chung là in lụa. Chúng được hiển thị trên PCB dưới dạng các yếu tố hình ảnh thuần túy. Chúng không dẫn điện và sẽ không ảnh hưởng đến chức năng của mạch.

Hình dưới đây cung cấp các ví dụ về các thành phần sơ đồ và các dấu chân PCB tương ứng (các đường màu xanh lam cho biết các miếng đệm chân mà mỗi chân thành phần được kết nối với nhau).

pIYBAGAI8vGATJmoAAEvjStuWws459.png

Chuyển đổi sơ đồ sang bố cục PCB

Sơ đồ hoàn chỉnh được phần mềm CAD chuyển đổi thành một bố cục PCB bao gồm các gói thành phần và các đường; thuật ngữ khá khó chịu này đề cập đến các kết nối điện vẫn chưa được chuyển đổi thành kết nối vật lý.

Đầu tiên, nhà thiết kế sắp xếp các thành phần, sau đó sử dụng các đường nét như một hướng dẫn để tạo dấu vết, đổ đồng và vias. Lỗ xuyên qua là một lỗ xuyên nhỏ có kết nối điện với các lớp PCB khác nhau (hoặc nhiều lớp). Ví dụ, một ống dẫn nhiệt có thể được kết nối với lớp đất bên trong và một dây đồng nối đất sẽ được đổ vào dưới cùng của bảng).

Xác minh: Xác định các vấn đề trong cách bố trí PCB

Bước cuối cùng trước khi bắt đầu giai đoạn sản xuất được gọi là xác minh. Ý tưởng chung ở đây là các công cụ CAD sẽ cố gắng tìm ra các lỗi bố trí trước khi chúng ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng của bo mạch hoặc can thiệp vào quá trình sản xuất.

Nói chung có ba loại xác thực (mặc dù có thể có nhiều loại hơn):

Kết nối điện: Điều này đảm bảo rằng tất cả các phần của mạng được kết nối thông qua một số loại cấu trúc dẫn điện.

Sự nhất quán giữa sơ đồ và bố cục: Điều này là hiển nhiên. Tôi giả định rằng các công cụ CAD khác nhau có những cách khác nhau để đạt được hình thức xác minh này.

DRC (Kiểm tra quy tắc thiết kế): Điều này đặc biệt liên quan đến chủ đề sản xuất PCB, bởi vì các quy tắc thiết kế là những hạn chế mà bạn phải áp đặt lên bố cục của mình để đảm bảo sản xuất thành công. Các quy tắc thiết kế phổ biến bao gồm khoảng cách vết tối thiểu, chiều rộng vết tối thiểu và đường kính khoan tối thiểu. Khi đặt bảng mạch ra, rất dễ vi phạm các quy tắc thiết kế, đặc biệt là khi bạn đang vội vàng. Do đó, hãy đảm bảo sử dụng chức năng DRC của công cụ CAD. Hình bên dưới truyền đạt các quy tắc thiết kế mà tôi đã sử dụng cho bảng điều khiển rô bốt C-BISCUIT.

Các chức năng PCB được liệt kê theo chiều ngang và chiều dọc. Giá trị tại giao điểm của các hàng và cột tương ứng với hai đối tượng địa lý cho biết khoảng cách tối thiểu (tính bằng mils) giữa hai đối tượng địa lý. Ví dụ: nếu bạn nhìn vào hàng tương ứng với “Tấm ván” và sau đó chuyển đến cột tương ứng với “Tấm đệm”, bạn sẽ thấy rằng khoảng cách tối thiểu giữa tấm đệm và cạnh của tấm ván là 11 mils.