Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2024-07-16 Origem:alimentado
Vamos definir o cenário: você acabou de instalar um novo Projeto de PCB programa e está pronto para iniciar seu primeiro layout de PCB.Por onde você deve começar?A maioria dos engenheiros se sente confortável em lidar com esquemas e selecionar componentes principais, mas os novatos em layout de PCB podem achar o processo complicado.O software de design de PCB vem com uma infinidade de ferramentas e segue fluxos de trabalho específicos, mas os iniciantes podem concluir o processo de design compreendendo alguns princípios fundamentais de design de PCB.
Neste artigo, apresentarei alguns princípios essenciais de design que todo novo designer deve seguir para garantir um processo de design bem-sucedido.Alguns desses pontos podem desafiar as visões tradicionais sobre como as placas de circuito são construídas, mas visam ajudar a equilibrar sinais de baixo ruído, capacidade de fabricação e facilidade de layout.
O processo de design de PCB segue um fluxo de trabalho padrão e é crucial para qualquer novo designer entender como esse fluxo de trabalho se desenvolve.O fluxo de trabalho padrão para projeto de PCB concentra-se na execução do projeto de engenharia, na conclusão do layout físico da PCB e na preparação do projeto final para fabricação.
Antes de passar para os próximos passos, éÉ aconselhável dedicar algum tempo para se familiarizar brevemente com o fluxo de trabalho padrão, portanto, leia o link acima.O fluxo de trabalho de design prossegue de acordo com a seguinte lista de etapas:
Selecione os componentes principais: Escolha os componentes principais que estão em estoque e disponíveis nos principais distribuidores.
Criar e revisar esquema: Crie o esquema de acordo com os requisitos de engenharia e revise-o.
Criar PCB em branco: Crie um PCB em branco, construa o empilhamento e estabeleça regras de design.
Importar dados de componentes: Importe os dados do componente do esquema para o novo layout da PCB.
Colocar componentes: coloque os componentes e revise seu posicionamento para garantir que atendam aos requisitos de engenharia.
Traços de rota: rastreamentos de rota e conexões entre componentes.
Limpar layout: Limpe o layout da PCB e execute uma revisão final do projeto.
Preparar a saída do projeto: Prepare a saída do projeto e envie-a para fabricação.
Depois de obter uma boa compreensão do processo de design, leia o link abaixo para saber como o fluxo de trabalho de design de PCB se desenvolve e o conjunto padrão de tarefas que cada projetista deve realizar para concluir uma nova placa de circuito.
Se você está apenas começando sua jornada como designer de PCB, provavelmente está criando esquemas para o seu dispositivo.Sempre que forem feitas alterações no projeto, você deverá sincronizar essas alterações entre o esquema e o layout.Especificamente, isso inclui qualquer uma das seguintes alterações de design:
Adicionar, remover ou trocar componentes
Adicionar, remover ou alterar redes
Agrupando redes em objetos de classe de rede
Alterar informações de parâmetros de componentes (números de peças, informações de fornecedores, etc.)
Quaisquer outras regras ou diretivas elétricas aplicadas aos objetos no esquema
Após fazer quaisquer alterações, elas devem ser aplicadas ao layout da PCB.Isso pode ser feito usando a funcionalidade de importação no software de design de PCB.Isso garante que tudo no projeto esteja sincronizado e que o mecanismo de regras de projeto no software leia corretamente os dados do projeto.
Cada objeto no esquema deve estar vinculado a um objeto no layout PCB
Para manter esta sincronização, certifique-se de que as edições dos componentes sejam feitas no esquema e depois importadas para o layout da PCB, e não o contrário.
Qualquer projeto que você pretenda produzir como um produto físico deve ser escalonável para fabricação em massa.O software ECAD permite que você implemente qualquer recurso de design concebível em seu layout de PCB.No entanto, suas decisões de projeto precisam ser fabricadas dentro de processos padrão, o que significa que os projetistas precisam estar familiarizados com as restrições de fabricação de PCBs.
Isso significa que todo projetista de PCB deve dedicar algum tempo para aprender os fundamentos da fabricação de PCB para garantir que seus projetos sejam totalmente fabricáveis.Isto envolve a compreensão de um importante conjunto de práticas que devem ser incluídas no processo de design, conhecido como Design for Manufacturability (DFM).Reserve algum tempo para aprender sobre alguns erros comuns de projeto que podem atrapalhar a fabricação e fazer com que suas placas sejam enviadas de volta para reprojeto antes da produção.
Compreender o processo de fabricação e alguns dos recursos padrão dos fabricantes de PCBs facilitará a compreensão das restrições impostas pelas regras de projeto.A maioria dos problemas de DFM está relacionada às dimensões dos recursos de cobre ou às lacunas entre os diferentes recursos de um PCB.As regras de projeto padrão programadas no software de projeto de PCB são geralmente um tanto conservadoras e você deve estar ciente dos limites ao violar essas regras de projeto.
Por exemplo, considere o seguinte pacote.O espaçamento entre almofadas deste pacote é de aproximadamente 9 mils.No entanto, quando o componente é transferido para o layout da PCB, ele aciona um erro de regra de projeto (mostrado em verde).Você pode facilmente violar esta regra de design e definir o limite mais baixo, já que a maioria dos fabricantes exige um espaçamento mínimo de cerca de 5 mils.Antes de desconsiderar as regras de projeto, certifique-se de verificar os requisitos de folga na folha de capacidade do fabricante.
A lacuna mínima padrão pode ser muito grande e a importação de componentes pode violar as regras de design.Certifique-se de que a lacuna esteja definida com o valor correto nas regras de projeto.
Cada PCB precisa de uma conexão de aterramento clara para garantir que todos os componentes do projeto possam formar um circuito completo e serem alimentados durante todo o projeto.O aterramento pode ser conectado a uma bateria na placa ou a uma fonte de alimentação externa.Independentemente de como a conexão é feita, ela precisa ser fornecida a todos os outros componentes da PCB.De longe, o método mais simples é usar um plano de aterramento, onde uma camada da PCB é dedicada ao aterramento e é coberta por um grande plano de cobre.
Sempre fico surpreso ao ver muitos novos designers hesitantes em colocar planos terrestres em sua pilha de PCB.Muitos problemas fundamentais de ruído que afetam os sinais digitais e analógicos podem ser atribuídos à falta de planos de aterramento no dispositivo.Em PCBs modernos, a diretriz padrão é usar planos de aterramento sólidos em todo o dispositivo.Em algumas exceções, planos divididos ou aterramento em estrela em uma PCB são apropriados, mas esses métodos não são adequados para a grande maioria dos projetos digitais e analógicos.
Após transferir os dados esquemáticos para o novo layout da PCB, você deve colocar os componentes ao redor da placa.Neste ponto do projeto, seu objetivo é colocar componentes para garantir a solubilidade do projeto, o que significa que ele pode ser facilmente roteado.Portanto, é melhor evitar qualquer roteamento antes de colocar e aprovar a colocação de todos os componentes.Se você rotear antes de colocar todos os componentes, inevitavelmente terá que alterar o roteamento.Tente minimizar o número de cruzamentos de rede no seu layout antes de fazer qualquer roteamento.
Neste projeto de exemplo, o objetivo do posicionamento dos componentes é eliminar linhas cruzadas.
Depois que todo o trabalho de posicionamento estiver concluído e finalizado, você poderá começar a rotear o PCB.Se você seguiu o conselho acima e revisou as regras de projeto antes de iniciar o layout da PCB, é mais provável que você encaminhe o projeto com sucesso.Quando usamos o termo “sucesso” para descrever roteamento, normalmente nos referimos aos seguintes aspectos:
Minimize a necessidade de novas camadas de sinal: Procure rotear todos os sinais sem adicionar camadas extras de sinal.
Reduza as transições entre camadas: Minimize o uso de vias, pois elas podem adicionar impedância e potencialmente criar problemas de integridade do sinal.
Minimizar o ruído: Consiga isso usando planos de aterramento no empilhamento de PCB para fornecer um caminho de retorno para sinais e reduzir a interferência eletromagnética (EMI).
Mantenha os rastreamentos curtos e diretos: Sempre que possível, certifique-se de que os traços sejam tão curtos e diretos quanto possível para reduzir a resistência, a indutância e a possível degradação do sinal.
Esta lista de diretrizes não é exaustiva, mas se aplica à maioria dos sinais que você roteará pela PCB.Projetos analógicos de alta velocidade, baixa velocidade, baixa frequência e RF se beneficiam dessas técnicas de roteamento de PCB, portanto, acostume-se a implementar essas mesmas práticas em seu layout de PCB.
Depois que todos os componentes do layout forem roteados e finalizados, seu trabalho ainda não estará concluído.Como designer, você precisa criar arquivos de fabricação com base no layout da PCB.O software de design de PCB inclui ferramentas para gerar automaticamente esses arquivos de saída.Mesmo depois de preparar as saídas, você ainda deve revisar esses arquivos para garantir que não ocorreram erros na aplicação das configurações do exportador do arquivo de saída.Reserve algum tempo para revisar tudo antes de enviá-lo ao fabricante.
Os arquivos Gerber são o formato padrão usado para criar ferramentas de fabricação para a produção de novos PCBs.
Parabéns!Você concluiu a fase de design e agora passará para a fase de fabricação.Seu fabricante revisará o projeto para garantir que ele atenda às suas capacidades de fabricação.Se tudo passar na revisão final do Design for Manufacturability (DFM), sua placa de circuito prosseguirá para a fase de produção e montagem.
