Uma Diretriz do Projeto Esquemático para o PCB Baseado no Altium Designer

A PCB, abreviação de Printed Circuit Board, é fabricada pela tecnologia de impressão eletrônica e responsável por fornecer a conexão elétrica dos componentes. O diagrama esquemático é o único princípio que o projeto de PCB deve seguir, determinando o número de camadas de PCB de acordo com a complexidade do diagrama esquemático e o tamanho do PCB para finalmente implementar as funções definidas pelos projetistas de circuitos. Em termos de número de camadas, os PCBs podem ser classificados em camada única, camada dupla, quatro camadas, seis camadas e outros tipos de PCBs com várias camadas. Com o desenvolvimento da tecnologia eletrônica, os PCBs foram amplamente aplicados em todos os campos e são implantados em quase todos os dispositivos eletrônicos.

Existem muitos tipos de software de projeto de PCB com suas próprias vantagens e desvantagens e neste artigo o Altium Designer é aplicado no processo de projeto de diagrama esquemático para geração de arquivos de projeto de PCB.

Processo de design

• Projeto de esquema


Antes do projeto de um tipo de produto, um projeto de esquema deve ser realizado, módulo básico de circuito planejado, diagrama de circuito desenhado, todos os quais podem ser concluídos manualmente. Em seguida, um projeto simples será aplicado como exemplo para indicar o processo de projeto de PCB.


• Projeto esquemático do circuito


Tudo começa com uma ideia. Em seguida, vem o diagrama esquemático do circuito e, finalmente, vem o design do PCB. O design do diagrama esquemático é a base do design do PCB, correlacionado com o efeito do design do PCB, de modo que, se algo der errado no diagrama esquemático, alguns erros devem ocorrer nos PCBs. Portanto, é antes de mais nada determinar a exatidão e precisão do projeto do diagrama esquemático.


• Estabelecimento do diagrama esquemático


1). Abra o Altium Designer e entre na interface principal.


De acordo com a prioridade, clique em Arquivo>>Novo>>Projeto>>Projeto PCB e complete um estabelecimento de engenharia antes de salvar este arquivo. Uma das vantagens do estabelecimento de arquivos de engenharia é que é conveniente administrar arquivos, incluindo arquivos de símbolos de diagrama esquemático (.schlib), arquivo de empacotamento de PCB (.pcblib), arquivo de diagrama esquemático (.SCH) e arquivo de PCB (.PCB) que estão todos contidos no arquivo de engenharia. Após a tradução e edição do diagrama esquemático, a lista de rede será conduzida no PCB para que o diagrama esquemático e o PCB sejam considerados correlacionados e a operação interativa possa ser realizada entre os arquivos. Se não forem colocados no mesmo arquivo de engenharia, o PCB e os diagramas esquemáticos serão considerados independentes um do outro e a lista líquida do diagrama esquemático não será automaticamente conduzida no arquivo PCB. Se não houver nenhum arquivo de engenharia, o caminho para o diagrama esquemático deve ser encontrado no processo de lista de rede principal no PCB. Até certo ponto, é mais conveniente estabelecer um arquivo de engenharia.


2). O diagrama esquemático é completamente através da conexão entre os símbolos esquemáticos, portanto, os símbolos do diagrama esquemático devem ser estabelecidos primeiro.


No arquivo de engenharia, clique em File>>New>>Libraries>>Schematic Libraries e salve. Enquanto estiver no arquivo de diagrama esquemático, estabeleça ordenadamente os símbolos esquemáticos necessários. No circuito deste artigo, interruptor, LEDs e soquete estão todos contidos no circuito e os símbolos desses componentes foram mantidos no Altium Designer. No entanto, se você deseja estabelecer um design totalmente compatível com seus requisitos, é melhor estabelecer uma biblioteca própria. Na verdade, poucos engenheiros usam biblioteca interna. No processo de estabelecimento da biblioteca, você terá que encontrar especificações de componentes correspondentes com base nos quais seu projeto será capaz de garantir a exatidão de nomes de pinos e marcas como ânodo e cátodo de um LED ou três terminais de um transistor.


3). Estabelecimento de embalagem de PCB.


Clique em Arquivo>>Novo>>Bibliotecas>>Bibliotecas PCB (.pcblib) e salve. Se a embalagem de PCB está bem estabelecida determina a capacidade de fabricação de PCBs. Além da correspondência entre o ânodo e o cátodo e os símbolos esquemáticos mencionados acima, muitos detalhes também devem ser focados. Por exemplo, muita atenção deve ser dada ao pacote QFP, pois as especificações geralmente fornecem visão traseira, de modo que ele precisa passar pela imagem no processo de estabelecimento do pacote PCB. Caso contrário, a biblioteca estabelecida é oposta. Almofada para componentes e tamanho da via também estão em conformidade com os princípios. O tamanho das vias do componente depende do diâmetro dos pinos do componente, enquanto o do bloco depende do tamanho da via.

Vamos dar um exemplo de pacote de LED em que o diâmetro do LED é de 3 mm, o espaço dos pinos de 2,54 mm e o diâmetro dos pinos de 0,6 mm. Na interface das Bibliotecas PCB:

a. Colocação da almofada
①. Via diâmetro da almofada =diâmetro do pino do componente + 0,3 mm + 0,9 mm;
②. Pad é projetado para ser um círculo. Seu diâmetro =almofada via diâmetro 0,9 mm + 1,2 mm =2,1 mm (geralmente placa de 1 lado + 1,2 mm enquanto 2 lados + 1,0 mm);
③. Se SMT for aplicado, a almofada geralmente é colocada na camada superior;
④. Coordenada de posicionamento:X (-1,27mm) e Y (0);
⑤. Pad é definido como 1 pino (Designador é definido como 1);
⑥. O segundo bloco é colocado com o mesmo método, exceto que sua coordenada de posicionamento é X (1,27 mm) e Y (0) e o bloco é projetado para ser de 2 pinos com designador definido como 2.

Para facilitar a fabricação, o ponto original é definido como centro do componente no pacote de componentes, razão pela qual as coordenadas dos blocos mencionados acima são respectivamente 1,27 e - 1,27.

b. A serigrafia é desenhada logo após a colocação da almofada.

c. Salve e nomeie o arquivo.


4). Quando os símbolos esquemáticos do componente e do pacote de PCB são estabelecidos, vem a seguir a conexão entre os símbolos esquemáticos e o pacote de PCB.


O pacote de PCB deve ser conectado com símbolos esquemáticos no atributo do componente. Após o estabelecimento de bibliotecas de símbolos esquemáticos e bibliotecas de pacotes de PCB, as bibliotecas correspondentes precisam ser editadas e traduzidas. Enquanto isso, o Altium Designer verificará as informações de cada componente e, se ocorrerem erros, uma janela de dicas será exibida automaticamente.


5). Desenho esquemático.


Após o estabelecimento dos símbolos esquemáticos e do pacote PCB, o esquema é iniciado. No arquivo de projeto, clique em Arquivo>>Novo>>Esquemático.


Na interface do esquema, um desenho A4 é escolhido (na verdade, um desenho adequado pode ser escolhido de acordo com seu projeto). Em seguida, encontre os símbolos esquemáticos estabelecidos e coloque-os na interface esquemática um por um. Finalmente, os pinos devem ser conectados através de linhas de conexão elétrica.


Com o diagrama esquemático concluído, os erros no projeto podem ser verificados automaticamente. No diagrama esquemático, clique com o botão direito do mouse no diagrama concluído e selecione "compile document ***.Schdoc" no menu pop-up.


• Estabelecimento de moscas PCB


No arquivo do projeto, clique em Arquivo>>Novo>>PCB>>salvar.


1). A estrutura da folha de desenho do PCB e seu tamanho podem ser definidos de acordo com a estrutura do sistema. Na Mecânica 1, a estrutura da chapa PCB é desenhada. No exemplo deste artigo, o tamanho do PCB é 62*55mm.


2). Conduza os componentes. As informações dos componentes no diagrama esquemático e a lista de rede são conduzidas na placa de circuito impresso. Clique em Design>>"Atualizar Documento PCB ***.pcbDOC">> "Validar Alterações" e "Executar Alterações".


3). Configuração de regras de projeto. Nesta parte, são definidas a largura da linha, distância entre linhas, largura da linha das linhas de energia e linhas de terra.


4). Esquema. Um bom layout está pela metade. As regras que você deve seguir no layout devem incluir:
a. Os furos de localização devem ser corrigidos.
b. Os componentes que precisam de locais fixos devem ser fixados primeiro para evitar que sejam movidos ao mover outros componentes.
c. O layout deve ser realizado de grande a pequeno, de difícil a fácil, com base em módulos de função.


5). Roteamento. Roteamento é um processo no qual linhas e vias são colocadas no PCB para conectar componentes:
a. Roteamento interativo:Clique em Local>>Roteamento interativo com o cursor transformado em uma cruz para roteamento.
b. Roteamento automático:Clique em Rota automática>>Todos>>Rotear tudo. Em seguida, o roteamento automático é iniciado.


6). A adição de revestimento de lágrima e cobre ajuda a fortalecer a intensidade mecânica entre os eletrodos e a almofada ou entre as vias de passagem.


Geralmente, o revestimento de cobre de área maciça deve ser implementado no PCB após o roteamento. Normalmente, o revestimento de cobre é aplicado para conectar as linhas de aterramento e aumentar a área das linhas de aterramento, o que é benéfico para a diminuição da impedância da linha de aterramento para tornar a transmissão de energia e sinal estável.


7). RDC.


Clique em Ferramentas>>Verificação da regra de design. Através do painel de informações, você pode passar pela lista de relatórios de erros com base na qual você pode modificar o design do seu PCB após o qual o DRC é realizado até que não ocorram erros.

Saída de arquivos PCB

• Arquivo Gerber:é fornecido ao fabricante da placa.
• Diagrama de montagem:este arquivo é oferecido à oficina como manual de operação.
• Coordenada do componente:é oferecido à oficina para montagem automática na máquina.
• BOM:é oferecido ao departamento de sourcing e ao departamento de fabricação.
• Outros arquivos com outros tipos de formato se necessário.

Projeto concluído

Até agora, terminamos todo o projeto da PCB, desde o diagrama esquemático até a saída dos arquivos PCB. Este artigo fornece uma visão geral desse processo e mais detalhes serão descobertos por você em sua prática.

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