Do Esquemático ao PCB: Um Fluxo de Trabalho Abrangente com Altium Designer

PCI, abreviação de Placa de Circuito Impresso, é manufaturada por tecnologia de impressão eletrônica e responsável por fornecer conexão elétrica para componentes. Diagrama esquemático é o único princípio que o design de PCI deve seguir, determinando número de camadas da PCI de acordo com complexidade do diagrama esquemático e tamanho da PCI para finalmente implementar funções concernentes definidas por designers de circuito. Em termos de número de camadas, PCIs podem ser classificadas em monocamada, dupla camada, quatro camadas, seis camadas e outros tipos de PCIs com múltiplas camadas. Com o desenvolvimento da tecnologia eletrônica, PCIs têm sido amplamente aplicadas em todos os campos e são plantadas em quase todos os dispositivos eletrônicos.

Há muitos tipos de software de design de PCI com suas próprias vantagens e desvantagens e neste artigo o Altium Designer é aplicado no processo do diagrama esquemático ao design de arquivos de PCI.

Processo de Design

• Design de esquema

Antes do design de um tipo de produto, um design de esquema tem que ser realizado, módulo básico de circuito planejado, diagrama de circuito desenhado, todos os quais podem ser completados manualmente. Então um design simples será aplicado como exemplo para indicar o processo de design de PCI.

• Design de diagrama esquemático de circuito

Tudo começa com uma ideia. Então vem diagrama esquemático de circuito e finalmente vem design de PCI. Design de diagrama esquemático é a base do design de PCI, correlacionado com efeito do design de PCI de modo que se algo der errado no diagrama esquemático, alguns erros têm que ocorrer nas PCIs. Portanto, é primeiro e mais importante determinar a correção e precisão do design de diagrama esquemático.

• Estabelecimento de diagrama esquemático

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

De acordo com prioridade, clique File >> New >> Project >> PCB Project e complete um estabelecimento de engenheiro antes de salvar este arquivo. Uma vantagem do estabelecimento de arquivo de engenharia reside no fato de que é conveniente para você administrar arquivos incluindo arquivos de símbolo de diagrama esquemático (.schlib), arquivo de encapsulamento de PCI (.pcblib), arquivo de diagrama esquemático (.SCH) e arquivo de PCI (.PCB) que estão todos contidos no arquivo de engenharia. Após tradução e edição de diagrama esquemático, net list será levado em PCI de modo que diagrama esquemático e PCI são considerados correlacionados e operação interativa pode ser realizada entre arquivos. Se eles não forem colocados no mesmo arquivo de engenharia, PCI e diagramas esquemáticos serão considerados independentes um do outro e net list de diagrama esquemático não será automaticamente levado em arquivo de PCI. Se não houver arquivo de engenharia, caminho para diagrama esquemático tem que ser encontrado no processo de levar net list em PCI. Em certa medida, é mais conveniente estabelecer um arquivo de engenharia.

2). Diagrama esquemático é completamente através de conexão entre símbolos esquemáticos então símbolos de diagrama esquemático devem ser primeiro estabelecidos.

No arquivo de engenharia, clique File >> New >> Libraries >> Schematic Libraries e salve. Enquanto em arquivo de diagrama esquemático, estabeleça ordenadamente símbolos esquemáticos requeridos. No circuito deste artigo, interruptor, LEDs e soquete estão todos contidos no circuito e símbolos desses componentes foram mantidos no Altium Designer. No entanto, se você quiser estabelecer um design totalmente compatível com seus requisitos, é melhor estabelecer uma biblioteca sua. De fato, poucos engenheiros usam biblioteca embutida. No processo de estabelecimento de biblioteca, você terá que encontrar specs de componentes correspondentes baseados nos quais seu design será capaz de garantir correção de nomes de pinos e marcas como ânodo e cátodo de um LED ou três terminais de um transistor.

3). Estabelecimento de encapsulamento de PCI.

Clique File >> New >> Libraries >> PCB Libraries (.pcblib) e salve. Se o encapsulamento de PCI é bem estabelecido determina manufaturabilidade de PCIs. Além da correspondência entre ânodo e cátodo e símbolos esquemáticos mencionados acima, muitos detalhes devem ser focados também. Por exemplo, muita atenção tem que ser dada a encapsulamento QFP em que specs geralmente fornecem visão traseira então tem que passar por imagem no processo de estabelecimento de encapsulamento de PCI. Caso contrário, biblioteca estabelecida é oposta. Pad para componentes e tamanho de via também conformam a princípios. Tamanho de vias de componentes depende de diâmetro de pinos de componentes enquanto aquele de pad no tamanho de via.

Vamos pegar um exemplo de encapsulamento LED em que diâmetro de LED é 3mm, espaçamento de pinos 2.54mm e diâmetro de pinos 0.6mm. Na interface de PCB Libraries:

a. Colocação de pad
①. Diâmetro de via de pad = diâmetro de pino de componente + 0.3mm + 0.9mm;
②. Pad é desenhado para ser um círculo. Seu diâmetro = diâmetro de via de pad 0.9mm + 1.2mm = 2.1mm (geralmente placa 1-lado + 1.2mm enquanto 2-lados + 1.0mm);
③. Se SMT é aplicado, pad é geralmente colocado na camada superior;
④. Coordenada de colocação: X (-1.27mm) e Y (0);
⑤. Pad é definido como 1 pino (Designator é definido como 1);
⑥. O segundo pad é colocado com o mesmo método exceto que sua coordenada de colocação é X (1.27mm) e Y (0) e pad é desenhado para ser 2 pinos com designator definido como 2.

Para tornar a manufatura conveniente, ponto original é definido como centro de componente em encapsulamento de componente, por isso coordenadas dos pads mencionados acima são respectivamente 1.27 e -1.27.

b. Silk screen é desenhado logo após colocação de pad.

c. Salve e nomeie o arquivo.

4). Quando símbolos esquemáticos de componente e encapsulamento de PCI são estabelecidos, próximo vem conexão entre símbolos esquemáticos e encapsulamento de PCI.

Encapsulamento de PCI tem que ser conectado com símbolos esquemáticos em atributo de componente. Após estabelecimento de bibliotecas de símbolos esquemáticos e bibliotecas de encapsulamento de PCI, bibliotecas correspondentes precisam ser editadas e traduzidas. Enquanto isso, Altium Designer verificará a informação de cada componente e se erros ocorrerem, uma janela de dica será automaticamente aberta.

5). Desenho esquemático.

Após estabelecimento de símbolos esquemáticos e encapsulamento de PCI, esquemático começa a ser desenhado. No arquivo de projeto, clique File >> New >> Schematic.

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

Com diagrama esquemático completado, erros no design podem ser verificados automaticamente. No diagrama esquemático, clique com botão direito no diagrama completado e escolha “compile document ***.Schdoc” no menu popup.

• Estabelecimento de arquivos de PCI

No arquivo de projeto, clique File >> New >> PCB >> salve.

1). Desenhe moldura de folha de PCI e seu tamanho pode ser definido de acordo com estrutura do sistema. Em Mechanical 1, moldura de folha de PCI é desenhada. No exemplo deste artigo, tamanho de PCI é 62*55mm.

2). Leve componentes para dentro. Informação de componentes em diagrama esquemático e net list são levados em PCI. Clique Design >> “Update PCB Document ***.pcbDOC” >> “Validate Changes” e “Execute Changes”.

3). Configuração de regras de design. Nesta parte, largura de linha, distância entre linhas, largura de linha de linhas de alimentação e terra são definidas.

4). Layout. Um bom layout é meio feito. As regras que você tem que seguir no layout devem incluir:
a. Furos de localização devem ser fixados.
b. Componentes que precisam de localizações fixas devem ser fixados primeiro para impedi-los de serem movidos quando mover outros componentes.
c. Layout deve ser realizado de grande para pequeno, de difícil para fácil baseado em módulos de função.

5). Roteamento. Roteamento é um processo no qual linhas e vias são colocadas em PCI para conectar componentes:
a. Roteamento interativo: Clique Place >> Interactive Routing com cursor transformado em uma cruz para roteamento.
b. Roteamento automático: Clique Auto Route >> All >> Route All. Então roteamento automático começa.

6). Adicionar gota de lágrima e revestimento de cobre ajuda a fortalecer intensidade mecânica entre trilhas e pad ou entre vias through-hole.

Geralmente, revestimento de cobre de área massiva deve ser implementado em PCI após roteamento. Ordinariamente, revestimento de cobre é aplicado para conectar com linhas de terra e aumentar área de linhas de terra, o que é benéfico para diminuição de impedância de linha de terra a fim de tornar transmissão de potência e sinal estável.

7). DRC.

Clique Tools >> Design Rule Check. Através do quadro de informação, você pode passar pela lista de relatório de erro baseada na qual você pode modificar seu design de PCI após o qual DRC é realizado até que nenhum erro ocorra.

Saída de Arquivos de PCI

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

Design Completado

Até agora, terminamos todo o design de PCI do diagrama esquemático à saída de arquivos de PCI. Este artigo fornece uma visão geral deste processo e mais detalhes serão descobertos por você em sua prática.

PCBCart Está Aqui para Ajudar a Manufaturar Suas PCIs

Como uma Casa de PCI baseada na China com mais de 10 anos de experiência em fabricação e montagem de PCI personalizadas, a PCBCart tem as capacidades de produzir quase todos os tipos de placas de circuito. Tem arquivos de design de PCI prontos para produção? Você pode começar obtendo preço de PCI aqui.

Recurso útil:
• Tutorial de Design de PCI para Aqueles Que Usam Altium Designer
• Requisitos de Arquivo para Fabricação de PCI Eficiente
• Serviço de Fabricação de PCI Full Feature com Múltiplas Opções de Valor Agregado
• Reduzir Preço de Fabricação de PCI Projetando Circuito Dentro das Capacidades Padrão da PCBCart
• Manual Detalhado sobre Geração de Cotação para Projetos de Fabricação de PCI
• Exceto para Fabricação de PCI, PCBCart Também Oferece Serviço Completo Turnkey de Montagem de PCI