Breadboards er gode til prototypekredsløb, men de er ikke så gode til faktisk at bruge den ting, du bygger. På et tidspunkt vil du sandsynligvis gøre et projekt mere permanent. Den bedste måde at gøre det på er at sætte det på en PCB.
I denne tutorial, vil jeg lede dig gennem processen med at designe et PCB layout, og få det trykt af en custom PCB producent., Udførelsen af dit kredsløb afhænger meget af, hvordan det er lagt ud på printet, så jeg giver dig masser af tip til, hvordan du optimerer dit design.
Du kan altid ætse PCB derhjemme med en proces, der ligner udvikling af udskrifter fra fotografisk film. Men denne metode er rodet, og det bruger en masse kemikalier. Det er meget nemmere (og billigere) at få din PCB lavet af en professionel producent. For at demonstrere processen bruger jeg en onlinetjeneste kaldet easyeda til at designe et PCB-layout til en lm386 lydforstærker, så får jeg den fremstillet og viser dig resultaterne., Deres Gratis online design soft .are er nem at bruge, og priserne er meget overkommelige.
Det Hele Starter Med en Skematisk
Før du begynder at designe dit PCB, er det en god idé at lave et skema over dit kredsløb. Den skematiske vil tjene som en plan for at lægge sporene og placere komponenterne på printet. Plus, kan PCB redigeringssoft .are importere alle de komponenter, fodspor, og ledninger i PCB-fil, som vil gøre designprocessen lettere (mere om dette senere).,
Begynd med at logge på for at EasyEDA, og opret et nyt projekt:
Når du er på startsiden, skal du klikke på “ny Skematisk” fanen:
Nu vil du se et tomt lærred, hvor du kan trække den skematiske:
Det er bedst at placere alle dine skematiske symboler på lærredet, før der drages nogen ledninger. I EasyEDA er skematiske symboler placeret i”biblioteker”., Standard easyeda-biblioteket har de fleste af de almindelige symboler, men der er også “brugergenererede biblioteker” med masser af andre symboler:
hvert skematisk symbol, du bruger, skal have et PCB-fodaftryk forbundet med det. PCB fodaftryk vil definere komponentens fysiske dimensioner og placering af kobber pads eller gennem huller. Nu er det et godt tidspunkt at beslutte, hvilke komponenter du vil bruge.,
Den skematiske symboler i EasyEDA bibliotek allerede har fodspor, der er forbundet med dem, men de kan blive ændret, hvis du bruger en anden størrelse eller stil:
for At ændre på det footprint, der er forbundet med et skematisk symbol, søg i “Bruger-Genereret” biblioteker for et fodaftryk, der svarer til den komponent, som du bruger., Når du finder det, skal du klikke på hjerte ikon til “Foretrukne” det:
Derefter kopiere navnet på den komponent:
Nu klikke på symbolet i den skematiske redaktør, og indsæt navnet på den nye fodaftryk i den “pakke” feltet i højre sidebar-menuen (se videoen nedenfor for at få en demonstration):
Når alle dine symboler er placeret på skematisk og du har tildelt fodspor til hvert symbol, er det tid til at begynde at trække ledninger., I stedet for at forklare detaljerne om alt det i denne artikel har jeg lavet en video, så du kan se mig tegne skematikken til min lm386 lydforstærker:
når alle ledninger er færdige, er det en god ide at mærke symbolerne. Etiketterne overføres til PCB-layoutet og udskrives til sidst på det færdige PCB. Hvert symbol har et navn (R1, R2, C1, C2 osv.) og værdi (10 µF, 100 Ω osv.), der kan redigeres ved at klikke på etiketten.,
det næste trin er at importere skematikken til PCB-editoren, men inden vi gør det, lad os tale om nogle ting, du skal huske på, når du designer din PCB.
optimering af PCB-design
Identificer, hvad hver del af dit kredsløb gør, og opdel kredsløbet i sektioner efter funktion. For eksempel har mit lm386 lydforstærkerkredsløb fire hovedafsnit: en strømforsyning, en lydindgang, lm386 og en lydudgang. Det kan hjælpe med at tegne nogle diagrammer på dette tidspunkt for at hjælpe dig med at visualisere designet, før du begynder at lægge det ud.,
hold komponenterne i hvert afsnit grupperet sammen i det samme område af printet for at holde de ledende spor korte. Lange spor kan hente elektromagnetisk stråling fra andre kilder, hvilket kan forårsage interferens og støj.
de forskellige dele af dit kredsløb skal arrangeres, så stien for elektrisk strøm er så lineær som muligt. Signalerne i dit kredsløb skal strømme i en direkte sti fra et afsnit til et andet, hvilket vil holde sporene kortere.
hvert afsnit af kredsløbet skal forsynes med strøm med separate spor af samme længde., Dette kaldes en stjernekonfiguration, og det sikrer, at hvert afsnit får en lige Forsyningsspænding. Hvis dele er forbundet i en “daisy-chain” – konfiguration, der trækkes fra afsnit tættere på at forsyningen vil skabe en spænding falde, og det resultere i lavere spænding i afsnit yderligere fra levering:
PCB Form og Størrelse
Det er ikke ualmindeligt at se, runde, trekantede, eller andre interessante PCB former. De fleste PCB ‘ er er designet til at være så små som muligt, men det er ikke nødvendigt, hvis din ansøgning ikke kræver det.,
Hvis du planlægger at sætte printet i et kabinet, kan dimensionerne være begrænset af husets størrelse. I så fald skal du kende kabinettets Dimensioner, Før du lægger printet ud, så alt passer indvendigt.
de komponenter, du bruger, vil også have indflydelse på størrelsen på det færdige printkort. For eksempel er overflademonterede komponenter små og har en lav profil, så du kan gøre printet mindre. Gennem hulkomponenter er større, men de er ofte lettere at finde og lettere at lodde.,
brugergrænseflader
placeringen af komponenter som strømforbindelser, potentiometre, lysdioder og lydstik i dit færdige projekt vil påvirke, hvordan dit PCB er lagt ud. Har du brug for en LED i nærheden af en strømafbryder for at indikere, at den er tændt? Eller har du brug for at sætte et volumenpotentiometer ved siden af et forstærkningspotentiometer? For den bedste brugeroplevelse skal du muligvis indgå nogle kompromiser og designe resten af dit PCB omkring placeringen af disse komponenter.,
PCB-Lag
større kredsløb kan være vanskelige at designe på et enkelt lag PCB, fordi det er svært at rute sporene uden at krydse hinanden. Du skal muligvis bruge to kobberlag, med spor dirigeres på begge sider af printet.
sporene på et lag kan forbindes til det andet lag med en via. A via er et kobberbelagt hul i printet, der elektrisk forbinder toplaget med bundlaget., Du kan også oprette forbindelse mellem top og bund spor på en komponent gennem hullet:
Jorden Lag
Nogle af dobbelt lag Pcb har en grund lag, hvor hele bunden er dækket med kobber fly forbundet til jorden. De positive spor føres på toppen og forbindelser til jorden er lavet med gennemgående huller eller vias. Jordlag er gode til kredsløb, der er tilbøjelige til interferens, fordi det store område af kobber fungerer som et skjold mod elektromagnetiske felter. De hjælper også med at sprede varmen, der genereres af komponenterne.,
lagtykkelse
de fleste PCB-producenter giver dig mulighed for at bestille forskellige lagtykkelser. Kobber vægt er udtrykket fabrikanter bruger til at beskrive lagtykkelsen, og det måles i ounces. Tykkelsen af et lag vil påvirke, hvor meget strøm der kan strømme gennem kredsløbet uden at beskadige sporene. Sporbredde er en anden faktor, der påvirker, hvor meget strøm der sikkert kan strømme gennem kredsløbet (diskuteret nedenfor). For at bestemme sikre værdier for bredde og tykkelse skal du kende den strømstyrke, der vil strømme gennem det pågældende spor., Brug en online sporbredde-regnemaskine til at bestemme den ideelle sportykkelse og bredde for en given strømstyrke.
PCB Traces
Hvis du ser på et professionelt designet PCB, vil du sandsynligvis bemærke, at de fleste kobberspor bøjes i 45° vinkler. En af grundene hertil er, at 45° vinkler forkorter den elektriske vej mellem komponenter sammenlignet med 90 angles vinkler., En anden grund er, at høj hastighed logik signaler kan få reflekteres tilbage af den vinkel, der forårsager interferens:
Hvis dit projekt bruger digital logik eller høj hastighed kommunikationsprotokoller over 200 MHz, bør du nok undgå 90° vinkler og vias i dit spor. For langsommere hastighed kredsløb, 90 traces spor vil ikke have meget af en effekt på udførelsen af dit kredsløb.
Sporbredde
ligesom lagtykkelse vil bredden af dine spor påvirke, hvor meget strøm der kan strømme gennem dit kredsløb uden at beskadige kredsløbet.,nærheden af spor til komponenter og tilstødende spor vil også bestemme, hvor bredt dine spor kan være. Hvis du designer et lille PCB med masser af spor og komponenter, skal du muligvis gøre sporene smalle for at alt skal passe.
oprettelse af PCB Layout
nu hvor vi har diskuteret nogle af de måder, du kan optimere dit PCB design, Lad os se, hvordan du layout et PCB i easyeda.,
Åbn din skematisk i den skematiske editor, og klik på “Konverter Projekt Til PCB” – knappen:
De footprints, som er forbundet med hver skematisk symbol vil automatisk blive overført til PCB editor:
Bemærk den tynde blå streger, der forbinder komponenterne. Disse kaldes ratsnest linjer. Ratsnest linjer er virtuelle ledninger, der repræsenterer forbindelserne mellem komponenter., De viser dig, hvor du skal dirigere sporene i henhold til de ledningsforbindelser, du oprettede i din skematiske:
nu kan du begynde at arrangere komponenterne under hensyntagen til de designtips, der er nævnt ovenfor. Du ønsker måske at gøre nogle forskning for at finde ud af, om der er nogen særlige design krav til dit kredsløb. Nogle kredsløb klarer sig bedre med visse komponenter på bestemte steder. For eksempel i et lm386 forstærkerkredsløb skal strømforsyningsafkoblingskondensatorer placeres tæt på chippen for at reducere støj.,
når du har arrangeret alle komponenterne, er det tid til at begynde at tegne sporene. Brug ratsnest-ledningerne som en grov guide til routing af hvert spor. De vil dog ikke altid vise dig den bedste måde at dirigere sporene på, så det er en god ide at henvise Tilbage til din skematiske for at verificere de korrekte forbindelser.
spor kan også dirigeres automatisk ved hjælp af Soft .arens auto-router. For komplicerede kredsløb er det generelt bedre at rute spor manuelt, men prøv auto-routeren på enklere design og se, hvad det kommer op med. Du kan altid justere individuelle spor senere.,
denne video viser dig, hvordan du tegner spor i Easyedas PCB-editor:
nu er det tid til at definere størrelsen og formen på PCB-konturen. Klik på tavlen skitse og træk hver side, indtil alle komponenter er inde:
den sidste ting at gøre, før du placerer ordren er at køre et design regel check. En design regel kontrol vil fortælle dig, hvis nogen komponenter overlapper hinanden, eller hvis spor dirigeres for tæt sammen., Designregelkontrollen kan findes ved at klikke på knappen” Design Manager”i højre sidevindue:
elementer, der fejler designregelkontrollen, vises under mappen” DRC-fejl”.,CB se:
Du kan angive dine egne indstillinger for design rule ind ved at klikke på drop-down menuen i øverste højre hjørne og gå til Diverse > Design Rule Indstillinger:
Dette vil få et vindue, hvor du kan indstille design regler for spor bredde, afstand mellem spor, og andre nyttige parametre:
På dette punkt, er det en god idé at dobbelttjekke dine PCB layout mod din skematisk for at sikre, at alt er tilsluttet korrekt., Hvis du er tilfreds med resultatet, er det næste trin at bestille printet. EasyEDA gør denne del er virkelig nemt…
Bestilling af PCB
Start ved at klikke på “Fabrikation Output” – knappen i den øverste menu i PCB editor:
Dette vil tage dig til en anden skærm, hvor du kan vælge indstillinger for dine PCB rækkefølge:
Du kan vælge antallet af Pcb du ønsker at bestille, kan antallet af kobber lag, PCB tykkelse, kobber vægt, og selv PRINTET farve., Når du har foretaget dine valg, skal du klikke på “Gem i indkøbskurv”, så føres du til en side, hvor du kan indtaste din leveringsadresse og faktureringsoplysninger.
Du kan også downloade dine PCB Gerber filer, hvis du ønsker at sende dem til en anden fabrikant:
Gerber filer er et sæt af billedfiler, der indeholder de mønstre, der anvendes til fremstilling af dine PCB. Alle filerne er komprimeret til en enkelt .zipip-fil., Der er en separat fil for kobber spor, silketryk, og placering af bore huller og vias:
jeg bestilte 15 Pcb ‘ er til min LM386 audio-forstærker kredsløb, og de omkostninger, der kom ud til omkring $15 USD. Produktion og forsendelse tog omkring to uger. PCB ‘ erne var godt lavet, og jeg kunne ikke finde nogen fejl. Efter at jeg lodde på komponenterne og testede forstærkeren, fungerede det godt. Du kan klone min lm386 forstærker skematisk og PCB her, hvis du vil.
at lave din egen brugerdefinerede PCB er meget sjovt, og resultaterne kan være meget givende., Forhåbentlig vil denne artikel hjælpe dig med at få din prototype kredsløb på en PCB. Lad os vide i kommentarerne, hvis du har spørgsmål, og lad os vide, hvad PCB design projekter, du har planlagt. Hvis du kunne lide denne tutorial og ønsker at få mere som det, skal du sørge for at abonnere!