Breadboards er stor for prototyping kretser, men de er ikke så bra for faktisk å bruke ting du bygger. På et tidspunkt, vil du sannsynligvis ønske å gjøre et prosjekt mer permanent. Den beste måten å gjøre det på er å sette det på en PCB.
I denne opplæringen vil jeg lede deg gjennom prosessen med å designe et PCB layout og få det skrevet ut med en tilpasset PCB produsenten., Ytelsen til kretsen vil avhenge sterkt på hvordan den er lagt ut på KRETSKORTET, så jeg vil gi deg massevis av tips om hvordan å optimalisere design.
Du kan alltid etch Pcb hjemme med en prosess som er lik utvikling ut fra fotografisk film. Men at metoden er rotete, og det bruker mye av kjemikalier. Det er mye enklere (og billigere) for å få din PCB laget av en profesjonell produsent. For å demonstrere prosessen, vil jeg bruke en online tjeneste som heter EasyEDA til å utforme en PCB layout for en LM386 audio-forsterker, så skal jeg ha det produsert og viser deg resultater., Deres gratis online design programvaren er enkel å bruke og priser er svært rimelig.
Det Hele Starter Med en Skjematisk
Før du begynner å designe din PCB, er det en god idé å lage en illustrasjon av kretsen. Skjematisk vil tjene som en blåkopi for å legge ut spor, og plassere komponenter på KRETSKORTET. Plus, PCB redigering programvare kan importere alle komponenter, fotavtrykk, og ledningene til PCB-fil, som vil gjøre design prosessen enklere (mer om dette senere).,
Start med å logge inn for å EasyEDA, og opprette et nytt prosjekt:
Når du er på startsiden, klikker du på «ny Skjematisk» – fanen:
Nå vil du se et tomt lerret hvor du kan tegne skjematisk:
Det er best å plassere alle dine skjematiske symboler på lerretet før tegning noen ledninger. I EasyEDA, skjematiske symboler som ligger i «Biblioteker»., Standard EasyEDA biblioteket har de fleste av de vanlige symboler, men det er også «User Generated Bibliotek med mange andre symboler:
Hver skjematisk symbolet du vil bruke er behov for å ha en PCB fotavtrykk knyttet til den. PCB fotavtrykk vil definere komponenten fysiske dimensjoner og plassering av kobber pads eller gjennom hullene. Nå er en god tid til å bestemme hvilke komponenter du skal bruke.,
Den skjematiske symboler i EasyEDA biblioteket allerede har fotavtrykk knyttet til dem, men de kan endres hvis din bruker en annen størrelse eller stil:
Hvis du vil endre fotavtrykk knyttet til en skjematisk symbol, søk i «brukergenerert» biblioteker for et fotavtrykk som passer til den komponenten du bruker., Når du finner det, klikker du på hjerte ikon for å «Favoritt» det:
Deretter kopiere navn på komponent:
Nå klikk på symbolet i kretsdiagram, og lim inn navnet på den nye fotavtrykk i «pakken» – feltet i høyre sidemeny (se videoen under for en demonstrasjon):
Når alle dine symboler er plassert på den skjematiske og du har tilordnet fotavtrykkene til hvert symbol, det er på tide å begynne å tegne ledninger., Heller enn å forklare detaljene for alle som i denne artikkelen, jeg har laget en video slik at du kan se meg trekke skjematisk for min LM386 audio-forsterker:
Etter at alle ledninger er gjort, er det en god idé å merke symboler. Etikettene vil bli overført til PCB layout og til slutt skrives ut på den ferdige PCB. Hvert symbol har et navn (R1, R2, C1, C2, osv.) og verdi (10 µF, 100 Ω, etc.) som kan redigeres ved å klikke på etiketten.,
neste trinn er å importere skjematisk i PCB-editor, men før vi gjør det, la oss snakke om noen ting å huske på når du utformer din PCB.
PCB-Design Optimalisering
finne ut hva hver enkelt del av din krets gjør, og dele den krets inn i seksjoner i henhold til funksjonen. For eksempel, min LM386 audio forsterker har fire hoveddeler: en strømforsyning, en lyd-inngang, LM386, og en lydutgang. Det kan hjelpe å trekke noen diagrammer på dette punktet for å hjelpe deg å visualisere design før du begynner å legge det ut.,
Hold komponenter i hver seksjon som er gruppert sammen i det samme området av PCB til å holde den ledende spor kort. Lange spor kan plukke opp elektromagnetisk stråling fra andre kilder, som kan forårsake forstyrrelse og støy.
De ulike delene av kretsen skal være arrangert slik at banen av elektrisk strøm er så lineær som mulig. Signalene i din krets skal flyte i en direkte bane fra en seksjon til en annen, som vil holde spor kortere.
Hver del av kretsen skal være levert kraft med separate spor etter lik lengde., Dette kalles en stjerne konfigurasjon, og det sikrer at hver del får en lik spenning. Hvis delene er koblet sammen i en daisy-chain-konfigurasjon, gjeldende trukket fra deler nærmere tilførsel vil opprette et spenningsfall og resultere i lavere spenning på deler videre fra strømforsyning:
PCB Form og Størrelse
Det er ikke uvanlig å se rund, trekantet, eller andre interessante PCB former. De fleste Pcb er designet for å være så liten som mulig, men det er ikke nødvendig hvis søknaden ikke krever det.,
Hvis du har tenkt på å sette den PCB inn i et skap, dimensjoner kan være begrenset av størrelsen på huset. I så fall, vil du trenger å vite skapet mål før du legger ut PCB, slik at alt passer inni.
De komponenter du skal bruke, vil også ha en effekt på størrelsen av det ferdige PCB. For eksempel, overflatemonterte komponenter er små og har en lav profil, slik at du vil være i stand til å gjøre PCB mindre. Gjennom hullet komponenter er større, men de er ofte lettere å finne fram og lettere å lodde.,
brukergrensesnitt
plasseringen av komponenter som strøm tilkoblinger, potensiometre, Lysdioder, og lydpluggene i den ferdige prosjektet vil påvirke hvordan din PCB er lagt ut. Trenger du en LED nærheten av power-bryteren for å indikere at det er på? Eller trenger du å sette et volum potensiometer ved siden av en gevinst potensiometer? For best mulig brukeropplevelse du har kanskje å gjøre noen kompromisser og design resten av PCB rundt plasseringen av disse komponentene.,
PCB Lag
Større kretser kan være vanskelig å utforme på en enkelt lags PCB fordi det er vanskelig å rute uten spor krysser hverandre. Du må kanskje bruke to kobber lag, med spor rutet på begge sider av PCB.
spor på ett lag kan kobles til det andre laget med en via. En via en kobber belagt hull i den PCB som elektrisk forbinder den øverste lag til den nederste lag., Du kan også koble topp og bunn spor på en komponent gjennom hull:
Bakken Lag
Noen dobbel-lags Pcb har en grunn lag, hvor hele den nederste lag er dekket med kobber flyet koblet til jord. Den positive spor er rutet på toppen og forbindelser til bakken er laget med gjennom hull eller vias. Bakken lagene er gode for kretser som er utsatt for interferens, fordi den stort område av kobber fungerer som et skjold mot elektromagnetiske felt. De kan også hjelpe å spre varmen som genereres av komponenter.,
Lag Tykkelse
de Fleste PCB produsenter vil la deg ordre forskjellige lag tykkelser. Kobber vekt er begrepet produsenter bruker for å beskrive lagets tykkelse, og det er målt i gram. Tykkelsen på et lag vil påvirke hvor mye strøm kan strømme gjennom banen uten å skade spor. Spor bredde er en annen faktor som påvirker hvor mye strøm kan trygt strømmen gjennom kretsen (diskutert nedenfor). For å fastslå sikker verdier for bredde og tykkelse, du trenger å vite den strømstyrken som vil strømme gjennom spor i spørsmålet., Bruk en online spor bredde kalkulator for å fastslå den ideelle spore tykkelse og bredde for en gitt strømstyrke.
PCB-Spor
Hvis du ser på en profesjonelt utformet PCB, vil du sannsynligvis legge merke til at de fleste av kobber spor bøy deg i 45° vinkel. En grunn til dette er at 45° vinkel forkorte elektrisk bane mellom komponenter i forhold til 90° vinkler., En annen grunn er at høy hastighet logikk signaler kan bli reflektert av baksiden av vinkelen, forårsaker støy:
Hvis prosjektet bruker digital logikk eller høy hastighet kommunikasjon protokoller over 200 MHz, du bør nok unngå 90° – vinkel og vias i dine spor. For lavere hastighet kretser, 90° spor vil ikke ha mye av en effekt på ytelsen til kretsen.
Spor Bredde
Som lag tykkelse, bredde på dine spor vil påvirke hvor mye strøm kan strømme gjennom kretsen din uten å skade kretsen.,
nærheten av spor til komponenter og tilstøtende spor vil også avgjøre hvor stort ditt spor kan være. Hvis du utformer en liten PCB med massevis av spor og komponenter, må du kanskje gjøre spor smal for alt til å passe.
Opprette PCB Layout
Nå som vi har diskutert noen av måtene du kan optimalisere din PCB-design, la oss se hvordan layouten en PCB i EasyEDA.,
Åpne skjematisk i kretsdiagram, og klikk på «Konverter Prosjekt Til PCB» – knappen:
fotavtrykk knyttet til hver skjematisk symbolet vil automatisk bli overført til PCB redaktør:
legg Merke til at den tynne blå linjer å koble komponenter. Disse kalles ratsnest linjer. Ratsnest linjer er virtuelle ledninger som representerer forbindelser mellom komponenter., De viser deg hvor du trenger å rute sporene i henhold til kabling tilkoblinger som du har opprettet i din skjematisk:
Nå kan du begynne å ordne komponentene, med tanke på design tips som er nevnt ovenfor. Du ønsker kanskje å gjøre noen undersøkelser for å finne ut om det er noen spesielle krav til utførelsen for din krets. Noen kretser utføre bedre med visse komponenter i bestemte steder. For eksempel, i en LM386 forsterker strømforsyningen isolering kondensatorer må være plassert nær chip for å redusere støy.,
Etter at du har ordnet alt av komponenter, er det på tide å begynne å tegne spor. Bruk ratsnest ledninger som en retningslinje for ruting av hvert spor. De vil imidlertid ikke alltid vise deg den beste måten å rute spor, så det er en god idé å se tilbake på din skjematisk for å kontrollere riktig tilkoblinger.
Spor kan også bli rutet automatisk ved hjelp av programvaren ‘ s auto-router. For kompliserte kretser, er det generelt bedre å rute spor manuelt, men prøv auto-router på enklere design og se hva han kommer opp med. Du kan alltid justere individuelle spor senere.,
i Denne videoen vil vise deg hvordan du kan tegne spor i EasyEDA er PCB redaktør:
Nå er det på tide å definere størrelsen og formen av PCB disposisjon. Klikk på styrets disposisjon og dra hver side til alle komponenter er på innsiden:
Den siste tingen å gjøre før du plasserer ordren er å kjøre en design rule sjekk. En design rule check vil fortelle deg om noen av komponentene overlapper eller hvis sporene er rutet for tett sammen., Design rule check kan bli funnet ved å klikke på «Design Manager» – knappen på høyre side av vinduet:
– Elementer som ikke klarer design rule check vil bli listet opp under «DRC Feil» – mappen.,CB vise:
Du kan angi dine egne innstillinger for design rule sjekk ved å klikke på rullegardinmenyen øverst til høyre og går til Diverse > Design Rule Innstillinger:
Dette vil få opp et vindu der du kan angi design regler for spor bredde, avstand mellom spor, og andre nyttige parametere:
På dette punktet er det en god idé å dobbeltsjekke PCB layout mot din skjematisk for å sikre at alt er riktig koblet til., Hvis du er fornøyd med resultatet, neste trinn er å bestille PCB. EasyEDA gjør denne del veldig lett…
Bestilling av PCB
Start ved å klikke på «Fabrikasjon Output» – knappen i menyen øverst av PCB redaktør:
Dette vil ta deg til et annet skjermbilde der du kan velge alternativer for PCB rekkefølge:
Du kan velge antall Pcb du ønsker å bestille, antall kobber lag, PCB tykkelse, kobber vekt, og selv PCB farge., Når du har gjort dine valg, klikk «Lagre til Handlevogn», og du vil bli videresendt til en side der du kan skrive inn din leveringsadresse og kredittkortinformasjon.
Du kan også laste ned dine PCB er Gerber-filer hvis du ønsker å sende dem til en annen produsent:
Gerber filer er et sett av image-filer som inneholder mønstre som brukes til å produsere din PCB. Alle filene er komprimert til en enkelt .zip-fil., Det er en separat fil for kobber spor, silke skjermen, og plassering av bore hull og vias:
jeg bestilte 15 Pcb for min LM386 audio forsterker og kostnadene kom ut til ca $15 USD. Produksjon og frakt tok ca to uker. Den Pcb var godt laget, og jeg kunne ikke finne noen feil. Etter at jeg loddet på komponenter og testet forsterkeren, og det fungerte bra. Du kan klone min LM386 forsterker skjematisk og PCB her hvis du vil.
å Lage din egen tilpassede PCB er mye moro, og resultatene kan være svært givende., Forhåpentligvis vil denne artikkelen vil hjelpe deg å få prototypen krets på en PCB. La oss beskjed i kommentarfeltet hvis du har noen spørsmål, og la oss vite hva PCB-design prosjekter du har planlagt. Hvis du likte denne opplæringen, og ønsker å få flere til å like det, sørg for å abonnere!