broodplanken zijn geweldig voor prototyping circuits, maar ze zijn niet zo goed voor het daadwerkelijk gebruiken van het ding dat je bouwt. Op een gegeven moment, je zult waarschijnlijk willen om een project meer permanent te maken. De beste manier om dat te doen is om het op een PCB te zetten.
In deze tutorial, zal ik u door het proces van het ontwerpen van een PCB lay-out en het laten printen door een aangepaste PCB fabrikant., De prestaties van uw circuit zal sterk afhangen van hoe het is aangelegd op de PCB, dus ik geef u veel tips over hoe u uw ontwerp te optimaliseren.
U kunt thuis altijd PCB ‘ s etsen met een proces dat vergelijkbaar is met het ontwikkelen van afdrukken van fotografische film. Maar die methode is rommelig en gebruikt veel chemicaliën. Het is veel gemakkelijker (en goedkoper) om uw PCB te laten maken door een professionele fabrikant. Om het proces te demonstreren, zal Ik gebruik maken van een online service genaamd EasyEDA om een PCB lay-out voor een LM386 audio versterker ontwerpen, dan zal ik het gefabriceerd en toon u de resultaten., Hun gratis online ontwerpsoftware is eenvoudig te gebruiken en de tarieven zijn zeer betaalbaar.
het begint allemaal met een schema
voordat u begint met het ontwerpen van uw PCB, is het een goed idee om een schema van uw circuit te maken. Het schema zal dienen als blauwdruk voor het leggen van de sporen en het plaatsen van de componenten op de PCB. Plus, de PCB editing software kan alle componenten importeren, voetafdrukken, en draden in de PCB-bestand, die het ontwerpproces gemakkelijker zal maken (meer hierover later).,
Start door in te loggen op EasyEDA, en een nieuw project maken:
Zodra je op de Start pagina, klik op de “Schema” tab:
Nu zie je een leeg canvas waar je kunt tekenen het schema:
Het is het beste om al uw schematische symbolen op het doek voor het tekenen van kabels. In EasyEDA bevinden schematische symbolen zich in”bibliotheken”., De standaard easyeda-bibliotheek heeft de meeste algemene symbolen, maar er zijn ook “User Generated Libraries”met veel andere symbolen:
elk schematisch symbool dat u gebruikt moet een PCB footprint hebben. De PCB voetafdruk bepaalt de fysieke afmetingen van het onderdeel en de plaatsing van de koperen pads of door gaten. Nu is het een goed moment om te beslissen welke componenten je gaat gebruiken.,
De schematische symbolen in de EasyEDA bibliotheek al voetafdrukken in verband met hen, maar ze kunnen gewijzigd worden als je gebruikmaakt van een andere grootte of stijl:
Voor het veranderen van de voetafdruk gekoppeld aan een schematisch symbool, zoeken in de “User Generated” bibliotheken voor een voetafdruk die overeenkomt met de component die u gebruikt., Zodra u het vindt, klikt u op het hart symbool voor “favorieten” in het:
kopieer de naam van de component:
klik Nu op het symbool in de schema-editor en plak de naam van de nieuwe voetafdruk in het “pakket” veld in de rechter zijbalk menu (bekijk de video hieronder voor een demonstratie):
Wanneer alle symbolen zijn geplaatst op het schema en u hebt toegewezen voetsporen elk symbool, het is tijd om te beginnen met het tekenen van de draden., In plaats van de details uit te leggen in dit artikel, heb ik een video gemaakt zodat je kunt zien hoe ik het schema voor mijn LM386 audio versterker teken:
nadat alle bedrading is gedaan, is het een goed idee om de symbolen te labelen. De labels worden overgebracht naar de PCB lay-out en uiteindelijk worden afgedrukt op de afgewerkte PCB. Elk symbool heeft een naam (R1, R2, C1, C2 enz.) en waarde (10 µF, 100 Ω, enz.) dat kan worden bewerkt door op het label te klikken.,
de volgende stap is om het schema te importeren in de PCB editor, maar voordat we dat doen, laten we praten over een aantal dingen om in gedachten te houden bij het ontwerpen van uw PCB.
PCB Design Optimization
identificeer wat elk deel van uw circuit doet, en verdeel het circuit in secties volgens functie. Bijvoorbeeld, mijn LM386 audio versterker circuit heeft vier hoofdsecties: een voeding, een audio-ingang, de LM386, en een audio-uitgang. Het kan helpen om een aantal diagrammen te tekenen op dit punt om u te helpen het ontwerp te visualiseren voordat u begint met het opmaken.,
Houd de componenten in elke sectie gegroepeerd in hetzelfde gebied van de PCB om de geleidende sporen kort te houden. Lange sporen kunnen elektromagnetische straling van andere bronnen oppikken, wat interferentie en lawaai kan veroorzaken.
de verschillende secties van uw circuit moeten zo worden gerangschikt dat het pad van elektrische stroom zo lineair mogelijk is. De signalen in uw circuit moet stromen in een direct pad van de ene sectie naar de andere, die de sporen korter zal houden.
elk deel van het circuit moet worden voorzien van stroom met afzonderlijke sporen van gelijke lengte., Dit wordt een sterconfiguratie genoemd en zorgt ervoor dat elke sectie een gelijke voedingsspanning krijgt. Als secties zijn aangesloten in een daisy-chain configuratie, zal de stroom die wordt getrokken uit secties dichter bij de voeding een spanningsdaling veroorzaken en resulteren in lagere spanningen op secties verder van de voeding:
PCB vorm en grootte
Het is niet ongewoon om ronde, driehoekige of andere interessante PCB vormen te zien. De meeste PCB ‘ s zijn ontworpen om zo klein mogelijk te zijn, maar dat is niet nodig als uw toepassing dit niet nodig heeft.,
Als u van plan bent de PCB in een behuizing te plaatsen, kunnen de afmetingen worden beperkt door de grootte van de behuizing. In dat geval moet u de afmetingen van de behuizing weten voordat u de print gaat leggen, zodat alles erin past.
de componenten die u gebruikt zullen ook een effect hebben op de grootte van de afgewerkte printplaat. De opbouwcomponenten zijn bijvoorbeeld klein en hebben een laag profiel, zodat u de print kleiner kunt maken. Door het gat componenten zijn groter, maar ze zijn vaak gemakkelijker te vinden en gemakkelijker te solderen.,
gebruikersinterfaces
de locatie van componenten zoals stroomaansluitingen, potentiometers, LED ‘ s en audioaansluitingen in uw voltooide project zal van invloed zijn op de lay-out van uw printplaat. Heeft u een LED nodig in de buurt van een AAN / UIT-schakelaar om aan te geven dat deze aan staat? Of moet je een volume potentiometer naast een gain potentiometer zetten? Voor de beste gebruikerservaring moet u wellicht een aantal compromissen sluiten en de rest van uw PCB rond de locaties van deze componenten ontwerpen.,
PCB-lagen
Grotere circuits kunnen moeilijk te ontwerpen zijn op een printplaat met een enkele laag omdat het moeilijk is om de sporen te routeren zonder elkaar te kruisen. Het kan nodig zijn om twee koperen lagen te gebruiken, met sporen aan beide zijden van de print.
de sporen op de ene laag kunnen met een via worden verbonden. Een via is een verkoperd gat in de print die de bovenste laag elektrisch verbindt met de onderste laag., U kunt ook boven-en ondersporen verbinden bij het doorgaande gat van een component:
grondlagen
sommige dubbellaagse PCB ‘ s hebben een grondlaag, waarbij de gehele onderste laag bedekt is met een kopervlak dat met de grond is verbonden. De positieve sporen worden naar boven geleid en verbindingen met de grond worden gemaakt met doorgaande gaten of vias. Grondlagen zijn goed voor circuits die gevoelig zijn voor interferentie, omdat het grote gebied van koper fungeert als een schild tegen elektromagnetische velden. Ze helpen ook de warmte die door de componenten wordt gegenereerd af te voeren.,
laagdikte
De meeste PCB-fabrikanten laten u verschillende laagdiktes bestellen. Kopergewicht is de term die fabrikanten gebruiken om de laagdikte te beschrijven, en het wordt gemeten in ounces. De dikte van een laag zal invloed hebben op hoeveel stroom door het circuit kan stromen zonder de sporen te beschadigen. Spoorbreedte is een andere factor die van invloed is op hoeveel stroom veilig door het circuit kan stromen (hieronder besproken). Om Veilige waarden voor breedte en dikte te bepalen, moet u de stroomsterkte weten die door het betreffende spoor zal stromen., Gebruik een online trace width calculator om de ideale trace dikte en breedte voor een bepaalde stroomsterkte te bepalen.
PCB-sporen
als je kijkt naar een professioneel ontworpen PCB, zul je waarschijnlijk merken dat de meeste kopersporen buigen onder een hoek van 45°. Een reden hiervoor is dat 45 ° hoeken de elektrische weg tussen componenten verkorten in vergelijking met 90° hoeken., Een andere reden is dat High speed logic signalen weerkaatst kunnen worden van de achterkant van de hoek, wat interferentie veroorzaakt:
als uw project digitale logica of high speed communicatieprotocollen boven 200 MHz gebruikt, moet u waarschijnlijk 90° hoeken en vias in uw traces vermijden. Voor tragere snelheidscircuits hebben 90° – sporen niet veel effect op de prestaties van uw circuit.
Trace Width
net als laagdikte zal de breedte van uw traces invloed hebben op hoeveel stroom door uw circuit kan stromen zonder het circuit te beschadigen.,
de nabijheid van sporen tot componenten en aangrenzende sporen zal ook bepalen hoe breed uw sporen kunnen zijn. Als je een klein printje ontwerpt met veel sporen en componenten, moet je misschien de sporen smal maken zodat alles past.
het maken van de PCB lay-out
nu we enkele manieren hebben besproken waarop u uw PCB ontwerp kunt optimaliseren, laten we eens kijken hoe u een PCB in EasyEDA kunt opmaken.,
Open uw schema in de schematische editor, en klik op de knop” converteer Project naar PCB”:
de voetafdrukken geassocieerd met elk schematisch symbool worden automatisch overgedragen naar de PCB editor:
merk op dat de dunne blauwe lijnen die de componenten verbinden. Dit worden ratsnest lijnen genoemd. Ratsnest lijnen zijn virtuele draden die de verbindingen tussen componenten vertegenwoordigen., Ze laten u zien waar u de sporen moet routeren volgens de bedradingsverbindingen die u hebt gemaakt in uw schema:
nu kunt u beginnen met het rangschikken van de componenten, rekening houdend met de ontwerp tips hierboven vermeld. Misschien wilt u wat onderzoek doen om uit te vinden of er speciale ontwerpvereisten zijn voor uw circuit. Sommige circuits presteren beter met bepaalde componenten op specifieke locaties. Bijvoorbeeld, in een LM386 versterkercircuit moeten de ontkoppelingscondensatoren dicht bij de chip worden geplaatst om ruis te verminderen.,
nadat u alle componenten hebt gerangschikt, is het tijd om te beginnen met het tekenen van de sporen. Gebruik de ratsnest draden als een ruwe gids voor het routeren van elk spoor. Ze zullen u echter niet altijd de beste manier tonen om de sporen te routeren, dus het is een goed idee om terug te verwijzen naar uw schema om de juiste verbindingen te controleren.
Traces kunnen ook automatisch worden gerouteerd met behulp van de auto-router van de software. Voor ingewikkelde circuits is het over het algemeen beter om sporen handmatig te routeren, maar probeer de auto-router op eenvoudigere ontwerpen en zie wat het komt met. U kunt de individuele sporen later altijd aanpassen.,
Deze video laat u zien hoe u sporen kunt tekenen in de PCB-editor van EasyEDA:
nu is het tijd om de grootte en vorm van de PCB-omtrek te definiëren. Klik op de omtrek van het bord en sleep elke kant totdat alle componenten erin zitten:
Het Laatste wat u moet doen voordat u de bestelling plaatst, is een controle van de ontwerpregel uitvoeren. Een controle van de ontwerpregel geeft aan of onderdelen elkaar overlappen of dat sporen te dicht bij elkaar worden gerouteerd., De controle van de ontwerpregel kan worden gevonden door te klikken op de knop “Design Manager” in het rechter venster:
Items die niet voldoen aan de controle van de ontwerpregel zullen worden weergegeven onder de map “DRC Errors”.,CB bekijken:
U kunt uw eigen instellingen voor de design rule check door te klikken op het drop down menu in de rechterbovenhoek en gaat Diversen > Design Rule Instellingen:
Dit opent een venster waarin u kunt instellen ontwerp regels voor spoor breedte, de afstand tussen de sporen, en andere nuttige parameters:
Op dit moment is het een goed idee om uw PCB layout tegen uw schema om ervoor te zorgen dat alles correct is aangesloten., Als je tevreden bent met het resultaat, is de volgende stap om de print te bestellen. EasyEDA maakt dit deel echt makkelijk…
het Bestellen van de PCB
Start door te klikken op de “Fabrication Output” knop in het bovenste menu van de PCB editor:
Dit zal u naar een ander scherm waar je kunt kiezen voor de opties voor uw PCB volgorde:
U kunt het nummer van de Pcb ‘ s die u wilt bestellen, het aantal van koper lagen, de PCB dikte, koper gewicht, en zelfs de PCB-kleur., Nadat u uw selecties hebt gemaakt, klikt u op “Opslaan in winkelwagen” en u wordt naar een pagina gebracht waar u uw verzendadres en factuurgegevens kunt invoeren.
U kunt ook de Gerber-bestanden van uw print downloaden als u ze naar een andere fabrikant wilt sturen:
Gerber-bestanden zijn een set afbeeldingsbestanden die de patronen bevatten die worden gebruikt om uw print te maken. Alle bestanden worden gecomprimeerd in een enkele .zip-bestand., Er is een apart bestand voor kopersporen, zeefdruk en locaties van boorgaten en vias:
Ik bestelde 15 PCB ‘ s voor mijn LM386 audio versterker circuit en de kosten kwamen uit op ongeveer $15 USD. Productie en verzending duurde ongeveer twee weken. De PCB ‘ s waren goed gemaakt, en ik kon geen gebreken vinden. Na het solderen van de componenten en het testen van de versterker, het werkte geweldig. Je kunt mijn LM386 versterker schema en PCB hier klonen als je wilt.
het maken van uw eigen aangepaste PCB is erg leuk, en de resultaten kunnen zeer de moeite waard zijn., Hopelijk zal dit artikel u helpen om uw prototype circuit op een PCB. Laat het ons weten in de opmerkingen als u vragen hebt, en laat ons weten wat PCB design projecten die u hebt gepland. Als u deze tutorial leuk vond en meer wilt krijgen, moet u zich abonneren!