Breadboards są świetne do prototypowania obwodów, ale nie są tak dobre do korzystania z rzeczy, które budujesz. W pewnym momencie prawdopodobnie będziesz chciał uczynić projekt bardziej trwałym. Najlepszym sposobem na to jest umieszczenie go na PŁYTCE DRUKOWANEJ.
w tym samouczku przeprowadzę Cię przez proces projektowania układu PCB i drukowania go przez niestandardowego producenta PCB., Wydajność Twojego obwodu zależy w dużej mierze od tego, jak jest on ułożony na PŁYTCE DRUKOWANEJ, więc dam ci wiele wskazówek, jak zoptymalizować swój projekt.
zawsze możesz wytrawić PCB w domu za pomocą procesu, który jest podobny do tworzenia odbitek z filmu fotograficznego. Ale ta metoda jest brudna i wykorzystuje wiele chemikaliów. O wiele łatwiej (i taniej) jest uzyskać płytkę PCB wykonaną przez profesjonalnego producenta. Aby zademonstrować ten proces, skorzystam z usługi online o nazwie EasyEDA, aby zaprojektować układ PCB dla wzmacniacza audio LM386, a następnie zlecę jego wyprodukowanie i pokażę Ci wyniki., Ich darmowe oprogramowanie do projektowania online jest łatwe w użyciu, a ceny są bardzo przystępne.
wszystko zaczyna się od schematu
zanim zaczniesz projektować PCB, dobrze jest zrobić schemat obwodu. Schemat posłuży jako schemat do układania śladów i umieszczania komponentów na PŁYTCE DRUKOWANEJ. Ponadto oprogramowanie do edycji PCB może importować wszystkie komponenty, footprinty i przewody do pliku PCB, co ułatwi proces projektowania (więcej na ten temat później).,
zacznij od zalogowania się do EasyEDA i utwórz nowy projekt:
Po przejściu na stronę startową kliknij na zakładkę „nowy schemat”:
teraz zobaczysz puste płótno, w którym możesz narysować schemat:
/p>
najlepiej jest umieścić wszystkie symbole schematu na płótnie przed narysowaniem jakichkolwiek przewodów. W EasyEDA symbole schematyczne znajdują się w „bibliotekach”., Domyślna biblioteka EasyEDA ma większość popularnych symboli, ale istnieją również „biblioteki generowane przez użytkowników” z wieloma innymi symbolami:
każdy symbol schematu, którego używasz, musi mieć powiązany z nim ślad PCB. Ślad PCB określi fizyczne wymiary komponentu i rozmieszczenie podkładek miedzianych lub otworów przelotowych. Teraz jest dobry moment, aby zdecydować, które komponenty będą używane.,
symbole schematów w bibliotece EasyEDA mają już powiązane z nimi footprinty, ale można je zmienić, jeśli używasz innego rozmiaru lub stylu:
aby zmienić footprinty związane z symbolem schematu, wyszukaj w bibliotekach „generowanych przez użytkownika” footprinty pasuje do używanego komponentu., Gdy go znajdziesz, Kliknij na ikonę serca, aby ją „ulubione”:
następnie skopiuj nazwę komponentu:
Kliknij teraz symbol w edytorze schematów i wklej nazwę nowego footprintu w polu „pakiet” po prawej stronie menu paska bocznego (obejrzyj poniższy film demonstracyjny):
po umieszczeniu wszystkich Twoich symboli na schemacie i przypisaniu footprintów do każdego symbolu, czas zacząć rysować przewody., Zamiast wyjaśniać szczegóły tego wszystkiego w tym artykule, zrobiłem film, dzięki któremu możecie zobaczyć, jak rysuję schemat mojego wzmacniacza audio LM386:
Po zakończeniu okablowania dobrze jest oznaczyć symbole. Etykiety zostaną przeniesione do układu PCB i ostatecznie zostaną wydrukowane na gotowej PŁYTCE DRUKOWANEJ. Każdy symbol ma nazwę (R1, R2, C1, C2 itd.) i wartość (10 µF, 100 Ω itd.), które można edytować klikając na etykiecie.,
następnym krokiem jest zaimportowanie schematu do edytora PCB, ale zanim to zrobimy, porozmawiajmy o kilku rzeczach, o których należy pamiętać podczas projektowania PCB.
optymalizacja projektu PCB
określ, co robi każda część obwodu i podziel Obwód na sekcje zgodnie z funkcją. Na przykład mój układ wzmacniacza LM386 ma cztery główne sekcje: Zasilacz, Wejście audio, LM386 i wyjście audio. W tym momencie może pomóc narysowanie diagramów, które pomogą Ci zwizualizować projekt, zanim zaczniesz go układać.,
Zachowaj komponenty w każdej sekcji zgrupowane w tym samym obszarze płytki drukowanej, aby zachować krótkie ślady przewodzące. Długie ślady mogą odbierać promieniowanie elektromagnetyczne z innych źródeł, co może powodować zakłócenia i hałas.
poszczególne sekcje obwodu powinny być ułożone tak, aby ścieżka prądu elektrycznego była jak najbardziej liniowa. Sygnały w Twoim obwodzie powinny płynąć w bezpośredniej ścieżce z jednej sekcji do drugiej, co spowoduje, że ślady będą krótsze.
każda sekcja obwodu powinna być zasilana osobnymi śladami o równej długości., Nazywa się to konfiguracją gwiazdową i zapewnia, że każda sekcja otrzymuje równe napięcie zasilania. Jeśli sekcje są połączone w konfiguracji łańcuchowej, prąd pobrany z sekcji bliżej zasilania spowoduje spadek napięcia i spowoduje obniżenie napięć w sekcjach dalej od zasilania:
kształt i rozmiar PCB
nierzadko można zobaczyć okrągłe, trójkątne lub inne interesujące kształty PCB. Większość PCB jest zaprojektowana tak, aby była jak najmniejsza, ale nie jest to konieczne, jeśli aplikacja tego nie wymaga.,
jeśli planujesz umieścić płytkę drukowaną w obudowie, wymiary mogą być ograniczone rozmiarem obudowy. W takim przypadku musisz znać wymiary obudowy przed ułożeniem płytki drukowanej, aby wszystko pasowało do środka.
używane komponenty będą również miały wpływ na rozmiar gotowej płytki drukowanej. Na przykład elementy montowane powierzchniowo są małe i mają niski profil, dzięki czemu będziesz mógł zmniejszyć PCB. Elementy otworów przelotowych są większe, ale często są łatwiejsze do znalezienia i łatwiejsze do lutowania.,
interfejsy użytkownika
lokalizacja komponentów, takich jak połączenia zasilania, Potencjometry, Diody LED i gniazda audio w gotowym projekcie, wpłynie na sposób ułożenia płytki drukowanej. Czy potrzebujesz diody LED w pobliżu przełącznika zasilania, aby wskazać, że jest włączony? A może trzeba umieścić potencjometr głośności obok potencjometru wzmocnienia? Aby uzyskać najlepsze wrażenia użytkownika, być może będziesz musiał pójść na kompromis i zaprojektować resztę płytki drukowanej wokół lokalizacji tych komponentów.,
warstwy PCB
większe obwody mogą być trudne do zaprojektowania na jednowarstwowej PŁYTCE DRUKOWANEJ, ponieważ trudno jest wytyczyć ślady bez przecinania się. Być może trzeba będzie użyć dwóch warstw miedzi, ze śladami poprowadzonymi po obu stronach płytki drukowanej.
ślady na jednej warstwie można połączyć z drugą warstwą za pomocą via. A via to miedziany otwór w płytce drukowanej, który elektrycznie łączy górną warstwę z dolną warstwą., Można również podłączyć górne i dolne ślady w otworze przelotowym komponentu:
warstwy uziemienia
niektóre dwuwarstwowe płytki PCB mają warstwę uziemienia, w której cała dolna warstwa jest pokryta miedzianą płaszczyzną połączoną z masą. Ślady dodatnie są kierowane na górze, a połączenia z ziemią są wykonane za pomocą otworów przelotowych lub przelotek. Warstwy uziemienia są dobre dla obwodów podatnych na zakłócenia, ponieważ duża powierzchnia miedzi działa jako osłona przed polami elektromagnetycznymi. Pomagają również rozpraszać ciepło generowane przez komponenty.,
grubość warstwy
większość producentów PCB pozwoli Ci zamówić różne grubości warstw. Waga miedzi jest terminem używanym przez producentów do opisywania grubości warstwy i jest mierzona w uncjach. Grubość warstwy wpłynie na to, ile prądu może przepływać przez obwód bez uszkadzania śladów. Szerokość śladu jest kolejnym czynnikiem, który wpływa na to, ile prądu może bezpiecznie przepływać przez obwód (omówione poniżej). Aby określić bezpieczne wartości szerokości i grubości, musisz znać natężenie prądu, które będzie przepływać przez dany ślad., Użyj kalkulatora szerokości śledzenia online, aby określić idealną grubość i szerokość śledzenia dla danego natężenia prądu.
ślady PCB
Jeśli spojrzysz na profesjonalnie zaprojektowaną płytkę drukowaną, prawdopodobnie zauważysz, że większość śladów miedzi wygina się pod kątem 45°. Jednym z powodów jest to, że kąty 45° skracają ścieżkę elektryczną między komponentami w porównaniu do kątów 90°., Innym powodem jest to, że szybkie sygnały logiczne mogą odbić się od tyłu kąta, powodując zakłócenia:
Jeśli twój projekt wykorzystuje logikę cyfrową lub szybkie protokoły komunikacyjne powyżej 200 MHz, prawdopodobnie powinieneś unikać kątów 90° i przelotek w twoich śladach. W przypadku obwodów wolniejszych prędkości śledzenie 90° nie ma większego wpływu na wydajność obwodu.
Szerokość śledzenia
podobnie jak grubość warstwy, szerokość śladów wpłynie na to, ile prądu może przepływać przez obwód bez uszkodzenia obwodu.,
bliskość śladów do komponentów i sąsiednich śladów również określi, jak szerokie mogą być twoje ślady. Jeśli projektujesz małą płytkę drukowaną z dużą ilością śladów i komponentów, może być konieczne, aby ślady były wąskie, aby wszystko pasowało.
tworzenie układu PCB
teraz, gdy omówiliśmy kilka sposobów optymalizacji projektu PCB, zobaczmy, jak układ PCB w EasyEDA.,
Otwórz swój schemat w edytorze schematów i kliknij przycisk „Konwertuj projekt na PCB”:
footprinty powiązane z każdym symbolem schematu zostaną automatycznie przeniesione do edytora PCB:
zauważ cienkie niebieskie linie łączące składniki. Są to tzw. linie szczurzeniowe. Linie Ratsnest są wirtualnymi przewodami, które reprezentują połączenia między komponentami., Pokazują one, gdzie należy kierować śladami zgodnie z połączeniami okablowania utworzonymi na schemacie:
teraz możesz zacząć układać komponenty, pamiętając o powyższych wskazówkach projektowych. Możesz chcieć przeprowadzić pewne badania, aby dowiedzieć się, czy istnieją jakieś specjalne wymagania projektowe dla Twojego obwodu. Niektóre obwody działają lepiej z niektórymi komponentami w określonych miejscach. Na przykład w układzie wzmacniacza LM386 Kondensatory odsprzęgające zasilanie muszą być umieszczone blisko układu, aby zmniejszyć hałas.,
po ułożeniu wszystkich komponentów nadszedł czas, aby zacząć rysować ślady. Używaj kabli ratsnest jako szorstkiej prowadnicy do routingu każdego śladu. Jednak nie zawsze będą one wskazywać najlepszy sposób na wyznaczenie trasy śladów, więc dobrym pomysłem jest powrót do schematu, aby zweryfikować poprawne połączenia.
ślady mogą być również przekierowywane automatycznie za pomocą automatycznego routera oprogramowania. W przypadku skomplikowanych obwodów generalnie lepiej jest kierować ślady ręcznie, ale wypróbuj auto-router na prostszych konstrukcjach i zobacz, co wymyśli. Zawsze można dostosować poszczególne ślady później.,
Ten film pokaże Ci, jak rysować ślady w edytorze PCB EasyEDA:
teraz nadszedł czas, aby zdefiniować rozmiar i kształt obrysu PCB. Kliknij na obrys planszy i przeciągnij z każdej strony, aż wszystkie komponenty znajdą się w środku:
ostatnią rzeczą, którą należy zrobić przed złożeniem zamówienia, jest sprawdzenie zasad projektu. Sprawdzanie reguł projektu powie Ci, czy jakiekolwiek komponenty nakładają się na siebie lub czy ślady są kierowane zbyt blisko siebie., Sprawdzenie zasady projektowania można znaleźć klikając przycisk „Design Manager” w prawym bocznym oknie:
elementy, które nie sprawdzą zasady projektowania, zostaną wymienione poniżej folderu „DRC Errors”.,Widok CB:
możesz określić własne ustawienia dla sprawdzania zasady projektowania, klikając menu rozwijane w prawym górnym rogu i przechodząc do Różne > ustawienia reguły projektowania:
spowoduje to wyświetlenie okna, w którym można ustawić reguły projektowania dla szerokości śladu, odległości między śladami i innych użytecznych parametrów:
w tym momencie dobrze jest dokładnie sprawdzić układ PCB pod kątem schematu, aby upewnić się, że wszystko jest prawidłowo podłączone., Jeśli jesteś zadowolony z wyniku, następnym krokiem jest zamówienie płytki drukowanej. EasyEDA sprawia, że ta część jest naprawdę łatwa…
zamawianie PCB
zacznij od kliknięcia przycisku „produkcja wyjściowa” w górnym menu edytora PCB:
spowoduje to przejście do innego ekranu, na którym możesz wybrać opcje zamówienia PCB:
możesz wybrać liczbę płytek drukowanych, które chcesz zamówić, liczbę warstw miedzi, grubość PCB, wagę miedzi, a nawet kolor PCB., Po dokonaniu wyboru kliknij „Zapisz do koszyka”, a zostaniesz przeniesiony na stronę, na której możesz wprowadzić swój adres wysyłki i informacje rozliczeniowe.
Możesz również pobrać pliki Gerber, jeśli chcesz wysłać je do innego producenta:
pliki Gerber to zestaw plików graficznych, które zawierają wzory używane do produkcji płytki drukowanej. Wszystkie pliki są kompresowane w jeden .plik zip., Istnieje oddzielny plik dla śladów miedzi, sitodruku i lokalizacji otworów i przelotek:
zamówiłem 15 płytek do mojego układu wzmacniacza audio LM386, a koszt wyszedł około 15 USD. Produkcja i wysyłka trwały około dwóch tygodni. Płytki były dobrze wykonane i nie mogłem znaleźć żadnych wad. Po przylutowaniu komponentów i przetestowaniu wzmacniacza zadziałało świetnie. Możesz sklonować mój Schemat wzmacniacza LM386 i PCB tutaj, jeśli chcesz.
tworzenie własnej niestandardowej płytki drukowanej jest świetną zabawą, a wyniki mogą być bardzo satysfakcjonujące., Mam nadzieję, że ten artykuł pomoże ci uzyskać prototyp obwodu na PŁYTCE DRUKOWANEJ. Daj nam znać w komentarzach, jeśli masz jakieś pytania i daj nam znać, jakie projekty projektowe PCB zaplanowałeś. Jeśli spodobał ci się ten samouczek i chcesz go bardziej lubić, zapisz się!