Jak zaprojektować schemat PCB: Przewodnik krok po kroku

Schemat PCB: Co to jest? Dlaczego to jest ważne?

ZA projekt płytki drukowanej zaczyna się od schematu PCB. Ten układ schematu PCB wizualnie przedstawia obwód elektroniczny w postaci wykresu, używając symboli do przedstawienia komponentów i linii, aby pokazać ich połączenia elektryczne. Zazwyczaj, schemat PCB jest opracowywany przed fizycznym układem płytki. Po zweryfikowaniu schematu płytki drukowanej pod kątem zgodności z zamierzonym projektem i specyfikacjami projektu, można kontynuować prace nad układem PCB i produkcją. Schemat PCB umożliwia inżynierowi zrozumienie, w jaki sposób różne komponenty są ze sobą powiązane i jakie są ich poszczególne funkcjonalności. Wiedza ta jest niezbędna przy naprawie lub reprodukcji płytki drukowanej. Poniższy przewodnik wyjaśnia krok po kroku proces projektowania schematów płytek PCB. Czytajmy dalej.

Jak zaprojektować schemat PCB?

Krok 1: Ustaw rozmiar strony

Już na wczesnym etapie wyboru wymiarów strony oceń przewidywany rozmiar i złożoność schematu. Poza standardowym formatem A4, większe A3, i arkusze A2 mieszczą znaczne obwody obejmujące setki komponentów w złożonych, wielostronicowych hierarchiach. Jeśli zawiera prosty obwód, wystarczą kompaktowe strony A5 lub A6.

Krok 2: Nazwij strony

Skonfiguruj nazwy/numery stron tytułowych do nawigacji. Employ intuitive grouping by allocating basic function-oriented names – “Power Supply”, “Microcontroller Configuration”, “Sensors Interface” etc. Alternatywnie, categorize by stages in data flow – “Inputs”, "Przetwarzanie", „Wyjścia”. Postępuj zgodnie ze standardową sekwencją alfanumeryczną i unikaj dużych odstępów między numerami stron w przypadku dołączeń.

Krok 3: Ustalanie wytycznych dotyczących siatki

Chociaż nie jest to natychmiastowe żądanie projektantów, utworzenie siatki służy jako niezbędny punkt odniesienia dla narzędzia. Siatka ułatwia precyzyjne odniesienie komponentów i ich połączeń. Zapewnia przyleganie elementów obwodu do siatki, umożliwiając bezproblemowe sondowanie sieci podczas inspekcji.

Krok 4: Pasek tytułu strony

Znajduje się na dole strony schematu, w stopce znajdują się szczegółowe informacje. Obejmuje wymiary strony, oceny zarządu, historie rewizji, nazwa/funkcja obwodu, znaki autorskie, i tak dalej.

Krok 5: Dodaj notatki pomocnicze

Projektanci mają za zadanie dokumentować istotne uwagi dotyczące obwodów. Notatki te można sporządzić na oddzielnych dokumentach lub na stronach obok rysunków schematycznych. Szczególnie w przypadku skomplikowanych projektów, adnotacje są często szczegółowo opisane na oddzielnych stronach, obejmujące takie aspekty, jak stany zworek i ograniczenia układu PCB.

Krok 6: Śledź historię wersji
Śledzenie zmian polega na dokumentowaniu zmian wprowadzonych do projektu. Zawiera daty modyfikacji, opisy zmian, contributors’ and reviewers’ names, a także przeglądać komentarze. Dziennik ten zazwyczaj znajduje się na stronie głównej lub końcowej układu schematu.

Krok 7: Schematyczny katalog dokumentów
Katalog pełni funkcję katalogu tematów zawartych w dokumentacji schematycznej. Znacząco pomaga projektantom w lokalizacji konkretnych modułów w złożonych projektach. Do mniejszych i prostszych projektów, ten krok można pominąć, jeśli uzna się go za niepotrzebny.

Krok 8: Narysuj schemat blokowy

Develop block diagram encompassing key modules – processors, jednostki pamięci, urządzenia peryferyjne, interfejsy zewnętrzne i inne główne podsystemy. Wskaż kluczowe połączenia i przepływy danych na poziomie abstrakcji bloków.

Krok 9: Projekt schematu warstwowego

W przypadkach, gdy Układ PCB jest skomplikowany i składa się z wielu modułów, przyjęcie warstwowej struktury schematycznej okazuje się najskuteczniejsze. To hierarchiczne przedstawienie wizualnie ilustruje przepływ sygnału pomiędzy modułami. Kliknięcie modułu pozwala uzyskać szczegółowy wgląd w jego szczegóły.

Krok 10: Odniesienie do komponentu
W tej tabeli referencyjnej wymieniono standardowe komponenty elektroniczne wraz z wyznaczonymi wskaźnikami referencyjnymi używanymi na schematach ideowych. Wskaźniki się trzymają IEEE kryteria, podkreślając użycie wielkich liter w nazewnictwie konkretnych komponentów.

Część	Oznaczenie odniesienia	Część	Oznaczenie odniesienia
Rezystor	R	Bateria	BT
Kondensator	do	Żyłowy	W
IC (Układ scalony)	U/IC	Przełącznik	południowy zachód
Dioda/LED	re	Fiducial	FD
Bezpiecznik	F	Oscylator	OSC
Cewka indukcyjna/koralik	L	Wtyczka/złącze	P/Z
Dioda Zenera	Z	Radiator	h

Dalsza lektura- Elementy płytki drukowanej: Kompleksowy przewodnik

Krok 11: Symboliczne pokolenie
Schematy obejmują różne elementy, takie jak aktywne, bierny, i złącza, zawierające elementy takie jak tranzystory, diody, bramki logiczne, układy scalone procesora, układy FPGA, i wzmacniacze operacyjne. Urządzenia pasywne, takie jak kondensatory, cewki indukcyjne, i transformatory są wliczone w cenę. Nie zaleca się tworzenia nowych komponentów, chyba że nie ma ich w standardowej bibliotece, przestrzeganie standardów IEEE przy tworzeniu symboli ma kluczowe znaczenie.

Krok 12: Konfiguracja wzmacniacza operacyjnego

Podczas tworzenia symboli istotne jest przestrzeganie standardów IEEE, zwłaszcza w przypadku wzmacniaczy operacyjnych. Uproszczenie procesu rysowania, projektanci często stosują standardowe konfiguracje, umieszczając piny wejściowe po lewej stronie, a piny wyjściowe po prawej, z pinami zasilania i uziemienia ustawionymi pionowo. Zapewnienie zgodności z arkuszami danych producenta ma kluczowe znaczenie przy zmianie orientacji symboli lub połączeń.

Krok 13: Heterogeniczny zapis schematyczny
Komponenty takie jak PGAF, jednostki pamięci, i mikroprocesory, charakteryzujący się wieloma pinami (dane, wejście wyjście, adres, kontrola, i linie energetyczne), wymagają odrębnego oznaczenia każdego podskładnika w pojedynczym opakowaniu, aby zachować przejrzystość.

Krok 14: Połączenia sieciowe
Przejrzystość zrozumienia obwodu osiąga się poprzez odpowiednie oznaczenie punktów przecięcia, w których przewody mają wspólne połączenia elektryczne. Uproszczenie schematów polega na przedstawieniu układu scalonego (IC) wspólne symbole zamiast nadmiernie rysować sieci. Podkreślanie zorganizowanych połączeń typu pin-to-pin między urządzeniami o pasujących nazwach zwiększa czytelność.

Krok 15: Strategiczne rozmieszczenie komponentów

Przemyślane rozmieszczenie elementów na schemacie znacząco wpływa na późniejsze zestawienia materiałów i tworzenie pakietu układów scalonych.

Krok 16: Sprawdzanie zasad projektowania
Korzystanie ze sprawdzania zasad projektowania (DRK) w CAD zapewnia zarówno logiczną, jak i fizyczną integralność projektu, ocena zgodności z włączonymi zasadami projektowania podczas planowania.

Krok 17: Weryfikacja tabeli netto
Zakończenie projektu poschematycznego, generowanie listy sieci ma kluczowe znaczenie dla importu układu. W wyniku tego procesu powstają dane do odczytu maszynowego (.mnl) i czytelne dla człowieka (.tekst) pliki wyświetlające połączenia elektryczne. Zaleca się ręczną weryfikację sieci, aby zapobiec błędom projektowym.

Krok 18: Rachunek Ofa mmateriał
Nowoczesne narzędzia CAD oferują funkcję tworzenia zestawień BOM, uzależnione od wprowadzenia przez projektantów wszystkich niezbędnych danych podczas tworzenia lub importowania części. BOM zawiera istotne informacje, takie jak numery części produkcyjnych (MPN), szczegóły pakietu, nazwy dostawców, lub numery części dostawcy, niezbędne do dokładnej dokumentacji.

Krok 19: Lista schematyczna
Często pomijane, ale krytyczne, logiczna lista schematów służy jako kluczowe narzędzie organizacyjne oparte na wcześniejszych doświadczeniach projektowych. Listy kontrolne minimalizują błędy na diagramach, zapewnienie bezbłędnych schematów ułatwiających pracę projektanta układu.

Wniosek

Poradnik ten zawiera szczegółowe podsumowanie tworzenia schematu płytki drukowanej. Niezależnie od tego, czy dopiero zaczynasz przygodę ze schematami, czy też chcesz zdobyć zaawansowaną wiedzę, ten obszerny przewodnik ma być cennym punktem odniesienia przy tworzeniu produktów wysokiej jakości, skuteczne schematy płytek drukowanych na wszystkich etapach, od koncepcji do finalizacji. Proszę Skontaktuj się z nami jeśli masz inne pytania.