Informatie

Hoe een PCB te ontwerpen: layout van printplaten

Hoe een PCB te ontwerpen: layout van printplaten

Omdat PCB's weten hoe u een printplaat moet ontwerpen, is het een belangrijk element van elk ontwerpproces voor elektronische schakelingen.

De lay-out en het ontwerp van de printplaat hebben een grote invloed op de manier waarop een schakeling werkt, en daarom, als de printplaat op een effectieve manier is ontworpen, zal de schakeling betrouwbaarder en binnen de specificaties presteren.

PCB-ontwerpapparatuur

Voor commerciële ontwikkelingsprogramma's zijn er CAD, computerondersteunde ontwerppakketten beschikbaar die nodig zijn als gevolg van de complexiteit.

Zelfs voor de student en hobbyist zijn er veel zeer goede pakketten die ofwel gratis zijn, tegen een bescheiden prijs verkrijgbaar zijn.

Het oude PCB-ontwerpproces van het gebruik van tape op een hoofdtekenvel is allang voorbij, hoewel het mogelijk is dat dit in een aantal zeer beperkte gevallen nog kan gebeuren.

Het vermogen van de PCB-software varieert aanzienlijk. Budget of zelfs gratis software biedt de basisfuncties, terwijl de hoogwaardige pakketten het mogelijk maken veel meer faciliteiten in het ontwerp op te nemen. Simulaties, complexe routing en nog veel meer faciliteiten zijn beschikbaar.

De mogelijkheid om simulaties uit te voeren wordt een steeds grotere vereiste naarmate de snelheden van digitale borden toenemen en radiofrequentieontwerpen steeds hogere frequenties bereiken.

Circuit schematische opname

De eerste fase in de ontwikkeling van een PCB-ontwerp is het vastleggen van het schema voor het circuit. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt. Circuits kunnen worden ingevoerd in een schematisch opnametool. Dit kan deel uitmaken van de PCB-ontwerpsuite, of het kan een extern pakket zijn waarvan de uitvoer kan worden geëxporteerd in een geschikt formaat.

Naast het puur uitvoeren van de schematische opname, kunnen in dit stadium simulaties van het circuit worden uitgevoerd. Sommige pakketten kunnen mogelijk worden gekoppeld aan simulatiepakketten. Voor toepassingen zoals RF-circuitontwerp, zal simulatie van het circuit het mogelijk maken om het uiteindelijke circuit meer te optimaliseren zonder een prototype te bouwen.

Als de schematische opname is voltooid, wordt het elektronische ontwerp van de schakeling in het bestand opgenomen en kan het worden geconverteerd naar wat een "netlijst" wordt genoemd. De netlijst is de interconnectiviteitsinformatie en het is in wezen de componentpinnen en de circuitknooppunten, of netten, waarmee elke pin is verbonden.

Eerste plaatsing van PCB-componenten

Alvorens verder te gaan met het gedetailleerde PCB-ontwerp en de lay-out, is het noodzakelijk om een ​​globaal idee te krijgen van waar componenten zich zullen bevinden en of er voldoende ruimte op het bord is om alle vereiste schakelingen te bevatten. Dit maakt het mogelijk beslissingen te nemen over het aantal benodigde lagen in het bord en ook of er voldoende ruimte is om alle schakelingen te bevatten.

Nadat een ruwe schatting is gemaakt van de ruimte en de geschatte locaties van de componenten, kan een meer gedetailleerde componentenlay-out worden gemaakt voor het PCB-ontwerp. Hierbij kan rekening worden gehouden met aspecten als de nabijheid van apparaten die mogelijk met elkaar moeten communiceren, en andere informatie met betrekking tot bijvoorbeeld RF-overwegingen.

Om componenten in het PCB-ontwerp te kunnen opnemen, moeten ze over alle relevante informatie beschikken. Dit omvat de footprint voor de printplaatblokken, eventuele boorinformatie, uitsluitingsgebieden en dergelijke. Meestal kunnen meerdere apparaten dezelfde footprint delen, dus deze informatie hoeft niet voor elk onderdeelnummer te worden ingevoerd. Er zal echter een bibliotheek worden opgebouwd voor alle gebruikte apparaten binnen het PCB-layoutontwerpsysteem. Op deze manier kunnen componenten die eerder zijn gebruikt eenvoudig worden opgeroepen.

Routing

Zodra de basisplaatsing is voltooid, is de volgende fase van het PCB-ontwerp het routeren van de verbindingen tussen alle componenten. De PCB-software routeert vervolgens de fysieke verbindingen op het bord volgens de netlijst uit het schema. Om dit te bereiken zal het gebruik maken van het aantal beschikbare lagen voor verbindingen en zo nodig via gaten creëren. Vaak wordt een laag toegewezen voor gebruik als grondvlak en een andere als krachtvlak. Dit vermindert niet alleen het ruisniveau, maar maakt het ook mogelijk om verbindingen met een lage bronweerstand voor de stroom te maken.

De routing kan een aanzienlijke hoeveelheid rekenkracht gebruiken. Dit geldt met name voor grotere ontwerpen waar er meer dan drie- of vierduizend componenten kunnen zijn. Waar routering moeilijk is als gevolg van een hoge componentdichtheid, kan dit ertoe leiden dat de routering veel tijd in beslag neemt.

PCB-bestanden: Gerber-bestanden, enz

De informatie voor de fotoplots van de PCB-lay-out wordt uitgevoerd in de vorm van Gerber-bestanden. Dit formaat is de standaard voor PCB-bestanden en ze zijn een vorm van numeriek besturingsbestand dat wordt gebruikt door een fotoplotter. Naast de Gerber-bestanden wordt ook boorinformatie gegenereerd samen met de zeefdruk en fotoresist-informatie.

Een belangrijk element in de kosten van een printplaat is het boren. Bij elk ontwerp zijn enkele gaten nodig voor de bevestiging, evenals gaten die nodig zijn voor alle benodigde conventionele componenten. Om kosten te besparen is het echter verstandig om zo min mogelijk gatmaten te gebruiken. Op deze manier hoeft de boor minder te worden vervangen en kan de tijd worden verkort.

Eenmaal voltooid, zal de informatie voor de PCB in veel gebieden van het fabricageproces worden gebruikt. Het zal niet alleen worden gebruikt voor de fabricage van de eigenlijke PCB zelf, maar de bestanden zullen ook worden gebruikt in andere delen van het fabricageproces. Ze kunnen worden gebruikt om een ​​pick-and-place-programma te ontwikkelen, en daarnaast kunnen de bestanden worden gebruikt bij de vervaardiging van een PCB-soldeermasker voor het toevoegen van soldeerpasta aan het bord voordat de componenten worden geplaatst. De bestanden kunnen ook worden gebruikt voor het ontwikkelen van verschillende vormen van testprogramma, zoals een "In-Circuit Test" (ICT), en in het bijzonder voor het ontwikkelen van een spijkerbed-testopstelling. Op deze manier is het PCB-ontwerp een cruciaal onderdeel van het hele productieproces voor elk product. Het PCB-ontwerp is meer dan alleen een ontwerp voor het basisbord.


Bekijk de video: SUBTITLES Burning Arduino Bootloader to ATmega328p. AVR ISP. PCBWAY (Oktober 2021).