Como Projetar uma PCB: Layout da Placa de Circuito Impresso
Ao projetar placas de circuito impresso, há vários estágios principais que você precisa saber como realizar para produzir o melhor projeto de PCB para uma determinada aplicação.
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Nosso tutorial sobre projeto do PCB inclui:
Noções básicas de design de PCB | Captura e desenho esquemático | Layout / roteamento de PCB | Diretrizes de projeto de PCB | Integridade do sinal PCB
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Saber como projetar uma placa de circuito impresso, PCB é um elemento chave de qualquer processo de projeto de circuito eletrônico.
O layout e o design do PCB têm um grande impacto na maneira como um circuito funciona e, portanto, se a placa de circuito impresso for projetada de maneira eficaz, o circuito funcionará de maneira mais confiável e dentro de suas especificações.
Equipamento de design de PCB
Para programas de desenvolvimento comercial, existem muitos CAD, pacotes de design assistido por computador disponíveis que são necessários devido à complexidade.
Mesmo para o estudante e amador, existem muitos pacotes muito bons que são gratuitos e podem ser obtidos por um custo modesto.
O antigo processo de design de PCB de usar fita colocada em uma folha de desenho mestre já se foi há muito tempo, embora seja possível que isso ainda possa ser feito em alguns casos muito limitados.
A capacidade do software PCB varia consideravelmente. O orçamento, ou mesmo o software livre, fornece as funções básicas, enquanto os pacotes de ponta permitem que muito mais facilidades sejam incorporadas ao design. Simulações, roteamento complexo e muitas outras facilidades estão disponíveis.
A capacidade de realizar simulações está se tornando um requisito cada vez maior com o aumento das velocidades das placas digitais e os projetos de radiofrequência atingindo frequências cada vez mais altas.
Captura esquemática do circuito
A primeira etapa no desenvolvimento de um projeto de PCB é capturar o esquema do circuito. Isso pode ser alcançado de várias maneiras. Os circuitos podem ser inseridos em uma ferramenta de captura esquemática. Isso pode fazer parte do conjunto de projetos de PCB ou pode ser um pacote externo cuja saída pode ser exportada em um formato adequado.
Além de realizar puramente a captura esquemática, as simulações do circuito podem ser realizadas nesta fase. Alguns pacotes podem ser capazes de interagir com pacotes de simulação. Para aplicações como a simulação de projeto de circuito de RF do circuito permitirá que o circuito final seja mais otimizado sem a construção de um protótipo.
Com a captura esquemática completa, o projeto eletrônico do circuito está contido no arquivo e pode ser convertido para o que é chamado de “netlist”. A netlist é a informação de interconectividade e é essencialmente os pinos componentes e os nós do circuito, ou redes, aos quais cada pino se conecta.
Colocação inicial do componente PCB
Antes de prosseguir com o projeto e layout detalhados do PCB, é necessário ter uma ideia aproximada de onde os componentes serão localizados e se há espaço suficiente na placa para conter todos os circuitos necessários. Isso permitirá decisões sobre o número de camadas necessárias na placa e também se há espaço suficiente para conter todos os circuitos necessários.
Uma vez feita uma estimativa aproximada do espaço e das localizações aproximadas dos componentes, um layout de componente mais detalhado pode ser feito para o projeto de PCB. Isso pode levar em conta aspectos como a proximidade de dispositivos que podem precisar se comunicar uns com os outros e outras informações pertencentes a quaisquer considerações de RF, por exemplo.
Para que os componentes possam ser incorporados ao projeto do PCB, eles devem ter todas as informações relevantes associadas a eles. Isso incluirá a pegada para os pads da placa de circuito impresso, qualquer informação de perfuração, áreas de exclusão e similares. Normalmente, vários dispositivos podem compartilhar o mesmo espaço, portanto, essas informações não precisam ser inseridas para cada número de peça do componente. No entanto, uma biblioteca para todos os dispositivos usados será criada dentro do sistema de design de layout de PCB. Desta forma, os componentes que foram usados anteriormente podem ser acessados facilmente.
Roteamento
Uma vez concluída a colocação básica, a próxima etapa do projeto do PCB é rotear as conexões entre todos os componentes. O software PCB então roteia as conexões físicas na placa de acordo com a netlist do esquema. Para isso, usará o número de camadas disponíveis para conexões, criando furos de passagem conforme necessário. Freqüentemente, uma camada será alocada para uso como plano de solo e outra como plano de energia. Isso não apenas reduz o nível de ruído, mas também permite que conexões de baixa resistência da fonte sejam feitas para a energia.
O roteamento pode usar uma quantidade significativa de poder de computação. Isso é particularmente verdadeiro para projetos maiores, onde pode haver mais de três ou quatro mil componentes. Onde o roteamento é difícil devido à alta densidade de componentes, isso pode fazer com que o roteamento leve um tempo significativo.
Arquivos PCB: arquivos Gerber, etc.
As informações para as plotagens de fotos do layout do PCB são geradas na forma de arquivos Gerber. Este formato é o padrão para arquivos PCB e eles são uma forma de arquivo de controle numérico usado por uma plotadora de fotos. Além dos arquivos Gerber, as informações da broca também são geradas junto com a impressão da tela e as informações do fotorresistente.
Um elemento importante no custo de uma placa de circuito impresso é a furação. Em qualquer projeto, alguns furos são necessários para fixação, bem como aqueles necessários para quaisquer componentes convencionais necessários. No entanto, para reduzir custos, é aconselhável usar o menor número possível de furos. Desta forma, a broca precisará ser trocada menos e o tempo pode ser reduzido.
Depois de concluídas, as informações do PCB serão usadas em muitas áreas do processo de fabricação. Não apenas será usado para a fabricação do próprio PCB, mas os arquivos também serão usados em outras áreas do processo de fabricação. Eles podem ser usados para desenvolver um programa pick and place e, além disso, os arquivos podem ser usados na fabricação de uma máscara de solda PCB para adicionar pasta de solda à placa antes da colocação do componente. Os arquivos também podem ser usados para desenvolver várias formas de programa de teste, como um “Teste de Circuito” (ICT), e particularmente no desenvolvimento de qualquer dispositivo de teste de cama de pregos. Desta forma, o projeto de PCB é um elemento crucial de todo o processo de fabricação de qualquer produto. O design do PCB é mais do que apenas um design para a placa básica.
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