Komplet guide til PCB-design til begyndere

Din pc har fungeret godt indtil nu, og pludselig er den tom og ikke tændt med alle de DIY-tricks, du har lært af venner og de selvfremstillede computerguruer. Prøv en rigtig computerguide, og han vil sandsynligvis fortælle dig, at din pc's Printed Circuit Board (PCB) er faldet fladt. Og nu har du to problemer i stedet for kun et: du har en pc, der er død og en lang terminologi, som du ikke ved noget om. Lad os se, hvordan vi kan hjælpe dig med at komme i gang med en ligetil guide til PCB-design til begyndere.

Hvad er en PCB?             

Et printkort, til tider benævnt et printkort, er et kort, der definerer funktionen af en elektrisk eller mekanisk ledningsstruktur i kredsløbet. De fleste elektroniske eller mekaniske enheder og apparater fungerer takket være de kommandoer, der genereres på printkortet. Det indebærer, at PCB er hjertet i disse systemer, og hvis de elektroniske kredsløb i disse systemer ikke er bygget på et sundt PCB-design eller -layout, fungerer systemet ikke.

PCB er lavet af materialer, der er ikke-ledere. Fiberglas er et godt eksempel på ikke-ledende materiale. På printpladen er kredsløb designet på pladerne med kobberspor for at muliggøre transmission af elektriske kommandoer fra en del til en anden. Ved at bore huller på pladen kan fabrikanten fastgøre elektroniske komponenter i deres tilsvarende positioner og lodde dem, så de sammen med kobbersporene danner et komplet kredsløb. PCB'erne, der bruges i elektroniske apparater, tillader præcis funktion, kontrol og overvågning af disse apparater sammenlignet med andre ledningsindstillinger.

Dele af en printplade

PCB har fire hoveddele: underlaget, kobberlaget, loddemasken og silkeskærm.

Underlaget er lavet af fiberglas forbundet med epoxy og kan betragtes som skelettet på tavlen. Det bruges, fordi det er ikke-ledende og kan modstå brud.

Kobberlaget består af en kobberfolie eller kobberbelægning. Formålet med denne del er at overføre de elektriske signaler til og fra brættet. Det kunne beskrives som PCB's CNS.

Loddemasken er PCB's beskyttende hud. Det er lavet af polymer og skal beskytte kobberlaget mod kortslutninger, når det kommer i kontakt med miljøet.

Silkeskærmen er din guide til PCB. Hvis vi tænkte på en graf, kunne vi beskrive silkeskærmen som din legende. Det er på siden og har et layout med numre på de forskellige dele, deres logoer, komponentreferencer og symbolskiftindstillinger.

Heldigvis behøver de fleste af os, der bruger elektroniske enheder, ikke at bekymre sig om PCB-møtrikkerne. Men hvis du er en elektronisk eller mekanisk ingeniør, er det at kende om pcb'er sjælen i dit erhverv. Der er masser, du har brug for at vide, begyndende med det grundlæggende i PCB og PCB design.

Hvad er PCB-design?

Hvis du har alle dele af en potentiel elektronisk enhed, men mangler PCB, er din enhed så god som ikke-eksisterende. Printed Circuit Design bringer din enhed til live. En layout-software bruges til at konvertere det skematiske diagram over dit kredsløb til et PCB-designlayout. Dette indebærer sammenkobling af komponenter og routing for at give form til elektrisk forbindelse på et kredsløbskort. Layoutsoftwaren vælges i henhold til det tilsigtede elektriske produkt, der skal realiseres. Hvis du er nybegynder, er det vigtigt at vide, at der findes forskellige typer layout-software. Her er 6 af de mest almindelige:

EAGLE (let anvendelig grafisk layout Editor)

En gratis PCB-layout-software, der kan downloades på Windows, Mac og Linux. Det er stort set populært, fordi det er let at bruge og har et stort bibliotek af elektroniske og elektriske komponenter. Ved hjælp af softwarens skematiske editor kan designeren tilføje komponenterne og forbinde dem i henhold til kredsløbskrav. Skematikken konverteres til PCB-layouteditor for at indstille komponenter på plads.

Multism

Multisme er almindeligt blandt layoutsoftwareforskere og praktikanter på grund af dets historie. Det blev udviklet til at undervise i elektronik i colleges og tilbyder undervisning, forskning og designløsninger. Disse funktioner gør det til en optimal mulighed, når det kommer til PCB-design til begyndere.

Blandt dens vigtigste styrker er dens evne til at analysere både analog og digital elektronik. Desuden tillader det også integration med kompleks parameteranalyse, indlejrede mål samt forenklet design med skabeloner, som brugeren kan definere, der passer til formålet.

Ofte givet samme kredit med EAGLE, men tænkte også at overgå det på grund af dets fremragende simuleringsmiljø, selvom EAGLE har et overlegen tilbud til PCB-layoutdesign. Multisim kan downloades på Windows.

OrCAD

OrCAD kan også downloades på Windows, Linux og Mac. Navnet på softwaren stammer fra firmanavnet (Oregon) og CAD (Computer-Aided Design). Softwaren har en standard OrCAD design suite, OrCAD Professional og Allegro suite.

Standard-suiten bruges til koncepter om produktionsdesign, mens Professional-suiten tilbyder designfærdigheder. Allegro-pakken bruges af fagfolk på ekspertniveau.

Altium Designer

Altium kan downloades på Windows, men ved hjælp af softwaren graver man dybere ned i lommen sammenlignet med det meste af det andet layout-software. Årligt abonnement spænder omkring 7000 dollars. Men dens avancerede funktioner til PCB-design gør det værd at mønten. De inkluderer design, udvikling, feltprogrammerbar gate array og skematisk indfangning.

Altium kan producere de mest komplekse design på kort tid og let, hvilket gør det perfekt til BCP-design til begyndere. Designere kan have en 3D-forhåndsvisning af deres arbejde for at lægge mærke til og kontrollere de mindste detaljer på designet.

KiCAD

KiCAD, der oprindeligt blev udviklet af Jean-Pierre Charras, er en gratis elektrisk design-software under Creative Commons (CC) License. Det kan bruges til at oprette 2D og 3D PCB-layouts blandt andre funktioner. Det har et bibliotek, der er nyttigt til PCB-design til begyndere.

PCB-designere finder KiCADs skematiske redigeringsprogram og layoutviser mest anvendelig til at oprette og ændre design. Softwaren understøtter filer oprettet med EAGLE.

EasyEDA

En webbaseret mulighed for automatiseret elektronisk design. Dette betyder, at du logger ind på firmaets websted og arbejder derfra uden at skulle downloade og optage plads på din maskine. Det beskrives som et brugervenligt interface, der gør det til en god platform i PCB-design for begyndere. Når du bruger EasyEDA, har du muligheden for at konsultere en lang række projekter fra biblioteket.

Den største styrke ved Easy EDA er dens kapacitet til at understøtte PCB-skemaer og biblioteker fra Altium og EAGLE plus et par andre designsoftware, der ikke er omtalt her.

Trin i design af PCB

Med ovennævnte viden om PCB er det lettere at forstå trinnene, der bruges til at designe PCB. Vi skitserer de vigtigste trin i PCB-design ved hjælp af Altium-softwaren beskrevet ovenfor.

Trin 1: Opret skematisk

I printkortdesign er det altid det nemmere valg at konvertere et skematisk til et kortlayout. Det er vanskeligere at designe direkte om bord. Den skematiske kan være en skabelon eller en oprettet af designeren og bruges til at oprette og redigere layout.

Trin 2: Opret kortdesign

Dette indebærer produktion af et tomt PCB-dokument (PCBdoc) ved hjælp af softwaren. Dokumentet giver dig mulighed for at indstille designform og dimensioner. Du kan gennemgå og opdatere indstillingerne, før du opretter den endelige PCBdoc.

 Trin 3: Knytte skemaet til tavlen

Dette involverer at knytte den skematiske information til PCBdoc ved hjælp af disse trin på dit layout-software.

  • Klik på design, og opdater derefter PCB (navn på din PCBdoc)
  • Der åbnes en dialogboks, der giver dig mulighed for at se komponenterne fra det skematiske. Derefter bekræfter du ændringerne ved at tilføje de skematiske oplysninger til dit PCB-projekt korrekt og klikke på valideringen ændre ændringer, når du er færdig.
  • En grøn status på alle elementer indikerer, at man går videre, og du kan med sikkerhed udføre ændringerne.
  • Luk dialogboksen.

Trin 4: Definition af tavlen og lagstakken

Ved hjælp af lagerstapeladministratoren på din software kan du definere formen og antallet af lag til din PCB.

Trin 5: Placering af komponenterne

På Altium designer kan du vælge at placere komponenterne i dit kredsløb automatisk eller manuelt. Ved at kombinere de to indstillinger kan du muligvis kontrollere, at hver komponent er placeret på deres respektive sted.

Trin 6: Marker borehullerne

Dette indebærer indsættelse af mærkerne på de pletter, hvor borehullerne vil blive lavet på selve pladen. Nogle designere beskriver muligvis det som montering og vias. Hullerne skal bores i henhold til PCB-producentens specifikationer.

Trin 7: Routing af sporene

Routing indebærer oprettelse af forbindelser mellem komponenterne. Hvis du har mere end et lag på selve pladen, foretages dirigering gennem huller fra et lag, der fungerer som et jordplan gennem alle lagene til det, der fungerer som kraftplanet.

Trin 8: Bekræft kredsløbets layout

På PCB-reglerne og begrænser editoren, kører du designregelkontrollen på din software ved at klikke på de regler, der gælder for dit design.

Trin 9: Tilføjelse af legenden

Når alt det ovenstående er gjort, er det nu tid til at tilføje etiketter, markeringer, logo, identifikatorer og andre aspekter af silkeskærmen. Sørg for, at skrifttypen let kan læses af brugeren.

Trin 10: Generering af designfiler

Designfilerne genereres som Gerber-filer. Gerber-filer er standardformatet for PCB, der præsenteres som en fotoplotter til opbygning af selve brættet.

Sidste ord

Den omfattende proces til PCB-design kan lyde kompleks for begyndere. At mestre de grundlæggende vilkår, kende den tilgængelige software og styrkerne i hver og følge de enkle trin, der er beskrevet, kan gøre PCB-design til begyndere meget mindre kompliceret.