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Como projetar um PCB: layout da placa de circuito impresso

Como projetar um PCB: layout da placa de circuito impresso

Sabendo como projetar uma placa de circuito impresso, o PCB é um elemento-chave de qualquer processo de design de circuito eletrônico.

O layout e design da 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 terá um desempenho mais confiável e dentro de suas especificações.

Equipamento de design PCB

Para programas de desenvolvimento comercial, existem muitos CAD, pacotes de design auxiliado por computador disponíveis que são necessários como resultado da 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 PCBs de usar fita adesiva colocada em uma folha de desenho mestre acabou, 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 recursos sejam incorporados ao design. Simulações, roteamento complexo e muitos mais recursos estão disponíveis.

A capacidade de realizar simulações está se tornando um requisito cada vez maior, com o aumento da velocidade das placas digitais e os projetos de radiofrequência alcançando frequências cada vez mais altas.

Captura esquemática de circuito

O primeiro estágio 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 design do PCB ou pode ser um pacote externo cuja saída pode ser exportada em um formato adequado.

Além de realizar puramente a captura esquemática, simulações do circuito podem ser realizadas nesta fase. Alguns pacotes podem fazer interface 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 construir um protótipo.

Com a captura esquemática completa, o design eletrônico do circuito está contido no arquivo e pode ser convertido para o que é denominado "netlist". A netlist é a informação de interconectividade e essencialmente os pinos componentes e os nós de circuito, ou redes, aos quais cada pino se conecta.

Posicionamento inicial do componente PCB

Antes de prosseguir com o design e layout detalhados da 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 que uma estimativa aproximada tenha sido feita do espaço e localizações aproximadas dos componentes, um layout de componente mais detalhado pode ser feito para o projeto do PCB. Isso pode levar em consideração 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 da PCB, eles devem ter todas as informações relevantes associadas a eles. Isso incluirá a pegada das almofadas da placa de circuito impresso, qualquer informação de perfuração, áreas de exclusão e similares. Normalmente, vários dispositivos podem compartilhar a mesma pegada, portanto, essas informações não precisam ser inseridas para cada número de peça do componente. No entanto, uma biblioteca para todos os dispositivos usados ​​será construída dentro do sistema de design de layout de PCB. Desta forma, os componentes que foram usados ​​anteriormente podem ser acessados ​​facilmente.

Encaminhamento

Uma vez que a colocação básica tenha sido completada, o próximo estágio do projeto da 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 conseguir isso, ele usará o número de camadas disponíveis para conexões, criando orifícios de passagem conforme necessário. Freqüentemente, uma camada será alocada para uso como plano de solo e outra como plano de potência. Isso não apenas reduz o nível de ruído, mas permite que conexões de baixa resistência da fonte sejam feitas para a alimentação.

O roteamento pode usar uma quantidade significativa de capacidade 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 os gráficos de fotos do layout PCB são enviadas na forma de arquivos Gerber. Este formato é o padrão para arquivos PCB e eles são uma forma de arquivo de controle numérico que é usado por uma plotadora de fotos. Além dos arquivos Gerber, as informações de perfuração também são geradas junto com a impressão da tela e as informações do fotorresistência.

Um elemento importante no custo de uma placa de circuito impresso é a perfuração. Em qualquer projeto, alguns orifícios são necessários para a fixação, bem como aqueles necessários para quaisquer componentes convencionais necessários. No entanto, para reduzir custos, é aconselhável usar o mínimo possível de tamanhos de orifícios. 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 só será usado para a fabricação do PCB em si, 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 de 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 In-Circuito" (ICT), e particularmente no desenvolvimento de qualquer dispositivo de teste de base de unhas. Desta forma, o design do 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.


Assista o vídeo: Confecção passo a passo de placa de circuito impresso pelo método de transferência térmica. (Novembro 2021).