Informazione

Come progettare un PCB: layout del circuito stampato

Come progettare un PCB: layout del circuito stampato

Sapendo come progettare un circuito stampato, PCB è un elemento chiave di qualsiasi processo di progettazione di circuiti elettronici.

Il layout e il design del PCB hanno un impatto importante sul modo in cui un circuito funziona, e quindi se il circuito stampato è progettato in modo efficace, il circuito funzionerà in modo più affidabile ed entro le sue specifiche.

Apparecchiature per la progettazione di PCB

Per i programmi di sviluppo commerciale sono disponibili CAD, pacchetti di progettazione assistita da computer necessari a causa della complessità.

Anche per lo studente e l'hobbista ci sono molti pacchetti molto buoni che possono essere ottenuti gratuitamente per un costo modesto.

Il vecchio processo di progettazione di PCB che utilizzava il nastro posizionato su un foglio di disegno principale è ormai lontano, sebbene sia possibile che ciò possa ancora essere fatto in un numero di casi molto limitati.

La capacità del software PCB varia notevolmente. Il budget, o anche il software gratuito, fornisce le funzioni di base, mentre i pacchetti di fascia alta consentono di incorporare molte più funzionalità nel progetto. Sono disponibili simulazioni, percorsi complessi e molti altri servizi.

La capacità di eseguire simulazioni sta diventando un requisito sempre più esigente con l'aumento della velocità delle schede digitali e i progetti di radiofrequenza che raggiungono frequenze sempre più elevate.

Cattura schematica del circuito

La prima fase nello sviluppo di un progetto PCB è catturare lo schema per il circuito. Ciò può essere ottenuto in vari modi. I circuiti possono essere inseriti in uno strumento di cattura schematica. Questo può far parte della suite di progettazione PCB, oppure può essere un pacchetto esterno il cui output può essere esportato in un formato adatto.

Oltre a eseguire esclusivamente la cattura schematica, in questa fase possono essere eseguite simulazioni del circuito. Alcuni pacchetti potrebbero essere in grado di interfacciarsi con i pacchetti di simulazione. Per applicazioni come la progettazione di circuiti RF, la simulazione del circuito consentirà di ottimizzare ulteriormente il circuito finale senza costruire un prototipo.

Con l'acquisizione schematica completa, il progetto elettronico del circuito è contenuto all'interno del file e può essere convertito in quella che viene definita una "netlist". La netlist è l'informazione di interconnettività ed essenzialmente i pin dei componenti ei nodi del circuito, o reti, a cui si collega ciascun pin.

Posizionamento iniziale dei componenti PCB

Prima di procedere con la progettazione e il layout dettagliato del PCB, è necessario avere un'idea approssimativa di dove verranno posizionati i componenti e se c'è spazio sufficiente sulla scheda per contenere tutti i circuiti richiesti. Ciò consentirà di prendere decisioni sul numero di strati necessari nella scheda e anche se è necessario prendere lo spazio sufficiente per contenere tutti i circuiti.

Una volta effettuata una stima approssimativa dello spazio e delle posizioni approssimative dei componenti, è possibile creare una disposizione dei componenti più dettagliata per la progettazione del PCB. Ciò può tener conto di aspetti come la vicinanza di dispositivi che potrebbero dover comunicare tra loro e altre informazioni relative a qualsiasi considerazione RF, ad esempio.

Affinché i componenti possano essere incorporati nel progetto PCB, devono avere tutte le informazioni rilevanti ad essi associate. Ciò includerà l'impronta per i pad del circuito stampato, qualsiasi informazione di perforazione, aree di esclusione e simili. In genere più dispositivi possono condividere la stessa impronta, quindi non è necessario immettere queste informazioni per ogni numero di parte del componente. Tuttavia, all'interno del sistema di progettazione del layout PCB verrà creata una libreria per tutti i dispositivi utilizzati. In questo modo è possibile richiamare facilmente i componenti che sono stati utilizzati in precedenza.

Routing

Una volta completato il posizionamento di base, la fase successiva della progettazione del PCB consiste nel instradare le connessioni tra tutti i componenti. Il software PCB instrada quindi le connessioni fisiche sulla scheda in base alla netlist dallo schema. Per ottenere ciò utilizzerà il numero di strati disponibili per le connessioni, creando fori passanti secondo necessità. Spesso uno strato verrà assegnato per l'uso come piano di massa e un altro come aereo di potenza. Ciò non solo riduce il livello di rumore, ma consente di effettuare collegamenti a bassa resistenza della sorgente per l'alimentazione.

Il routing può utilizzare una quantità significativa di potenza di calcolo. Ciò è particolarmente vero per i progetti più grandi in cui possono esserci fino a tre o quattromila componenti. Laddove l'instradamento è difficile a causa dell'elevata densità dei componenti, ciò può comportare che l'instradamento richieda una notevole quantità di tempo.

File PCB: file Gerber, ecc

Le informazioni per i tracciati fotografici del layout PCB vengono emesse sotto forma di file Gerber. Questo formato è lo standard per i file PCB e sono una forma di file a controllo numerico che viene utilizzato da un plotter fotografico. Oltre ai file Gerber, vengono generate anche informazioni sulla perforazione insieme alle informazioni sulla serigrafia e sulla foto-resistenza.

Un elemento importante nel costo di un circuito stampato è la perforazione. In qualsiasi progetto sono necessari alcuni fori per il fissaggio così come quelli richiesti per qualsiasi componente convenzionale necessario. Tuttavia, per ridurre i costi è consigliabile utilizzare il minor numero di fori possibile. In questo modo sarà necessario cambiare meno la punta e il tempo potrà essere ridotto.

Una volta completate, le informazioni per il PCB verranno utilizzate in molte aree del processo di produzione. Non solo verrà utilizzato per la produzione del PCB stesso, ma i file verranno utilizzati anche in altre aree del processo di produzione. Possono essere utilizzati per sviluppare un programma di prelievo e posizionamento, e in aggiunta a questo i file possono essere utilizzati nella produzione di una maschera per saldatura PCB per aggiungere pasta saldante alla scheda prima del posizionamento dei componenti. I file possono anche essere usati per sviluppare varie forme di programmi di test come un "In-Circuit Test" (ICT), e in particolare per lo sviluppo di qualsiasi dispositivo di test del letto di chiodi. In questo modo, il design del PCB è un elemento cruciale dell'intero processo di fabbricazione di qualsiasi prodotto. Il design del PCB è più di un semplice progetto per la scheda di base.


Guarda il video: Tutorial Processo fotoincisione di circuiti stampati con bromografo (Gennaio 2022).