Come progettare uno schema PCB: una guida passo passo

Schema PCB: cos'è? Perché è importante?

A progettazione di circuiti stampati Inizia con uno schema elettrico del PCB. Questo schema elettrico rappresenta visivamente il circuito elettronico come un grafico, utilizzando simboli per rappresentare i componenti e linee per mostrare le loro connessioni elettriche. In genere, lo schema elettrico del PCB viene sviluppato prima del layout fisico della scheda. Una volta verificato che lo schema del circuito stampato corrisponda al design previsto e alle specifiche di progetto, si può procedere con il layout del PCB e la fabbricazione. Uno schema elettrico del PCB consente a un ingegnere di comprendere come i vari componenti si interconnettono e le loro specifiche funzionalità. Questa conoscenza è fondamentale quando si ripara o si riproduce un circuito stampato. La seguente guida spiega il processo passo passo per la progettazione degli schemi elettrici di una scheda PCB. Continuate a leggere.

Come progettare uno schema PCB?

Passaggio 1: imposta le dimensioni della pagina

Valutare in anticipo le dimensioni e la complessità dello schema previsto quando si selezionano le dimensioni della pagina. Oltre al formato A4 standard, i fogli A3 e A2 più grandi possono contenere circuiti di dimensioni considerevoli che comprendono centinaia di componenti in complesse gerarchie multipagina. Se si tratta di un circuito semplice, potrebbero essere sufficienti pagine compatte A5 o A6.

Fase 2: Assegnare i nomi alle pagine

Impostate un foglio di copertina che elenchi i nomi/numeri di pagina per la navigazione. Utilizzate un raggruppamento intuitivo assegnando nomi di base orientati alle funzioni: "Alimentazione", "Configurazione del microcontrollore", "Interfaccia sensori", ecc. In alternativa, categorizzate per fasi del flusso di dati: "Input", "Elaborazione", "Output". Seguite la sequenza alfanumerica standard ed evitate ampi spazi vuoti tra i numeri di pagina per le aggiunte.

Fase 3: Definizione delle linee guida della griglia

Sebbene non sia una richiesta immediata da parte dei progettisti, la creazione di una griglia funge da riferimento necessario per lo strumento. Una griglia facilita il riferimento preciso dei componenti e delle loro connessioni. Garantisce che gli elementi del circuito aderiscano alla griglia, consentendo un'analisi fluida della rete durante l'ispezione.

Passaggio 4: barra del titolo della pagina

Situato in fondo alla pagina dello schema, il piè di pagina contiene informazioni dettagliate. Include le dimensioni della pagina, le classificazioni della scheda, la cronologia delle revisioni, il nome/funzione del circuito, i marchi di copyright e così via.

Passaggio 5: aggiungere note di supporto

I progettisti hanno il compito di documentare le note essenziali del circuito. Queste note possono essere redatte su documenti separati o su pagine adiacenti agli schemi elettrici. Soprattutto per i progetti più complessi, le annotazioni sono spesso dettagliate su pagine separate e riguardano aspetti come gli stati dei jumper e i vincoli del layout del PCB.

Passaggio 6: tenere traccia della cronologia delle revisioni
Il monitoraggio delle revisioni comporta la documentazione delle modifiche apportate al progetto. Include le date delle modifiche, le descrizioni delle modifiche, i nomi dei collaboratori e dei revisori, nonché i commenti delle revisioni. Questo registro si trova in genere nella pagina principale o finale del layout schematico.

Fase 7: Directory dei documenti schematici
La directory funge da catalogo di argomenti all'interno della documentazione schematica. Aiuta notevolmente i progettisti a individuare moduli specifici all'interno di progetti complessi. Per progetti più piccoli e semplici, questo passaggio può essere omesso se ritenuto superfluo.

Passaggio 8: disegnare il diagramma a blocchi

Sviluppare un diagramma a blocchi che comprenda i moduli chiave: processori, unità di memoria, periferiche, interfacce esterne e altri sottosistemi principali. Denotare le connessioni cruciali e i flussi di dati a livello di astrazione a blocchi.

Fase 9: Progettazione del diagramma schematico a strati

Nei casi in cui il file Stack di PCB è complesso e comprende più moduli, pertanto l'adozione di una struttura schematica a strati si rivela la più efficace. Questa rappresentazione gerarchica illustra visivamente il flusso del segnale tra i moduli. Cliccando su un modulo si ottiene una visualizzazione dettagliata dei suoi dettagli.

Passaggio 10: Riferimento del componente
Questa tabella di riferimento elenca i componenti elettronici standard insieme ai relativi indicatori di riferimento utilizzati negli schemi elettrici. Gli indicatori rispettano i criteri IEEE, sottolineando l'uso di lettere maiuscole per la denominazione specifica dei componenti.

Ulteriori letture- Componenti del circuito stampato: una guida completa

Fase 11: Generazione simbolica
Gli schemi elettrici comprendono vari elementi, come componenti attivi, passivi e connettori, e includono componenti come transistor, diodi, porte logiche, circuiti integrati per processori, FPGA e amplificatori operazionali. Sono inclusi anche dispositivi passivi come condensatori, induttori e trasformatori. Sebbene la creazione di nuovi componenti sia sconsigliata, a meno che non siano assenti dalla libreria standard, il rispetto degli standard di settore per la creazione di simboli è fondamentale.

Fase 12: Configurazione dell'amplificatore operazionale

Il rispetto degli standard IEEE nella creazione dei simboli è fondamentale, soprattutto per gli amplificatori operazionali. Per semplificare il processo di disegno, i progettisti spesso seguono configurazioni standard, posizionando i pin di ingresso a sinistra e quelli di uscita a destra, con i pin di alimentazione e di massa posizionati verticalmente. Assicurarsi che l'allineamento con le schede tecniche del produttore sia corretto quando si modifica l'orientamento o le connessioni dei simboli.

Fase 13: Notazione schematica eterogenea
Componenti come PGAF, unità di memoria e microprocessori, caratterizzati da più pin (dati, input/output, indirizzo, controllo e linee di alimentazione), necessitano di una notazione distinta per ogni sottocomponente all'interno di un singolo package per mantenere la chiarezza.

Passaggio 14: connessioni di rete
La chiarezza nella comprensione del circuito si ottiene contrassegnando opportunamente i punti di intersezione in cui i fili condividono le connessioni elettriche. Semplificare gli schemi elettrici implica la rappresentazione dei simboli comuni dei circuiti integrati (IC) anziché il disegno eccessivo di reti. L'enfasi sulle connessioni pin-to-pin organizzate tra dispositivi con nomi corrispondenti migliora la leggibilità.

Fase 15: Posizionamento strategico dei componenti

Il posizionamento ponderato degli elementi all'interno dello schema ha un impatto significativo sulla successiva distinta base e sulla creazione del package del circuito integrato.

Fase 16: Verifica delle regole di progettazione
Utilizzando Controllo delle regole di progettazione (DRC) all'interno del CAD garantisce l'integrità logica e fisica del progetto, valutando la conformità alle regole di progettazione abilitate durante la pianificazione.

Fase 17: Verifica della tabella netta
Dopo il completamento della progettazione schematica, la generazione della netlist è fondamentale per l'importazione del layout. Questo processo produce file leggibili dalle macchine (.mnl) e dagli esseri umani (.txt) che mostrano le connessioni elettriche. Si consiglia la verifica manuale delle reti per prevenire errori di progettazione.

Fase 18: Fattura of materiale
I moderni strumenti CAD offrono una funzionalità di creazione di distinte base (BOM), subordinata all'inserimento da parte dei progettisti di tutti i dati necessari durante la creazione o l'importazione dei componenti. La distinta base contiene informazioni vitali come i codici MPN (Manufacturing Part Number), i dettagli del pacchetto, i nomi dei fornitori o i codici dei componenti dei fornitori, essenziali per una documentazione accurata.

Fase 19: Elenco schematico
Spesso trascurato ma fondamentale, l'elenco degli schemi logici funge da strumento organizzativo fondamentale basato sulle esperienze di progettazione passate. Le checklist riducono al minimo gli errori nei diagrammi, garantendo schemi privi di errori che facilitano il lavoro del progettista del layout.

Conclusione

Questa guida presenta una panoramica completa sulla creazione di schemi di circuiti stampati. Che siate alle prime armi con gli schemi o che desideriate acquisire conoscenze avanzate, questa guida completa si propone come un prezioso riferimento per la creazione di schemi di circuiti stampati di alta qualità ed efficaci in tutte le fasi, dall'ideazione alla finalizzazione. Contattaci se hai altre domande.