Dar vida às suas ideias eletrônicas começa com o desenho de PCB, que é o processo de converter o projeto do seu circuito em um layout que pode ser usado para criar placas reais. Para iniciantes ou para quem deseja aprimorar suas habilidades, este guia guiará você por todas as etapas importantes de como desenhar uma PCB.
Etapa 1: comece com um esquema
O desenho de um layout de PCB começa com um bom esquema. O esquema é, na verdade, um diagrama que ilustra como todos os componentes do seu circuito estão conectados ou interconectados eletricamente. Ele também pode ser interpretado como o mapa de layout do seu desenho de PCB.
Use um software de captura de esquemáticos: comece criando seu esquemático usando um software de design de PCB, como Altium Designer, Eagle ou KiCad. Essas ferramentas permitem esboçar seu circuito, posicionar os componentes e conectá-los corretamente.
Verifique as conexões: certifique-se de que todas as conexões do seu esquema estejam corretas. Quaisquer erros aqui serão refletidos no desenho do seu PCB e isso pode levar a uma placa não funcional.
Leitura adicional: Como projetar um esquema de PCB?
Etapa 2: Defina o Esboço do Conselho
Depois de ter seu esquema pronto, a próxima tarefa que você precisa realizar é estabelecer o tipo de contorno para sua placa de circuito impresso. Nesta etapa, precisamos determinar o tamanho e o formato da placa.
Definir dimensões da placa: Defina a forma e o tamanho do seu PCB de acordo com o espaço normalmente disponível no produto final. Agora, no seu software de design, use a camada mecânica e esboce o contorno da placa.
Considere a montagem e o gabinete: Certifique-se também de considerar furos passantes para espaçadores e conectores, bem como outros recursos que devem ser acomodados na caixa. O contorno da placa deve incorporar todos esses recursos para evitar alguns desses desafios durante a construção.
Imagem da Altium
Etapa 3: coloque os componentes
Agora que o contorno da placa está definido, é hora de colocar os componentes na placa de circuito impresso. Esta etapa é sempre considerada importante, pois a orientação dos componentes afeta seriamente a funcionalidade e a capacidade de fabricação da placa.
Importar componentes do esquema: A maioria dos softwares de design de PCB oferece a opção de realizar uma transferência automática dos componentes do esquema para o layout da PCB. Isso garante que todos os componentes sejam posicionados e rotulados corretamente.
Posicionamento estratégico: Posicione os componentes de acordo com o fluxo do circuito, o que também é crucial. Por exemplo, posicione os conectores próximos às bordas da placa e tente colocar os componentes de alimentação próximos uns dos outros. Já os componentes sensíveis devem ser posicionados longe de áreas com alto nível de ruído.
Otimize o roteamento: organize os componentes para obter caminhos curtos e simples entre eles. Isso pode evitar problemas como diafonia e tornar os sinais mais confiáveis.
Etapa 4: Rotear os Rastros
O roteamento dos traços é uma etapa crítica no desenho de placas de circuito, que lida com a conexão das partes da sua placa de circuito impresso com traços de cobre. Precisamos realizar essa etapa com muito cuidado, pois ela determinará em grande parte o desempenho elétrico das placas.
Roteamento de energia e aterramento: Geralmente, primeiro fazemos o roteamento de energia e aterramento. Para PCBs que precisam lidar com altas correntes, trilhas mais largas são necessárias.
Roteamento do Rastreamento de Sinal: O próximo passo é o roteamento dos rastros de sinal. Eles devem ser roteados o mais curto e direto possível para reduzir a resistência e a indutância.
Use Vias Corretamente: Há casos em que duas ou mais camadas da placa de circuito possuem trilhas que precisam ser interligadas, o que só pode ser alcançado com o uso de vias. Embora sejam necessárias, elas precisam ser aplicadas da maneira correta. Muitas vias podem adicionar um novo tipo de resistência e tornar o processo de fabricação mais complexo.
Siga as regras de design: os projetistas de PCB devem seguir as regras de design fornecidas pelos fabricantes, que podem incluir a largura mínima dos traços condutores, o espaço entre eles e o tamanho das vias.
Etapa 5: Adicionar etiquetas e serigrafia
A camada de serigrafia é onde você encontra o texto, os símbolos e as etiquetas que deseja gravar nas placas de circuito impresso. Esta camada fornece dados importantes para a montagem e a correção de erros. Nesta etapa,
Etiquetar componentes: Certifique-se de imprimir a designação de referência de cada componente na placa de circuito impresso (por menor que seja o texto, sugere-se que seja claro e fácil de ler, por exemplo, R1, C1 e assim por diante). Isso ajuda na montagem das peças, pois permite ver uma etiqueta específica da peça e saber onde ela se encaixa.
Adicione marcações de polaridade: em componentes como diodos, capacitores e LEDs, adicione sinais de polaridade que mostrem o lado correto de um componente.
Observação: mantenha as marcações da serigrafia longe de pads e trilhas para evitar que sejam cobertas pela solda ou causem interferência.
Etapa 6: Execute uma verificação de regra de design (DRC)
Antes de finalizar o desenho da sua placa de circuito impresso, execute a Verificação de Regras de Projeto (DRC) na sua ferramenta de design de PCB. A DRC verifica o seu layout em relação aos requisitos de fabricação e notifica onde as trilhas se sobrepõem, onde as folgas são inadequadas ou onde há pinos desconectados.
Além da verificação automatizada, realize uma inspeção manual para verificar se há algum problema não identificado. Preste atenção especial a áreas como planos de energia e aterramento.
Etapa 7: Gerar arquivos Gerber
Depois de ter o desenho do seu PCB feito e você ter verificado cuidadosamente se há erros, o próximo passo é desenvolver Arquivos GerberOs arquivos Gerber são utilizados na indústria como o tipo de arquivo recomendado pelos fabricantes para a produção de PCBs. Eles contêm todos os dados necessários para a geração de arquivos de camada de cobre, serigrafia, máscara de solda e arquivos de perfuração.
Arquivos específicos de camada: crie um arquivo Gerber para cada camada do seu PCB: cobre superior e inferior, serigrafia, máscara de solda e contorno.
Arquivo de perfuração: como sempre, não se esqueça de criar um arquivo de perfuração Excellon que será usado para perfurar furos para vias, almofadas e locais de montagem.
Revisar antes de enviar: depois de concluir seu trabalho e antes de encaminhar os arquivos ao fabricante, você deve verificar todos os arquivos em um visualizador Gerber para ver se produziu o que pretendia.
Perguntas frequentes sobre desenho de PCB
Para desenhar uma placa de circuito, qual software devo usar?
Alguns softwares populares de design de PCB incluem Altium Designer, Eagle e KiCad, cada um com recursos diferentes. Por exemplo, o KiCad é gratuito e fácil de usar, enquanto o Altium Designer é preferido por profissionais por seus recursos avançados.
Para ajudar você a escolher um software de design de PCB adequado, leia: 8 principais softwares de design de PCB: uma comparação abrangente.
Ao desenhar uma placa de circuito, como determino a largura correta do traço para meu PCB?
Depende da corrente que os traços precisam transportar e da queda de tensão aceitável. Para determinar a largura de traço apropriada, você também pode usar calculadoras online.
Como posso garantir que meu projeto de PCB será fabricável?
Garanta a capacidade de fabricação seguindo as regras e diretrizes estabelecidas pelo fabricante e organizando os componentes com o mínimo de vias possível. Além disso, faça um protótipo do seu projeto para identificar possíveis erros.
Como evito problemas de integridade de sinal no meu desenho de PCB?
Para minimizar problemas de integridade do sinal, os projetistas de PCB devem manter as trilhas o mais curtas possível e evitar cantos agudos no roteamento das trilhas. Além disso, o uso adequado de técnicas de aterramento também é importante. Para sinais de alta velocidade, considere o uso de planos de aterramento e trilhas de impedância controlada.
Leitura adicional: Dominando a integridade do sinal de PCB: fatores-chave, dicas de design e métodos de teste
Qual é a melhor maneira de rotear a energia em um projeto de PCB?
Para roteamento de energia, use trilhas mais largas ou polígonos para lidar com correntes mais altas. Em placas multicamadas, pode ser útil empregar planos de energia separados para tensões diferentes. Faça com que as trilhas de energia sejam curtas e use capacitores de desacoplamento perto dos Circuitos Integrados.
