Como projetar um esquema de PCB: um guia passo a passo

Esquema de PCB: O que é? Por que é importante?

A projeto de placa de circuito impresso começa com um diagrama esquemático de PCB. Este layout esquemático de PCB representa visualmente o circuito eletrônico como um gráfico, usando símbolos para representar os componentes e linhas para mostrar suas conexões elétricas. Normalmente, o esquema de PCB é desenvolvido antes do layout físico da placa. Uma vez que o esquema da placa de circuito seja verificado para corresponder ao design e às especificações do projeto pretendidos, o trabalho no layout e na fabricação da PCB pode prosseguir. Um esquema de PCB permite que um engenheiro compreenda como os vários componentes se interconectam e suas funcionalidades específicas. Esse conhecimento é vital ao reparar ou reproduzir uma placa de circuito impresso. O guia a seguir explica o processo passo a passo de projeto de esquemas de placas de PCB. Vamos continuar lendo.

Como projetar um esquema de PCB?

Etapa 1: definir o tamanho da página

Avalie o tamanho e a complexidade do esquema projetado com antecedência ao selecionar as dimensões das páginas. Além do A4 padrão, folhas maiores A3 e A2 acomodam circuitos substanciais abrangendo centenas de componentes em hierarquias complexas de várias páginas. Se contiver um circuito simples, páginas compactas A5 ou A6 podem ser suficientes.

Etapa 2: Nomeie as páginas

Configure uma folha de rosto listando os nomes/números das páginas para navegação. Utilize agrupamento intuitivo, alocando nomes básicos orientados a funções – “Fonte de Alimentação”, “Configuração do Microcontrolador”, “Interface de Sensores” etc. Alternativamente, categorize por etapas no fluxo de dados – “Entradas”, “Processamento”, “Saídas”. Siga a sequência alfanumérica padrão e evite grandes espaços entre os números de página para apêndices.

Etapa 3: Estabelecendo diretrizes de grade

Embora não seja uma demanda imediata dos projetistas, a configuração de uma grade serve como uma referência necessária para a ferramenta. Uma grade facilita a referência precisa dos componentes e suas conexões. Ela garante que os elementos do circuito adiram à grade, permitindo uma sondagem de rede perfeita durante a inspeção.

Etapa 4: Barra de título da página

Situado na parte inferior da página do esquema, o rodapé contém detalhes abrangentes. Ele abrange as dimensões da página, classificações da placa, históricos de revisão, nome/função do circuito, marcas de direitos autorais e assim por diante.

Etapa 5: adicione notas de apoio

Os projetistas são responsáveis ​​por documentar notas essenciais sobre circuitos. Essas notas podem ser redigidas em documentos separados ou em páginas ao lado dos desenhos esquemáticos. Especialmente em projetos complexos, as anotações costumam ser detalhadas em páginas separadas, abrangendo aspectos como estados dos jumpers e restrições de layout da placa de circuito impresso.

Etapa 6: Rastrear o histórico de revisões
O acompanhamento de revisões envolve a documentação das alterações feitas no projeto. Inclui datas de modificações, descrições das alterações, nomes dos colaboradores e revisores, bem como comentários da revisão. Esse registro normalmente fica na página principal ou final do layout esquemático.

Etapa 7: Diretório de documentos esquemáticos
O diretório serve como um catálogo de tópicos dentro da documentação esquemática. Ele auxilia significativamente os projetistas na localização de módulos específicos em projetos complexos. Para projetos menores e mais simples, esta etapa pode ser omitida se considerada desnecessária.

Etapa 8: Desenhe o diagrama de blocos

Desenvolver um diagrama de blocos abrangendo os módulos principais – processadores, unidades de memória, periféricos, interfaces externas e outros subsistemas principais. Indicar conexões e fluxos de dados cruciais no nível de abstração do bloco.

Etapa 9: Projeto de diagrama esquemático em camadas

Nos casos em que o Empilhamento de PCB é complexo, com múltiplos módulos, adotar uma estrutura esquemática em camadas se mostra mais eficaz. Essa representação hierárquica ilustra visualmente o fluxo de sinais entre os módulos. Clicar em um módulo fornece uma visão aprofundada de seus detalhes.

Etapa 10: Referência de componente
Esta tabela de referência lista os componentes eletrônicos padrão juntamente com seus indicadores de referência designados, utilizados em diagramas esquemáticos. Os indicadores aderem a IEEE critérios, enfatizando o uso de letras maiúsculas para nomenclatura de componentes específicos.

Leitura adicional- Componentes da placa de circuito: um guia completo

Etapa 11: Geração simbólica
Os esquemas abrangem vários elementos, como ativos, passivos e conectores, incorporando componentes como transistores, diodos, portas lógicas, circuitos integrados de processadores, FPGAs e amplificadores operacionais. Dispositivos passivos como capacitores, indutores e transformadores estão incluídos. Embora a criação de novos componentes seja desencorajada, a menos que estejam ausentes da biblioteca padrão, a adesão aos padrões IEEE para a criação de símbolos é crucial.

Etapa 12: Configuração do amplificador operacional

Aderir aos padrões IEEE ao criar símbolos é vital, especialmente para amplificadores operacionais. Para simplificar o processo de desenho, os projetistas frequentemente seguem configurações padrão, posicionando os pinos de entrada à esquerda e os pinos de saída à direita, com os pinos de alimentação e aterramento posicionados verticalmente. Garantir o alinhamento com as folhas de dados do fabricante é crucial ao alterar a orientação ou as conexões dos símbolos.

Etapa 13: Notação esquemática heterogênea
Componentes como PGAF, unidades de memória e microprocessadores, caracterizados por vários pinos (dados, entrada/saída, endereço, controle e linhas de energia), necessitam de notação distinta para cada subcomponente dentro de um único pacote para manter a clareza.

Etapa 14: Conexões de rede
A clareza na compreensão dos circuitos é alcançada pela marcação adequada dos pontos de intersecção onde os fios compartilham conexões elétricas. Simplificar diagramas esquemáticos envolve representar símbolos comuns de circuitos integrados (CI) em vez de desenhar redes excessivamente. Enfatizar conexões pino a pino organizadas entre dispositivos com nomes correspondentes melhora a legibilidade.

Etapa 15: Posicionamento estratégico de componentes

O posicionamento cuidadoso dos elementos dentro do esquema impacta significativamente a lista de materiais subsequente e a criação do pacote IC.

Etapa 16: Verificação das regras de design
A utilização do Design Rule Checking (DRC) no CAD garante a integridade lógica e física do projeto, avaliando a conformidade com as regras de projeto habilitadas durante o planejamento.

Etapa 17: Verificação da tabela de rede
Após a conclusão do projeto esquemático, a geração da netlist é crucial para a importação do layout. Esse processo produz arquivos legíveis por máquina (.mnl) e por humanos (.txt) exibindo as conexões elétricas. A verificação manual das redes é recomendada para evitar erros de projeto.

Etapa 18: Conta of material
Ferramentas CAD modernas oferecem um recurso de criação de listas de materiais (BOM), que depende da inserção de todos os dados necessários pelos projetistas durante a criação ou importação das peças. A BOM inclui informações vitais, como números de peça de fabricação (MPN), detalhes da embalagem, nomes ou números de peça dos fornecedores, essenciais para uma documentação precisa.

Etapa 19: Lista esquemática
Frequentemente esquecida, mas essencial, a lista esquemática lógica serve como uma ferramenta organizacional crucial com base em experiências anteriores de design. As listas de verificação minimizam erros em diagramas, garantindo esquemas sem erros que facilitam o trabalho do designer de layout.

Conclusão

Este guia apresenta um resumo completo da criação de esquemas de placas de circuito. Seja para iniciantes em esquemas ou para quem busca conhecimento avançado, este guia abrangente pretende ser uma referência valiosa para a criação de esquemas de placas de circuito impresso eficazes e de alta qualidade em todas as etapas, do conceito à finalização. Por favor, entre em contato conosco se você tiver alguma outra dúvida.