Kurs Projektowania PCB #0: Wstęp i oprogramowanie

[H1M4W4R1]

O kursie

W tym kursie wprowadzę Cię w świat projektowania płytek drukowanych od podstaw. Dowiesz się:

• jak przygotować blokowy schemat działania urządzenia,
• jak tworzyć schemat elektryczny,
• jak zaprojektować płytkę drukowaną (PCB) do produkcji w fabryce,
• jak unikać typowych błędów projektowych,
• jakie zasady obowiązują w obszarach kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) i integralności sygnałów.

Celem kursu jest przeprowadzenie Cię krok po kroku przez cały proces – od pomysłu do kompletnego projektu gotowego do wysłania do producenta.

Kurs jest dedykowany dla początkujących projektantów i omija wiele zaawansowanych zagadnień (lub wyłącznie o nich wspomina). Po jego ukończeniu zaprojektujesz proste płytki do własnych potrzeb, aczkolwiek nie licz na wiedzę niezbędną do zbudowania komputera od zera.

W tym kursie kładę marginalny nacisk na projektowanie układów od strony dobierania komponentów do określonych wymagań projektowych, a skupiam się głównie na tematach związanych z samym rysowaniem schematów czy trasowaniem PCB z wykorzystaniem oprogramowania komputerowego.

Spis treści

• #0 - Wstęp i oprogramowanie
• #1 - Wprowadzenie do System Level Design dla hobbystów
• #2 - Nasz pierwszy projekt
• #3 - Połączenia równoległe
• #4 - Porządek w projekcie
• #5 - Opcjonalne elementy i o magistralach słów kilka
• #6 - Stabilizatory liniowe i podstawy termiki
• #7 - Tranzystory mocy i edycja symboli
• #8 - Emisje krawędziowe i guard ringi
• #9 - Impedancja i terminacja
• #10 - Przetwornice oraz indukcyjność zasilania
• #11 - Pary różnicowe i oscylatory
• #12 - DRC, DFM i eksport plików
• #13 - Podsumowanie i kilka przydasiów
• #D1 - Tworzenie symboli i footprintów w EasyEDA Pro

Niezbędne oprogramowanie

Do realizacji kursu potrzebujesz programu typu EDA (Electronic Design Automation). Możesz korzystać z dowolnego narzędzia, jednak wszystkie lekcje i przykłady będziemy wykonywać w środowisku EasyEDA Pro ze względu na jego przystępność dla początkujących.

Na moment tworzenia kursu program jest dostępny bezpłatnie. Przy pierwszym uruchomieniu poprosi o wygenerowanie darmowej licencji – znajdziesz ją tuż pod linkiem instalatora.

Diagramy blokowe możesz tworzyć na kartce papieru, ale wygodniejszą opcją jest darmowe narzędzie draw.io. Jeśli masz doświadczenie programistyczne, możesz zainteresować się PlantUML, czyli językiem tekstowym do opisu diagramów i zależności.

Terminologia

Poniżej znajdziesz podstawowe pojęcia, które mogą pojawiać się w trakcie kursu (lub na stronach producentów / w oprogramowaniu):

• PCB (Printed Circuit Board) – płytka drukowana
• Pad – pole lutownicze
• Footprint – obrys elementu na PCB
• Net – połączenie elektryczne między punktami
• Via – przelotka łącząca warstwy PCB
• Track / Trace – ścieżka na PCB
• Copper pour (czasami polygon) – wypełnienie miedzią
• Layer – warstwa PCB
• Silk / silkscreen – warstwa opisowa
• DRC (Design Rule Check) – sprawdzanie reguł projektu
• ERC (Electrical Rule Check) – sprawdzanie reguł elektrycznych
• BOM (Bill of Materials) – lista elementów
• Gerber files – pliki produkcyjne PCB
• Stencil – szablon do nakładania pasty lutowniczej
• Clearance – minimalny odstęp między elementami i ścieżkami
• Impedance control – kontrola impedancji
• Differential pair – para różnicowa
• Ground plane – płaszczyzna masy
• Decoupling capacitor – kondensator filtrujący zasilanie
• Mounting hole – otwór montażowy
• Keepout area – obszar zabroniony dla ścieżek lub elementów

Środowisko EasyEDA

W tej części poznasz interfejs EasyEDA Pro. Omówimy najważniejsze nazewnictwo, byś mógł szukać narzędzi we właściwym miejscu.

Interfejs oprogramowania EasyEDA

 

1. Pasek narzędzi - jak w każdym innym oprogramowaniu
2. Ustawienia samej aplikacji (inne niż Settings na pasku narzędzi!)
3. Wszystkie projekty, które stworzyłeś.
4. Dziennik zdarzeń (tutaj będą pojawiały się błędy programu, raczej go nie potrzebujesz)
5. Biblioteka często używanych elementów (trzeba je dodać ręcznie)
6. Chat z konsultantem, który może pomóc jak coś nam się kompletnie zepsuło

Narzędzia edycji schematu

Pasek narzędzi w menu edycji schematu (lub symbolu)

1. Narzędzia ogólne
   1. Nowy element - dodaje nowy element do aktualnie otwartego projektu
   2. Nowy projekt
   3. Zapisz
   4. Stwórz kopię zapasową
   5. Cofnij
   6. Ponów
   7. Stwórz macierz elementów - umożliwia łatwe kopiowanie elementów w równych odstępach
   8. Znajdź podobne obiekty - szuka elementów o podobnych parametrach
   9. Przybliż
   10. Oddal
   11. Dopasuj przybliżenie by schemat mieścił się w oknie
   12. Dopasuj przybliżenie by wybrane elementy mieściły się w oknie
   13. Wybierz strefę, która ma mieścić się w oknie
2. Ustawienia siatki
   1. Rodzaj
   2. Odległość między kreskami / kropkami
   3. Jednostka odległości
   4. Przyciąganie do siatki (najlepiej zostawić włączone)
3. Sekcja dodawania elementów do schematu
   1. Komponent
   2. Element pasywny lub dioda (lepiej używać Common Library)
   3. Ścieżka / połączenie
   4. Macierz (zbiór ścieżek, muszą być nazwane)
   5. Nazwa ścieżki (label)
   6. Symbol zwarcia (połączenie dwóch ścieżek o różnych nazwach w jedną)
   7. Symbol zasilania / uziemienia (do wyboru)
   8. Port (używane przy schematach blokowych)
   9. Symbol braku połączenia (gdy posiadamy nieużywane wyprowadzenie układu scalonego, potencjometru itp.)
   10. Punkt testowy (np. do weryfikacji multimetrem/oscyloskopem)
   11. Linia
   12. Łuk
   13. Okrąg
   14. Prostokąt
   15. Krzywa Beziera
   16. Tekst
   17. Zdjęcie
   18. Elipsa
   19. Tabela
4. Narzędzia aktualizacji
   1. Eksport/aktualizacja PCB dla tej płytki
   2. Eksport/aktualizacja symbolu blokowego
5. Narzędzia dopasowania
   1. Dopasuj do lewej
   2. Dopasuj do prawej
   3. Dopasuj do góry
   4. Dopasuj do dołu
   5. Dopasuj do siatki
   6. Rozmieść w poziomie
   7. Rozmieść w pionie
   8. Obróć w lewo
   9. Obróć w prawo
   10. Przerzuć w poziomie (lustro)
   11. Przerzuć w pionie (lustro)
6. Narzędzia eksportu i ustawienia
   1. BOM - lista komponentów
   2. Netlista - lista połączeń
   3. Zamówienie części z LCSC
   4. Ustawienia

Narzędzia edycji PCB

Pasek narzędzi w menu edycji/trasowania PCB

1. Narzędzia podstawowe
   1. Nowy element - dodaje nowy element do aktualnie otwartego projektu
   2. Nowy projekt
   3. Zapisz
   4. Stwórz kopię zapasową
   5. Cofnij
   6. Ponów
   7. Stwórz macierz elementów - umożliwia łatwe kopiowanie elementów w równych odstępach
   8. Znajdź podobne obiekty - szuka elementów o podobnych parametrach
2. Narzędzia podglądu
   1. Wygeneruj podgląd PCB w 2D
   2. Wygeneruj podgląd PCB w 3D
3. Przerzuć płytkę w poziomie (przydatne przy pracy z płytkami wielowarstwowymi)
4. Ustawienia podświetlania warstw, które nie są wybrane (Normal - zmniejsz nasycenie, Inactive Layers Turn Grey - wyszarz, Inactive Layers Hiding - ukryj)
5. Jednostka odległości (mil jest przydatna do wymiarowania ścieżek, mm do wymiarowania PCB)
6. Styl siatki (siatka, punkty, niewidoczna)
7. Narzędzia dodawania elementów
   1. Pad
   2. Via / przelotka
   3. Obramowanie PCB
   4. Strefa miedzi (copper pour)
   5. Wypełniony rejon (działa podobnie do copper pour, ale nie uwzględnia ustawionych zasad)
   6. Slot / wycięcie w laminacie - przydatne do robienia otworów np. na gniazdo żarówki W5W/T10
   7. Rejon zabroniony (wyświetla błąd gdy zostanie w nim umieszczony zabroniony element. Przydatne by np. zabronić umieszczania ścieżek blisko cewki o silnym polu magnetycznym)
   8. Linia (i inne elementy graficzne)
   9. Tekst
   10. Wymiar (najlepiej na warstwie dokumentacji - Document Layer)
8. Narzędzia importu i weryfikacji
   1. Zaimportuj zmiany ze schematu
   2. Sprawdź poprawność trasowania PCB
9. Narzędzia trasowania
   1. Trasowanie pojedynczej ścieżki
   2. Rozszerzanie ścieżki
   3. Wybór narożników (w większości hobbystycznych projektów najlepiej stosować 45 stopni)
10. Narzędzia rozmieszczania
    1. Wyrównaj do…
    2. Rozmieść w osi…
    3. Obróć w lewo
    4. Obróć w prawo
11. Narzędzia eksportu i ustawienia
    1. Eksportuj GERBER (pliki do produkcji laminatu)
    2. Eksportuj CPL (pliki do montażu elementów przez maszyny)
    3. Zamów płytki PCB z JLCPCB
    4. Ustawienia

Podsumowanie

W kolejnych lekcjach zaczniesz od tworzenia prostych diagramów blokowych, które pomogą nam zaplanować działanie projektowanego urządzenia. Dzięki temu szybko zrozumiesz, jak przejść od pomysłu do pierwszej, działającej koncepcji.

Edytowano 18 stycznia przez H1M4W4R1

[Szern]

Dzięki! Już od dawna nieudolnie zabierałem się za temat. Akurat po kilkumiesięcznej przerwie wracam do elektroniki, więc wygląda na to, że zrobię pierwsze płytki z Twoim kursem.  

Mam jednak problem z rejestracją  na https://easyeda.com/ (w celu pobrania pliku licencji). Nie mogę przejść na stronę rejestracji ani logowania. Może to chwilowy problem. - Tak, to był chwilowy problem. Soft już zainstalowany i aktywowany.

Edytowano 6 lutego przez Szern

[H1M4W4R1]

3 godziny temu, Szern napisał:

Tak, to był chwilowy problem. Soft już zainstalowany i aktywowany.

Ostatnio internet w kraju nawala... dobrze, że się udało  Życzę powodzenia (i chętnie usłyszę, które tematy warto rozwinąć).

[Szern]

Dla mnie (ale niekoniecznie jestem reprezentatywny) szczególnie interesujący jest sam proces projektowania. O ile szczegóły obsługi programów można trochę poznać z dokumentacji, to nie ogarnę sam: jakich programów używać, jak zacząć, jak przygotować dane do kolejnego etapu, na co zwrócić uwagę itp. Przykładowo: bez problemu posłużę się schematami blokowymi, ale tylko w programowaniu. Nie wiem natomiast jak je wykorzystać w elektronice i projektowaniu płytki. Nie mam pojęcia jak wykorzystać schemat blokowy przy projektowaniu płytki.