Kurs Projektowania PCB #4: Porządek w projekcie

[H1M4W4R1]

Wstęp

W tym rozdziale poznasz kilka nowych elementów przydatnych przy pracy ze schematami i PCB. Zajmiesz się:

• nadawaniem nazw sieciom,
• stosowaniem flag zasilania (VCC i GND),
• wykorzystywaniem przelotek,
• oraz poprawnym prowadzeniem ścieżek w prostym układzie elektronicznym.

Aby przećwiczyć te techniki, wykonasz projekt znanego już z kursu elektroniki: prostego multiwibratora astabilnego, który steruje diodami niczym mały kogut policyjny. Schemat układu wygląda identycznie jak w rozdziale 7b kursu elektroniki.

Schemat multiwibratora astabilnego

Założenia

Projekt wykonany zostanie w całości w technologii SMD. Na tym etapie powinieneś już umieć:

• założyć nowy projekt,
• dodać płytkę PCB,
• korzystać z biblioteki Common Library.

Jeśli potrzebujesz przypomnienia, wróć do poprzednich rozdziałów.

Schemat układu

Większość potrzebnych komponentów (tranzystory, rezystory, diody LED) jest dostępna w Common Library. Dodaj je tak, jak robiłeś to wcześniej.

Jedynym wyjątkiem są kondensatory elektrolityczne 220 µF. Znajdziesz je w bibliotece LCSC:

1. Wybierz Place → Device / Reuse Block.
2. W lewym górnym rogu wybierz zakładkę LCSC.
3. W drugiej kolumnie ustaw kategorię Capacitors.
4. W polu właściwości ustaw Capacitance = 220uF.

Dodatkowo, dla ćwiczenia, zamiast typowych goldpinów możesz zastosować złącze XH 2.54, a dokładniej BX-XH2.54-2PZZ, które można łatwo znaleźć przez wyszukiwarkę w górnej części okna dodawania komponentów.

Można też wyszukać złącza bezpośrednio na stronie LCSC i skopiować do okna numer seryjny komponentu, w naszym przypadku: C18077833.

Po dodaniu elementów połącz je zgodnie z wcześniej poznanym schematem. Zauważysz, że schemat zaczyna wyglądać chaotycznie – to dobry moment, aby wprowadzić porządek.

 

Porządkowanie schematu

Aby schemat był czytelny:

1. Usuń kilka skrzyżowanych połączeń (np. połączenie baz tranzystorów oraz zasilania).
   1. Aktywuj narzędzie Place → Net Label.
   2. Nadaj nazwę obwodowi, np. Q1B dla bazy tranzystora Q1 i Q2B dla bazy tranzystora Q2.
   3. Oznacz tak samo każde miejsce, które ma być połączone z daną siecią.
2. Przesuń złącze zasilania w lewo.
3. Zamiast prowadzić linię zasilania po płytce, użyj flag zasilania:
   1. Wybierz Place → Net Flag i dodaj:
   2. VCC — dla zasilania,
   3. GND — dla masy.

Układ automatycznie potraktuje wszystkie miejsca oznaczone tą samą etykietą jako połączone - flagi zasilania i etykiety sieci działają tak samo, ale te pierwsze posiadają unikalne symbole w celu łatwiejszej lokalizacji.

W projektach warto nazwać wszystkie (a przynajmniej najważniejsze) połączenia – dzięki temu przy pracy w PCB będzie znacznie łatwiej rozpoznać, co jest czym.

Twój schemat powinien być teraz wyraźnie czytelniejszy i pozbawiony zbędnych skrzyżowań.

Poprawiony schemat

Projekt PCB

Po przejściu do PCB zauważysz, że układ mimo uporządkowanego schematu wciąż wymusza krzyżowanie ścieżek. Aby ułatwić prowadzenie połączeń, skorzystaj z przelotek.

Przelotka (Place → Via) pozwala prowadzić połączenie między warstwą górną a dolną. Praktyczna procedura wygląda tak:

1. Narysuj fragment ścieżki na górnej warstwie.
2. Wstaw przelotkę.
3. Przejdź do dolnej warstwy i kontynuuj ścieżkę (jeżeli używasz skrótu klawiaturowego do wstawienia przelotki program automatycznie zmieni stronę laminatu).
4. Jeśli potrzebujesz wrócić na górę – dodaj kolejną przelotkę.

W ten sposób można łatwo „przejść pod” innymi ścieżkami bez krzyżowania ich na tej samej warstwie.

W naszym projekcie jedną z linii z tranzystora poprowadzisz na dół, a drugą – na górze, nad istniejącą ścieżką.

Na płytkach dwuwarstwowych ścieżki powinny krzyżować się pod kątem 90°, aby ograniczyć zakłócenia wywoływane interferencją sygnałów, a każdą przelotkę prowadzącą sygnał warto uzupełnić pobliską przelotką masową - zmniejsza to pętlę sygnałową i poprawia integralność połączeń.

Dwustronna wylewka miedziana

Wylewki są często stosowane w płytkach profesjonalnych (zwłaszcza w zasilaniu). Wykonaj je na obu warstwach:

1. Wyprowadź ścieżkę z emiterów tranzystorów do przelotki i zostaw ją.
2. Przejdź na dolną warstwę i wykonaj wylewkę GND.
3. Wylewka powinna połączyć się z przelotkami – znikną wtedy linie braku połączeń.
4. Wróć na górną warstwę i zrób wylewkę VCC.

Uzyskasz w ten sposób stabilne, szerokie połączenia zasilania po obu stronach PCB.

Poniżej przykładowe PCB dla podglądu:

Przykładowo wytrasowane PCB

 

Nie zapomnij o weryfikacji DRC!

Edytowano 17 stycznia przez H1M4W4R1