Feu PCB aficionats amb eines CAD professionals modificant "Regles de disseny": 15 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

És bo que hi hagi algunes eines professionals per a plaques de circuits a disposició dels aficionats. Aquests són alguns consells per utilitzar-los taulers de disseny ito que no necessiten un fabricant professional per fer-los realment …

Pas 1: Introducció, primera part - El meu crit

Hi ha nombrosos tutorials a la xarxa sobre com fer les vostres pròpies plaques de circuits impresos (PCB). tota mena d'informació …

De la mateixa manera, hi ha diversos paquets de disseny assistit per ordinador (CAD) dissenyats per ajudar a crear dissenys de PCB, possiblement amb esquemes adjunts. Alguns d’ells tenen versions de baix cost dirigides a estudiants i aficionats. Però veig a diverses pàgines web PCB creats amb aquests paquets CAD, per aficionats, que no són "amigables" a fabricar-los realment mitjançant els mètodes descrits a les pàgines de PCB. Un bonic PCB publicat no és gaire útil si requereix el preu mínim típic de 50 $ d’un fabricant professional de taulers. No tinc cap dubte que amb l’equip, els subministraments i la pràctica adequats, podeu obtenir tècniques de fabricació de PCB prou bones a casa (escolliu-les) per produir taulers d’alta qualitat de complexitat significativa, amb traces fines, petits forats., etcètera. Però molts PCB no necessiten aquesta complexitat i seria bo que estiguessin DISSENYATS de tal manera que no necessitessis molta experiència en la fabricació de PCB per obtenir un PCB funcionant. Aquest document conté alguns consells sobre com configurar un paquet CAD per crear taules que siguin més fàcils de fabricar en un entorn aficionat. Es basa en el paquet CAD de Eagle de Cadsoft, però els principis són relativament generals i també s’han d’aplicar a altres paquets CAD.

Pas 2: Introducció, part 2: Cadsoft EAGLE

Cadsoft EAGLE: https://www.cadsoftusa.com/Cadsoft és una empresa alemanya que és una autèntica meca de la il·luminació de la distribució de programari. A més dels paquets de disseny de PCB professionals a un preu raonable (1200 dòlars), tenen llicències gratuïtes, bàsiques, sense ànim de lucre i altres. El seu programari funciona sota Windows, Linux i MacOSX. És una mica peculiar, amb una corba d’aprenentatge pronunciada (però no massa alta) a la part frontal, però de la majoria d’informes no ho és més que altres paquets CAD professionals. Tenen fòrums d'assistència en línia actius tant de la companyia com d'altres usuaris, el paquet es troba en desenvolupament actual i millora amb cada versió. Diversos fabricants de PCB acceptaran directament els seus fitxers CAD. És una bona cosa. Utilitzeu-la. Propagueu-lo. Compreu-lo quan feu el "professional". Aquest document no és un tutorial sobre com utilitzar EAGLE, tot i que probablement us sigui útil en aquest paper. Es tracta més de com configurar i personalitzar una instal·lació Eagle per adaptar-se millor a l’aficionat.--- Vegeu també: Entrada esquemàtica Crea PCB a partir d’esquemes Creació de peces de la biblioteca Disseny de modificacions de regles Envia fitxers CAD als fabricants

Pas 3: el nostre circuit de mostra: parpellejar alguns LED

Com a exemple, faré servir un circuit senzill i bastant estàndard de dos transistors i dos leds "parpellejant". Es veu així.

(Si decidiu construir-ho realment, els transistors poden ser de qualsevol tipus NPN de silici per a usos generals com 2n4401, 2n2222, 2n3904.) El temps d'encesa de cada LED és d'aproximadament R * C (un segon per als valors aquí.) sigui de 3V fins a … sigui el que sigui, tot i que és possible que hàgiu d'ajustar les resistències limitadores de corrent per obtenir tensions més altes.) Els taps haurien de tenir una tensió nominal una mica superior a la font d'energia que voleu utilitzar. Per a una bateria de 9V, he fet servir taps de 16V. Les resistències són de 1/4 de watt.)

Pas 4: col·locació de les peces

Sembla bastant senzill, de manera que llançarem els components a un tauler gairebé tal com es veuen a l’esquema:

Pas 5: Autorout amb els valors predeterminats i què hi passa …

A continuació, juguem una mica amb l’autorouter, tenint cura d’establir la direcció superior superior a "N. A." per obtenir un tauler unilateral (però utilitzant tots els altres paràmetres predeterminats.) Tenim alguna cosa que sembli així.

De fet, sembla bastant agradable. Quin és el problema, doncs? El problema és que, si intenteu fer aquest tauler a la vostra cuina, probablement us sentireu frustrats. Hi ha dos problemes principals: 1) Amplada de traça. L'amplada de traça per defecte és de 10 mil (un mil és 1/1000 de polzada) o aproximadament 0,2 mm. Està bé per a la majoria de fabricants de PCB professionals; la majoria poden fabricar taules de forma rutinària i fiable fins a 6 mil. Però està molt bé fer-ho amb una transferència de tòner (recordeu que un llapis mecànic de plom fi fa 0,5 mm, gairebé 3 vegades més gran). Hi ha un problema similar amb la quantitat de coixinet que queda al voltant dels forats; tot i que està bé per a una màquina de perforació CNC de luxe, si intenteu perforar els forats amb un equipament domèstic típic, probablement acabareu traient tot el coixinet. 2) Liquidació. Aquest és l'espai que queda entre pistes (o entre pistes i pastilles). Igual que l'amplada de traça, per defecte és un nombre petit: 8 mil. això no és un valor realista per a un aficionat …

Pas 6: Fixem les NORMES DE DISSENY

Col·lectivament, aquests paràmetres (i molts altres) s’anomenen “regles de disseny” per al tauler. Afortunadament, estan dissenyats per ser canviants per satisfer els requisits de diferents fabricants de PCB i es poden canviar per adaptar-se millor a les necessitats de l’aficionat. Podeu accedir a la comprovació i opcions de regles de disseny amb l'ordre o el botó DRC. Sembla així.

El panell DRC sol utilitzar-se per fer una comprovació de la regla de disseny. Després de disposar un tauler (normalment amb un encaminament manual significatiu), feu clic al botó "COMPROVAR" i Eagle s'encarregaria d'assegurar-se que el que heu fet s'ajusta a les regles de disseny que heu especificat. Tanmateix, l'autorouter també presta atenció a les regles de disseny que heu establert; no seria una característica molt útil si l'autorouter creava taules "il·legals". Com podeu veure, hi ha MOLTS paràmetres que podeu canviar. Només ens interessen alguns d’ells. (els paràmetres individuals solen il·lustrar-se amb una bonica imatge que mostra l'objecte que realment canvieu. Una bona funció d'ajuda …)

Pas 7: modificació de les regles de CLEARANCE

Al tauler CLEARANCE, podem controlar l’espai desitjat entre diversos tipus d’objectes. L'autorització per defecte és de 8 milions per a tot …

En algun moment heu de decidir quins voleu que siguin els valors. Aquest és només un exemple, així que puc triar. M’agrada 0,8 mm, que s’acosta molt a 1/32 polzades. Per tant, podem establir un munt de valors de joc a 0,8 mm: les distàncies del "mateix senyal" es poden mantenir en xifres petites; no ens importa molt això. L'espai entre PAD i PAD ha de ser de 0,5 mm significativament menor; més sobre això més endavant …

Pas 8: modificació de les regles SIZES

El tauler SIZES té el següent conjunt de paràmetres per canviar.

No ens hem de preocupar de les vies micro o cegues, ja que en primer lloc no són adequades per als aficionats i, en segon lloc, no són compatibles amb el programa gratuït Eagle. Podem establir l'amplada mínima i la perforació mínima a (de nou) 0,8 mm (per cert, 0,8 mm és aproximadament un número de perforació 68).

Pas 9: Canviar les mides del bloc amb les regles RESTRING

El tauler RESTRING controla la mida dels coixinets. Estaria bé que poguéssim fer que l’anell tingués un gruix de 0,8 mm, però quan tingueu 0,8 mm de forat i 0,8 mm d’anell a cada costat, teniu coixinets de 2,4 mm de diàmetre. Com que moltes parts tenen els coixinets als centres de 2,54 mm, això no deixa prou espai ENTRE

coixinets. Així que faré servir 0,6 mm aquí i hauré d’utilitzar els valors de joc més petits entre els coixinets que he esmentat anteriorment. Seguiré tenint problemes amb els PAD que són molt més grans de 0,8 mm (es necessita aproximadament un forat d’1 mm per mantenir un pal quadrat de 0,025 polzades tal com es troba en molts connectors). Podeu canviar l’espai lliure del coixinet amb els diàmetres dels coixinets forçats per la restringir la configuració, segons on tingueu més problemes amb qualsevol tècnica de PCB que utilitzeu. Un dels avantatges d’un coixinet gran és que et fa menys sensible a la broca que realment fas servir; fins i tot si la biblioteca està configurada per a un trepant de.6mm i utilitzeu un trepant de.8mm, us hauria de quedar prou coure perquè no tingueu cap problema. No cal establir valors de capa interna ni de micro-via:

Pas 10: Opcional: ajusteu les FORMES del coixinet

Al tauler FORMES, m'agrada forçar la forma del coixinet a RODONAR, ja que ja he fet que els coixinets siguin molt grans al tauler RESTRING. Els coixinets ovals es fan MOLT grans quan s’utilitzen valors de restringiment grans … Això és opcional, però:

Pas 11: deseu les regles escollides i torneu a fer una autopista

Després d'haver canviat tots aquests paràmetres, els hauríem d'aplicar i, després, podem tornar al tauler FILE i desar-los en un lloc adequat:

Quan creeu futurs taulers, podeu utilitzar el tauler FITXER de la finestra del DRC per llegir els paràmetres adequats per als aficionats en lloc d’haver de tornar a escriure'ls tots. (O simplement obtingueu el fitxer honny.dru des de la pàgina superior.) Fins i tot podeu aspirar-lo al fitxer init. Tornant al circuit, si faig servir l’encaminador ARA, obtindré un resultat molt més raonable …

Pas 12: Però, per què aturar-se aquí?

Podríem parar aquí, però no cal. L'autorouter funciona en una quadrícula (per defecte a 50 quilòmetres), de manera que el que es fa és posar pistes al llarg de la quadrícula en llocs que no infringeixin les regles de disseny. Probablement això signifiqui que hi ha MOLT espai més per a pistes o distàncies encara més àmplies. Si agrupem tota la placa, podem "canviar l'amplada 1,0 mm" o equiv, i utilitzar l'opció "comprovar" DRC per veure si ENCARA passem les nostres especificacions. O ho podríem tenir

un altre fitxer DRC amb paràmetres diferents. De fet, aquest tauler pot augmentar l’amplada de traça fins a 1,4 mm sense infringir les nostres regles d’autorització:

Pas 13: Finalització del disseny del PCB

En aquest punt, hi ha algunes traces que estan raonablement juntes, i podria tenir sentit separar-les manualment una mica més i netejar algunes de les coses més desconegudes que ha fet l’autorouter. I puc decidir que vull que sigui un d’aquests llums d’avís de vora d’escenari que es mantinguin sols gràcies a la bateria de 9V, cosa que significa que hauria de reposicionar una mica alguns components. Puc moure'm per la serigrafia de manera que també pugui utilitzar la transferència de tòner. Acabo amb això:

Pas 14: però va funcionar?

A veure. Aquí puc ser descuidat intencionadament, per emular millor algú sense molta experiència, oi? (Per descomptat. Això és una bona excusa. Normalment surto dels taulers en un "plotter" de LPKF PCB, així que realment ho faig de manera difícil).

Tros de cartró, paper de revista / transferència de tòner; no sembla tan meravellós en aquest moment. Toqueu amb una puntera neta.. gravar, trepar, netejar … Més transferència de tòner per a la "serigrafia", afegir components i encendre-la …

Pas 15: resum

Aquest és només un exemple, basat en algunes opinions personals. El pensament clau és

que com més àmplies siguin les seves traces i més espai entre elles, més fàcil serà la fabricació del tauler pels aficionats. I la majoria dels paquets de PCB tenen configuracions que es poden modificar perquè facin la major part del treball per vosaltres …