• Progettazione dello schema
Prima della progettazione di un tipo di prodotto, è necessario effettuare una progettazione di schema, pianificare il modulo di base del circuito e disegnare lo schema elettrico, tutte operazioni che possono essere completate manualmente. Successivamente verrà applicato un semplice progetto come esempio per illustrare il processo di progettazione del PCB.
• Progettazione dello schema elettrico
Tutto inizia con un’idea. Poi viene lo schema elettrico e infine la progettazione del PCB. La progettazione dello schema è la base della progettazione del PCB, ed è correlata all’effetto del progetto del PCB, per cui se qualcosa va storto nello schema, inevitabilmente si verificheranno degli errori sui PCB. Pertanto, è di primaria importanza determinare la correttezza e l’accuratezza della progettazione dello schema.
• Creazione del diagramma schematico
1). Apri Altium Designer ed entra nell'interfaccia principale.
Secondo la priorità, fare clic su File>>New>>Project>>PCB Project e completare la creazione di un progetto di ingegneria prima di salvare questo file. Uno dei vantaggi della creazione del file di progetto di ingegneria consiste nel fatto che è conveniente gestire i file, inclusi i file di simboli degli schemi (.schlib), i file di package PCB (.pcblib), i file di schema elettrico (.SCH) e i file PCB (.PCB), che sono tutti contenuti nel file di progetto di ingegneria. Dopo la traduzione e la modifica dello schema elettrico, la netlist verrà importata nel PCB in modo che lo schema elettrico e il PCB siano considerati correlati e si possa effettuare un’operazione interattiva tra i file. Se non vengono inseriti nello stesso file di progetto di ingegneria, il PCB e gli schemi elettrici saranno considerati indipendenti l’uno dall’altro e la netlist dello schema elettrico non verrà automaticamente importata nel file PCB. Se non esiste un file di progetto di ingegneria, sarà necessario individuare il percorso dello schema elettrico nel processo di importazione della netlist nel PCB. In una certa misura, è più conveniente creare un file di progetto di ingegneria.
2). Il diagramma schematico è completamente costituito da connessioni tra simboli schematici, quindi i simboli del diagramma schematico devono essere prima stabiliti.
Nel file di progettazione, fare clic su File>>New>>Libraries>>Schematic Libraries e salvare. Nel file dello schema elettrico, creare ordinatamente i simboli schematici richiesti. Nel circuito di questo articolo, interruttore, LED e presa sono tutti inclusi nel circuito e i simboli di questi componenti sono già presenti in Altium Designer. Tuttavia, se si desidera realizzare un progetto totalmente compatibile con le proprie esigenze, è meglio creare una propria libreria. In realtà, pochi ingegneri utilizzano la libreria integrata. Nel processo di creazione della libreria, sarà necessario trovare le specifiche dei componenti corrispondenti, sulla base delle quali il progetto sarà in grado di garantire la correttezza dei nomi dei pin e dei contrassegni, come anodo e catodo di un LED o i tre terminali di un transistor.
3). Istituzione dell’imballaggio PCB.
Fare clic su File>>New>>Libraries>>PCB Libraries (.pcblib) e salvare. Il fatto che il package PCB sia ben definito determina la producibilità dei PCB. Oltre alla corrispondenza tra anodo e catodo e i simboli dello schema menzionati sopra, è necessario concentrarsi anche su molti dettagli. Ad esempio, bisogna prestare molta attenzione al package QFP, poiché le specifiche di solito forniscono la vista posteriore, quindi è necessario eseguire un’operazione di mirroring durante il processo di creazione del package PCB. In caso contrario, la libreria creata risulterà invertita. I pad per i componenti e la dimensione dei via devono inoltre rispettare determinati principi. La dimensione dei via dei componenti dipende dal diametro dei pin del componente, mentre quella del pad dipende dalla dimensione del via.
Prendiamo come esempio un package LED in cui il diametro del LED è 3 mm, la distanza tra i pin è 2,54 mm e il diametro dei pin è 0,6 mm. Nell’interfaccia di PCB Libraries:
a. Posizionamento del pad
①. Diametro della via del pad = diametro del pin del componente + 0,3 mm + 0,9 mm;
②. Il pad è progettato per essere un cerchio. Il suo diametro = diametro via del pad 0,9 mm + 1,2 mm = 2,1 mm (in genere 1,2 mm per scheda a 1 lato, 1,0 mm per scheda a 2 lati);
③. Se si applica la tecnologia SMT, il pad è solitamente posizionato sullo strato superiore;
④. Coordinata di posizionamento: X (-1,27 mm) e Y (0);
⑤. Il pad è definito come 1 pin (il designatore è definito come 1);
⑥. Il secondo pad viene posizionato con lo stesso metodo, tranne per il fatto che la sua coordinata di posizionamento è X (1,27 mm) e Y (0) e il pad è progettato come pin 2 con il designatore definito come 2.
Per rendere la produzione più conveniente, il punto di origine è impostato come il centro del componente nel package del componente, motivo per cui le coordinate dei pad menzionate sopra sono rispettivamente 1,27 e -1,27.
b. La serigrafia viene disegnata subito dopo il posizionamento dei pad.
c. Salva e assegna un nome al file.
4). Quando i simboli schematici dei componenti e il package PCB sono stati definiti, il passo successivo è collegare i simboli schematici al package PCB.
Il package PCB deve essere collegato ai simboli dello schema nell’attributo del componente. Dopo la creazione delle librerie di simboli di schema e delle librerie di package PCB, è necessario modificare e convertire le librerie corrispondenti. Nel frattempo, Altium Designer controllerà le informazioni di ciascun componente e, in caso di errori, verrà visualizzata automaticamente una finestra di avviso.
5). Disegno schematico.
Dopo aver definito i simboli schematici e il package PCB, si può iniziare a disegnare lo schema. Nel file di progetto, fare clic su File>>New>>Schematic.
Nell’interfaccia dello schema viene selezionato un disegno in formato A4 (in realtà, è possibile scegliere un disegno adatto in base al proprio progetto). Quindi, trova i simboli di schema già creati e inseriscili nell’interfaccia dello schema uno per uno. Infine, i pin devono essere collegati tramite linee di connessione elettrica.
Una volta completato lo schema, è possibile verificare automaticamente gli errori nel progetto. Sul diagramma schematico, fai clic con il tasto destro sullo schema completato e seleziona "compila documento ***.Schdoc" nel menu a comparsa.
• Istituzione di linee di produzione PCB
Nel file di progetto, fare clic su File>>Nuovo>>PCB>>salva.
1). Disegnare il riquadro del foglio del PCB e la sua dimensione può essere impostata in base alla struttura del sistema.Sul livello Mechanical 1 è disegnato il bordo del circuito stampato. Nell’esempio di questo articolo, le dimensioni del PCB sono 62×55 mm.
2). Inserire i componenti di piombo.Le informazioni sui componenti nel diagramma schematico e nella net list vengono importate nel PCB. Fare clic su Design >> "Update PCB Document ***.pcbDOC" >> "Validate Changes" e "Execute Changes".
3). Impostazione delle regole di progettazione.In questa parte vengono impostati la larghezza delle linee, la distanza tra le linee, la larghezza delle linee di alimentazione e delle linee di massa.
4). Layout. Un buon layout è già metà del lavoro.Le regole che devi seguire nell'impaginazione dovrebbero includere:
a. I fori di posizionamento devono essere fissati.
b. I componenti che necessitano di posizioni fisse devono essere fissati per primi, in modo da evitare che vengano spostati quando si muovono altri componenti.
c. Il layout dovrebbe essere eseguito dal grande al piccolo, dal difficile al facile in base ai moduli funzionali.
5). Instradamento.Il routing è un processo in cui le piste e i via vengono posizionati sul PCB per collegare i componenti:
a. Instradamento interattivo: fare clic su Place>>Interactive Routing con il cursore trasformato in una croce per l’instradamento.
b. Instradamento automatico: fare clic su Auto Route>>All>>Route All. Quindi avviare l’instradamento automatico.
6). Aggiunta di teardrop e rivestimento in rameaiuta a rafforzare l’intensità meccanica tra i terminali e il pad o tra i vias passanti.
In generale, il rivestimento in rame su aree estese dovrebbe essere implementato sul PCB dopo il routing. Di norma, il rivestimento in rame viene applicato per collegarsi alle linee di massa e aumentare l’area delle linee di massa, il che è utile per ridurre l’impedenza della linea di massa al fine di rendere stabile la trasmissione di alimentazione e segnali.
7). RDC.
Fare clic su Tools >> Design Rule Check. Tramite il pannello delle informazioni, è possibile scorrere l’elenco dei report di errore, in base al quale è possibile modificare il progetto del PCB, dopodiché eseguire il DRC finché non si verificano più errori.
