KiCAD PCB-Design-Tutorial

KiCad ist ein Open-Source-Softwaretool zur Erstellung elektronischer Schaltpläne und PCB-Grafiken. Unter seiner einzigartigen Oberfläche enthält KiCad ein elegantes Ensemble der folgenden eigenständigen Softwaretools:

Programmname	Beschreibung	Dateierweiterung
KiCAD	Projektmanager	*.pro
Eschema	Schaltplan-Editor (sowohl Schaltplan als auch Komponente)	*.sch, *.lib, *.net
CvPcb	Fußabdruck-Auswahl	*.net
PCBneu	Leiterplatteneditor	*.kicad_pcb
Gerb-Ansicht	Gerber-Viewer	Alles übliche Gerber
Bitmap2-Komponente	Konvertieren Sie Bitmap-Bilder in Komponenten oder Footprints	*.lib, *.kicad_mod,*.kicad_wks
PCB-Rechner	Rechner für Komponenten, Leiterbahnbreite, elektrische Abstände, Farbcodes und mehr	Keine
Pl-Editor	Seitenlayout-Editor	*.kicad_wks

KiCad kann als ausgereift genug angesehen werden, um für die erfolgreiche Entwicklung und Wartung komplexer Elektronikplatinen eingesetzt zu werden. Es gibt keine Begrenzung der Platinengröße und kann problemlos bis zu 32 Kupferlagen, bis zu 14 technische Lagen und bis zu 4 Hilfslagen verarbeiten. KiCad kann alle Dateien erstellen, die zum Bau von Leiterplatten, Gerber-Dateien für Fotoplotter, Bohrdateien, Komponentenpositionsdateien und vieles mehr erforderlich sind. Als Open Source (GPL-lizenziert) stellt es das ideale Werkzeug für Projekte dar, die auf die Erstellung elektronischer Hardware mit Open-Source-Geschmack ausgerichtet sind.

Elektronische Schaltpläne zeichnen

1. Führen Sie zuerst KiCad auf Ihrem Computer aus. Sie können das Hauptfenster des KiCad-Projektmanagers aufrufen. Von hier aus haben Sie Zugriff auf acht eigenständige Softwaretools:Eeschema, Schematic Library Editor, Pcbnew, PCB Footprint Editor, GerbView, Bitmap2Component, PCB Calculator und Pl Editor

2. Erstellen Sie ein neues Projekt:Klicken Sie auf Datei> Neues Projekt. Benennen Sie die Projektdatei tutorial1. Die Projektdatei erhält automatisch die Erweiterung „.pro“. KiCad fordert Sie auf, ein dediziertes Verzeichnis zu erstellen, und klicken Sie zur Bestätigung auf Ja. Alle Ihre Projektdateien werden hier gespeichert.

3. Beginnen wir mit der Erstellung eines Schaltplans. Starten Sie den Schaltplaneditor Eeschema . Es ist die erste Schaltfläche von links.

4. Klicken Sie auf das Symbol Seiteneinstellungen in der oberen Symbolleiste. Stellen Sie die Seitengröße auf A4 ein und geben Sie den Titel als Tutorial1 ein. Sie werden sehen, dass hier bei Bedarf weitere Informationen eingegeben werden können. OK klicken. Diese Informationen füllen das Schaltplanblatt in der rechten unteren Ecke aus. Zoomen Sie mit dem Mausrad hinein. Speichern Sie das gesamte Schaltplanprojekt:Datei> Schaltplanprojekt speichern.

5. Wir platzieren nun unser erstes Bauteil. Klicken Sie auf das Symbol Komponente platzieren in der rechten Symbolleiste.

6. Klicken Sie in die Mitte Ihres Schaltplans. Auf dem Bildschirm erscheint ein Fenster Komponente auswählen. Wir werden einen Widerstand platzieren. Suchen / filtern Sie nach dem R des Widerstands. Möglicherweise bemerken Sie die Geräteüberschrift über dem Widerstand. Diese Geräteüberschrift ist der Name der Bibliothek, in der sich die Komponente befindet, was eine recht allgemeine und nützliche Bibliothek ist.

7. Doppelklicken Sie darauf. Dadurch wird das Fenster Komponente auswählen geschlossen. Platzieren Sie die Komponente im Schaltplan, indem Sie an die gewünschte Stelle klicken.

8. Klicken Sie auf das Lupensymbol, um die Komponente zu vergrößern. Verwenden Sie alternativ das Mausrad zum Vergrößern und Verkleinern. Drücken Sie die mittlere Maustaste, um horizontal und vertikal zu schwenken.

9. Bewegen Sie die Maus über die Komponente R und drücken Sie die Taste "r", die Komponente sollte sich drehen. Sie müssen nicht auf die Komponente klicken, um sie zu drehen.

10. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in die Mitte der Komponente und wählen Sie Komponente bearbeiten> Wert aus. Sie können das gleiche Ergebnis erzielen, indem Sie den Mauszeiger über die Komponente bewegen und die Taste "v" drücken. Alternativ bringt Sie die Taste "e" zum allgemeineren Bearbeitungsfenster. Beachten Sie, wie das Rechtsklick-Menü unten Tastenkombinationen für alle verfügbaren Aktionen anzeigt.

11. Das Fenster Komponentenwert erscheint. Ersetzen Sie den aktuellen Wert R durch 1 k. Klicken Sie auf OK.

12. Um einen weiteren Widerstand zu platzieren, klicken Sie einfach auf die Stelle, an der der Widerstand erscheinen soll. Das Komponentenauswahlfenster wird erneut angezeigt.

13. Der zuvor ausgewählte Widerstand befindet sich jetzt in Ihrer Verlaufsliste und wird als R angezeigt. Klicken Sie auf OK und platzieren Sie die Komponente.

14. Falls Sie einen Fehler machen und eine Komponente löschen möchten, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Komponente und klicken Sie auf Komponente löschen . Dadurch wird die Komponente aus dem Schaltplan entfernt. Alternativ können Sie den Mauszeiger über die Komponente bewegen, die Sie löschen möchten, und die Taste "Entf" drücken.

15. Sie können auch eine Komponente, die sich bereits auf Ihrem Schaltplan befindet, duplizieren, indem Sie mit der Maus darüber fahren und die Taste "c" drücken. Klicken Sie auf die Stelle, an der Sie die neue duplizierte Komponente platzieren möchten.

16. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den zweiten Widerstand. Wählen Sie Komponente ziehen. Positionieren Sie die Komponente neu und klicken Sie mit der linken Maustaste, um sie abzulegen.

17. Ändern Sie die Rastergröße. Sicher ist Ihnen aufgefallen, dass auf dem Schaltplanblatt alle Bauteile auf einem großen Rasterraster eingerastet sind. Sie können die Größe des Rasters einfach ändern, indem Sie mit der rechten Maustaste klicken> Raster auswählen. Generell wird empfohlen, für das Schaltplanblatt ein Raster von 50,0 mil zu verwenden.

18. Wir werden eine Komponente aus einer Bibliothek hinzufügen, die nicht im Standardprojekt konfiguriert ist. Wählen Sie im Menü Einstellungen> Komponentenbibliotheken und klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen für Komponentenbibliotheksdateien. Dann können Sie Strom- und Erdungssymbole platzieren, Pins hinzufügen und Verbindungen mit Etiketten mit ähnlichen Schritten wie oben herstellen, bis die elektronischen Schaltpläne fertig sind.

19. Wir werden nun unseren Schaltplan auf Fehler überprüfen. Klicken Sie auf das Symbol Elektrische Regelprüfung durchführen in der oberen Symbolleiste. Klicken Sie auf die Schaltfläche Ausführen. Es wird ein Bericht erstellt, der Sie über Fehler oder Warnungen, wie z. B. getrennte Kabel, informiert. Sie sollten 0 Fehler und 0 Warnungen haben. Bei Fehlern oder Warnungen erscheint auf dem Schaltplan ein kleiner grüner Pfeil an der Stelle, an der sich der Fehler oder die Warnung befindet. Aktivieren Sie ERC-Dateibericht erstellen und klicken Sie erneut auf die Schaltfläche Ausführen, um weitere Informationen zu den Fehlern zu erhalten.

20. Um eine Stückliste (BOM) zu erstellen, gehen Sie zum Eeschema-Schaltplaneditor und klicken Sie auf das Symbol Stückliste in der oberen Symbolleiste. Standardmäßig ist kein Plugin aktiv. Sie fügen eines hinzu, indem Sie auf die Schaltfläche Add Plugin klicken. Wählen Sie die *.xsl-Datei aus, die Sie verwenden möchten, in diesem Fall wählen wir bom2csv.xsl. Drücken Sie nun Generieren. Die Datei (gleicher Name wie Ihr Projekt) befindet sich in Ihrem Projektordner. Öffnen Sie die *.csv-Datei mit LibreOffice Calc oder Excel. Ein Importfenster erscheint, drücken Sie OK.

Layout Leiterplatte

1. Klicken Sie im KiCad-Projektmanager auf das Pcbnew-Symbol . Das Pcbnew-Fenster wird geöffnet. Wenn Sie eine Fehlermeldung erhalten, die besagt, dass eine *.kicad_pcb-Datei nicht existiert, und Sie fragen, ob Sie sie erstellen möchten, klicken Sie einfach auf Ja.

2. Beginnen Sie mit der Eingabe einiger Schaltplaninformationen. Klicken Sie auf das Symbol Seiteneinstellungen in der oberen Symbolleiste. Stellen Sie das Papierformat auf A4 und den Titel auf Tutorial1 ein.

3. Es empfiehlt sich, zunächst den Abstand und die minimale Leiterbahnbreite auf die von Ihrem Leiterplattenhersteller geforderten einzustellen. Generell können Sie das Spiel auf 0,25 und die minimale Spurweite auf 0,25 einstellen. Klicken Sie auf das Menü Designregeln> Designregeln. Wenn es noch nicht angezeigt wird, klicken Sie auf die Registerkarte Netzklassen-Editor. Ändern Sie das Feld Abstand oben im Fenster auf 0,25 und das Feld Spurbreite auf 0,25, wie unten gezeigt. Die Maße sind in mm.

4. Klicken Sie auf die Registerkarte Global Design Rules und stellen Sie Min. Spurbreite auf 0,25 Fuß ein. Klicken Sie auf OK, um Ihre Änderungen zu bestätigen und das Fenster des Design Rules Editor zu schließen.

5. Jetzt importieren wir die Netzlistendatei. Klicken Sie auf das Symbol Netzliste lesen in der oberen Symbolleiste. Klicken Sie auf die Schaltfläche Browse Netlist Files, wählen Sie im Dateiauswahldialog tutorial.net aus und klicken Sie auf Read Current Netlist. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Schließen.

6. Alle Komponenten sind über eine dünne Gruppe von Drähten namens Ratsnest verbunden. Stellen Sie sicher, dass die Schaltfläche Rattennest ausblenden des Boards angezeigt wird wird gedrückt. Auf diese Weise können Sie das Rattennest sehen, das alle Komponenten verbindet.

7. Sie können jede Komponente verschieben, indem Sie mit der Maus darüber fahren und die Taste "g" drücken. Klicken Sie auf die Stelle, an der Sie sie platzieren möchten. Verschieben Sie alle Komponenten, bis Sie die Anzahl der Drahtüberkreuzungen minimieren. Dann können Sie hier Änderungen vornehmen, bis Sie ein ideales PCB-Layout erhalten.

Gerber-Dateien generieren

Sobald Ihr benutzerdefiniertes Schaltungsdesign abgeschlossen ist, können Sie Gerber-Dateien für jede Schicht generieren und sie zur Leiterplattenproduktion an den Hersteller senden.

1. Öffnen Sie in KiCad das Softwaretool Pcbnew und laden Sie Ihre Platinendatei, indem Sie auf das Symbol klicken .

2. Klicken Sie auf Datei> Plotten. Wählen Sie Gerber als Plotformat und wählen Sie den Ordner aus, in dem alle Gerber-Dateien abgelegt werden sollen. Fahren Sie fort, indem Sie auf die Schaltfläche „Plot“ klicken.

Alle in diesem Abschnitt erwähnten Operationen sind nur ein Teil der KiCad-Gesamtfunktionen. Genaueres erfahren Sie in Ihrer Praxis.

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