Ein Leitfaden vom Schaltplan zum PCB-Design basierend auf Altium Designer

PCB, kurz für Printed Circuit Board, wird durch elektronische Drucktechnologie hergestellt und ist für die elektrische Verbindung von Komponenten verantwortlich. Der Schaltplan ist das einzige Prinzip, an das sich das PCB-Design halten muss, wobei die Anzahl der PCB-Schichten entsprechend der Komplexität des Schaltplans und der PCB-Größe bestimmt wird, um schließlich die von den Schaltungsdesignern festgelegten Funktionen zu implementieren. In Bezug auf die Anzahl der Schichten können Leiterplatten in einschichtige, zweischichtige, vierschichtige, sechsschichtige und andere Arten von Leiterplatten mit mehreren Schichten eingeteilt werden. Mit der Entwicklung der Elektroniktechnologie wurden Leiterplatten in allen Bereichen weit verbreitet und in fast jedem elektronischen Gerät eingesetzt.

Es gibt viele Arten von PCB-Designsoftware mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen, und in diesem Artikel wird Altium Designer im Prozess vom Schaltplanentwurf bis zur Erstellung von PCB-Designdateien angewendet.

Designprozess

• Schemadesign

Vor dem Entwurf eines Produkttyps muss ein Schemaentwurf durchgeführt, ein Grundmodul der Schaltung geplant und ein Schaltplan gezeichnet werden, was alles manuell vervollständigt werden kann. Dann wird ein einfaches Design als Beispiel angewendet, um den PCB-Designprozess anzuzeigen.

• Schaltplanentwurf

Alles beginnt mit einer Idee. Dann kommt der Schaltplan und schließlich das PCB-Design. Das Schaltplandesign ist die Grundlage des PCB-Designs und korreliert mit den Auswirkungen des PCB-Designs, sodass, wenn im Schaltplan etwas schief geht, einige Fehler auf den PCBs auftreten müssen. Daher geht es in erster Linie darum, die Korrektheit und Genauigkeit des Schaltplanentwurfs zu bestimmen.

• Erstellung eines schematischen Diagramms

1). Öffnen Sie Altium Designer und rufen Sie die Hauptschnittstelle auf.

Klicken Sie je nach Priorität auf Datei>>Neu>>Projekt>>PCB-Projekt und führen Sie vor dem Speichern dieser Datei eine Technikereinweisung durch. Ein Vorteil der Einrichtung von Konstruktionsdateien liegt darin, dass Sie bequem Dateien verwalten können, darunter Schaltplansymboldateien (.schlib), PCB-Verpackungsdateien (.pcblib), Schaltplandateien (.SCH) und PCB-Dateien (.PCB). sind alle in der Engineering-Datei enthalten. Nach der Übersetzung und Bearbeitung des Schaltplans wird die Netzliste in PCB geführt, so dass Schaltplan und PCB als korreliert betrachtet werden und ein interaktiver Betrieb zwischen Dateien durchgeführt werden kann. Wenn sie nicht in die gleiche Engineering-Datei eingefügt werden, werden PCB- und Schaltplandiagramme als voneinander unabhängig betrachtet und die Netzliste des Schaltplans wird nicht automatisch in die PCB-Datei geführt. Wenn keine Engineering-Datei vorhanden ist, muss der Pfad zum Schaltplan im Prozess der führenden Netzliste in der Leiterplatte gefunden werden. Bis zu einem gewissen Grad ist es bequemer, eine Engineering-Datei zu erstellen.

2). Das schematische Diagramm besteht vollständig aus der Verbindung zwischen den schematischen Symbolen, daher sollten zuerst die schematischen Diagrammsymbole erstellt werden.

Klicken Sie in der Engineering-Datei auf Datei>>Neu>>Bibliotheken>>Schaltplanbibliotheken und speichern Sie. Erstellen Sie in der Schaltplandatei ordnungsgemäß die erforderlichen Schaltplansymbole. In der Schaltung dieses Artikels sind Schalter, LEDs und Sockel alle in der Schaltung enthalten, und die Symbole dieser Komponenten wurden in Altium Designer beibehalten. Wenn Sie jedoch ein Design erstellen möchten, das vollständig mit Ihren Anforderungen kompatibel ist, ist es am besten, eine eigene Bibliothek einzurichten. Tatsächlich verwenden nur wenige Ingenieure die eingebaute Bibliothek. Im Prozess der Bibliothekserstellung müssen Sie Spezifikationen entsprechender Komponenten finden, auf deren Grundlage Ihr Design in der Lage ist, die Korrektheit von Stiftnamen und Markierungen wie Anode und Kathode einer LED oder drei Anschlüsse eines Transistors sicherzustellen. P>

3). PCB-Verpackungseinrichtung.

Klicken Sie auf Datei>>Neu>>Bibliotheken>>PCB-Bibliotheken (.pcblib) und speichern Sie. Ob die Leiterplattenverpackung gut etabliert ist, bestimmt die Herstellbarkeit von Leiterplatten. Abgesehen von der Anpassung zwischen Anode und Kathode und den oben erwähnten schematischen Symbolen sollten auch viele Details im Fokus stehen. Beispielsweise muss dem QFP-Gehäuse viel Aufmerksamkeit geschenkt werden, da die Spezifikationen normalerweise eine Rückansicht bieten, sodass es die Bildgebung im Prozess der Erstellung des PCB-Gehäuses bestehen muss. Ansonsten ist die etablierte Bibliothek gegenüber. Pad für Komponenten und Größe des Vias entsprechen ebenfalls den Prinzipien. Die Größe der Komponenten-Durchkontaktierungen hängt vom Durchmesser der Komponenten-Pins ab, während die des Pads von der Größe der Durchkontaktierung abhängt.

Nehmen wir ein Beispiel für ein LED-Gehäuse, bei dem der Durchmesser der LED 3 mm, der Stiftabstand 2,54 mm und der Durchmesser der Stifte 0,6 mm beträgt. In der Schnittstelle von PCB Libraries:

a. Padplatzierung
①. Via-Durchmesser Pad =Durchmesser Bauteilpin + 0,3 mm + 0,9 mm;
②. Pad ist als Kreis konzipiert. Sein Durchmesser =Pad-Via-Durchmesser 0,9 mm + 1,2 mm =2,1 mm (im Allgemeinen 1-seitige Platte + 1,2 mm, während 2-seitige + 1,0 mm);
③. Wenn SMT angewendet wird, wird das Pad normalerweise auf der obersten Schicht platziert;
④. Platzierungskoordinate:X (-1,27 mm) und Y (0);
⑤. Pad ist als 1 Pin definiert (Designator ist als 1 definiert);
⑥. Das zweite Pad wird mit der gleichen Methode platziert, außer dass seine Platzierungskoordinaten X (1,27 mm) und Y (0) sind und das Pad als 2-Pin ausgelegt ist, wobei der Bezeichner als 2 definiert ist.

Um die Herstellung bequemer zu machen, wird der Ursprungspunkt auf die Mitte des Bauteils im Bauteilpaket eingestellt, weshalb die Koordinaten der oben genannten Pads jeweils 1,27 und - sind. 1.27.

b. Der Siebdruck wird unmittelbar nach dem Platzieren des Pads gezeichnet.

c. Speichern und benennen Sie die Datei.

4). Wenn die Schaltplansymbole der Komponente und des PCB-Gehäuses eingerichtet sind, kommt als nächstes die Verbindung zwischen den Schaltplansymbolen und dem PCB-Gehäuse.

Das Leiterplattengehäuse muss mit Schaltplansymbolen im Komponentenattribut verbunden werden. Nach der Einrichtung von Schaltplansymbolbibliotheken und PCB-Gehäusebibliotheken müssen entsprechende Bibliotheken bearbeitet und übersetzt werden. In der Zwischenzeit überprüft Altium Designer die Informationen jeder Komponente und wenn Fehler auftreten, wird automatisch ein Hinweisfenster angezeigt.

5). Schemazeichnung.

Nach der Erstellung der Schaltplansymbole und des PCB-Pakets wird mit dem Zeichnen des Schaltplans begonnen. Klicken Sie in der Projektdatei auf File>>New>>Schematic.

In der Schnittstelle des Schaltplans wird eine A4-Zeichnung aufgenommen (tatsächlich kann eine geeignete Zeichnung entsprechend Ihrem Projekt ausgewählt werden). Suchen Sie dann die etablierten Schaltplansymbole und fügen Sie sie einzeln in die Schaltplanschnittstelle ein. Abschließend sollten Pins durch elektrische Verbindungsleitungen verbunden werden.

Nach Fertigstellung des schematischen Diagramms können Fehler im Design automatisch überprüft werden. Klicken Sie im schematischen Diagramm mit der rechten Maustaste auf das fertige Diagramm und wählen Sie "Dokument ***.Schdoc kompilieren" im Popup-Menü.

• Etablierung von PCB-Fliegen

Klicken Sie in der Projektdatei auf Datei>>Neu>>PCB>>Speichern.

1). Der Ziehblechrahmen der Leiterplatte und seine Größe können entsprechend der Systemstruktur eingestellt werden. Auf Mechanisch 1 wird der PCB-Blattrahmen gezeichnet. Im Beispiel dieses Artikels beträgt die Leiterplattengröße 62 x 55 mm.

2). Komponenten einführen. Komponenteninformationen in Schaltplan und Netzliste werden in die Leiterplatte geführt. Klicken Sie auf Design>>"PCB-Dokument ***.pcbDOC aktualisieren">> "Validate Changes" und "Execute Changes".

3). Einstellung der Designregeln. In diesem Teil werden Linienbreite, Abstand zwischen Linien, Linienbreite von Stromleitungen und Masseleitungen eingestellt.

4). Layout. Ein gutes Layout ist halb fertig. Zu den Regeln, die Sie beim Layout einhalten müssen, gehören:
a. Befestigungslöcher sollten repariert werden.
b. Komponenten, die feste Standorte benötigen, sollten zuerst fixiert werden, um zu verhindern, dass sie bewegt werden, wenn andere Komponenten bewegt werden.
c. Das Layout sollte von groß bis klein, von schwierig bis einfach anhand von Funktionsbausteinen erfolgen.

5). Routing. Routing ist ein Prozess, bei dem Leitungen und Durchkontaktierungen auf Leiterplatten platziert werden, um Komponenten zu verbinden:
a. Interaktives Routing:Klicken Sie auf Place>>Interactive Routing, wobei sich der Cursor für das Routing in ein Kreuz verwandelt.
b. Automatisches Routing:Klicken Sie auf Automatisches Routing>>Alle>>Alle weiterleiten. Dann startet das automatische Routing.

6). Das Hinzufügen einer Tropfen- und Kupferbeschichtung trägt dazu bei, die mechanische Intensität zwischen Leads und Pad oder zwischen Durchkontaktierungen zu verstärken.

Generell sollte nach dem Routing eine großflächige Kupferbeschichtung auf der Leiterplatte erfolgen. Normalerweise wird eine Kupferbeschichtung aufgetragen, um eine Verbindung mit Erdungsleitungen herzustellen und die Fläche der Erdungsleitungen zu vergrößern, was sich positiv auf die Verringerung der Erdungsleitungsimpedanz auswirkt, um die Strom- und Signalübertragung stabil zu machen.

7). Demokratische Republik Kongo.

Klicken Sie auf Tools>> Design Rule Check. Über die Informationstafel können Sie die Fehlerberichtsliste durchgehen, auf deren Grundlage Sie Ihr PCB-Design ändern können, wonach DRC ausgeführt wird, bis keine Fehler mehr auftreten.

Ausgabe von PCB-Dateien

• Gerber-Datei:Wird dem Leiterplattenhersteller geliefert.
• Bestückungsplan:Diese Datei wird der Werkstatt als Bedienungsanleitung angeboten.
• Bauteilkoordinate:Wird der Werkstatt zur automatischen Montage auf der Maschine angeboten.
• BOM:wird der Beschaffungsabteilung und der Fertigungsabteilung angeboten.
• Andere Dateien mit anderen Formattypen, falls erforderlich.

Design abgeschlossen

Bis jetzt haben wir das gesamte PCB-Design vom Schaltplan bis zur Ausgabe der PCB-Dateien abgeschlossen. Dieser Artikel bietet einen Überblick über diesen Prozess und weitere Details werden von Ihnen in Ihrer Praxis entdeckt.

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Nützliche Ressource:
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