Tiedot

Piirilevyn suunnittelu: piirilevyn asettelu

Piirilevyn suunnittelu: piirilevyn asettelu

Piirilevy on osa piirilevyn suunnittelua, mikä on avainasemassa missä tahansa elektronisen piirin suunnitteluprosessissa.

Piirilevyn asettelulla ja suunnittelulla on merkittävä vaikutus piirin toimintatapaan, ja siksi, jos piirilevy on suunniteltu tehokkaasti, piiri toimii luotettavammin ja eritelmiensä mukaisesti.

Piirilevyjen suunnittelulaitteet

Kaupallisille kehitysohjelmille on saatavilla CAD-tietokoneavusteisia suunnittelupaketteja, joita tarvitaan monimutkaisuuden vuoksi.

Jopa opiskelijalle ja harrastajalle on tarjolla monia erittäin hyviä paketteja, jotka ovat joko ilmaisia.

Vanha piirilevyn suunnitteluprosessi, jossa käytetään pääpiirustusarkille asetettua teippiä, on kauan mennyt, vaikka onkin mahdollista, että tämä voidaan silti tehdä monissa hyvin rajoitetuissa tapauksissa.

Piirilevyn ohjelmisto-ominaisuudet vaihtelevat huomattavasti. Budjetti tai jopa ilmainen ohjelmisto tarjoaa perustoiminnot, kun taas yläpääpaketit mahdollistavat monien muiden palvelujen sisällyttämisen suunnitteluun. Simulaatiot, monimutkainen reititys ja monet muut palvelut ovat käytettävissä.

Kyvystä suorittaa simulaatioita on tulossa kasvava vaatimus digitaalisten levyjen nopeuksien kasvaessa ja radiotaajuussuunnittelun saavuttaessa yhä korkeammat taajuudet.

Piirin kaaviokuva

PCB-suunnittelun kehittämisen ensimmäinen vaihe on kaapata piirikaavio. Tämä voidaan saavuttaa monin tavoin. Piirit voidaan syöttää kaavamaiseen sieppaustyökaluun. Tämä voi olla osa piirilevyn suunnittelupakettia tai se voi olla ulkoinen paketti, jonka tuotos voidaan viedä sopivassa muodossa.

Pelkästään kaavamaisen sieppauksen lisäksi piirin simulaatioita voidaan suorittaa tässä vaiheessa. Jotkut paketit saattavat pystyä liittymään simulaatiopaketteihin. Sovelluksissa, kuten RF-piirisuunnittelu, piirin simulointi mahdollistaa lopullisen piirin optimoinnin enemmän rakentamatta prototyyppiä.

Kaavamaisen sieppauksen avulla piirin elektroninen suunnittelu sisältyy tiedostoon ja se voidaan muuntaa niin kutsutuksi "netlistiksi". Verkkoluettelo on yhteenliitettävyysinformaatio ja se olennaisesti komponenttinastat ja piirisolmut tai verkot, joihin kukin tappi liittyy.

Alkuperäinen piirilevykomponenttien sijoitus

Ennen PCB: n yksityiskohtaisen suunnittelun ja asettelun jatkamista on välttämätöntä saada karkea käsitys siitä, missä komponentit sijaitsevat ja onko levyllä riittävästi tilaa kaikkien vaadittujen piirien sisällyttämiseksi. Tämä mahdollistaa päätösten tekemisen taulussa tarvittavien kerrosten lukumäärästä ja myös siitä, onko tilaa riittävästi kaiken piirin sisällyttämiseksi.

Kun komponenttien tilasta ja likimääräisistä sijainneista on tehty karkea arvio, PCB-suunnittelua varten voidaan tehdä tarkempi komponenttien asettelu. Tässä voidaan ottaa huomioon sellaiset näkökohdat kuin laitteiden läheisyys, joiden on mahdollisesti oltava yhteydessä toisiinsa, ja muu tieto, joka liittyy esimerkiksi RF-näkökohtiin.

Jotta komponentit voidaan sisällyttää piirilevyn suunnitteluun, niillä on oltava kaikki asiaan liittyvät tiedot. Tämä sisältää piirilevytyynyjen jalanjäljen, kaikki poraustiedot, alueiden poissa pitämisen ja vastaavat. Tyypillisesti useilla laitteilla voi olla sama jalanjälki, joten näitä tietoja ei tarvitse syöttää jokaisen osan osanumerolle. Kaikkien käytettyjen laitteiden kirjasto kuitenkin rakennetaan piirilevyn asettelusuunnittelujärjestelmään. Tällä tavalla aikaisemmin käytetyt komponentit voidaan kutsua helposti.

Reititys

Kun perusasennus on valmis, piirilevyn suunnittelun seuraava vaihe on reitittää kaikkien komponenttien väliset yhteydet. Piirilevyohjelmisto reitittää sitten piirilevyn fyysiset yhteydet kaaviokuvan netlistin mukaan. Tämän saavuttamiseksi se käyttää liitäntöihin käytettävissä olevien kerrosten lukumäärää, mikä luo tarvittavia reikiä. Usein yksi kerros varataan käytettäväksi maatasona ja toinen voimatasona. Paitsi että se vähentää melutasoa, se mahdollistaa myös virtalähteen matalan lähdevastuksen kytkemisen.

Reititys voi käyttää huomattavan määrän laskentatehoa. Tämä pätee erityisesti suurempiin malleihin, joissa komponentteja voi olla yli kolme tai neljä tuhatta. Jos reititys on vaikeaa komponenttien suuren tiheyden vuoksi, tämä voi johtaa siihen, että reititys vie huomattavan ajan.

PCB-tiedostot: Gerber-tiedostot jne

Tiedot piirilevyasettelun valokuvakuvista lähetetään Gerber-tiedostoina. Tämä muoto on PCB-tiedostojen standardi, ja ne ovat eräänlainen numeerinen ohjaustiedosto, jota valokuvapiirturi käyttää. Gerber-tiedostojen lisäksi syntyy myös poraustietoja yhdessä näytön tulostuksen ja valonsuojaustietojen kanssa.

Yksi tärkeä piirre piirilevyn kustannuksissa on poraus. Kaikissa rakenteissa tarvitaan joitain reikiä kiinnittämiseen sekä aukkoja, joita vaaditaan tavanomaisille komponenteille. Kustannusten pienentämiseksi on kuitenkin järkevää käyttää mahdollisimman vähän reikäkokoja. Tällä tavalla pora tarvitsee vaihtaa vähemmän ja aikaa voidaan lyhentää.

Valmistuttuaan piirilevyä koskevia tietoja käytetään monilla valmistusprosessin alueilla. Sen lisäksi, että sitä käytetään itse varsinaisen piirilevyn valmistukseen, tiedostoja käytetään myös valmistusprosessin muilla alueilla. Niitä voidaan käyttää valinta- ja sijoitusohjelman kehittämiseen, ja tämän lisäksi tiedostoja voidaan käyttää PCB-juotosmaskin valmistuksessa juotospastan lisäämiseksi levylle ennen komponenttien sijoittamista. Tiedostoja voidaan käyttää myös erilaisten testiohjelmien, kuten "In-Circuit Test" (ICT) -työkalun, kehittämiseen ja erityisesti minkä tahansa kynsien sängyn testauslaitteen kehittämiseen. Tällä tavalla piirilevysuunnittelu on ratkaiseva tekijä minkä tahansa tuotteen koko valmistusprosessissa. Piirilevyjen suunnittelu on muutakin kuin vain peruskortin suunnittelu.


Katso video: SKS Control Oy (Joulukuu 2021).