Создавайте печатные платы для любителей с помощью профессиональных инструментов САПР, изменяя «правила проектирования»: 15 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Приятно, что любителям доступны профессиональные инструменты для печатных плат. Вот несколько советов по их использованию для создания плат, для изготовления которых не нужен профессиональный производитель…

Шаг 1. Введение, часть 1 - Моя претензия

В сети есть множество руководств по изготовлению собственных печатных плат. Перенос тонера, светочувствительные печатные платы, маркеры; всякая информация…

Точно так же существует ряд пакетов автоматизированного проектирования (САПР), предназначенных для помощи в создании проектов печатных плат, возможно, с сопутствующими схемами. У некоторых из них есть недорогие версии, предназначенные для студентов и любителей. Но я вижу на различных веб-страницах печатные платы, созданные с помощью этих пакетов САПР любителями, которые не «дружественны» к фактическому изготовлению любителями с использованием методов, описанных на страницах печатных плат. Прекрасно опубликованная печатная плата не так полезна, если для нее требуется типичная минимальная цена 50 долларов США от профессионального производителя плат. Я не сомневаюсь, что с правильным оборудованием, расходными материалами и некоторой практикой вы сможете освоить достаточно хорошие домашние методы изготовления печатных плат (выбирайте сами) для производства высококачественной платы значительной сложности, с мелкими следами и небольшими отверстиями., и так далее. Но многим печатным платам на самом деле не нужна такая сложность, и было бы неплохо, если бы они были РАЗРАБОТАНЫ таким образом, чтобы вам не НУЖДАЛСЯ большой опыт в изготовлении печатных плат, чтобы получить работающую печатную плату. Этот документ содержит несколько советов по настройке пакета САПР для создания плат, которые легче производить в среде любителей. Он основан на пакете Cadsoft Eagle CAD, но принципы являются относительно общими и должны быть применимы и к другим пакетам CAD.

Шаг 2: Введение, часть 2 - Cadsoft EAGLE

Cadsoft EAGLE: https://www.cadsoftusa.com/Cadsoft - немецкая компания, которая является настоящей Меккой просвещения в области распространения программного обеспечения. Помимо недорогих профессиональных пакетов для проектирования печатных плат (1200 долларов США), у них есть бесплатные, облегченные, некоммерческие и другие промежуточные лицензии. Их программное обеспечение работает под Windows, Linux и MacOSX. Это немного странно, с крутой (но не слишком высокой) кривой обучения на интерфейсе, но, судя по большинству отчетов, это не более, чем в других профессиональных пакетах САПР. У них есть онлайн-форумы поддержки, которые активны как со стороны компании, так и со стороны других пользователей, пакет находится в стадии разработки и становится лучше с каждым выпуском. Некоторые производители печатных плат принимают файлы САПР напрямую. Это хороший материал. Используйте его. Размножайте это. Купите его, когда «станете профессионалом». Этот документ не является учебным пособием по использованию EAGLE, хотя он, вероятно, будет несколько полезен в этой роли. Это больше о том, как настроить и настроить установку Eagle, чтобы она лучше подходила любителям.

Шаг 3: Наша примерная схема: мигают светодиоды

В качестве примера я собираюсь использовать простую и довольно стандартную двухтранзисторную «мигающую» схему с двумя светодиодами. Это выглядит так.

(Если вы решите построить это, транзисторы могут быть любыми кремниевыми NPN-типами общего назначения, такими как 2n4401, 2n2222, 2n3904.) Время включения каждого светодиода составляет примерно R * C (одна секунда для значений здесь). быть от 3 В до… любого значения, хотя вам может потребоваться отрегулировать токоограничивающие резисторы для более высоких напряжений.) Колпачки должны иметь номинальное напряжение немного выше, чем у источника питания, который вы собираетесь использовать. Для батареи на 9 В я использовал конденсаторы на 16 В. Резисторы на 1/4 ватта.)

Шаг 4: Размещение деталей

Это выглядит довольно просто, поэтому мы поместим компоненты на плату примерно так, как они выглядят на схеме:

Шаг 5. Автоматическая маршрутизация с использованием настроек по умолчанию, и что с этим не так…

Затем мы немного повозились с автотрассировщиком, стараясь установить верхнее направление позже на "N. A." чтобы получить одностороннюю плату (но используя все остальные настройки по умолчанию). Мы получаем что-то похожее на это.

Это действительно выглядит неплохо. Так в чем проблема? Проблема в том, что если вы попытаетесь сделать эту доску на своей кухне, вы, вероятно, столкнетесь с большим разочарованием. Есть две основные проблемы: 1) Ширина следа. Ширина дорожки по умолчанию составляет 10 мил (мил равен 1/1000 дюйма) или около 0,2 мм. Это нормально для большинства профессиональных производителей печатных плат; большинство из них может регулярно и надежно изготавливать доски толщиной до 6 мил. Но это ОЧЕНЬ замечательно, если использовать что-то вроде переноса тонера (напомним, что тонкий механический карандаш имеет 0,5 мм - почти в 3 раза больше!) Есть аналогичная проблема с количеством подушечки, оставшейся вокруг отверстий; Хотя это нормально для модного сверлильного станка с ЧПУ, если вы попытаетесь просверлить отверстия с помощью обычного домашнего оборудования, вы, вероятно, в конечном итоге удалите всю площадку. 2) Оформление. Это пространство, оставшееся между дорожками (или между дорожками и контактными площадками). Как и ширина дорожки, по умолчанию она имеет небольшое значение: 8 мил. это просто нереальная ценность для любителя …

Шаг 6: давайте исправим ПРАВИЛА ДИЗАЙНА

В совокупности эти параметры (и многие другие) называются «Правилами проектирования» платы. К счастью, они разработаны так, чтобы их можно было менять в соответствии с требованиями различных производителей печатных плат, и они также могут быть изменены, чтобы лучше соответствовать потребностям любителя. Вы можете перейти к проверке правил проектирования и параметрам с помощью команды или кнопки DRC. Это выглядит так.

Панель DRC обычно используется для проверки правил проектирования. После того, как доска выложена (обычно со значительной ручной трассировкой), вы нажимаете кнопку «ПРОВЕРИТЬ», и Орел идет и проверяет, что то, что вы сделали, соответствует указанным вами правилам проектирования. Однако автотрассировщик также обращает внимание на установленные вами правила проектирования; это не было бы очень полезной функцией, если бы автотрассировщик создавал «нелегальные» платы. Как видите, есть МНОГО параметров, которые вы можете изменить. Нас интересуют лишь некоторые из них. (отдельные параметры обычно иллюстрированы красивой картинкой, показывающей объект, который вы на самом деле меняете. Хорошая справочная функция…)

Шаг 7: изменение правил ДОПУСКА

На панели ЗАЗОР мы можем управлять желаемым зазором между несколькими разными типами объектов. По умолчанию зазор составляет 8 мил для всего…

В какой-то момент вам нужно решить, какими вы хотите видеть значения. Это всего лишь пример, так что я могу выбрать. Мне нравится 0,8 мм, что очень близко к 1/32 дюйма. Таким образом, мы можем установить несколько значений зазора на 0,8 мм: «одинаковые сигнальные» зазоры могут оставаться небольшими; нас это не особо заботит. Зазор между подушками и подушками должен быть значительно меньше 0,5 мм; подробнее об этом позже …

Шаг 8: изменение правил SIZES

На панели РАЗМЕРЫ нужно изменить следующий набор параметров.

Нам не нужно беспокоиться о микро- или глухих переходных отверстиях, потому что они, в первую очередь, не подходят любителям, и, во-вторых, не поддерживаются бесплатной программой Eagle. Мы можем установить минимальную ширину и минимальное сверло на (опять же) 0,8 мм (кстати, 0,8 мм - это сверло номер 68).

Шаг 9: изменение размеров пэдов с помощью правил RESTRING

Панель RESTRING контролирует размер контактных площадок. Было бы неплохо, если бы мы могли сделать кольцо толщиной 0,8 мм, но к тому времени, когда у вас будет 0,8 мм отверстия и 0,8 мм кольца с каждой стороны, у вас будут прокладки диаметром 2,4 мм. Поскольку у многих деталей контактные площадки расположены по центру 0,1 дюйма (2,54 мм), это не оставляет достаточно места МЕЖДУ

колодки. Поэтому я буду использовать здесь 0,6 мм, и мне все равно придется использовать меньшие значения зазора между колодками, о которых я упоминал выше. У меня все еще будут проблемы с PAD, которые намного больше, чем 0,8 мм (требуется около 1 мм отверстия, чтобы удерживать квадратную стойку 0,025 дюйма, как на многих разъемах). восстановление настроек, в зависимости от того, где у вас больше проблем с какой-либо техникой печатной платы, которую вы используете. Одним из преимуществ большой подушки является то, что она делает вас менее чувствительным к сверлу, которое вы действительно используете; даже если библиотека настроена для сверла 0,6 мм, а вы используете сверло 0,8 мм, у вас должно быть достаточно меди, чтобы у вас не было больших проблем. Вам не нужно устанавливать значения внутреннего слоя или микропереходов:

Шаг 10: Дополнительно: отрегулируйте ФОРМУ подушек

На панели ФОРМЫ мне нравится принудительно изменять форму площадки на ОКРУГЛУЮ, так как я уже сделал площадки очень большими на панели ОГРАНИЧЕНИЕ. Овальные площадки становятся ОЧЕНЬ большими, когда вы используете большие значения ограничения … Это не обязательно:

Шаг 11: Сохраните выбранные правила и снова проложите маршрут

Изменив все эти параметры, мы должны ПРИМЕНИТЬ их, а затем мы можем вернуться на панель ФАЙЛ и сохранить их в подходящем месте:

При создании будущих досок вы можете использовать панель FILE окна DRC для чтения удобных для любителей параметров, вместо того, чтобы повторно вводить их все. (Или просто получите файл honny.dru с верхней страницы.) Вы даже можете засунуть их в свой файл инициализации. Возвращаясь к схеме, если я запускаю автотрассировщик СЕЙЧАС, я получаю гораздо более разумный результат …

Шаг 12: Но зачем на этом останавливаться?

Мы могли бы остановиться на этом, но это не обязательно. Автотрассировщик работает по сетке (по умолчанию 50 мил), поэтому все, что он делает, - это прокладывает дорожки вдоль сетки в местах, которые не нарушают правила проектирования. Это, вероятно, означает, что есть значительно БОЛЬШЕ места для еще более широких гусениц или зазоров. Если мы Сгруппируем всю плату, мы можем «изменить ширину на 1,0 мм» или эквивалент и использовать опцию DRC «check», чтобы увидеть, ВСЕГДА ли мы передаем наши спецификации. Или мы могли бы

другой файл DRC с другими параметрами. Фактически, ширина дорожки этой платы может быть увеличена до 1,4 мм без нарушения наших правил зазора:

Шаг 13: Завершение дизайна печатной платы

На данный момент есть некоторые трассы, которые достаточно близко расположены друг к другу, и, возможно, имеет смысл вручную раздвинуть их немного дальше друг от друга и очистить некоторые странные вещи, которые сделал автотрассировщик. И я могу решить, что я хочу, чтобы это был один из тех сигнальных огней на краю сцены, который стоит сам по себе благодаря батарее 9 В, а это означает, что мне нужно немного изменить положение некоторых компонентов. Я могу перемещаться по шелкографии, чтобы использовать перенос тонера и для этого. Я получаю вот что:

Шаг 14: Но сработало ли это?

Давайте посмотрим. Я могу быть намеренно небрежным, чтобы лучше подражать кому-то без большого опыта, верно? (Конечно. Это хорошее оправдание. Обычно я сбегаю со своих плат на "плоттере" LPKF PCB, так что я действительно не умею делать это на своем собственном горьком пути.)

Лом картона, журнальная бумага / перенос тонера; на данный момент выглядит не так уж и замечательно. Подкрасьте фломастером … протравите, просверлите, очистите … Больше тонера для "шелкографии", добавьте компоненты и включите …

Шаг 15: Резюме

Это всего лишь пример, основанный на личном мнении. Ключевая мысль

Чем шире следы и чем больше между ними места, тем легче будет изготовить доску любителям. И большинство пакетов PCB имеют настройки, которые можно изменить, чтобы они сделали большую часть работы за вас …