Όταν μιλάμε για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, οι αρχάριοι συχνά συγχέουν τα «σχηματικά διαγράμματα PCB» και τα «αρχεία σχεδίασης PCB», αλλά στην πραγματικότητα αναφέρονται σε διαφορετικά πράγματα. Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ τους είναι το κλειδί για την επιτυχημένη κατασκευή PCB, επομένως, για να μπορέσουν οι αρχάριοι να το κάνουν αυτό καλύτερα, αυτό το άρθρο θα αναλύσει τις βασικές διαφορές μεταξύ των σχηματικών διαγραμμάτων PCB και του σχεδιασμού PCB.
Τι είναι το PCB
Πριν εμβαθύνουμε στη διαφορά μεταξύ σχηματικού και σχεδιασμού, αυτό που πρέπει να κατανοήσουμε είναι τι είναι ένα PCB;
Βασικά, υπάρχουν πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μέσα σε ηλεκτρονικές συσκευές, που ονομάζονται επίσης πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Αυτή η πράσινη πλακέτα κυκλώματος από πολύτιμο μέταλλο συνδέει όλα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα της συσκευής και της επιτρέπει να λειτουργεί κανονικά. Χωρίς πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός δεν θα λειτουργήσει.
Σχηματικό PCB και σχεδιασμός PCB
Το σχηματικό διάγραμμα PCB είναι ένα απλό δισδιάστατο σχέδιο κυκλώματος που δείχνει τη λειτουργικότητα και τη συνδεσιμότητα μεταξύ διαφορετικών εξαρτημάτων. Το σχέδιο PCB είναι μια τρισδιάστατη διάταξη και η θέση των εξαρτημάτων σημειώνεται αφού το κύκλωμα είναι εγγυημένο ότι θα λειτουργήσει κανονικά.
Επομένως, το σχηματικό διάγραμμα PCB είναι το πρώτο μέρος του σχεδιασμού μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Πρόκειται για μια γραφική αναπαράσταση που χρησιμοποιεί συμφωνημένα σύμβολα για να περιγράψει τις συνδέσεις των κυκλωμάτων, είτε σε γραπτή μορφή είτε σε μορφή δεδομένων. Επίσης, υποδεικνύει τα εξαρτήματα που θα χρησιμοποιηθούν και τον τρόπο σύνδεσής τους.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, το σχηματικό διάγραμμα PCB είναι ένα σχέδιο και ένα σχεδιάγραμμα. Δεν υποδεικνύει πού ακριβώς θα τοποθετηθούν τα εξαρτήματα. Αντίθετα, το σχηματικό περιγράφει πώς το PCB θα επιτύχει τελικά τη συνδεσιμότητα και αποτελεί βασικό μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού.
Αφού ολοκληρωθεί το σχέδιο, το επόμενο βήμα είναι ο σχεδιασμός της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Ο σχεδιασμός είναι η διάταξη ή η φυσική αναπαράσταση του σχηματικού διαγράμματος PCB, συμπεριλαμβανομένης της διάταξης των ιχνών και των οπών από χαλκό. Ο σχεδιασμός της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος δείχνει τη θέση των προαναφερθέντων εξαρτημάτων και τη σύνδεσή τους με τον χαλκό.
Ο σχεδιασμός των PCB είναι ένα στάδιο που σχετίζεται με την απόδοση. Οι μηχανικοί κατασκεύασαν πραγματικά εξαρτήματα με βάση τον σχεδιασμό των PCB, ώστε να μπορούν να ελέγξουν εάν ο εξοπλισμός λειτουργεί σωστά. Όπως αναφέραμε προηγουμένως, ο καθένας θα πρέπει να είναι σε θέση να κατανοήσει το σχηματικό διάγραμμα των PCB, αλλά δεν είναι εύκολο να κατανοήσει κανείς τη λειτουργία του κοιτάζοντας το πρωτότυπο.
Αφού ολοκληρωθούν αυτά τα δύο στάδια και είστε ικανοποιημένοι με την απόδοση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), πρέπει να την εφαρμόσετε μέσω του κατασκευαστή.
Σχηματικά στοιχεία PCB
Αφού κατανοήσουμε σε γενικές γραμμές τη διαφορά μεταξύ των δύο, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα στοιχεία του σχηματικού της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Όπως αναφέραμε, όλες οι συνδέσεις είναι ορατές, αλλά υπάρχουν ορισμένες προειδοποιήσεις που πρέπει να έχετε κατά νου:
Για να είναι δυνατή η ευκρίνεια των συνδέσεων, δεν δημιουργούνται σε κλίμακα. Στο σχεδιασμό των PCB, μπορεί να βρίσκονται πολύ κοντά η μία στην άλλη.
Ορισμένες συνδέσεις μπορεί να διασταυρώνονται, κάτι που είναι στην πραγματικότητα αδύνατο
Ορισμένοι σύνδεσμοι ενδέχεται να βρίσκονται στην αντίθετη πλευρά της διάταξης, με ένα σημάδι που να υποδεικνύει ότι είναι συνδεδεμένοι
Αυτό το «σχέδιο» PCB μπορεί να χρησιμοποιήσει μία σελίδα, δύο σελίδες ή ακόμα και μερικές σελίδες για να περιγράψει όλο το περιεχόμενο που πρέπει να συμπεριληφθεί στο σχέδιο.
Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι τα πιο σύνθετα σχηματικά μπορούν να ομαδοποιηθούν ανά λειτουργία για να βελτιωθεί η αναγνωσιμότητα. Η διάταξη των συνδέσεων με αυτόν τον τρόπο δεν θα συμβεί στο επόμενο στάδιο και τα σχηματικά συνήθως δεν ταιριάζουν με τον τελικό σχεδιασμό του τρισδιάστατου μοντέλου.
Στοιχεία σχεδιασμού PCB
Τώρα είναι η ώρα να εμβαθύνουμε στα στοιχεία του αρχείου σχεδίασης PCB. Σε αυτό το στάδιο, περάσαμε από γραπτά σχέδια σε φυσικές αναπαραστάσεις που κατασκευάζονται με χρήση laminate ή κεραμικών υλικών. Όταν απαιτείται ιδιαίτερα συμπαγής χώρος, ορισμένες πιο σύνθετες εφαρμογές απαιτούν τη χρήση εύκαμπτων PCB.
Το περιεχόμενο του αρχείου σχεδίασης PCB ακολουθεί το σχέδιο που καθορίζεται από τη σχηματική ροή, αλλά, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα δύο έχουν πολύ διαφορετικές εμφανίσεις. Έχουμε συζητήσει τα σχηματικά των PCB, αλλά ποιες διαφορές μπορούν να παρατηρηθούν στα αρχεία σχεδίασης;
Όταν μιλάμε για αρχεία σχεδίασης PCB, εννοούμε ένα τρισδιάστατο μοντέλο, το οποίο περιλαμβάνει μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και αρχεία σχεδίασης. Μπορούν να είναι μονής ή πολλαπλών στρώσεων, αν και οι δύο στρώσεις είναι οι πιο συνηθισμένες. Μπορούμε να παρατηρήσουμε ορισμένες διαφορές μεταξύ των σχηματικών διαγραμμάτων PCB και των αρχείων σχεδίασης PCB:
Όλα τα εξαρτήματα έχουν σωστό μέγεθος και θέση
Εάν δύο σημεία δεν πρέπει να συνδεθούν, πρέπει να αλλάξουν σε άλλο επίπεδο PCB για να αποφευχθεί η διασταύρωση μεταξύ τους στο ίδιο επίπεδο.
Επιπλέον, όπως αναφέραμε εν συντομία, ο σχεδιασμός των PCB δίνει μεγαλύτερη προσοχή στην πραγματική απόδοση, επειδή αυτή είναι σε κάποιο βαθμό η φάση επαλήθευσης του τελικού προϊόντος. Σε αυτό το σημείο, η πρακτικότητα του σχεδιασμού πρέπει να λειτουργεί πραγματικά και πρέπει να ληφθούν υπόψη οι φυσικές απαιτήσεις της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Μερικές από αυτές περιλαμβάνουν:
Πώς η απόσταση μεταξύ των εξαρτημάτων επιτρέπει επαρκή κατανομή θερμότητας
Συνδετήρες στην άκρη
Όσον αφορά τα ζητήματα ρεύματος και θερμότητας, πόσο πάχος πρέπει να έχουν τα διάφορα ίχνη
Επειδή οι φυσικοί περιορισμοί και οι απαιτήσεις σημαίνουν ότι τα αρχεία σχεδίασης PCB συνήθως φαίνονται πολύ διαφορετικά από το σχέδιο στο σχηματικό, τα αρχεία σχεδίασης περιλαμβάνουν ένα στρώμα μεταξοτυπίας. Το στρώμα μεταξοτυπίας υποδεικνύει γράμματα, αριθμούς και σύμβολα για να βοηθήσει τους μηχανικούς να συναρμολογήσουν και να χρησιμοποιήσουν την πλακέτα.
Απαιτείται να λειτουργήσει όπως έχει προγραμματιστεί αφού συναρμολογηθούν όλα τα εξαρτήματα στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Διαφορετικά, πρέπει να το σχεδιάσετε ξανά.
εν κατακλείδι
Παρόλο που τα σχηματικά διαγράμματα PCB και τα αρχεία σχεδίασης PCB συχνά συγχέονται, στην πραγματικότητα, η κατασκευή σχηματικών PCB και σχεδίασης PCB αναφέρονται σε δύο ξεχωριστές διαδικασίες κατά τη δημιουργία μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Το σχηματικό διάγραμμα PCB που μπορεί να απεικονίσει τη ροή της διαδικασίας πρέπει να δημιουργηθεί πριν από την εκτέλεση της σχεδίασης PCB και η σχεδίαση PCB είναι ένα σημαντικό μέρος του προσδιορισμού της απόδοσης και της ακεραιότητας της PCB.