Mówiąc o płytkach drukowanych, nowicjusze często mylą „schematy PCB” z „plikami projektu PCB”, choć w rzeczywistości oznaczają one zupełnie coś innego. Zrozumienie różnic między nimi jest kluczem do udanej produkcji płytek PCB. Aby ułatwić początkującym pracę, niniejszy artykuł omawia kluczowe różnice między schematami PCB a projektowaniem PCB.
Co to jest PCB
Zanim przejdziemy do omówienia różnic między schematem a projektem, musimy najpierw wyjaśnić, czym jest płytka PCB.
Zasadniczo wewnątrz urządzeń elektronicznych znajdują się płytki drukowane, zwane również płytkami PCB. Ta zielona płytka drukowana, wykonana z metali szlachetnych, łączy wszystkie elementy elektryczne urządzenia i umożliwia jego prawidłowe działanie. Bez PCB urządzenia elektroniczne nie będą działać.
Schemat PCB i projektowanie PCB
Schemat PCB to prosty, dwuwymiarowy projekt obwodu, który przedstawia funkcjonalność i połączenia między różnymi komponentami. Projekt PCB to układ trójwymiarowy, a położenie komponentów jest zaznaczane po upewnieniu się, że obwód działa prawidłowo.
Dlatego schemat PCB jest pierwszym etapem projektowania płytki drukowanej. Jest to graficzna reprezentacja, która wykorzystuje uzgodnione symbole do opisu połączeń obwodów, zarówno w formie pisemnej, jak i w postaci danych. Wskazuje również, jakie komponenty mają zostać użyte i jak je połączyć.
Jak sama nazwa wskazuje, schemat PCB to plan i projekt. Nie wskazuje on, gdzie dokładnie zostaną umieszczone komponenty. Schemat przedstawia raczej, w jaki sposób PCB ostatecznie zapewni łączność i stanowi kluczowy element procesu planowania.
Po ukończeniu projektu, kolejnym krokiem jest projekt PCB. Projekt PCB to układ lub fizyczna reprezentacja schematu PCB, w tym rozmieszczenie ścieżek miedzianych i otworów. Projekt PCB przedstawia lokalizację wyżej wymienionych komponentów oraz ich połączenie z miedzią.
Projektowanie PCB to etap związany z wydajnością. Inżynierowie budują rzeczywiste komponenty na podstawie projektu PCB, aby móc sprawdzić, czy sprzęt działa prawidłowo. Jak wspomnieliśmy wcześniej, każdy powinien być w stanie zrozumieć schemat PCB, ale zrozumienie jego funkcji na podstawie samego prototypu nie jest łatwe.
Gdy te dwa etapy zostaną ukończone i będziesz zadowolony z działania płytki PCB, możesz zlecić jej wdrożenie producentowi.
Elementy schematu PCB
Po wstępnym zrozumieniu różnic między nimi, przyjrzyjmy się bliżej elementom schematu PCB. Jak wspomnieliśmy, wszystkie połączenia są widoczne, ale należy pamiętać o kilku zastrzeżeniach:
Aby połączenia były wyraźnie widoczne, nie są one tworzone w skali; w projekcie PCB mogą być one bardzo blisko siebie
Niektóre połączenia mogą się krzyżować, co jest w zasadzie niemożliwe
Niektóre linki mogą znajdować się po przeciwnej stronie układu, ze znakiem wskazującym, że są połączone
Ten „plan” PCB może zajmować jedną stronę, dwie strony, a nawet kilka stron, aby opisać całą zawartość, która musi zostać uwzględniona w projekcie
Na koniec warto zauważyć, że bardziej złożone schematy można grupować według funkcji, aby poprawić ich czytelność. Układanie połączeń w ten sposób nie będzie miało miejsca na kolejnym etapie, a schematy zazwyczaj nie są zgodne z ostatecznym projektem modelu 3D.
Elementy projektu PCB
Nadszedł czas, aby zagłębić się w elementy pliku projektu PCB. Na tym etapie przeszliśmy od rysunków technicznych do fizycznych reprezentacji wykonanych z laminatów lub materiałów ceramicznych. Gdy wymagana jest szczególnie mała przestrzeń, niektóre bardziej złożone aplikacje wymagają zastosowania elastycznych płytek PCB.
Zawartość pliku projektu PCB jest zgodna z planem ustalonym na podstawie schematu przepływu, ale, jak wspomniano wcześniej, oba pliki różnią się znacznie wyglądem. Omówiliśmy schematy PCB, ale jakie różnice można zaobserwować w plikach projektu?
Mówiąc o plikach projektu PCB, mamy na myśli model 3D, który obejmuje płytkę drukowaną i pliki projektu. Mogą być one jedno- lub wielowarstwowe, choć najczęściej występują dwie warstwy. Możemy zauważyć pewne różnice między schematami PCB a plikami projektu PCB:
Wszystkie komponenty mają odpowiednie rozmiary i są prawidłowo rozmieszczone
Jeżeli dwa punkty nie powinny być połączone, należy je obejść lub przełączyć na inną warstwę PCB, aby uniknąć ich przecinania się na tej samej warstwie
Ponadto, jak już wspomnieliśmy, projektowanie PCB kładzie większy nacisk na rzeczywistą wydajność, ponieważ jest to w pewnym sensie faza weryfikacji produktu finalnego. Na tym etapie liczy się praktyczność projektu i jego spójność, a także fizyczne wymagania płytki drukowanej. Należą do nich między innymi:
W jaki sposób rozmieszczenie elementów umożliwia odpowiednią dystrybucję ciepła?
Złącza na krawędzi
W kwestii prądu i ciepła, jaka musi być grubość poszczególnych śladów?
Ponieważ ograniczenia fizyczne i wymagania sprawiają, że pliki projektu PCB zazwyczaj znacznie różnią się od projektu na schemacie, pliki projektu zawierają warstwę sitodruku. Warstwa sitodruku oznacza litery, cyfry i symbole, aby ułatwić inżynierom montaż i użytkowanie płytki.
Po zmontowaniu wszystkich elementów na płytce drukowanej należy wykonać pracę zgodnie z planem. W przeciwnym razie należy wykonać rysunek od nowa.
Podsumowując
Chociaż schematy PCB i pliki projektu PCB są często mylone, w rzeczywistości schematy PCB i projekt PCB odnoszą się do dwóch odrębnych procesów podczas tworzenia płytki drukowanej. Schemat PCB, który może przedstawić przepływ procesu, musi zostać stworzony przed rozpoczęciem projektowania PCB, a projekt PCB jest ważnym elementem określającym wydajność i integralność płytki.