مهم ترین بخش طراحی برد مدار چاپی این است که برد شما جواب دهد! جواب دادن برد به چند عامل بستگی دارد
1. درست بودن طراحی کلی مدار یعنی منطقا مدار درست طراحی شده باشد و اشکال طراحی نداشته باشیم
2. صحت pcb که عبارت است از:
a- شماتیک قطعات درست تعریف شده باشد مثلا شماره پایه های آی سی ها ترانزیستور ها دیود ها led ها و هر قطعه استفاده شده در مدار، با pcb قطعه و واقعیت آن مطابقت داشته باشد.
b- رعایت محدودیت های تولید کننده برد مدار چاپی: این محدودیت ها شامل حداقل قطر پد حداقل قطر خطوط (track) حداقل فاصله خطوط از هم (که در پروتل Clearance) حداکثر ابعاد برد مدار چاپی که اگر درست انتخاب نکنیم باعث ایجاد اتصال کوتاه در برد مدار چاپی می شود و برد های مشکل دار طبیعتا درست کار نخواهند کرد! لذا در جاهایی که نیاز به برد های خاص با ابعاد خاص و یا فاصله های خاص داریم باید با تولید کننده های حرفه ای کار نماییم.
3. رعایت نکات طراحی برد مدار چاپی که شامل عمد نکات زیر خواهد بود:
بردهای آنالوگ و دیجیتال:
a- برد های سیگنال کوچک مانند گیرنده های رادیویی ماهواره ای یا گیرنده های نوری
b- برد های فرکانس بالا مانند فرستنده های رادیویی فرستنده های نوری ( ارسال امواج با طول موج نور به کمک لیزر )
c- برد های جریان بالا مانند منابع تغذیه
d- بردهای ولتاز بالا مانند مدارات استفاده شده در H.V تلویزیون
e- بردهای مختلط ( یعنی شامل دو یا چند مورد بالا باشد) مدارات کنترل کننده در صنعت یا هواپیما یا موشک ها مخابرات که معمولا شامل تمام این حالات می باشد
در ادامه این بحث به مسایل طراحی هر یک از موارد فوق خواهم پرداخت
طبق قوانین وب سایت از قرار دادن لینک های تبلیغاتی در انجمن خودداری فرمایید .
با تشکر از توجه شما
اضافه شده در تاریخ :
روش صحیح طراحی شماتیک: تجربه 12 ساله من در طراحی پی سی بی به من نشان داده که قطعات شماتیک و پی سی بی رو بهتره خودمون تعریف کنیم لذا از استفاده کردن قطعات تعریف شده خوداری کنیم چون احتمال اشکال در آنها زیاده!
دیگه اینکه قطعات شماتیک رو استاندارد تعریف کنیم از علامت های استاندار استفاده کنیم واز کارهای عجیب زیر اجتناب کنیم:
1. هیچ یک از پایه های قطعات شماتیک مخفی نباشد مثلا در تعریف گیت های پروتل دیده می شود پایه های تغذیه مخفی می باشد و باعث می گردد پایه تغذیه آی سی گیت به جایی متصل نشه و یا به تغذیه ای متصل بشه که خواست ما نبوده اون وقته که میگویند خر بیارید باقالی بار کنید! و باید پی سی بی اصلاح یا دوباره کشیده شود
2. نقشه شماتیک رو تا امکان داره ساده کنید و نباید نقشه شماتیک شما شلوغ باشد چون شلوغی در شماتیک باعث اشتباه می گردد
برای مثال فایل زیر را دانلود نمایید و تفاوت شماتیک old.pdf و شماتیک new.pdf رو مشاهده نمایید و خود قضاوت نمایید کدام نقشه خوانا تره!
http://www.pcbdesign.ir/files/public/new.zip
........................
بدیهی است که هر چقدر نقشه خوانا تر باشه اشکالات طراحی هم به چشم می آید و همچنین اشتباهات شماتیکی هم رخ نخواهد داد.
3. در آی سی های بزرگ که در یک نقشه جا نمی شوند و مالتی فاکشن هستند بهتره شماتیک قطعه رو چند قسمتی تعریف نمایید (multi parts) مثلا تغذیه ها رو در یک پارت ورودی ها در یک پارت پایه های کنترلی در یک پارت و پایه های خروجی در پارت دیگر قرار دهید با این کار شماتیک شما بسیار خوانا خواهد شد.
4. دیده شده که پایه های استفاده نشده در آی سی پا پایه های n.c رو در شماتیک نمی کشند و تعریف نمی کنند اکیدا توصیه می شود این پایه ها رو شما در شماتیک نشان دهید حتی شده در پارت دیگری تعریف شود و کنار شماتیک قرار داده شده و علامت x بروی آن بزنید
5. در نقشه شماتیک حتما کنار آن نام فایل و مشخصات کنترل کننده نام فایل pcb و .. نوشته شود
6. در نقشه ورودی ها سمت چپ و خروجی ها در سمت راست باشد طوری که با یک نگاه چپ به راست متوجه شویم چه سیگنالی وارد می شود و چه سیگنالی خارج می گردد و چه تغییراتی در سیگنال ایجاد می شود
7. در اتصال بین پایه ها از وایر استفاده شود و از اتصال مستقیم پایه ها جدا خوداری شود مثلا دیده شده پایه مقاومتی روی پایه ای سی قرار داده شده و در پرینتی که از شماتیک گرفته می شود ظاهرا این دو پایه به هم متصل اند ولی نوک پایه ها وصل نبوده و در pcb این دو پایه به هم متصل نشده اند که باید pcb دوباره کشیده شود!
8. در شماتیک برای پایه های زمین به جای استفاده از این شکل
از این شکل 
استفاده نمایید که در صورتی که نام نت اشتباه نوشته شده باشد در پرینت آخری که جهت کنترل گرفته می شود دیده شود
در باره شماتیک نکات بسیاری دیگری هم هست که انشاا خواهم گفت.
اضافه شده در تاریخ :
ادامه نکات طراحی شماتیک ...
تعریف قطعات شماتیک
در تعریف قطعات شماتیک نکاتی رو بالا گفتم در ادامه بحث می خواهم نکاتی رو در خصوص تعریف شماتیک آی سی ها یا قطعات با پین های زیاد بگویم معمولا در اینگونه تعریف ها کار بسیار سخت می باشد و از حوصله افراد خارج! لذا پیشنهاد می کنم در تعریف پایه ها به جای تایپ نام هر پایه که احتمال اشتباه خیلی زیاد می شه بهتره با کپی کردن نام پایه از فایل pdf آی سی و past کردن آن استفاده شود لذا کار هم سریع تر و هم مطمئن تر پیش خواهد رفت فقط یک نکته که بسیار اهمیت داره اینه که بعد از اتمام تعریف تمام پایه ها با فایل pdf آی سی کنترل شود سپس پرینتی گرفته شود و روی برگه نوشته شود فردا کنترل نهایی گردد!! سپس فردا مجددا با فایل اصلی کنترل شود ، دلیل این کار اینه که ما معمولا خطایی مرتکب می شویم چند لحظه بعد دوباره خطا رو مرتکب می شویم ولی اگر فردا صبحش سرحال سر کار می آییم احتمال تکرار خطا بسیار کاهش می باید لذا این کار به تجربه به من نشان داده که بهتره البته راه های بهتر هم وجود داره مثلا پرینت المان تعریف شده و فایل اصلی رو پیش نفر دیگری ببریم و شخص دیگری فایل ها رو کنترل نماید با این کار احتمال خطا بسیار پایین می آید.
نکته دیگه اینکه بعضی از آی سی ها پایه های آنها مالتی فاکشن هستند یا به زبون ایرونی خودمون چند کاربردی هستند که اگر تمام حالات اون رو بنویسیم باعث ایجاد شلوغی در تعریف المان می گردد مثل FPGAها یا پروسسورها و.. که بهتره در این موارد با هوشیاری بیشتر نام پایه ها رو خلاصه کرد مثلا نام پایه ای به این صورت می باشد I/O PWM PORT D 2 که بدیهی است بشتر پایه های پروسور I/O هستند پس I/O رو حذف می کنیم و اینطور می نویسیم PD2(PWM که خلاصه بالا شده است در بعضی از موارد از نام های استاندارد می شه استفاده کرد مثلا در پایه ای نوشته شده ANALOG TO DIGITAL که بدیهی است لازم نیست چنین نام طولانی رو قرار داد کافی هست بگوییم A/D که از لحاظ فنی بار اسم بالا را خواهد داشت. در تعریف Opamp ها هم به جای نام Negative input فقط کافی است از سنبل Opamp استفاده کنیم و از علامت “-“ استفاده کنیم!
در هر صورت هر کاری رو که انجام می دهیم باید در جهت سهولت اما با هوشیاری انجام شود ونام پایه ها الزاما نباید 100% مانند تعریف کارخانه ای باشه چه بسا مواردی در پایه ها در نظر گرفته شده که اصلا مورد نیاز ما نیست مثلا در پایه ای پورت usb داریم و چون در کار ما و کارهای آینده ما فعلا استفاده نشده می توانیم اصلا نام usb را در تعریف شماتیک به کار نبریم هر گاه نیاز شد شماتیک رو اصلاح می کنیم و با پسوندی در کتابخانه نگهداری می کنیم و در طرح نو استفاده می کنیم این رو که گفتم لازمه اینجا بگم در تعریف شماتیک یک قطعه لازم نیست فقط و فقط یک شماتیک داشته باشیم می توانیم بر حسب نیاز تعداد زیادی شماتیک داشته باشیم حتی با نام گزاری های متفاوت و در نام قطعه به این صورت عمل می کنیم Atmega 32_1 Atmega 32 _2 Atmega 32 _3 و الی آخر.
سعی شود قطعه تعریف شده در شماتیک بلافاصله قطعه مقابل آن را در pcb هم تعریف نماییم و به صورت Default در قطعه شماتیک قرار دهیم باید طوری شماتیک طراحی نماییم که بعد از اتمام کار طراحی شماتیک نیاز نباشد Footprint تک تک قطعات تعریف شود خصوصا قطعاتی که Footprint آنها کاملا مشخص است.
Foot print: عبارت است از نام قطعه در محیط pcb.
اگر در تعریف قطعات خیلی بخواهیم وقت بگذاریم بهتره ماهیت هر پایه رو هم مشخص کنیم که مثلا ورودی هست یا خروجی یا پاور و یا I/o که اگر اشتباها دو تا خروجی رو به هم وصل کردیم نرم افزار ما اشکال می گیرد ( این امکان در نرم افزار protel orcad pads cadence وجود دارد) .
فعلا نکته خاصی در تعریف شماتیک به ذهنم نمی آید و ساعت نشون می ده که باید برم سر کار! البته این بحث رو باز می گذارم تا بعد...
1. درست بودن طراحی کلی مدار یعنی منطقا مدار درست طراحی شده باشد و اشکال طراحی نداشته باشیم
2. صحت pcb که عبارت است از:
a- شماتیک قطعات درست تعریف شده باشد مثلا شماره پایه های آی سی ها ترانزیستور ها دیود ها led ها و هر قطعه استفاده شده در مدار، با pcb قطعه و واقعیت آن مطابقت داشته باشد.
b- رعایت محدودیت های تولید کننده برد مدار چاپی: این محدودیت ها شامل حداقل قطر پد حداقل قطر خطوط (track) حداقل فاصله خطوط از هم (که در پروتل Clearance) حداکثر ابعاد برد مدار چاپی که اگر درست انتخاب نکنیم باعث ایجاد اتصال کوتاه در برد مدار چاپی می شود و برد های مشکل دار طبیعتا درست کار نخواهند کرد! لذا در جاهایی که نیاز به برد های خاص با ابعاد خاص و یا فاصله های خاص داریم باید با تولید کننده های حرفه ای کار نماییم.
3. رعایت نکات طراحی برد مدار چاپی که شامل عمد نکات زیر خواهد بود:
بردهای آنالوگ و دیجیتال:
a- برد های سیگنال کوچک مانند گیرنده های رادیویی ماهواره ای یا گیرنده های نوری
b- برد های فرکانس بالا مانند فرستنده های رادیویی فرستنده های نوری ( ارسال امواج با طول موج نور به کمک لیزر )
c- برد های جریان بالا مانند منابع تغذیه
d- بردهای ولتاز بالا مانند مدارات استفاده شده در H.V تلویزیون
e- بردهای مختلط ( یعنی شامل دو یا چند مورد بالا باشد) مدارات کنترل کننده در صنعت یا هواپیما یا موشک ها مخابرات که معمولا شامل تمام این حالات می باشد
در ادامه این بحث به مسایل طراحی هر یک از موارد فوق خواهم پرداخت
طبق قوانین وب سایت از قرار دادن لینک های تبلیغاتی در انجمن خودداری فرمایید .
با تشکر از توجه شما
اضافه شده در تاریخ :
روش صحیح طراحی شماتیک: تجربه 12 ساله من در طراحی پی سی بی به من نشان داده که قطعات شماتیک و پی سی بی رو بهتره خودمون تعریف کنیم لذا از استفاده کردن قطعات تعریف شده خوداری کنیم چون احتمال اشکال در آنها زیاده!
دیگه اینکه قطعات شماتیک رو استاندارد تعریف کنیم از علامت های استاندار استفاده کنیم واز کارهای عجیب زیر اجتناب کنیم:
1. هیچ یک از پایه های قطعات شماتیک مخفی نباشد مثلا در تعریف گیت های پروتل دیده می شود پایه های تغذیه مخفی می باشد و باعث می گردد پایه تغذیه آی سی گیت به جایی متصل نشه و یا به تغذیه ای متصل بشه که خواست ما نبوده اون وقته که میگویند خر بیارید باقالی بار کنید! و باید پی سی بی اصلاح یا دوباره کشیده شود
2. نقشه شماتیک رو تا امکان داره ساده کنید و نباید نقشه شماتیک شما شلوغ باشد چون شلوغی در شماتیک باعث اشتباه می گردد
برای مثال فایل زیر را دانلود نمایید و تفاوت شماتیک old.pdf و شماتیک new.pdf رو مشاهده نمایید و خود قضاوت نمایید کدام نقشه خوانا تره!
http://www.pcbdesign.ir/files/public/new.zip
........................
بدیهی است که هر چقدر نقشه خوانا تر باشه اشکالات طراحی هم به چشم می آید و همچنین اشتباهات شماتیکی هم رخ نخواهد داد.
3. در آی سی های بزرگ که در یک نقشه جا نمی شوند و مالتی فاکشن هستند بهتره شماتیک قطعه رو چند قسمتی تعریف نمایید (multi parts) مثلا تغذیه ها رو در یک پارت ورودی ها در یک پارت پایه های کنترلی در یک پارت و پایه های خروجی در پارت دیگر قرار دهید با این کار شماتیک شما بسیار خوانا خواهد شد.
4. دیده شده که پایه های استفاده نشده در آی سی پا پایه های n.c رو در شماتیک نمی کشند و تعریف نمی کنند اکیدا توصیه می شود این پایه ها رو شما در شماتیک نشان دهید حتی شده در پارت دیگری تعریف شود و کنار شماتیک قرار داده شده و علامت x بروی آن بزنید
5. در نقشه شماتیک حتما کنار آن نام فایل و مشخصات کنترل کننده نام فایل pcb و .. نوشته شود
6. در نقشه ورودی ها سمت چپ و خروجی ها در سمت راست باشد طوری که با یک نگاه چپ به راست متوجه شویم چه سیگنالی وارد می شود و چه سیگنالی خارج می گردد و چه تغییراتی در سیگنال ایجاد می شود
7. در اتصال بین پایه ها از وایر استفاده شود و از اتصال مستقیم پایه ها جدا خوداری شود مثلا دیده شده پایه مقاومتی روی پایه ای سی قرار داده شده و در پرینتی که از شماتیک گرفته می شود ظاهرا این دو پایه به هم متصل اند ولی نوک پایه ها وصل نبوده و در pcb این دو پایه به هم متصل نشده اند که باید pcb دوباره کشیده شود!
8. در شماتیک برای پایه های زمین به جای استفاده از این شکل
از این شکل استفاده نمایید که در صورتی که نام نت اشتباه نوشته شده باشد در پرینت آخری که جهت کنترل گرفته می شود دیده شوددر باره شماتیک نکات بسیاری دیگری هم هست که انشاا خواهم گفت.
اضافه شده در تاریخ :
ادامه نکات طراحی شماتیک ...
تعریف قطعات شماتیک
در تعریف قطعات شماتیک نکاتی رو بالا گفتم در ادامه بحث می خواهم نکاتی رو در خصوص تعریف شماتیک آی سی ها یا قطعات با پین های زیاد بگویم معمولا در اینگونه تعریف ها کار بسیار سخت می باشد و از حوصله افراد خارج! لذا پیشنهاد می کنم در تعریف پایه ها به جای تایپ نام هر پایه که احتمال اشتباه خیلی زیاد می شه بهتره با کپی کردن نام پایه از فایل pdf آی سی و past کردن آن استفاده شود لذا کار هم سریع تر و هم مطمئن تر پیش خواهد رفت فقط یک نکته که بسیار اهمیت داره اینه که بعد از اتمام تعریف تمام پایه ها با فایل pdf آی سی کنترل شود سپس پرینتی گرفته شود و روی برگه نوشته شود فردا کنترل نهایی گردد!! سپس فردا مجددا با فایل اصلی کنترل شود ، دلیل این کار اینه که ما معمولا خطایی مرتکب می شویم چند لحظه بعد دوباره خطا رو مرتکب می شویم ولی اگر فردا صبحش سرحال سر کار می آییم احتمال تکرار خطا بسیار کاهش می باید لذا این کار به تجربه به من نشان داده که بهتره البته راه های بهتر هم وجود داره مثلا پرینت المان تعریف شده و فایل اصلی رو پیش نفر دیگری ببریم و شخص دیگری فایل ها رو کنترل نماید با این کار احتمال خطا بسیار پایین می آید.
نکته دیگه اینکه بعضی از آی سی ها پایه های آنها مالتی فاکشن هستند یا به زبون ایرونی خودمون چند کاربردی هستند که اگر تمام حالات اون رو بنویسیم باعث ایجاد شلوغی در تعریف المان می گردد مثل FPGAها یا پروسسورها و.. که بهتره در این موارد با هوشیاری بیشتر نام پایه ها رو خلاصه کرد مثلا نام پایه ای به این صورت می باشد I/O PWM PORT D 2 که بدیهی است بشتر پایه های پروسور I/O هستند پس I/O رو حذف می کنیم و اینطور می نویسیم PD2(PWM که خلاصه بالا شده است در بعضی از موارد از نام های استاندارد می شه استفاده کرد مثلا در پایه ای نوشته شده ANALOG TO DIGITAL که بدیهی است لازم نیست چنین نام طولانی رو قرار داد کافی هست بگوییم A/D که از لحاظ فنی بار اسم بالا را خواهد داشت. در تعریف Opamp ها هم به جای نام Negative input فقط کافی است از سنبل Opamp استفاده کنیم و از علامت “-“ استفاده کنیم!
در هر صورت هر کاری رو که انجام می دهیم باید در جهت سهولت اما با هوشیاری انجام شود ونام پایه ها الزاما نباید 100% مانند تعریف کارخانه ای باشه چه بسا مواردی در پایه ها در نظر گرفته شده که اصلا مورد نیاز ما نیست مثلا در پایه ای پورت usb داریم و چون در کار ما و کارهای آینده ما فعلا استفاده نشده می توانیم اصلا نام usb را در تعریف شماتیک به کار نبریم هر گاه نیاز شد شماتیک رو اصلاح می کنیم و با پسوندی در کتابخانه نگهداری می کنیم و در طرح نو استفاده می کنیم این رو که گفتم لازمه اینجا بگم در تعریف شماتیک یک قطعه لازم نیست فقط و فقط یک شماتیک داشته باشیم می توانیم بر حسب نیاز تعداد زیادی شماتیک داشته باشیم حتی با نام گزاری های متفاوت و در نام قطعه به این صورت عمل می کنیم Atmega 32_1 Atmega 32 _2 Atmega 32 _3 و الی آخر.
سعی شود قطعه تعریف شده در شماتیک بلافاصله قطعه مقابل آن را در pcb هم تعریف نماییم و به صورت Default در قطعه شماتیک قرار دهیم باید طوری شماتیک طراحی نماییم که بعد از اتمام کار طراحی شماتیک نیاز نباشد Footprint تک تک قطعات تعریف شود خصوصا قطعاتی که Footprint آنها کاملا مشخص است.
Foot print: عبارت است از نام قطعه در محیط pcb.
اگر در تعریف قطعات خیلی بخواهیم وقت بگذاریم بهتره ماهیت هر پایه رو هم مشخص کنیم که مثلا ورودی هست یا خروجی یا پاور و یا I/o که اگر اشتباها دو تا خروجی رو به هم وصل کردیم نرم افزار ما اشکال می گیرد ( این امکان در نرم افزار protel orcad pads cadence وجود دارد) .
فعلا نکته خاصی در تعریف شماتیک به ذهنم نمی آید و ساعت نشون می ده که باید برم سر کار! البته این بحث رو باز می گذارم تا بعد...
دیدگاه