تبلیغات
باران الکترونیک - آموزش‎ ‎‏ مقدماتی طراحی ‏PCB‏ و آشنایی با فوت ‏پرینت قطعات

ایمپریال و متریک

اولین چیزی که در مورد طراحی PCB باید بدانید، واحدهای اندازه­گیری می­باشد که ممکن است در ابتدا خیلی گیج کننده به نظر برسد، ولی کم کم بهش عادت می­کنید. در ادامه در مورد این واحدها توضیح می­دهیم :

در سیستم ایمپریال، یک thou برابر با  اینچ است. یک mil در واقع همان یک thou می­باشد. واژه­ی mil از این جا می­آید که هر thou برابر با یک میلی اینچ (mili inch) است.

ممکن است بعضی از طراحان PCB به شما بگویند که برای هرچیز در طراحی PCB از میلی متر متریک استفاده کنید. اما در عمل شما باید هم از اینچ امپریال و هم از میلی متر متریک استفاده کنید. سوالی که ممکن است در این­جا مطرح شود این است که کدام واحد و در کجا کاربرد دارد؟ به عنوان یک قانون کلی برای ترک­ها، پد­ها، فاصله­ها و گرید که اساس طراحی شما هستند از میل (mil) استفاده کنید و فقط برای نیازهایی که از نوع مکانیکی و ساخت هستند، مانند اندازه­ی سوراخ و ابعاد برد از میلی متر (mm) استفاده کنید.

علاوه بر این موارد تعداد زیادی قطعات مانند smd وجود دارند که فاصله­ی پین­ها و ابعادشان به صورت میلی متر بیان می­شود. بنابراین برای طراحی فوت­پرینت این قطعات باید از گرید و پدهای متریک استفاده کنید.

برای سادگی، بیش­تر نرم افزارهایی که برای طراحی PCB به کار می­روند یک کلید میان­بر برای تبدیل امپریال به متریک و برعکس دارند برای مثال در پروتل Q برای این منظور به کار می­رود.


برای نمایش مطلب کامل و همچنین دریافت فایل pdf به ادامه مطلب مراجعه کنید.

همچنین حفظ کردن چند تبدیل کلیدی از قبیل و کمک بسزایی می­کنند.

یک اینچ به صورت یک هم به کار می­رود. برای مثال یا به طور خلاصه  نیز کاربرد دارد. Pitch اغلب برای فاصله­ی بین پین­ها در قطعات به کار می­رود.


تِرَک­ها

استاندارد خاصی برای اندازه­ی تِرَک وجود ندارد. اندازه­ی ترکی که استفاده می­کنید به نیازهای الکتریکی طراحی، فاصله­ی مسیر کشی و ... بستگی دارد. به عنوان یک قانون کلی، هر چه ترک پهن­تر باشد، بهتر است. چون ترک­های بزرگ­تر، دارای مقاومت DC کم­تر، اندوکتانس پایین­تر و ساخت راحت­تر می­باشند.

محدوده­ی پایینی که برای ترک­­ها استفاده می­شود نباید از mil 8 کم­تر باشد. به عنوان یک قانون کلی برای ترک­های سیگنال که جریان زیادی حمل نمی­کنند، mil 8 مناسب می­باشد و برای ترک­های تغذیه mil 25 مناسب می­باشد. اگر در قسمت­هایی از طراحی نتوانستید از ترک mil 25 برای تغذیه استفاده کنید می­تواند پهنای آن را کاهش دهید و از ترک­های باریک­تر مانند 20 میل یا 15 میل استفاده کنید.

پدها

یک پارامتر مهمی که در این­جا وجود دارد نسبت پد به سوراخ می­باشد. به عنوان یک قانون سرانگشتی، پد باید حداقل  برابر قطر سوراخ یا حداقل بزرگ­تر از آن باشد.

ویاها

ویاها، ترک­های یک طرف برد را با سوراخ کردن برد به طرف دیگر برد متصل می­کند. سوالی که ممکن است پیش بیاید این است که فرق بین پد و ویا چیست؟ در عمل فرقی بین این دو وجود ندارد، هر دوتای این­ها سوراخ­های روکش دارد الکتریکی می­باشند. اما از نظر نرم­افزار طراحی PCB با یکدیگر متفاوت می­باشند. هرگز از پد به جای ویا و یا برعکس استفاده نکنید.

در شکل 1 اندازه­های مناسب برای یک ویا نشان داده شده است.

شکل 1

کلیرنس (فاصله)

رعایت کردن فاصله­ی الکتریکی برای همه­ بردها حیاتی می­باشد. حداقل فاصله­ی 15 میل محدودیت خوبی برای قطعات دیپ می­باشد. برای قطعات SMD کمینه فاصله­ی 8 میل مناسب می­باشد. از 8 میل کمتر استفاده نکنید.

جایگذاری قطعات و طراحی

به گفته­ی قدیمی­ها طراحی PCB، 90% جایگذاری قطعات و 10% اتصال بین قطعات می­باشد. جایگذاری صحیح قطعات کار رسم شما را ساده­تر می­کند و بهترین عملکرد الکتریکی را به شما می­دهد. اما جایگذاری بد و سر سری قطعات می­تواند کار شما را به یک کابوس تبدیل کند و عملکرد الکتریکی ضعیفی را به شما بدهد. بنابراین موقع جایگذاری قطعات به دقت فکر کنید و زمان کافی را به این کار اختصاص بدهید.

هر طراحی برای برد روش خودش را دارد و اگر به 100 طراح یک برد ساده را هم بدهید در نهایت 100 طرح PCB متفاوت را تحویل خواهید گرفت. بنابراین هیچ روش قطعی برای جایگذاری قطعات وجود ندارد. اما تعدادی قانون کلی وجود دارد که سبب ساده شدن سیم کشی، عملکرد الکتریکی بهتر و ساده سازی طرح­های بزرگ و پیچیده می­شود:

  •         در ابتدا snap grid، visible grid و اندازه­ی پیش فرض ترک­ها و پدها را تنظیم کنید.
  •         تمام قطعات را به برد منتقل کنید.
  •       اگر امکان دارد قطعاتتان را از نظر عملکردی به بلوک­های مختلف تقسیم کنید (بلوک تغذیه، بلوک ریست...). در ابتدا اتصال داخل بلوک­ها را رسم کنید.
  •         هر بلوک را در جای مناسب روی برد قرار دهید.
  •         سیگنال­های باقی­مانده و اتصال بین بلوک­ها را برقرار کنید.
  •         برد خود را دوباره کنترل کنید، اتصالات را در صورت امکان کوتاه­تر کنید.
  •         با استفاده از نرم­افزار قوانین را چک کنید.
  •         طراحی خود را به کسی برای چک کردن نشان دهید.

قوانین اولیه­ی اتصال

  •        تا حد امکان از سیم­کشی کوتاه برای اتصال بین دو عنصر استفاده کنید. هر چه ترک بزرگ­تر باشد، مقاومت، خازن و سلف آن بیش­تر می­شود.
  •           ترک­ها باید فقط زاویه­ی 45 درجه داشته باشند. از زوایای قائمه استفاده نکنید و تحت هیچ شرایطی از زاویه­های بزرگ­تر از 90 درجه استفاده نکنید.
  •          ترک­های گوشه­ای گرد استفاده نکنید. استفاده از آن­ها مشکل­تر و کند تر می­باشد. همچنین این کار هیچ مزیتی ندارد.
  •            همیشه ترک را به وسط پد متصل کنید.
  •         اگر امکان دارد ترک­های پاور و زمین را نزدیک یکدیگر رسم کنید و در جهت­های متفاوت اطراف برد نفرستید. این کار سبب کاهش اندوکتانس سیستم تغذیه می­شود و اجای بای­پس مناسب را می­دهد.
  •           تقارن را فراموش نکنید. تقارن باعث می­شود که طرحتان حرفه­ای و زیبا به نظر برسد.
  •        هیچ مسی را بدون اتصال (مس مرده) در برد خود باقی نگذارید. آن­ها را به زمین متصل کنید و یا حذفشان کنید.

 

شکل 2 یک مثال اتصال خوب (راست) و اتصال بد (چپ)

لایه­های مختلف برد

لایه مارکاژ یا (چاپ قطعات) Silkscreen

لایه­ی silkscreen همچنین به نام­های component overlay یا component layer نیز نامیده می­شود. این لایه، لایه­ی بالایی برد (و پایینی در صورت نیاز) می­باشد که شامل خطوط قطعات، شماره­ی شناسایی قطعات (C1، R1 و ...) و متن­های توضیحی می­شود. رنگ استاندارد silkscreen سفید می­باشد. به عنوان یک قانون کلی مقادیر قطعات را در این لایه ننویسید و فقط شماره­ی شناسایی قطعات را روی این لایه بنویسید.

چاپ سبز (ماسک لحیم کاری)

ماسک لحیم یک پوشش پولیمری نازک روی برد است که پدها را احاطه می­کند و از اتصال پین­ها توسط لحیم به یکدیگر جلوگیری می­کند. ماسک لحیم تمام برد را به جز پدها و ویاها می­پوشاند. برنامه­ی  PCB به طور خودکار ماسک لحیم را از پدها و ویاها بر می­دارد.

زمین کردن خوب

زمین خوب برای عملکرد بسیاری از مدارات حیاتی می­باشد. نکاتی که در مورد زمین کردن باید توجه شود عبارتند از:

  •       از مقادیر زیادی مس استفاده کنید. هر چه از مس بیش­تری در مسیر زمین استفاده کنید، امپدانس کم­تر می­شود. امپدانس کم­تر به دلایل زیادی مطلوب می­باشد. همچنین از پلیگان استفاده کنید.
  •       همیشه در بردهای چند لایه (4، 6 و ...) یک یا  چند صفحه را به زمین اختصاص دهید. برای این منظور صفحه­ی نزدیک به بالایی را انتخاب کنید.
  •       برای قسمت­های بحرانی مدار از مسیرهای زمین جداگانه استفاده کنید. این روش زمین ستاره­ای نامیده می­شود، چون همه­ی ترک­های زمین از یک نقطه­ی مرکزی گرفته می­شوند و اغلب شبیه ستاره به نظر میرسد. خطوط زمین جداگانه، از اثر گذاری جریان و نویز یک قطعه روی قطعات دیگر جلوگیری می­کند.
  •       از چندین ویا برای کاهش امپدانس سیم­ها به زمین استفاده کنید.

استفاده از خازن­های کنارگذر (بای­پس)

قطعات و نقاط فعال در مدار که جریان سویچینگ زیادی می­کشند همیشه باید بای پس شوند. بای­پس کردن یعنی استفاده از یک خازن کنار پایه­ی تغذیه که به صورت فیزیکی و الکتریکی تا حد امکان نزدیک قطعه یا نقطه­ی مطلوب می­باشد. معمولاً مقدار خازن کنار گذر nF100 می­باشد، گرچه مقادیر دیگر از قبیل uF nF10و nF1 برای بای­پس فرکانس­های مختلف نیز به کار می­روند. همچنین می­توان از دو یا چند خازن با مقادیر مختلف به صورت موازی نیز استفاده کرد.

هنگام بای پس کردن، نمی­توانید چند خازن موازی را با یک خازن معادل جای گزین کرد، این کار تمام هدف بایپس کردن را نقض می­کند. در یک طراحی بزرگ استفاده از صدها خازن بای­پس معمول می­باشد. به عنوان یک قانون کلی برای هر IC یا هر قطعه­ی سویچینگ باید از خازن­­های بای­پس استفاده کرد.

قطعات سطحی(SMD)

در شکل زیر تعدادی از قطعات SMD رایج نشان داده شده است


برای بردهای مدار چاپی که طراحی می­کنند مناسب­ترین بسته بندی 0603 می­باشد. استفاده از این اندازه قطعات باعث می­شود که برد شما کوچک شود و زیبا به نظر رسد. لحیم کاری اندازه­های کوچک­تر مانند 0402 دشوار میباشد و  با چشم خالی امکان پذیر نیست. این قطعات در موبایل­ها به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند و لحیم کردن آن­ها توسط دستگاه صورت می­پذیرد.


دریافت فایل PDF


نظرات()   
   
مهدی
جمعه 1 مرداد 1395 02:42 ب.ظ
سلام
فایل که گذاشتید دانلود نمیشه.
چه فوت پرینت مناسب دیود 1n4148 و همچنین ترانزیستور bc547 البته منظورم smd هست میباشد؟
پاسخ امیرحسین رستمی : باید به دیتا شیت مراجعه کنید
اسم فوت پریت در دیتا شیت آمده است.
همچنین ممکن است یک قطعه چند نوع فوت پرینت داشته باشد
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
آخرین پست ها