Lav Hobbyist PCB'er med professionelle CAD -værktøjer ved at ændre " designregler ": 15 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Det er rart, at der er nogle professionelle printkortværktøjer til rådighed for hobbyfolkene. Her er nogle tips til, hvordan du bruger dem ito design boards, der ikke behøver en professionel fabricator til faktisk at lave dem …

Trin 1: Introduktion, del 1 - My Gripe

Der er mange tutorials på nettet om at lave dine egne printkort (PCB'er). Toneroverførsel, fotosensibiliserede PCB'er, sharpies; al slags information …

På samme måde er der en række Computer Aided Design -pakker (CAD) designet til at hjælpe med at skabe PCB -designs, muligvis med tilhørende skemaer. Nogle af disse har billige versioner rettet mod studerende og hobbyfolk. Men jeg ser på forskellige websider PCB'er oprettet med disse CAD -pakker af hobbyfolk, der ikke er "venlige" til rent faktisk at blive fremstillet af hobbyfolk ved hjælp af metoderne beskrevet på PCB -siderne. En dejlig udgivet print er ikke nær så nyttig, hvis den kræver $ 50+ typisk minimumspris fra en professionel board maker. Jeg er ikke i tvivl om, at med det rigtige udstyr og forsyninger og lidt øvelse kan du blive god nok derhjemme PCB -fremstillingsteknikker (vælg selv) til at producere bord af høj kvalitet af betydelig kompleksitet med fine spor, små huller, og så videre. Men mange PCB'er har ikke rigtig brug for den kompleksitet, og det ville være rart, hvis de var DESIGNERET på en sådan måde, at du ikke behøvede megen erfaring med PCB -fremstilling for at få et fungerende PCB. Dette dokument indeholder nogle tip om konfiguration af en CAD -pakke til at oprette tavler, der er lettere at fremstille i et hobbymiljø. Det er baseret på Cadsofts Eagle CAD -pakke, men principperne er relativt generelle og bør også være gældende for andre CAD -pakker.

Trin 2: Intro, del 2 - Cadsoft EAGLE

Cadsoft EAGLE: https://www.cadsoftusa.com/Cadsoft er en tysk virksomhed, der er et ægte mekka for oplysning om softwaredistribution. Ud over de professionelle PCB-designpakker til rimelige priser ($ 1200) har de freeware, lite, non-profit og andre mellemliggende licenser. Deres software kører under Windows, linux og MacOSX. Det er lidt finurligt med en stejl (men ikke for høj) indlæringskurve på forsiden, men fra de fleste rapporter er det ikke mere end andre professionelle CAD -pakker. De har online supportfora, der er aktive fra både virksomheden og andre brugere, pakken er under løbende udvikling og bliver bedre for hver udgivelse. En række PCB -fabrikanter accepterer deres CAD -filer direkte. Det er gode ting. Brug det. Former det. Køb det, når du "går pro." Dette dokument er ikke en vejledning i, hvordan du bruger EAGLE, selvom det sandsynligvis vil være noget nyttigt i den rolle. Det handler mere om, hvordan du konfigurerer og tilpasser en Eagle-installation, så den passer bedre til amatøren.--Se også: Skematisk indtastning Opret PCB fra skematisk Oprettelse af biblioteksdele Designregelændring Send CAD-filer til producenter

Trin 3: Vores prøvekredsløb: Blink nogle lysdioder

Som et eksempel vil jeg bruge et simpelt og temmelig standard to-transistor, to-ledet "blinkende" kredsløb. Det ser sådan ud.

(Hvis du beslutter dig for faktisk at bygge dette, kan transistorerne være alle typer silicium -NPN -typer som 2n4401, 2n2222, 2n3904.) Tiden for hver LED er omkring R*C (et sekund for værdierne her.) Batteriet kan være 3V op til … uanset hvad, selvom du muligvis skal justere strømbegrænsningsmodstandene for højere spændinger.) Hætterne skal have en spændingsværdi, der er lidt højere end den strømkilde, du agter at bruge. Til et 9V batteri brugte jeg 16V hætter. Modstande er 1/4 watt.)

Trin 4: Placering af delene

Det ser temmelig simpelt ud, så vi smider komponenterne på et bræt omtrent som de ser ud på skematisk:

Trin 5: Autorouted ved hjælp af standardindstillingerne, og hvad er der galt med det …

Derefter piller vi lidt med autorouteren, idet vi er omhyggelige med at indstille den øverste senere retning til "N. A." at få et ensidigt bord (men ved hjælp af alle de andre standardindstillinger.) Vi får noget, der ligner dette.

Det ser faktisk ret godt ud. Så hvad er problemet? Problemet er, at hvis du forsøger at lave dette bræt i dit køkken, vil du sandsynligvis være meget frustreret. Der er to hovedproblemer: 1) Sporbredde. Standardsporbredden er 10mil (en mil er 1/1000 tommer) eller ca. 0,2 mm Det er fint for de fleste professionelle printkortfabrikanter; de fleste kan rutinemæssigt og pålideligt lave brædder ned til 6mils. Men det er MEGET fint at udføre ved hjælp af noget som toneroverførsel (husk, at en mekanisk blyant med fint bly er 0,5 mm - næsten 3 gange større!) Der er et lignende problem med mængden af pude tilbage omkring hullerne; mens det er fint til en smuk CNC-boremaskine, hvis du forsøger at bore hullerne med typisk hjemmemateriel, vil du sandsynligvis ende med at fjerne hele puden. 2) Afslutning. Dette er det mellemrum, der er tilbage mellem spor (eller mellem spor og puder.) Ligesom sporbredden er det som standard et lille antal: 8 mil. det er bare ikke en realistisk værdi for en amatør …

Trin 6: Lad os rette DESIGNREGLERNE

Tilsammen kaldes disse parametre (og mange andre) "Designregler" for tavlen. Heldigvis er de designet til at kunne ændres, så de opfylder kravene til forskellige PCB -fabrikanter, og de kan også ændres, så de også matcher hobbyistens behov. Du kan komme til designregelkontrol og muligheder med DRC -kommandoen eller -knappen. Det ser sådan ud.

DRC -panelet bruges normalt til at lave en designregel CHECK. Efter at et bræt er lagt ud (normalt med betydelig håndruting), klikker du på "CHECK" -knappen, og Eagle ville gå og sørge for, at det, du har gjort, er i overensstemmelse med de designregler, du har angivet. Autorouteren er dog også opmærksom på de designregler, du har angivet; det ville ikke være en meget nyttig funktion, hvis autorouteren oprettede boards, der var "ulovlige". Som du kan se, er der Masser af parametre, du kan ændre. Vi er kun interesserede i nogle få af dem. (de enkelte parametre er normalt illustreret med et flot billede, der viser det objekt, du rent faktisk ændrer. En god hjælpefunktion …)

Trin 7: Ændring af CLEARANCE -reglerne

I panelet CLEARANCE kan vi styre den ønskede afstand mellem flere forskellige slags objekter. Standard clearance er 8mils for alt …

På et tidspunkt skal du beslutte, hvad du vil have værdierne til. Dette er bare et eksempel, så jeg kan vælge. Jeg kan godt lide 0,8 mm, hvilket er meget tæt på 1/32 tommer. Så vi kan sætte en masse af clearanceværdierne til 0,8 mm: "Samme signal" -afklaringer kan forblive ved små tal; det er vi ikke så ligeglade med. PAD til PAD clearance skal være en betydeligt mindre 0,5 mm; mere om det senere …

Trin 8: Ændring af størrelserne

Panelet STØRRELSER har det næste sæt parametre, der skal ændres.

Vi behøver ikke at bekymre os om mikro- eller blinde vias, fordi de i første omgang ikke er egnede til hobbyfolk og ikke understøttes af freeware Eagle for det andet. Vi kan indstille minimumsbredden og minimumsboret til (igen) 0,8 mm (i øvrigt er.8 mm cirka et antal 68 boremaskiner).

Trin 9: Skift størrelse af pads med RESTRING -reglerne

RESTRING -panelet styrer størrelsen på puder. Det ville være rart, hvis vi også kunne få ringen til at være 0,8 mm tyk, men når du har.8 mm hul og.8 mm ring på hver side, har du puder med en diameter på 2,4 mm. Da mange dele har puderne på 0,1 tommer (2,54 mm) centre, efterlader det ikke nok plads MELLEM

puder. Så jeg vil bruge 0,6 mm her, og jeg skal stadig bruge de mindre clearance -værdier mellem puder, som jeg nævnte ovenfor. Jeg vil stadig have problemer med PAD'er, der er meget større end.8mm (det tager omkring et 1 mm hul at holde en.025inch firkantet stolpe som fundet på mange stik.) Du kan afveje pad-pad clearance mod paddiametre tvunget af restring -indstillinger, afhængigt af hvor du har flere problemer med hvilken PCB -teknik du bruger. En fordel ved en stor pude er, at den gør dig mindre følsom over for den boremaskine, du rent faktisk bruger; selvom biblioteket er konfigureret til en.6 mm boremaskine, og du bruger en.8 mm boremaskine, skal du have nok kobber tilbage, så du ikke har et stort problem. Du behøver ikke at indstille indre lag eller mikro-via værdier:

Trin 10: Valgfrit: Juster Pad SHAPES

I SHAPES -panelet kan jeg lide at tvinge pudeformen til RUND, da jeg allerede har gjort puderne meget store i RESTRING -panelet. De ovale puder bliver MEGET store, når du bruger store resterende værdier … Dette er dog valgfrit:

Trin 11: Gem dine valgte regler, og kør igen igen

Efter at have ændret alle disse parametre, bør vi ANVENDE dem, og derefter kan vi gå tilbage til FIL -panelet og gemme dem et passende sted:

Når du opretter fremtidige tavler, kan du bruge FIL-panelet i DRC-vinduet til at læse de hobby-venlige parametre i stedet for at skulle skrive dem alle igen. (Eller hent honny.dru -filen fra den øverste side.) Du kan endda suge dem i din init -fil. At komme tilbage til kredsløbet, hvis jeg kører autorouteren NU, får jeg et meget mere rimeligt resultat …

Trin 12: Men hvorfor stoppe der?

Vi kunne stoppe der, men vi behøver ikke. Autorouteren opererer på et net (standard til 50mils), så det er gjort at sætte spor langs nettet på steder, der ikke overtræder designreglerne. Det betyder sandsynligvis, at der er betydeligt MERE plads til endnu bredere spor eller frigange. Hvis vi GRUPPER hele tavlen, kan vi "ændre bredde 1.0mm" eller ækvivalent, og bruge DRC's "tjek" -indstilling for at se, om vi stadig videregiver vores specifikationer. Eller vi kunne have

en anden DRC -fil med forskellige parametre. Faktisk kan dette bræt få sin sporbredde forøget til 1,4 mm uden at overtræde vores regler for godkendelse:

Trin 13: Afslutning af PCB -designet

På dette tidspunkt er der nogle spor, der er rimeligt tæt på hinanden, og det kan være fornuftigt at manuelt flytte dem lidt mere fra hinanden og rydde op i nogle af de fremmede ting, som autorouteren har gjort. Og jeg kan beslutte, at jeg vil have, at dette skal være en af de advarselslamper på scenen, der står alene i kraft af 9V-batteriet, hvilket betyder, at jeg bør flytte nogle af komponenterne lidt. Jeg kan flytte rundt på silketryk, så jeg også kan bruge toneroverførsel til det. Jeg ender med dette:

Trin 14: Men fungerede det?

Lad os se. Jeg kan være bevidst sjusket her, for bedre at efterligne nogen uden megen erfaring, ikke? (Sikker. Det er en god undskyldning. Jeg kører normalt fra mine brædder på en LPKF PCB "plotter", så jeg er virkelig sur til at gøre dette på den hårde måde.)

Papirskrot, magasinpapir/toneroverførsel; ser ikke så vidunderligt ud på dette tidspunkt. Rør op med en skarpkant.. æts, bor, rengør … Mere toneroverførsel til "silketryk", tilføj komponenter og tænd det …

Trin 15: Resumé

Dette er blot et eksempel, baseret på nogle personlige meninger. Den centrale tanke er

at jo bredere dine spor, og jo mere afstand mellem dem, jo lettere vil dit bræt være at fremstille af hobbyfolk. Og de fleste PCB -pakker har indstillinger, der kan ændres, så de gør det meste af arbejdet for dig …