Projekt:
ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ
Téma:
MEII - 1.1 NÁVRH DESEK PLOŠNÝCH SPOJŮ (DPS)
Obor:
Mechanik elektronik
Ročník:
2.
Zpracoval(a): Jiří Kolář Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Obsah 1. Zásady návrhu a kresby plošných spojů...............................................................3 1.1 Základní pravidla návrhu plošných spojů........................................................3 1.1.1 Pravidla pro zemnění...............................................................................4 1.1.2 Propojování analogové a číslicové části obvodu.....................................5 1.1.3 Pravidla pro blokování napájení...............................................................5 1.1.4 Zatížení, šířka, izolační mezery plošných vodičů....................................6 1.1.5 Vzdálenost mezi součástkami..................................................................7 1.1.6 Tvar pájecích plošek a vedení plošných vodičů .....................................7 1.1.7 Požadavky na EMC při návrhu DPS........................................................9 2. Návrh desek plošných spojů...............................................................................10 2.1 Metody návrhu DPS......................................................................................10 2.2 Ruční návrh DPS...........................................................................................11 2.3 Počítačový návrh DPS..................................................................................12 2.3.1 Návrh DPS v programu Eagle................................................................13 ................................................................................................................................20 Použitá literatura.....................................................................................................21
1. ZÁSADY NÁVRHU A KRESBY PLOŠNÝCH SPOJŮ Vytvoření kvalitního plošného spoje je zásadní pro funkci a spolehlivost celého zařízení. Určitě je velmi důležité také sestavení přehledného plošného spoje pro případný servis zařízení. Správný návrh je závislý na použité technologii osazování, pájení, typu součástek a konečný výsledek závisí také na samotném výrobci desky. Konkrétní šířky spojů, rozměry plošek a další se podle jednotlivých výrobců značně liší.
1.1 ZÁKLADNÍ PRAVIDLA NÁVRHU PLOŠNÝCH SPOJŮ •
Plošný spoj navrhnout tak, aby byl vyrobitelný a snáze osaditelný, pokud možno jednostranný, nejlépe bez drátových propojek. Byla zaručena obvodová funkčnost, spolehlivost a snadná opravitelnost, estetika, nízká cena ve shodě s platnou legislativou (EMC, bezpečnost).
•
Pro přesné návrhy se využívá katalogu součástek, kde je přesný tvar, velikost součástek a rozteč vývodů.
•
Ovládací prvky a konektory (potenciometry, přepínače), ale i výkonové tranzistory by měly být na okraji DPS a tak aby nemusely být propojovány drátovými přívody. Obvykle všechny potenciometry, případně i vstupní a výstupní konektory jsou na jedné straně DPS a výkonové tranzistory na druhé straně.
•
Součástky by měly být rozmístěny správně s ohledem na znalost obvodové funkce a pracovního režimu součástky v zapojení a rovnoměrně po celé DPS ve směru od vstupu k výstupu.
•
Při vedení spojů musí být respektováno maximální proudové a napěťové zatížení, přeslech - elektrická a magnetickou vazbou mezi vodiči na DPS, impedance, zpoždění při šíření signálu, způsob zemnění, blokování napájení, odvod tepla a elektromagnetické kampatibility – slučitelnosti el. zařízení (EMC).
•
Součástky citlivé na teplo (především elektrolyty a polovodiče bez chladičů) by měly být mimo dosah tepelného sálání rezistorů a dalších výkonových prvků.
•
U číslicových obvodů je vhodné použít vícevrstvých plošných spojů, tím vodivé plochy GND a VCC, každá na samostatné vrstvě, vytvoří jakoby blokovací kondenzátor s vysokým rezonančním kmitočtem,
malou parazitní indukčností
přívodů signálových a napájecích cest včetně IO a jeho blokovacího kondenzátoru, minimalizuje se plocha proudové napájecí smyčky. Signálové spoje musí být co
nejkratší. Vedení spojů by mělo být pod úhlem 45 0, jinak hrozí podleptání rohu spoje a tím změna impedance a odrazy.
1.1.1 PRAVIDLA PRO ZEMNĚNÍ •
Jednobodové: sériové a paralelní, pro obvody do 1MHz, pro audio, zdroje pracující se síťovým kmitočtem, stejnosměrné aplikace. Podmínkou je znalost funkce celého obvodu včetně toku proudů. Paralelní zemnění se používá pro obvody jejichž proudy mají stejnou úroveň v jednotlivých blocích a bloky jsou propojeny signály stejné úrovně. Sériové zemnění pro obvody, kde signál a tím i proudy procházející jednotlivými bloky mají stoupající charakter (např. budič → zesilovač → výkonový stupeň).
•
Vícebodové – pro vysokofrekvenční a číslicové obvody, součástky se připojují co nejkratším přívodem k plošné zemi (GND) spojené s kostrou přístroje. Minimalizace proudových smyček.
Obr. 1 Způsob zemnění
•
Je třeba věnovat velkou pozornost přeslechu. Mohou vznikat induktivní, kapacitní i galvanickou vazbou při chybném návrhu spoju napájení, hlavně společného vodiče země. U zesilovačů je velmi důležité najít správné místo propojení výkonové země s nízkovýkonovou vstupní zemí. Mělo by to být místo, kde se úbytek napětí na výkonovém zemním spoji nesečte se vstupním signálem a projeví jako rušení v podobě
tzv. galvanické vazby. Vstupní části obvodu se nesmí
umisťovat vedle výkonových částí obvodu a napájení. Záporná zpětná vazba musí být uzemněna ve vstupní části obvodu.
1.1.2 PROPOJOVÁNÍ ANALOGOVÉ A ČÍSLICOVÉ ČÁSTI OBVODU •
Optimálním řešením je použit nezávislých napájecích zdrojů pro analogovou a číslicovou část. Při společném napájení je nutné provést alespoň filtraci a tím zamezení šírení rušení z číslicové části do analogové.
Obr. 2 Provedení propojení číslicové a analogové země Zapojení a) nejpoužívanější filtrace napájení. Zapojení b) země galvanicky propojeny, c)pomocí filtrační tlumivky, d) zabraňuje vniknutí vyšší úrovně napětí, e) doporučené zapojení. Napětí VDD_A i VCC je nutné odebírat z místa co nejblíže svorkám kondenzátoru.
1.1.3 PRAVIDLA PRO BLOKOVÁNÍ NAPÁJENÍ •
Napájecí zdroje jsou vstupní bránou pro rušení a mohou zapříčinit průnik rušení z napájeného zařízení do napájecího vedení. Problém řeší blokování napájecího napětí filtračním kondenzátorem, protože napájení zařízení po dlouhých vodičích způsobí úbytek napětí a vznik parazitní indukčnosti mezi přívody, vznik elektromagnetického vyzařování a způsobuje poruchovost zařízení projevující se zvlněním napájecího napětí a úbytky napětí sčítající se s užitečným signálem, neurčitými stavy hradel číslicových obvodů, nadměrným šumem a sklonem ke kmitání.
Obr. 3 Chyby při blokování napájení
Do napájecích obvodů se vkládá filtrační kondenzátor – filtruje napájení celé desky, má velkou kapacitu a doplňuje se o keramický kondenzátor filtrující vf. složku. Další kapacitně menší filtrační kondenzátor se může umístit na vzdálenějším místě od napájecích svorek zabraňující toku impulsních proudů přes celou desku. Velikost filtračního kondenzátoru se musí vypočítat podle proudové zátěže, zvlnění a impedance odvodu. Velikost se pohybuje od 10μF až 10000μF u keramického kondenzátoru od 1nF až 100nF. Skupinové kondenzátory – zdrojem energie pro určitý obvod, platí pro něj stejná pravidla jako pro lokální kondenzátor. Používají se tantalové kondenzátory v řádu 1μF až 10V. Lokální kondenzátory – místní zdroj energie pro součástky eliminující impulsní proudy. Blokovací kondenzátory se umisťují do těsné blízkosti součástky a musí se dodržet minimální proudová smyčka. Doporučená velikost blokovacího kondenzátoru je dána provozním kmitočtem obvodu, výrobcem a je nutné ji zjistit z katalogového listu výrobce součástky, řádově 100pF až 100nF.
1.1.4 ZATÍŽENÍ, ŠÍŘKA, IZOLAČNÍ MEZERY PLOŠNÝCH VODIČŮ •
Při návrhu plošného spoje, pokud jsme limitování plochou plošného spoje, volíme spoje co nejmenší šířky a také co nejmenší izolační mezery.
•
Minimální šířky se musí navrhnout s ohledem na technologické možnosti výrobce plošného spoje.
•
Mezi dvěma souběžně vedenýma vodiči vzniká parazitní kapacita, která při šířce vodičů 0,5mm a izolační mezery 0,5mm je 0,4 pF/ cm, pro šířku mezery 5,0 mm je 0,15 pF/ cm. Se zvyšováním šířky vodiče se kapacita nepatrně zvyšuje.
•
Proudová zatížitelnost plošných vodičů je přibližně 5x větší, než u klasických vodičů, pro nejčastěji používaný materiál FR4 s tloušťkou Cu fólie 35µm je oteplení vodiče při daném proudu přibližně podle následující tabulky:
Šířka vodiče [ mm ] Oteplení 20 °C Oteplení 40 °C Oteplení 75 °C 0,2
0,80A
1,20A
1,50A
0,8
2,80A
4,10A
5,20A
1,0
3,30A
5,00A
6,40A
5,0
12,00A
18,00A
19,00A
Při volbě šířky je třeba počítat s podleptáním vodiče, pro tloušťku měděné fólie 35 µm je podleptání přibližně 10 až 20 µm. •
Velikost přípustného napětí mezi vodiči závisí na velikosti mezery mezi vodiči, druhu základního materiálu, ochranném povlaku, prostředí a na předepsaných bezpečnostních požadavcích, jako je velikost průrazného napětí, maximální provozní napětí, které jsou předmětem zkoušení a norem.
1.1.5 VZDÁLENOST MEZI SOUČÁSTKAMI Klasické součástky s drátovými přívody Pokud jsou součástky chráněné pouze lakem (rezistory ), nesmí se dotýkat. Mezera mezi jednotlivými součástkami musí být minimálně stejná jak šířka izolační mezera plošného spoje. Součástky v plastových pouzdrech se mohou v případě nutnosti dotýkat.
SMD součástky při pájení vlnou Doporučuje se umísťovat součástky tak, aby vzájemné vzdálenosti okrajů plošek součástek byly vzdáleny alespoň 2mm. Pokud jsou pouzdra vysoká, může dojít k tzv. zastínění (vlna nestačí vtéct mezi součástky), proto je třeba se vyvarovat zastínění součástek, velikost stínového efektu závisí také na typu pájecí vlny.
SMD součástky při pájení přetavením Vzájemná vzdálenost mezi součástkami není kritická, v případě nejčastěji používané (IR v kombinaci s horkým vzduchem), je třeba se vyvarovat zastínění malých součástek velkou součástkou, ideální je vzdálenost, která se rovná minimálně výšce rozměrné součástky.
1.1.6 TVAR PÁJECÍCH PLOŠEK A VEDENÍ PLOŠNÝCH VODIČŮ •
Pro spolehlivou funkci zařízení je nutné vést spoje tak, aby připojení k jinému spoji bylo pod úhlem 90°, stejně tak, aby byl veden spoj mezi pájecími ploškami. Je nutné vytvořit dostatečnou plochu pájecí plošky kolem otvoru, protože při opravách se ploška přehřeje a může dojít k odlepení pájecí plošky od nosného substrátu, zvláště, když otvor není prokoven.
•
Pájecí plošky se navrhují pro klasickou montáž standardně kruhové, pro SMD obdélníkové a jejich tvar a velikost je přesně definován v návrhovém programu pro návrh DPS.
Obr. 4 Propojování vodivých cest
•
Pokud se pro spojení vodivých vrstev používá prokovený otvor, měl by být minimálně o 0,2 mm větší jak průměr přívodu součástky.
•
Průměr pájecí plošky by měl být alespoň 2,5 násobek průměru vrtaného otvoru.
•
Pájecí plošky pro SMD součástky se spojují vzájemně vždy zúženým vodičem, totéž platí v případě realizace pájecího bodu.
Obr. 5 Propojování SMD součástek •
Každé vyráběné zařízení je jedinečné. Vedení vodivých cest na plošném spoji se musí řešit individuálně pro každé zařízení zvlášť s ohledem na rozložení spojů v jednotlivých vrstvách u vícevrstvých desek, napájení a zemnění při návrhu usměrňovačů, zdrojů, filtraci a celému rozvodu napájení a zemnění je potřeba
věnovat velkou pozornost. Dále je nutné dodržovat délku vodičů a jejich vzájemnou vzdálenost a nepodceňovat jejich parazitní vlastnosti – indukčnost, impedance, kapacita způsobující pomalé šíření el. signálu, odrazy a přeslechy. Taky velké plochy proudových smyček
mají negativní vliv na vyzařování
elektromagnetického pole z DPS do prostoru zanáší rušení. Při návrhu vytvořit na DPS rozlévanou měď zejména pro rozvod GND, protože se tím šetří leptací roztok a likvidují nežádoucí parazitní jevy – indukčnosti, impedance, vyzařování apod. Maximální hustotu spojů volit takovou, aby byl plošný spoj vůbec vyrobitelný, zabezpečena bezpečnost a spolehlivá funkce, opravitelnost a splňoval všechny požadavky kladené na návrh plošného spoje pro konkrétní zařízení.
1.1.7 POŽADAVKY NA EMC PŘI NÁVRHU DPS •
Omezení vyzařování a zvýšení odolnosti vůči vyzařování je základním požadavkem navrhovaného zařízení.
•
Myslet na EMC se musí začít již při návrhu blokovém schématu každého zařízení.
•
Rušení způsobují nejvíce průmyslová zařízení zejména s indukční zátěží, jako jsou např. všechny elektromotory, relé, stykače, měniče, zářivky, výkonové spínače, ale i vzájemné rušení elektronických zařízení mezi sebou.
•
Rušení se projevuje nežádoucími vazbami, rezonančními a přechodovými jevy, interferenčním šumem a může způsobit nesprávnou funkci elektronického zařízení, výpadek přenosu dat a v krajním případě i zničení citlivých elektronických obvodů.
•
EMC je legislativně řešena zákonem 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a navazujícími nařízeními vlády. Z toho vyplývá, že vývojář je povinen dodržovat základní pravidla související s EMC a výrobce může na trh exportovat pouze výrobky, které jsou v souladu s předpisy EMC, prošly měřením a přezkoušení.
•
Velikost vyzařovaného elektromagnetického pole závisí na velikosti proudu, kmitočtu a ploše proudové smyčky. Mezi základní návrhová pravidla hlavně patří minimalizace odběru proudu – např. vhodnými typy součástek, co nejméně synchronních obvodů, minimalizací ploch proudových smyček – např. vhodným rozmístěním součástek, správným řazením vrstev u vícevrstvých DPS, blokováním napájení, vedením spojů, zemněním, volbou napájení a I/O kabeláže, ochrannými a paralelní spoji a dále minimalizací kmitočtového spektra – např. blokováním
napájení, zbytečně nepoužíváním rychlých součástek, pomalejší signálové a datové přenosy. Zvýšená odolnost se zajistí dokonalou filtrací, ochranou vstupněvýstupních obvodů (I/O) před elektrostatickým výbojem (ESD) a přechodovými jevy včetně napájení a zabránění vyzařování do I/O kabeláže. •
Jednou z možností návrhu DPS v souladu s EMC, a tím splnění limitů pro obytné i průmyslové prostředí jsou vícevrstvé DPS se samostatnými vrstvami pro signál, napájení a zem za cenu vyšších výrobních nákladů nevhodných pro sériovou výrobu nebo provést důkladný návrh DPS s pravidly pro EMC s maximální pečlivostí při tažení signálových a napájecích cest s rozlévanou mědí společných GND spojů, ale za cenu velké časové a finanční náročnosti vývoje DPS nevhodné pro malosériovou výrobu.
2. NÁVRH DESEK PLOŠNÝCH SPOJŮ Dobrá znalost mechanických a topologických zásad má vliv na vyrobitelnost, spolehlivost a případnou opravitelnost DPS. Jsou velice důležité pro úspěšný návrh. Výsledná kvalita návrhu značné závisí na individuálním přístupu a zkušenostech každého návrháře. Zásady návrhu musí respektovat určité doporučení dané normou ČSN IEC 326-3, ale v rámci EU byla tato norma v ČR zručena bez náhrady, a proto je nutné alespoň dodržovat víše uvedené zásady pro návrh DPS.
Návrh DPS lze provádět ručně, nebo na počítači v různých CAD (Computer Aided Design) programech určených pro návrh a kreslení plošných spojů, např. Eagle, Formica, OrCad a dalších. Aby byla výroba DPS levná a snadná, musí se dodržet určité zásady. Použít co nejméně typů a hodnot součástek, nepoužívat předimenzované součástky, používat co nejvíce součástek v provedení SMD, používat co nejmenší počet vrstev plošného spoje, zvolit nejjednodušší tvar a vhodné rozměry desky, používat vhodný základní materiál desky, co nejméně vrtat desky a nepoužívat hodně různých velikostí otvorů, využívat jednodeskové koncepce a méně modulový systém na konektorech. - má to své výhody i nevýhody.
2.1 METODY NÁVRHU DPS •
Metoda dělicích čar – amatérská metoda tzv. škrábáním. Na měděnou fólii se nakreslí pozadovaná předloha a podle pravítka se vyryje čára, až se fólie prořízne. Ve vzdálenosti asi 1mm se vyryje druhá čára a takto vzniký proužek se odloupne. Odstraní se otřepy a vyvýšené okraje.
Obr. 6 DPS metodou dělících čar
•
Metoda spojovacích čar – spoje mezi součástkami se realizují pomocí přiměřeně silných cest, které se nejprve nakreslí obyčejnou tužkou a pak se čáry obtáhnou leptacímu roztoku odolnou látkou, např. syntetická barva, lihový fix, leptuvzdorný lak apod.. Nechráněná měď se v leptacím roztoku nechá rozpustit.
Obr. 7 DPS metodou spojovacích čar
2.2 RUČNÍ NÁVRH DPS •
Pokud není předem stanovena velikost a tvar desky, volí se velikost desky co možná nejmenší.
•
Při návrhu je dobré již mít konkrétní součástky, které se na plošný spoj budou pájet nebo fyzické rozměry, rozteče vývodů a tvar zjistit z katalogu výrobce součástek.
•
Na papír, nejvhodnější je milimetrový nebo čverečkovaný, se nakreslí obrys budoucí desky plošného spoje. Vyznačí se montážní otvory pro přichycení desky a oblast pro rozmístění součástek.
•
Součástky se na desku rozmístí nejprve podle schématu zapojení.
•
Po rozmístění součástek dle schématu se dále snažíme součástky rozmístit tak, aby rovnoměrně vyplnily celý prostor určený pro součástky (metoda podle schématu). Další metodou je metoda konektorů, kde se nejdříve na desku rozmístní I/O konektory a ostatními součástkami se snažíme vyplnit zbylý prostor. Metoda centrální součástky spočívá v tom, že se nejprve snažíme rozmístnit součástky kolem nejsložitějšího integrovaného obvodu a se zbylými součástkami pak vypnit prostor. Zároveň s využitím všech poznatků a pravidel o rozmístění součástek se snažit zásady rezpektovat a nepodceňovat je.
•
Propoje mezi součástkami napřed nakreslit zevrubně od ruky obyčejnou tužkou, pak podle pravítka a zásad pro vedení plošných spojů překreslit načisto.
•
Na závěr návrh plošného spoje zrcadlově otočit.
Obr. 8 Schéma zapojení
Obr. 9 Ručně provedený návrh DPS
2.3 POČÍTAČOVÝ NÁVRH DPS •
Pro počítačový návrh DPS platí stejná pravidla jako pro ruční návrh DPS.
•
Oproti ručnímu návrhu je počitačový návrh DPS (po zvládnutí obsluhy programu) mnohem rychlejší a efektivnější. Lidská chyba je při počítačovém návrhu značně omezena nebo zcela vyloučena. Důležitá je provázanost s dalšími programy pro osazovací automat nebo vrtačku.
•
Plošný spoj při návrhu počítačem je složen z mnoha vrstev. Vygenerováním správné vrstvy se získají data motivu plošného spoje pro výrobu jednotlivých vrstev, data pro vrtačku, napájivou masku, osazovací plán, servisní potisk a další.
•
Návrhový software se skládá z editoru schémat, editoru spojů a autorouteru.
Editor schémat – vytvoří schéma z navrženého zapojení zařízení. Součástky se vybírají z normalizovaných knihoven součástek, pokud atipická součástka není v knihovně, musí se vytvořit (značka i pouzdro). V programu lze měnit rastr (palcová, nebo metrická míra), definovat vrstvy, měnit měřítko zobrazování, využívat sběrnic. S vybranými součástkami lze po pracovní ploše rotovat, přesouvat je, zrcadlit, kopírovat, mazat a jiné. Prvky lze označit typem a pozičním číslem. Součástky se pomocí myši spojují čarami různých šířek. Program obsahuje i automatickou kontrolu chyb a lze z něj vytvořit i rozpisku součástek. Editor spojů – převede schéma zapojení z editoru schémat do režimu návrhu desky plošného spoje. Pouzdra součástek jsou pospojována přímočarými vzdušnými spoji a po vhodném rozmístění součástek se vytváří ze vzdušných spojů kresba plošného spoje. Lze předem nadefinovat rastr pro rozmisťování součástek a vedení spojů, šířku a úhel spoje, izolační vzálenost, velikost a tvar pájecích plošek, polygon a další. Kreslit spoje lze ručně, nebo za pomoci aotorouteru. Autorouter – automaticky navrhne desku plošného spoje tak, aby se vodiče nekřížily za předem daných podmínek. Autorouter využívá několikanásobného průchodu k tomu, aby našel nejvhodnější variantu propojení. Autorouter nikdy 100% nenavrhne motiv plošného spoje, proto je nutná ruční korekce kresby motivu. Kritické a choulostivé spoje je dobré nakreslit ručně, např. pro napájení, zemnění, při zamezení rušení a vzniku vazeb. Ručně nakreslené spoje autorouter nemění.
2.3.1 NÁVRH DPS V PROGRAMU EAGLE •
Návrh desky plošného spoje nejprve začne nakreslením schématu zapojení. Program se spustí a přes nabídku File → New→ Schematik se otevře editor schémat. Klepnutím na ikonu GRID se nastaví rastr vývodů součástek a měrné jednotky. Vhodné je při kreslení schématu dodržovat rastr Size: 2,54mm, protože většina symbolů v knihovně součástek je v tomto rastru. V editoru spojů se rastr volí libovolný dle potřeby. Klávesou F6 se ON/OFF mřížka (Display) v provedení mřížky (Style) linky nebo body.
Obr. 10 Nastavení rastru •
Součástky se hledají v knihovnách součástek. Otevření knihovny se provede klepnutím na ikonu ADD v panelu nástrojů. Před začátkem práce je zapotřebí zkontrolovat, jestli jsou všechny knihovny ze součástkami zapnuté, a to v Control panelu hlavního okna Eaglu rozklepnutím složky Libraries. Všechny musí svítit zeleně.
Obr.11 Aktivní knihovny součástek •
Součástky se rozmísťují po pracovní ploše, vhodně se otáčí (ROTATE), zrcadlí (MIRROR), přesouvají (MOVE), kopírují (COPY), pojmenují (NAME), mažou (DELETE) apod. Po rozprostření součástek se součástky začnou spojovat podle zapojení ve schématu a to pomocí nástroje NET. Nezapomenout překontrolovat zda jsou všechny součástky správně pospojovány a napojeny pomocí nástroje MOVE!
Obr. 12 Nástroje editoru schémat a spojů •
Nakreslené schéma se uloží v nabídce File → Save as. V názvu souboru ani ve složce nesmí být diakritika – háčky a čárky, např. C:\Sirena\sirena1.sch. Obraz desky plošného spoje se uloží pod stejným jménem s příponou .brd.
•
Editor schémat uloží i rozpisku součástek. Cesta začíná klepnutím na ikonu ULP, otevře se dialogové okno Run a ve složce soubor obsahující rozpisku součástek bom.ulp. Po otevření se zobrazí rozpiska součástek, která se musí uložit jako jméno.bom. Ta se otevře jako textový soubor.
Obr. 13 Rozpiska materiálu
Obr. 14 Schéma zapojení
Obr. 15 DPS navržená pouze autorouterem
•
Po nakreslení schématu se může přistoupit ke tvorbě kresby plošného spoje. Klepnutím na ikonu BOARD z nabídkového panelu se vyvolá editor návrhu DPS.
Obr. 16 Hlavní nabídka •
Při návrhu hybridních DPS (s vývodovými a SMD součástkami) se musí všechny SMD součástky zrcadlově převrátit.
•
Editor spojů vygeneruje obrys DPS a pouzdra součástek pospojuje vzdušnými čarami podle schématu zapojení. Součástky se přesunou a rovnoměrně rozmístí na desce podle zásad a pravidel. Přebytečné vzdušné spoje vzniklé pohybem se součástkami je nutné několikrát při práci smazat nástrojem RATSNEST. Vlastní kresba plošného spoje se provádí buď ručně nástroji RIPUP a ROUTE, nebo pomocí autorouteru a následné ruční korekce chyb s dodržením pravidel pro vedení, tvar a šířku plošných spojů. Autorouter se spustí nástrojem AUTO a v dialogovém okně se nastaví kolikavrstvý plošný spoj se má navrhnout a různá omezení v průchodech mezi součástkami a vrstvami.
Obr. 17 Nastavení autoroutera •
Někdy je nutné změnit velikost pouzdra součástky. K tomu slouží nástroj CHANGE/Package. Klepnutím nástrojem na křížek v pouzdru součástky, která
vyžaduje změnu pouzdra a ze zobrazeného dialogového okna se vybere pouzdro jiné. •
Nástroj SMASH slouží k oddělení typu od označení součástky, které lze pak libovolně přesouvat.
•
Malé pájecí plošky součástek se zvětší pomocí nástroje VIA. Nastaví se tvar, vnitřní (drill) a vnější (diameter) průměr plošky. Pro drátové propoje se používá čtvercových pájecích plošek.
•
U propojovacích spojů lze měnit zakřivení v ohybu čáry pomocí pravého tlačítka myši, šířku (widht) spoje, radius (miter) a izolační vzdálenost mezi spoji (isolate) přímo z hlavní nabídky nebo přes nástroj CHANGE.
•
Rozlévaná měď se vytvoří pomocí nástroje POLYGON. Ve schématu musí být nadefinováno, pro který pól se má polygon vytvořit. Nejčastěji to bývá GND. Spoje ve schématu se přejmenují na GND. Schéma zapojení musí být shodné s deskou plošného spoje, jinak nedojde k vytvoření polygonu. Vybere se nástroj Polygon, do příkazového řádku se napíše GND, příkaz se potvrdí. Nastaví se vrstva, zakřivení a síla obrysové čáry polygonu, izolační bariéra, provedení polygonu – plocha (solid) nebo mříž (hatch), napojování pájecích plošek a jestli se mají jednotlivé ostrůvky mědi slít v jednolitou plochu, nebo ne. Počátek polygonu může být v kterémkoliv místě desky, může mít libovolný tvar, nebo být přes celou plochu DPS. Po uzavření obrysové čáry polygonu se čára zvýrazní. Měď se rozlije klepnutím na nástroj RATSNEST.
•
Pro výrobní dokumentaci se dají využít výstupy z Eaglu. Zapnutím vhodné vrstvy se získá schéma zapojení, rozpiska materiálu, osazovací plán, motiv plošného spoje, vrtací otvory, nepájivá maska a další. Data se dají přímo tisknout nebo použít v dalších programech k zpracování. Do protokolu o výrobku lze jednoduše vzít obraz schématu zapojení, osazovací plán nebo kresbu plošného spoje. Data se získají přes nabídku File → Export → Image. Získané obrazy se musí invertovat v některém grafickém programu. Obr. 18 Export obrazů
Tisk
dokumentů
se
provede
přes
nabídku File → Print. V dialogovém okně Print se zaškrtnutím nastaví, zda se obraz při tisku zrcadlově otočí (mirror), stranově otočí (rotate), tisk černě (black) a měřítko (scale factor) – hodnota „1“ = 1:1. Pozor, předešlé nastavení zůstává v paměti. V záložkách Printer – nastavení parametrů tiskárny a Page
- nastavení
umístění obrazu na papíře. Při výrobě DPS fotocestou je vhodné, aby se strana tisku motivu DPS přikládala přímo na stranu desky s fotoemulzí pro lepší obtisk motivu
na
klasickými
desku.
Návrh
součástkami
se
DPS
s
nemusí
zrcadlově otáčet, návrhy DPS s SMD součástkami se musí zrcadlově otáčet.
Obr. 20 Nastavení tisku
Obr. 19 Vrstvy DPS
Obr. 21 Finální DPS po úpravách
POUŽITÁ LITERATURA 1. ZÁHLAVA, V.: Metodika návrhu plošných spojů. ČVUT Praha, 2002. 2. ŠANDERA, J. Skripta: Součástky pro SMT, návrh a spolehlivost DPS. Brno: FEKT. 3. DLOUHÝ, J., ARENDÁŠ, V.: Materiály a technologie. 2001. 4. Stručný návod na použití programu Eagle v4.0. CADware s.r.o, 2001.
