Návrh desky plošného spoje ( DPS ) pomocí návrhového systému EAGLE 4.0x Cíl cvičení : Smyslem cvičení je orientačně se seznámit s návrhovým systémem EAGLE a navrhnout jednoduchou desku plošného spoje. Součástí cvičení není generace knihovních prvků ani generace podkladů pro výrobu desky plošného spoje. Zadání 1 : 1. V návrhovém systému CAD EAGLE nakreslete schema zapojení daného obvodu 2. Navrhněte jednostranný plošný spoj pro klasickou technologii 3. Navrhněte jednostranný plošný spoj pro SMT technologii 4. Používejte standardní knihovnu prvků 5. Při návrhu uplatněte elektrické i mechanické zásady návrhu Klasická technologie Partlist EAGLE Version 4.0 Copyright (c) 1988-2000 CadSoft Part Value Device Package Library Sheet C1 2M/15 CPOL-EUTT5D11 TT5D11 rcl 1 C2 2M/15 CPOL-EUTT5D11 TT5D11 rcl 1 C3 50M/6 CPOL-EUTT5D11 TT5D11 rcl 1 K1 MA04-1 MA04-1 con-lstb 1 K2 MA04-1 MA04-1 con-lstb 1 R1 10k R-EU_0204/7 0204/7 rcl 1 R2 2k3 R-EU_0204/7 0204/7 rcl 1 R3 2k2 R-EU_0204/7 0204/7 rcl 1 R4 47 R-EU_0204/7 0204/7 rcl 1 R5 1k R-EU_0204/7 0204/7 rcl 1 T1 BC547 BC547 TO92 transistor-npn 1 SMT technologie Partlist EAGLE Version 4.0 Copyright (c) 1988-2000 CadSoft Part Value Device Package Library Sheet 1 + UC SMD5 SMD5 wirepad 1 2 IN SMD5 SMD5 wirepad 1 3 GND SMD5 SMD5 wirepad 1 4 + UC SMD5 SMD5 wirepad 1 5 OUT SMD5 SMD5 wirepad 1 6 GND SMD5 SMD5 wirepad 1 C1 2M/15 CPOL-EUCT3528 CT3528 rcl 1 C2 2M/15 CPOL-EUCT3528 CT3528 rcl 1 C3 50M/6 CPOL-EUCT3528 CT3528 rcl 1 R1 10k R-EU_M1206 M1206 rcl 1 R2 3k3 R-EU_M1206 M1206 rcl 1 R3 2k2 R-EU_M1206 M1206 rcl 1 R4 47 R-EU_M1206 M1206 rcl 1 R5 1k R-EU_M1206 M1206 rcl 1 T1 BC847 BC847 SOT23 transistor-npn 1 1
Zadání 2 : 1. V návrhovém systému CAD EAGLE nakreslete schema zapojení daného obvodu 2. Navrhněte jednostranný plošný spoj pro smíšenou technologii 3. Navrhněte dvoustranný plošný spoj pro smíšenou technologii 4. Používejte standardní knihovnu prvků 5. Při návrhu uplatněte elektrické i mechanické zásady návrhu Návrhový systém EAGLE 4.0x - stručný návod k práci 2
a) kreslení schématu 1) Příkazem EDIT kliknutím na nápis SCHEMATIC zadáme název souboru ve kterém bude schéma, které hodláme malovat. Je vhodné zvolit zkratku svého příjmení. XXXX. SCH 2) Příkazem GRID zvolíme rastr, ve kterém budeme malovat. Je možno volit inch, mils, mm (1.inch = 1000mils = 2,54cm). Při kreslení DPS většinou volíme mils. Konkrétně zvolíme 50 mils. Vybrané volby a příkazy. nápis FINEST nejjemnější rastr, LAST návrat k minulému rastru příkaz WINDOW - zvětšování, nebo zmenšování obrázku - levým tlačítkem myši 3) Příkazem LAYER zapneme pracovní vrstvu PINS 4) Příkazem USE vybereme knihovnu, ze které budeme vybírat knihovní prvky, knihovny mají příponu LBR. Vybereme standardní knihovnu LBR. Příkazem ADD vybereme příslušný knihovní prvek a levým tlačítkem myši jej umístíme na pracovní plochu. Pravým tlačítkem myši můžeme rotovat součástkou. Součástky umístíme na pracovní plochu, začínáme označením 1,2,... atd. Příkazem WIRE se kreslí vodiče, je nutno zobrazit příkazem LAYER také vrstvu PINS. Do vzniklých kroužků je nutno ukončit, nebo započít kreslení vodiče. Pozor na navolený rast, součástky musí být položeny v navoleném rastru, jinak nedojde ke spojení. Vybrané volby a příkazy příkaz DELETE - mazání objektu, příkazem INFO získáme informace o součástce mj. také typ pouzdra, které je součástce přiřazeno a knihovnu, kde se nachází. příkaz NAME možnost označení součástky (př. R1 ), kontrola nedovolí dvě součástky stejného označení, VALUE, - hodnota součástky (př. 4k7) příkaz SMASH umožňuje případný posuv nápisů patřících k součástce chycením za křížky je možno posunout příkazem MOVE příkazem CHANGE dovoluje změnu vybraných parametrů příkaz JUNCTION provádí vodivé spojení - tečku ve schématu příkaz DISPLAY zobrazí vybrané vrstvy příkaz WRITE nahraje soubor pod zadaným názvem XXXX.SCH pokud se spleteme, je možno příkaz vzít zpět příkazem UNDO, krokování dopředu provádí příkaz REDO. Schéma namalujeme tak, aby byly dodrženy zásady, kreslení, účelně byla využita pracovní plocha, jména součástek a jejich hodnoty byly čitelné. Nakonec použijeme příkaz ERC, objeví se výpis chyb, které opravíme. 3
b) postup při návrhu desky 1. V případě, že máme k disposici soubor schématu XXXX.SCH Příkazem BOARD přejdeme de režimu návrhu desky. Po jeho vyvolání se zobrazí definovaná pouzdra k jednotlivým součástkám propojená gumovými vodiči. Definujeme velikost desky ve vrstvě DIMENSION umístíme montážní otvory ( příkaz CIRCLE ). Potom přesuneme pouzdra do prostoru DPS. Přitom používáme obdobné příkazy jako při kreslení schématu. 2. Návrh desky bez použití schématu Vyvoláme příkaz BOARD. zvolíme rozměry desky a určíme montážní otvory. Kreslíme ve vrstvě DIMENSION otevřeme příslušnou knihovnu ( příkaz USE ) a umístíme pouzdra součástek na pracovní plochu příkazem SIGNAL propojíme pouzdra podle schématu gumovými vodiči Výsledkem práce bude v obou případech ( 1. a 2.) soubor s definovaným rozměrem desky, montážními otvory. Součástky budou rozmístěny tak, aby byly splněny všechny konstrukční požadavky po stránce elektrické i mechanické. Příkazem RATSNEST optimalizujeme vzdušné propojení. c) realizace propojení vodičù na desce Realizaci propojení vodičù je možno provádět ručně, nebo použijeme autorouter. V případě, že vyžadujeme konkrétní vedení spojù je možno tyto realizovat ručně a potom spustit autorouter, který bude předem natažené spoje respektovat. Autorouter aktivujeme příkazem AUTO. Návrhový system EAGLE 4.0x příkazy, pracovní lišta 4
Zásady návrhu desek plošných spojů 5
Přehled zásad návrhu desek plošných spojů Nejčastěji se používají při rozmísťování součástek následující metody, - metoda schématu, jedná se o metodu která je uvedena na obrázku 5.1.2. V tomto případě vycházíme při rozmísťování ze schématu, po zásadním rozmístění součástky vhodně posouváme tak, abychom vhodně vyplnili prostor - metoda konektorů, v tom případě nejprve umístíme vstupní a výstupní konektory a snažíme se vyplnit prostor mezi nimi - metoda centrální součástky, součástky jsou postupně kladeny kolem většinou nejsložitějšího IO. a) elektrické zásady návrhu - Vstupní a výstupní signály umistit co nejdále od sebe (možnost vzniku oscilací) - dodržovat izolační mezery (230 V cca 5milimetru vzdálenost) - minimalizace proudových smyček b) mechanické zásady návrhu 6
- propojení vodičů a plošek podle obrázku Doporučená literatura: 1) Šandera Návrh plošných spojů pro povrchovou montáž, BEN - technická literatura, Praha 2006, ISBN 80-7300-181-0 2) Šandera,Starý,Bajer,Musil Mikroelektronické praktikum II, skriptum, vydala FEKT, UMEL 2003, ISBN 80-214-2325-0 3) Starý, Šandera, Kahle Plošné spoje a povrchová montáž, skriptum, vydalo VUT, FEKT, PC-DIR 1999 4) Web www.smtplus.cz 7