Une ligne directrice de la conception de schémas à la conception de circuits imprimés basée sur Altium Designer

PCB, abréviation de Printed Circuit Board, est fabriqué par la technologie d'impression électronique et responsable de la connexion électrique des composants. Le diagramme schématique est le seul principe auquel la conception de PCB doit s'en tenir, déterminant le nombre de couches de PCB en fonction de la complexité du diagramme schématique et de la taille du PCB afin de finalement mettre en œuvre les fonctions définies par les concepteurs de circuits. En termes de nombre de couches, les PCB peuvent être classés en simple couche, double couche, quatre couches, six couches et autres types de PCB à plusieurs couches. Avec le développement de la technologie électronique, les PCB ont été largement appliqués dans tous les domaines et ils sont implantés dans presque tous les appareils électroniques.

Il existe de nombreux types de logiciels de conception de PCB avec leurs propres avantages et inconvénients et dans cet article, Altium Designer est appliqué dans le processus allant de la conception de schémas de principe à la génération de fichiers de conception de PCB.

Processus de conception

• Conception du schéma

Avant la conception d'un type de produits, une conception de schéma doit être réalisée, un module de base de circuit planifié, un schéma de circuit dessiné, le tout pouvant être complété manuellement. Ensuite, une conception simple sera appliquée comme exemple pour indiquer le processus de conception de PCB.

• Conception schématique du circuit

Tout commence par une idée. Vient ensuite le schéma de principe du circuit et enfin la conception du circuit imprimé. La conception de diagramme schématique est la base de la conception de PCB, corrélée avec l'effet de la conception de PCB de sorte que si quelque chose ne va pas dans le diagramme schématique, certaines erreurs doivent se produire sur les PCB. Par conséquent, il est d'abord et avant tout de déterminer l'exactitude et la précision de la conception du diagramme schématique.

• Etablissement schématique

1). Ouvrez Altium Designer et entrez dans l'interface principale.

Selon la priorité, cliquez sur Fichier>>Nouveau>>Projet>>Projet PCB et complétez un établissement d'ingénieur avant d'enregistrer ce fichier. L'un des avantages de l'établissement de fichiers d'ingénierie réside dans le fait qu'il est pratique pour vous d'administrer des fichiers, notamment des fichiers de symboles de diagramme schématique (.schlib), un fichier de conditionnement de PCB (.pcblib), un fichier de diagramme schématique (.SCH) et un fichier de PCB (.PCB) qui sont tous contenus dans le dossier d'ingénierie. Après la traduction et l'édition du diagramme schématique, la liste des réseaux sera dirigée dans PCB afin que le diagramme schématique et le PCB soient considérés comme corrélés et qu'une opération interactive puisse être effectuée entre les fichiers. S'ils ne sont pas placés dans le même fichier d'ingénierie, les diagrammes PCB et schématiques seront considérés comme indépendants les uns des autres et la liste nette des diagrammes schématiques ne sera pas automatiquement dirigée dans le fichier PCB. S'il n'y a pas de fichier d'ingénierie, le chemin vers le diagramme schématique doit être trouvé dans le processus de liste des réseaux principaux dans PCB. Dans une certaine mesure, il est plus pratique d'établir un dossier d'ingénierie.

2). Le diagramme schématique est entièrement lié à la connexion entre les symboles schématiques, de sorte que les symboles du diagramme schématique doivent d'abord être établis.

Dans le fichier d'ingénierie, cliquez sur Fichier>>Nouveau>>Bibliothèques>>Bibliothèques de schémas et enregistrez. Dans le fichier de diagramme schématique, établissez de manière ordonnée les symboles schématiques requis. Dans le circuit de cet article, l'interrupteur, les LED et la prise sont tous contenus dans le circuit et les symboles de ces composants ont été conservés dans Altium Designer. Cependant, si vous souhaitez établir un design totalement compatible avec vos exigences, il est préférable d'établir votre propre bibliothèque. En fait, peu d'ingénieurs utilisent la bibliothèque intégrée. Dans le processus d'établissement de la bibliothèque, vous devrez trouver les spécifications des composants correspondants sur la base desquels votre conception sera capable d'assurer l'exactitude des noms de broches et des marques telles que l'anode et la cathode d'une LED ou les trois bornes d'un transistor.

3). Établissement de conditionnement de PCB.

Cliquez sur Fichier>>Nouveau>>Bibliothèques>>Bibliothèques PCB (.pcblib) et enregistrez. Le fait que l'emballage des PCB soit bien établi détermine la fabricabilité des PCB. Outre la correspondance entre l'anode et la cathode et les symboles schématiques mentionnés ci-dessus, de nombreux détails doivent également être mis au point. Par exemple, une grande attention doit être accordée au package QFP dans la mesure où les spécifications fournissent généralement une vue arrière, de sorte qu'il doit passer l'imagerie dans le processus d'établissement du package PCB. Sinon, la bibliothèque établie est en face. Le tampon pour les composants et la taille du via sont également conformes aux principes. La taille des vias des composants dépend du diamètre des broches des composants tandis que celle du pad dépend de la taille du via.

Prenons un exemple de boîtier LED dans lequel le diamètre de la LED est de 3 mm, l'espacement des broches de 2,54 mm et le diamètre des broches de 0,6 mm. Dans l'interface des Bibliothèques PCB :

a. Placement des coussinets
①. Via diamètre du tampon =diamètre de la broche du composant + 0,3 mm + 0,9 mm ;
②. Pad est conçu pour être un cercle. Son diamètre =coussinet via diamètre 0,9 mm + 1,2 mm =2,1 mm (généralement 1 face + 1,2 mm tandis que 2 faces + 1,0 mm) ;
③. Si SMT est appliqué, le tampon est généralement placé sur la couche supérieure ;
④. Coordonnées de placement :X (-1,27 mm) et Y (0) ;
⑤. Le pad est défini comme 1 broche (le désignateur est défini comme 1) ;
⑥. Le deuxième pad est placé avec la même méthode sauf que sa coordonnée de placement est X (1,27 mm) et Y (0) et le pad est conçu pour être à 2 broches avec un indicateur défini comme 2.

Afin de faciliter la fabrication, le point d'origine est défini comme étant le centre du composant dans le package de composants, c'est pourquoi les coordonnées des pastilles mentionnées ci-dessus sont respectivement 1,27 et - 1.27.

b. La sérigraphie est dessinée juste après le placement du tampon.

c. Enregistrez et nommez le fichier.

4). Lorsque les symboles schématiques du composant et du boîtier PCB sont établis, vient ensuite la connexion entre les symboles schématiques et le boîtier PCB.

Le paquet PCB doit être connecté avec des symboles schématiques dans l'attribut du composant. Après la création de bibliothèques de symboles schématiques et de bibliothèques de packages PCB, les bibliothèques correspondantes doivent être éditées et traduites. Pendant ce temps, Altium Designer vérifiera les informations de chaque composant et si des erreurs se produisent, une fenêtre d'indice apparaîtra automatiquement.

5). Dessin schématique.

Après l'établissement des symboles schématiques et du paquet PCB, le schéma commence à être dessiné. Dans le fichier de projet, cliquez sur Fichier>>Nouveau>>Schéma.

Dans l'interface de schématique, un dessin A4 est repris (En fait, un dessin adapté peut être choisi en fonction de votre projet). Ensuite, trouvez les symboles schématiques établis et placez-les un par un dans l'interface schématique. Enfin, les broches doivent être connectées via des lignes de connexion électriques.

Une fois le diagramme schématique terminé, les erreurs de conception peuvent être vérifiées automatiquement. Sur le diagramme schématique, faites un clic droit sur le diagramme complété et choisissez "compile document ***.Schdoc" dans le menu contextuel.

• Établissement de mouches PCB

Dans le fichier projet, cliquez sur Fichier>>Nouveau>>PCB>>enregistrer.

1). Le cadre de la feuille de tirage du PCB et sa taille peuvent être définis en fonction de la structure du système. Sur Mécanique 1, le cadre de la feuille PCB est dessiné. Dans l'exemple de cet article, la taille du PCB est de 62*55mm.

2). Conduire les composants. Les informations sur les composants dans le diagramme schématique et la liste des réseaux sont dirigées dans le PCB. Cliquez sur Conception>>"Mettre à jour le document PCB ***.pcbDOC">>"Valider les modifications" et "Exécuter les modifications".

3). Définition des règles de conception. Dans cette partie, la largeur de ligne, la distance entre les lignes, la largeur de ligne des lignes électriques et les lignes au sol sont définies.

4). Disposition. Une bonne mise en page est à moitié faite. Les règles que vous devez respecter dans la mise en page doivent inclure :
a. Les trous d'emplacement doivent être corrigés.
b. Les composants nécessitant des emplacements fixes doivent être fixés en premier afin d'empêcher leur déplacement lors du déplacement d'autres composants.
c. La mise en page doit être effectuée du plus grand au plus petit, du plus difficile au plus facile en fonction des modules de fonction.

5). Routage. Le routage est un processus dans lequel des lignes et des vias sont placés sur PCB pour connecter des composants :
a. Routage interactif :cliquez sur Place>>Routage interactif avec le curseur transformé en croix pour le routage.
b. Routage automatique :Cliquez sur Routage automatique>>Tous>>Router tout. Ensuite, le routage automatique démarre.

6). L'ajout d'un revêtement en forme de larme et de cuivre permet de renforcer l'intensité mécanique entre les fils et la pastille ou entre les trous traversants.

Généralement, un revêtement de cuivre à surface massive doit être mis en œuvre sur le PCB après le routage. Habituellement, un revêtement de cuivre est appliqué pour se connecter aux lignes de terre et augmenter la surface des lignes de terre, ce qui est bénéfique pour la diminution de l'impédance de la ligne de terre afin de rendre la transmission de puissance et de signal stable.

sept). RDC.

Cliquez sur Outils>>Vérification des règles de conception. Grâce au panneau d'information, vous pouvez parcourir la liste des rapports d'erreurs sur la base de laquelle vous pouvez modifier la conception de votre PCB, après quoi la DRC est effectuée jusqu'à ce qu'aucune erreur ne se produise.

Sortie des fichiers PCB

• Fichier Gerber :il est fourni au fabricant de circuits imprimés.
• Schéma de montage :ce fichier est proposé à l'atelier sous forme de manuel d'utilisation.
• Coordonnée des composants :il est proposé à l'atelier pour un montage automatique sur la machine.
• BOM :elle est proposée au service sourcing et au service fabrication.
• D'autres fichiers avec d'autres types de format si nécessaire.

Conception terminée

Jusqu'à présent, nous avons terminé la conception complète du PCB, du schéma de principe à la sortie des fichiers PCB. Cet article donne un aperçu de ce processus et plus de détails seront découverts par vous dans votre pratique.

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