онлайн-редактор схем и печатных плат

В поисках простой рисовалки электрических схем с возможностью экспорта в SVG набрел на весьма интересный проект — EasyEDA.

EasyEDA — это мощная бесплатная, не требующая инсталляции облачная платформа для рисования и симуляции схем, разводки печатных плат и не только. Она может использоваться на любом железе и работать под любой операционной системой — Linux, Windows или Mac OS. Все, что ей требуется — любой HTML5-совместимый браузер: Chrome, Firefox, IE, Opera, или Safari. EasyEDA — результат работы небольшой команды хакеров. Сейчас она имеет богатую библиотеку из тысяч электронных компонент (как для схем и печатных плат, так и для моделирования) и десятки тысяч примеров схем! И любой желающий может пользоваться этой библиотекой и расширять ее.

Система выглядит более-менее стабильной и легка в освоении. Пользовательский интерфейс вполне отзывчив в работе. Зарегистрировавшись в системе, вы можете хранить все свои схемы и компоненты в облаке. А можно экспортировать схему в файл и сохранить у себя на компьютере.

Возможности EasyEDA

Редактор схем

Удобный интерфейс с кучей библиотек. Умеет импортировать файлы из LTSpice, Altium Designer и Eagle

Редактор печатных плат

Позволяет развести печатную плату из схемы. Возможность экспорта в gerber. Имеет неплохой автороутер

Spice-симулятор

Умеет работать с цифровыми, аналоговыми и смешанными сигналами, облачные сервисы обеспечивают быстрое моделирование

Редактор блок-схем

Может, кому-нибудь пригодится

Горячие клавиши

Множество операций удобно выполнять горячими клавишами, которые можно настроить — всего 64 комбинации

Экспорт

Печатные платы — Protel, Kicad, PADS
рисунки — PDF, SVG, PNG
умеет экспортировать схемы и платы в JSON-формат

Импорт

Altium/ProtelDXP Ascii Schematic/PCB
Eagle схемы, печатные платы и библиотеки
библиотеки и модули Kicad
Spice — модели

Окно редактора схем выглядит следующим образом:

Центральная область экрана отображает схему или печатную плату. Причем, одновременно можно держать открытыми множество схем/плат — такой возможности нет даже в Eagle! На панели слева можно выбирать компоненты из библиотеки EasyEDA или своих собственных. Чтобы перенести компонент на схему, надо кликнуть по нему и курсор мыши примет вид этого компонента. Затем, если кликнуть по схеме, компонент будет помещен в место клика. Также, в левой панели можно осуществлять навигацию между своими проектами.

Чтобы соединять элементы между собой, есть плавающее окно «Wiring Tools». Окно «Drawing Tools» позволяет добавлять пояснительные надписи, фигуры и рисунки. А кликнув по элементу можно редактировать его свойства в правой панели.

Этот интересный проект доступен по адресу http://easyeda.com

Небольшая видеодемонстрация с сайта EasyEDA наглядно демонстрирует возможности системы:

После некоторого опыта использования продукта можно сказать, что он вполне юзабелен, хоть и всё ещё сыроват. До тех пор, пока у Eagle CAD были ограничения на размер платы, имело смысл осваивать EasyEDA привыкая к его особенностям и некритичным багам. Но, после того, как Eagle был куплен Autodesk-ом и ограничение на максимальный размер платы в бесплатной версии было снято, EasyEDA, как мне кажется, ощутимо утратил свою актуальность.

Заказ печатных плат

В завершение, несколько слов о заказе печатных плат. Разработанные платы можно заказать прямо в системе по сравнительно гуманным ценам. Вообще, хитрые китайские маркетологи в разы завышают стоимость доставки, выставляя при этом цену за сами платы как символические $2 (для десятка плат с размерами не более 10х10 см). По факту же, цена с доставкой за десяток мелких платок у EasyEDA обычно выходит дороже, чем у других китайских контор. И это при том, что если выбрать паяльную маску цвета, отличного от зелёного, то цена сразу подскакивает ещё на $10..$20! И это тоже чисто маркетинговый ход — сами EasyEDA платы не производят, и заказывают их на фабрике, где цена от цвета маски не зависит. Опять же, в Китае есть достаточно мест, где можно заказать платы с любым цветом маски (кроме, разве что фиолетового и матовых масок) без наценок за цвет.

Вообщем, если надо заказать десяток небольших плат, то лично я бы делать это в EasyEDA не стал. Но, если нужна большая партия, и/или размеры этих плат превышают 10х10 см, то тут я альтернативы EasyEDA пока не встречал.

По срокам производства — раньше платы от них приходили где-то за три недели с момента заказа. Но с некоторых пор, всё стало хуже и этот время доставки выросло раза в два. Причём, сама почта Сигнапура работает очень быстро, но платы по несколько недель лежат на складе производителя ожидая отправки (хотя, всё это время заказ числится в системе как отправленный, он не трекается).

Качество производимых плат — хорошее (но не отличное). На маске могут быть небольшие дефекты и неровности, шелкография (особенно мелкая) может быть смазана и немного смещена относительно отверстий. Но Качество дорожек никаких нареканий не вызывает — брака с залипаниями или разрывами замечено не было.

Система симуляции электронных схем и проектирования печатных плат

EasyEDA — бесплатная, не требующая инсталляции на диск, облачная система автоматизированного проектирования электроники (EDA).

Она была разработана для того, чтобы дать инженерам-электронщикам, радиолюбителям, преподавателям и студентам инженерных специальностей удобный инструмент проектирования электронных схем, печатных плат и отладки схем в симуляторе.

Рис. 1. EasyEDA — проектирование электронных схем, печатных плат и симуляция.

EasyEDA является простым в использовании облачным редактором принципиальных схем, симулятором электронных цепей, а также продуманным программным обеспечением для проектирования печатных плат. Все части программы могут быть запущены прямо в вашем браузере, на персональном компьютере, ноутбуке или планшете.

Возможности программной среды EasyEDA:

• Удобный редактор схем — позволяет быстро нарисовать электронную схему в браузере, используя быблиотеку готовых шаблонов для множества электронных компонентов.
• Симулятор цепей — дает возможность выполнять проверку аналоговых, цифровых и смешанных схем с использованием spice-моделей и подсхем.
• Разработка печатных плат онлайн — быстрая и легкая разработка как однослойных, так и многослойных печатных плат с сотнями и тысячами контактных площадок.

Рис. 2. Проектирование печатной платы в EasyEDA.

Система является достаточно стабильной и надежной, легка в освоении и работе. Пользовательский интерфейс системы EasyEDA очень приятный и отзывчивый. Система имеет обширную библиотеку, которая состоит из нескольких тысяч электронных компонентов для принципиальных схем, печатных плат и spice-моделирования. В системе доступны десятки тысяч примеров различных схем, которые можно смело использовать в своих проектах!

Рис. 3. Симуляция схем в EasyEDA.

Любой, кто пользуется EasyEDA может не только использовать библиотеку, но и расширять её, добавляя свои компоненты и схемы. Так же присутствует возможность импортировать уже существующие проекты из таких программ как: Altium, Eagle и KiCad, а затем выполнить их редактирование и сохранение в EasyEDA.

Стоит отметить еще одну немаловажную особенность системы — это то что пользователи имеют доступ к большой коллекции Open Source модулей, которые были разработаны тысячами инженеров-электронщиков, вы также можете их использовать в своих разработках.

Рис. 4. Open Source набор свободно доступных модулей для EasyEDA — seeedstudio.

Также присутствует неплохой учебник, в котором разъяснены основные возможности инструментов и элементов программы. Разобраться с программой симуляции электронных схем вам поможет руководство по симуляции, в котором описаны принципы работы и симуляции электронных цепей в EasyEDA с использованием ngspice.

В следующем видео кратко показаны основные возможности инструментов система автоматизированного проектирования электроники EasyEDA.

Простая в использовании облачная среда проектирования электроники EasyEDA поможет нарисовать схему, исследовать ее в симуляторе, а также сделать разводку печатной платы прямо в браузере, на любом устройстве где есть интернет.

Как быстро нарисовать схему в EasyEDA

Это пошаговое руководство с большим количеством скриншотов рассчитано, в первую очередь на тех, кто только начинает знакомится с электроникой, либо не использовал EasyEDA ранее, однако, надеюсь, что и профи смогут почерпнуть что-то полезное. Все скриншоты уменьшены для удобства чтения статьи с мобильных устройств, но кликабельны для отображения в бОльшем размере. Это не перевод оригинального туториала, а лишь скромная попытка автора поделиться своими собственными первыми шагами в освоении EasyEDA.

Какие возможности предоставляет EasyEDA

Чем еще примечателен сервис EasyEDA

С чего начать работу в EasyEDA

Переключение интерфейса на русский язык в EasyEDA

Создание нового проекта в EasyEDA

Создание новой схемы в проекте EasyEDA

Основные приемы редактирования схем в EasyEDA

Добавление компонентов в схему EasyEDA

Различные подходы в проектировании схем

Соединение компонентов схемы

Сохранение схемы в EasyEDA

Как поделиться своим проектом с другими

Как скопировать чужой публичный проект себе в EasyEDA

Предоставление доступа к проекту в EasyEDA

Заключение

---

Какие возможности предоставляет EasyEDA

EasyEDA – это кроссплатформенный комплекс, предназначенный для разработки электрических принципиальных схем, автоматизированной разводки печатных плат и предоставляет возможность осуществить заказ на изготовление ваших плат. Возможно, что вас заинтересует и симулятор электронных схем, который тоже входит в список бесплатных услуг, предоставляемых EasyEDA. В состав EasyEDA входит:

• редактор электрических схем, компонентов и готовых модулей с обширной автоматически обновляемой библиотекой, содержащей сотни тысяч комплектующих, символы компонентов как в американском, так и в привычном нам, европейском форматах. Вы можете как создавать собственные компоненты и модули, так и редактировать существующие
• трассировщик, редактор топологии (проводящего рисунка) печатных плат
• симулятор схем (модули ESP8266, конечно же, не поддаются симуляции), движок симулятора от ngspice
• просмотрщик файлов формата Gerber
• изготовление печатных плат по демократичным ценам (9,8$ за 10шт. +доставка в РФ — 6,6$ (получается 1,64$ за 2-х стороннюю плату размером 50×50мм с учетом доставки — для меня уж лучше подождать доставку, чем возиться с химией, да и качество ЛУТ уже не устраивает)

Заказ плат на EasyEDA не является обязательным условием использования этого сервиса и вы вполне можете либо не заказывать платы вообще, либо заказать их у любого изготовителя по вашему выбору (есть бесплатный экспорт плат в формате Gerber).

Сервис бесплатный (техподдержка отвечает в течение 48 часов по email на английском), с возможностью получить более быструю техподдержку (время ответа до 24 часов по электронной почте, и техподдержка по телефону) и скидку до 10% на заказ плат при использовании платной подписки.

Кроме того, представитель EasyEDA обещает отвечать на вопросы наших пользователей (к сожалению, только на английском языке), касающихся выполнения заказов на изготовление плат на нашем форуме в специальном разделе.

Бесплатный тариф не накладывает ограничений на размеры платы, количество слоев или контактных площадок.

Для подавляющего большинства пользователей вполне будет достаточно возможностей, предоставляемых на бесплатном тарифе. Более подробно с тарифами вы можете ознакомиться здесь.

В настоящий момент EasyEDA русифицирован примерно на 90%, что позволяет вполне комфортно работать людям, предпочитающим локализованные версии. Неполная русификация, видимо, объясняется тем, что перевод на русский язык был осуществлен некоторое время назад и новые, либо переделанные фичи оказались на английском. Для меня это даже хороший знак — это показывает, что сервис не умирает и хозяева его не бросили, раз он развивается. А десяток-другой английских фраз мы можем и потерпеть.

Очень важной считаю возможность использования сервиса в коммерческих проектах и совместной работе над одним проектом командой разработчиков, которая предоставляется даже на бесплатном тарифе. Можно предоставить и read-only доступ, например, студент может предоставить доступ на просмотр своего проекта своему преподавателю, оставляя свой проект недоступным для других пользователей.

Количество проектов (как приватных так и публичных) на бесплатном тарифе не лимитируется, что меня тоже очень порадовало.

Форум проекта живой, и на нем реально получить помощь (жаль, что нет русскоязычной техподдержки). Разработчики отвечают на багрепорты и предложения по расширению функционала (на английском и китайском языках).

Меня впечатлила возможность вставлять в свои сообщения на форуме скриншоты прямо из буфера обмена (эта фича работает только в хроме), что очень удобно для общения с техподдержкой.

Чем еще примечателен сервис EasyEDA

EasyEDA — это не программа на вашем компьютере, а облачный сервис в интернете, а это значит что вы можете его использовать на компьютере с любой операционной системой. Соответственно, для работы не нужно устанавливать какие-либо программы и библиотеки — необходим только браузер и доступ в интернет (разработчики EasyEDA обещают выпустить программу для работы оффлайн, которая не будет требовать подключения к сети интернет).

Ваши проекты будут хранится в облаке (бесплатно) и вы сможете получить к ним доступ из любой точки земного шара с любого компьютера или даже смартфона или планшета.

EasyEDA работает в большинстве популярных браузеров, но максимальные возможности вы получите, если будете использовать Google Chrome. Разумеется, что Firefox тоже поддерживается (кстати, скриншоты к этой статье я делал как в хроме, так и Firefox). На Safari существуют определенные проблемы, поэтому инженеры EasyEDA рекомендуют пользователям MAC и iPhone использовать хром при работе с их сервисом.

Скорость прорисовки схем и плат в браузере меня тоже впечатлила — даже большие проекты прорисовываются без ощутимых тормозов. Разработчики сообщают, что максимальная скорость рендеринга обеспечивается в Chrome, а Firefox будет чуть медленнее, но показывает вполне приемлемые результаты.

С чего начать работу в EasyEDA

Начать лучше с регистрации, чтобы созданный проект был привязан к вашему аккаунту и никуда не потерялся. Регистрация проходит по типичному сценарию.

Переходим на сайт EasyEDA

Переходим на русскоязычную версию сайта EasyEDA и жмем кнопку Login (я уже писал, что перевод на русский язык осуществлен примерно на 90%)

Регистрационная форма EasyEDA

и заполняем регистрационную форму слева своими данными: ваш ник на сервисе, пароль не менее 6 символов и ваш адрес электронной почты. Галочка должна быть отмечена и означает что вы соглашаетесь с условиями использования сервиса. Term of Service на русский не переведено, но я почитал — там все стандартное: они никому не передают ваши данные, вам будет показана реклама и бла-бла-бла. Как все заполните — жмите Register. Понятно, что в последующем, для входа на сервис, вы заполняете уже форму справа теми же данными, что и при регистрации. Вход через Google работает с глюками, в настоящее время использовать не рекомендую. QQ — это китайский мессенджер, так что если вы в нем не зарегистрированы, то можете не обращать внимания.

Практически сразу на почту приходит письмо, в котором нужно кликнуть по ссылке для подтверждения вашего адреса электронной почты.

Письмо с подтверждением адреса электронной почты в EasyEDA

На этом этапе все — регистрация завершена.

Переключение интерфейса на русский язык в EasyEDA

Переключение интерфейса EasyEDA на русский язык

Переключения интерфейса EasyEDA на русский язык осуществляется непосредственно в редакторе. Можете перейти по прямой ссылке в редактор, кликнуть в правом верхнем углу по своему нику, в появившемся меню, в самом низу, выбрать Language, затем Russian

Создание нового проекта в EasyEDA

Проект в EasyEDA — это совокупность схем и данных о разметке вашей платы. Так что если вы планируете даже просто нарисовать схему, то вы должны создать новый проект и уже в нем создать новую схему. Это может показаться лишним действием, однако приучит вас к порядку раскладывать все по папочкам. У вас же не лежат все документы на рабочем столе без папок? Или все таки да 🙂

Новый проект можно создать «с нуля» или склонировать у кого-то уже существующий (как это сделать будет показано ниже). Также кто-то может предоставить вам доступ к своему проекту для совместной работы.

Создание вашего первого проекта в EasyEDA

Для создания вашего первого проекта «с нуля» нужно перейти в редактор и там создать новый проект кнопкой слева вверху. В дальнейшем вы можете создавать новые проекты прямо с главной страницы EasyEDA.

Создание нового проекта в EasyEDA

Далее вам предлагается ввести название проекта и указать: будет ли ваш проект публичным (проект будет доступе в поиске и кто угодно сможет его склонировать себе в редактор и производить над копией любые действия), либо ваш проект будет приватным и посторонние не получат к нему доступа до тех пор, пока вы этого не захотите. Публичность/приватность проекта можно менять в последующем неограниченное количество раз.

Задайте подробное описание вашего проекта в поле Description.

Выберите тип вашего проекта: приватный или публичный

Создание новой схемы в проекте EasyEDA

Создадим новую схему в нашем проекте — это можно сделать «с нуля» (ссылка справа на скриншоте), из шаблона (ссылка слева) или из внешнего файла (ищите импорт в меню). Тут вас ожидает приятный сюрприз: в системе уже есть шаблон схемы с минимальной обвязкой для модуля ESP8266 (ссылка слева на скриншоте). Вы можете создавать собственные шаблоны для последующего быстрого старта проектирования однотипных схем, что может оказаться весьма полезным.

Создание новой схемы в EasyEDA

При создании новой схемы по правой ссылке, вы создаете схему не совсем «с нуля», как я вам сообщил выше. Вам будет предложено нарисовать новую схему в рамке, по буржуйским стандартам

Новая схема в буржуйской рамке в EasyEDA

Возможность сделать рамку по ГОСТу, я думаю тоже есть, если самому нарисовать для нее собственный шаблон и начинать каждую новую схему уже с него. Может быть это уже кто-то и сделал, а вам осталось лишь «форкнуть» этот проект.

Схемы и библиотеки в проект можно импортировать из файлов на вашем компьютере, поддерживаются популярные форматы:

Импортирование схем и библиотек в EasyEDA

Мы, для примера, создадим новую схему из шаблона для ESP8266.

Основные приемы редактирования схем в EasyEDA

В редакторе схем EasyEDA отсутствуют полосы прокрутки (как горизонтальная, так и вертикальная). Вот так — совсем их нет (хотя в оригинальном туториале они присутствуют на скриншотах, значит были в предыдущих версиях движка). Если вы знаете как их включить сейчас — дайте мне знать, вдруг пригодится. Сначала я нашел отсутствие полос прокрутки очень неудобным, но быстро привык и теперь не замечаю их отсутствия.

Вы можете передвигать всю схему или только один выбранный компонент стрелками на клавиатуре. Мне показалось более удобным перетягивать всю схему мышью, зажав правую кнопку.

Мне очень понравилось плавное стократное (10000%) масштабирование схемы. Четко прорисованная, во всех деталях векторная графика масштабируется без потери качества. Впечатляет, что это реализовано прямо в браузере — респект разработчикам.

Масштабирование «по ширине листа», как в MS Word, можно сделать через верхнее меню, как мы привыкли, или нажатием горячей клавиши K в английской раскладке

Масштабирование (zoom) в EasyEDA

Увеличение любой области происходит легко: нужно сначала навести на эту область указатель мыши и прокрутить колесико скроллинга мыши вперед. Аналогично и уменьшение.

Добавление компонентов в схему EasyEDA

Подключим к ESP8266 светодиод. В качестве шпаргалки воспользуемся замечательным наглядным пособием Arduino Basic Connections — подключение всего в картинках v 2.0 Если вы новичок и еще не видели этот документ, то рекомендую сделать его вашей настольной книгой, чтобы избежать множества граблей, которые подстерегают начинающих радиолюбителей. Также хочу вам сообщить, что и ESP8266 и ATMEGA на Arduino являются микроконтроллерами и принципы подключения к ним периферии одни и те же, поэтому вы можете смело использовать рекомендации по Arduino для ESP8266, при этом не забывайте о том, что:

• Arduino бывают как 5-ти вольтовые, так и 3.3, а ESP8266 только 3,3
• Порты Arduino выдерживают ток до 40мА, а ESP8266 — только 12мА

Подключение светодиода к выходу микроконтроллера

Возьмем из шпаргалки левый вариант, где мы видим, что для подключения светодиода нам нужен резистор и питание. При низком уровне на выходе GPIO светодиод будет включаться, а при высоком выключаться.

Скопируем элемент VCC из левой части схемы: левый клик мышью на элементе (не промахнитесь — вам нужна и надпись VCC и «частичка провода»), затем Копировать на панели инструментов и там же Вставить — эта процедура абсолютно аналогична действиям в обычном текстовом редакторе. Вставляемый элемент «прилипнет» к указателю мыши и вы вставляете его в правую часть схемы в свободное место кликом мыши.

Копирование и вставка в EasyEDA

Добавим резистор из Библиотеки EasyEDA

Выбираем привычный нам «европейский» символ компонента в EasyEDA

Различные подходы в проектировании схем

Сейчас мы должны подключить все это к одному из GPIO нашего модуля ESP8266 и тут можно пойти разными путями. Можно сделать по-старинке и соединить на схеме наши светодиод и резистор с выходом GPIO модуля на левой части схемы — именно так раньше и делали (многие продолжают делать так и сейчас, и не только в России). Получаются вот такие схемы:

Схема радиоприемника Спидола-230

Но из зарубежья к нам пришло новое веянье — схемы, оформленные по-другому:

Схема Wemos D1 mini PRO 128Mbit (16 Мегабайт)

Такие схемы оформлены более модульно, не загромождены множеством соединительных линий от края до края. Соединение модулей производится через именованные электрические связи (проводники) с соответствующей маркировкой. Такие схемы менее привычны и некоторые радиолюбители считают, что они не позволяют увидеть сразу все детали. Попробуйте ответить на вопрос: какие элементы подключены к VCC на этой схеме? Можно легко упустить из виду какой-то модуль. Однако, если вы планируете выходить на международный рынок — не обязательно продавать что-либо, даже если вы просто размещаете свой проект в публичный доступ, то имеет смысл задуматься над выбором, и, возможно, сделать схему в современном виде, общепринятом в международном сообществе. Однако, это остается, безусловно, на ваше усмотрение.

Соединение компонентов схемы

Для соединения светодиода с одним из выводов ESP8266 (например, GPIO2) нужно перейти из режима отображения набора атрибутов элемента в режим Менеджер разработки

Кнопка перехода в режим менеджера разработки в EasyEDA

В менеджере (справа) нужно найти группу Nets и в ней GPIO2

Выбор проводника (цепи) в EasyEDA

при этом в левой части вашей схемы GPIO2 на ESP8266 станет выделен красным цветом — его нужно скопировать и вставить в правую часть схемы.

Осталось только соединить элементы между собой — для этого просто тянем за край контакта и соединяем линию со следующим элементом. В результате у вас должно получиться следующее:

Схема подключения светодиода к ESP8266

Сохранение схемы в EasyEDA

Сохранение схемы в EasyEDA

Сохранение схемы в EasyEDA

Как поделиться своим проектом с другими

Если вы сделали публичный проект, то сможете им поделиться с другими

Как поделиться проектом в EasyEDA

Начнем снизу: третья ссылка ведет на PNG файл вашей схемы — вы можете вставлять эту ссылку на форумах, посылать ее по электронной почте, вставлять в сообщения в социальных сетях. Вот ссылка на наш демо проект.

Вторая ссылка предназначена лично для вас — вы можете поместить ее в закладки браузера для быстрого перехода в режим редактирования этой схемы.

Самая верхняя, первая ссылка ведет на страницу проекта. Вот так выглядит наш проект для других пользователей

Публичный проект в EasyEDA

Как скопировать чужой публичный проект себе в EasyEDA

Поиск публичных проектов в EasyEDA

В разделе Ресурсы вы найдете множество публичных проектов, компонентов и модулей, которые вы можете скопировать себе, внести собственные правки и использовать в дальнейшем. На момент написания статьи поиск по проектам не работает, разработчики это уже знают и обещают исправить в ближайшее время (поиск по модулям и компонентам работает). Вы можете пользоваться поиском по популярным тегам (на скриншоте проекты с тегом Arduino Based)

Любой публичный проект вы можете скопировать себе («форкнуть») и он станет доступен для редактирования в вашем списке проектов в редакторе

Как форкнуть публичный проект в EasyEDA

Публичный проект уже в редакторе

Предоставление доступа к проекту в EasyEDA

По умолчанию все ваши проекты будут приватными (напоминаю, что в EasyEDA, в отличии от других, не существует ограничения на количество приватных проектов). Для совместной работы над проектом вы можете предоставить доступ своему коллеге (коллегам). Вы можете предоставить доступ только для чтения (read-only) или полный (read/write) конкретному пользователю, для этого нужно кликнуть правой кнопкой мыши по названию проекта и ввести адрес электронной почты, на который зарегистрирован аккаунт EasyEDA вашего коллеги.

Предоставление доступа к проекту EasyEDA

Предоставление доступа к проекту конкретному пользователю в EasyEDA

Заключение

Эта статья получилась слишком большой и я искренне благодарен тем, кто смог дочитать ее до конца. Даже в этом объеме мне не удалось рассказать о многих интересных возможностях EasyEDA. Возможно, это получится в следующих материалах.

В целом, впечатление от EasyEDA у меня сложилось очень положительное, несмотря на некоторые недостатки,  которые меня огорчили. Я вспоминаю те времена, когда я начал осваивать DeepTrace, и потратил намного больше времени на свою первую схему. Здесь же все оказалось много проще, при достаточно широких возможностях. Так что я плюсую EasyEDA.

Мне импонирует дух open source, которым пропитан сервис EasyEDA — это и публичные проекты и легкость их использования и открытый формат файлов выгрузки проектов, о котором мне не удалось рассказать в этой статье. Этакий гитхаб, только не для программ, а для плат. Кстати, поддержка контроля версий плат была бы очень кстати 🙂

P.S.

Не скрывая сообщаю, что EasyEDA оказали поддержку нашему сайту и форуму (частично компенсировали мои личные расходы на VDS на котором для вас работают этот сайт и форум), и, в качестве благодарности, я разместил ссылки на сервис EasyEDA на сайте и форуме esp8266.ru. Могу вас заверить, что данный факт никоим образом не повлиял на объективность данного материала и какой-либо другой информации, размещенной у нас о сервисе EasyEDA.com

Ваш IoT евангелист, Виктор Бруцкий aka 4refr0nt.

Обсуждение этой статьи на нашем форуме

Трассировка печатной платы | А-КОНТРАКТ

Трассировка печатной платы — разработка топологии электрических соединений между посадочными местами электронных компонентов, устанавливаемых на печатную плату.

Трассировка печатных плат выполняется после того, как разработана схемотехника изделия, подобрана комплектация и выбран конструктив для установки ПП.

Технические специалисты А-КОНТРАКТ выполнят корректную трассировку Вашей печатной платы на основе разработанной принципиальной электрической схемы будущего изделия.

Для осуществления работ по трассировке печатной платы необходимы следующие входные данные:

1. Принципиальная электрическая схема. Схема может быть предоставлена в одном из перечисленных видов:

• предпочтительно — в системе автоматического проектирования (PCAD, ORCAD, Protel)
• чертеж в электронном виде
• чертеж на бумаге

2. Спецификация — список ЭК для монтажа на печатную плату, BOM. Спецификация может быть предоставлена в одном из перечисленных видов:

• предпочтительно — в электронном виде (Word, Excel)
• в бумажном виде

3. Габаритный чертеж печатной платы с  указанием размеров контура ПП, а также с указанием крепежных отверстий, разъемов, радиаторов и других элементов, расположение которых должно быть фиксированным. Чертёж может быть предоставлен в одном из перечисленных видов:

• предпочтительно — в системе автоматического проектирования (PCAD, ORCAD, Protel)
• в бумажном виде
• в виде чертежа в электронном виде

4. Техническое задание должно содержать информацию о требованиях и пожеланиях по расположению ЭК на плате, трассировке цепей, ширине проводников, волновому сопротивлению, если необходимо и т.д.

Этапы выполнения работ по трассировке печатной платы:

• Создание библиотеки ЭК, которые предполагается использовать в данном изделии. Библиотека компонентов подбирается с учётом технологических особенностей дальнейшего монтажа.
• Создание списка цепей (netlist)
• Упаковка компонентов на плату
• Компоновка  (предварительное размещение) компонентов на ПП
• Согласование компоновки платы
• Создание и согласование проекта разводки всех цепей на печатной плате
• Создание и согласование проекта трассировки
• Внесение корректировок, при необходимости
• Утверждение окончательного варианта трассировки
• Передача заказчику всей технической документации по проекту

А-КОНТРАКТ также может выполнить последующее производство печатных плат и их монтаж по составленному проекту.

Проектирование печатной платы в интерфейсе EasyEDA

Начало работы

После установки клиента EasyEDA на ПК в первую очередь необходимо зарегистрироваться в центре пользователя. В нем будут храниться наши проекты, а так же библиотеки компонентов и корпусов.

Стоит отметь такую интересную фишку, как команды. Они позволяют принимать участи в совместном проектировании и разработке ПП с другими пользователями EasyEDA. Здесь, вы сможете проявить себя не только как рядового разработчика, но и лидера проекта.

Сильно углубляться в интерфейс программы пока не имеет смысла, поэтому рассмотрим основные моменты на простом примере.

Создание схемы электрической принципиальной

Вернемся к начальному экрану и создадим новый проект: Документ→Новый→Проект (необходимо указать только название проекта). Для удобства настроим формат рабочего листа, используя модальное окно Инструменты рисования.

В качестве примера соберем преобразователь напряжения с 9 до 180 вольт, схема которого приведена ниже:

Схема электрическая преобразователя напряжения 9В-180В

Используя вкладку EELib, она находится левее рабочего поля, разместим базовые компоненты. Для поиска микросхемы МС34063, стабилизатора LM7805 и всех элементов отсутствующих во вкладке EELib, нам потребуются библиотеки.

Слева от рабочего поля выбираем вкладку Поиск библиотек. В появившемся окне вводим название искомого компонента. Затем из списка выбираем подходящий нам по УГО и типу корпуса. Так же в этом окне можно увидеть следствие интеграции с сервисом LCSC. Внизу окна есть быстрый доступ к покупке компонента, указана его цена, наличие на складе и приведен даташит.

После того как все необходимые компоненты расположены на рабочем поле, соединяем их с помощью «Провода», который находится в меню, с выпадающим списком, Соединения и приводим схему в подобающий вид. Результат приведен на изображении ниже.

Компоновка и трассировка

Так как все компоненты схемы уже связаны с посадочными местами, для создания ПП достаточно на верхней панели во вкладке Конвертировать нажать на ссылку Конвертировать в печатную плату.

Следующим шагом будет компоновка посадочных мест элементов на печатной плате ограниченной фиолетовой рамкой. Компоновку проводим вручную, в связи с отсутствием автоматической. Я не считаю это минусом так, как в основном после автокомпоновки приходится все переделывать под себя.

После компоновки, как правило, трассировка, и здесь мы максимально облегчим себе работу. На верхней панели во вкладке Разводка перейдем к Автотрассировщику. Далее не задавая никаких правил трассировки, кроме ширины дорожки 0,35 мм., жмем запустить. Ширина дорожки обусловлена тем, что при моей компоновке автотрассивщик просто не позволил установить шире.

Печатная плата готова!

Результат автотрассировки в EasyEDA

Но все же необходимо помнить, что нет трассировки лучше, чем ручная. Плата из примера не требует высокой плотности монтажа, а также в схеме не протекают высокие токи, именно это позволило мне воспользоваться автотрассировкой. После проделанной работы можно полюбоваться 3D видом печатной платы. Для этого кликаем по ссылке 3D View во вкладке Предпросмотр на верхней панели над рабочим полем.

Трассировка печатной платы в KiCAD / Хабр

Одним из критических замечаний к предыдущей статье было следующее: дескать фу таким быть, стрелять из пушки по воробьям да ещё проприетарным софтом за 10000$, к тому же наверняка украденным с торрентов. Оставляя за кадром моральную сторону вопроса, а так же презумпцию невиновности, обратимся к следующему вопросу — а что там у нас имеется в Open Source секторе, пригодное для решения задач проектирования электронной техники. В частности изготовления печатных плат. Наиболее достойной, на мой взгляд, оказалась кроссплатформенная программа KiCAD, распространяемая по лицензии GNU GPL. Имеются версии для Linux, Windows и macOS.

Рассмотрим этот инструмент подробнее применительно к уже решенной мною задаче — трассировке печатной платы для преобразователя уровней на базе MAX232.

Дистрибутив программы и инструкции по установке имеются на её официальном сайте. Так как я предпочитаю использовать Linux, а конкретно Arch Linux, то установка сводится к заклинанию для пакетного менеджера

$ sudo pacman -S kicad kicad-library kicad-library-3d

Первый пакет — сама программа, второй — библиотеке компонентов, третий — 3D-модели компонентов. Собственно и всё. Аналогичный набор пакетов имеется для всех популярных дистрибутивов Linux. Для Windows качаем бинарный инсталлятор здесь. Для macOS все аналогично. В общем, установка элементарна и затруднений не вызывает.

Запустив KiCAD мы увидим главное окно программы. Оно содержит дерево проекта и кнопки вызова программных компонент, предназначенных для различных этапов проектирования устройства.

Идем в меню Файл -> Новый проект -> Новый проект. Нам предложат выбрать место, где будут располагаться файлы проекта, а так же выбрать его имя. Все файлы, относящиеся к проекту лучше расположить в отдельном каталоге. Я располагаю все в каталоге ~/work/kicad/rs232, и проект назову rs232.

После создания проекта в дереве образуются два файла: rs232.pro — файл проекта; rs232.sch — файл принципиальной схемы. Дважды кликаем по файлу схемы и переходим Eeschema — программу для рисования схем

Формат основной надписи чертежа, естественно буржуазный. Но нас пока не интересует следование ГОСТ и ЕСКД. Нам надо оценить возможности пакета для решения конкретной практической задачи, путь даже такой простой. Поэтому приступим к рисованию схемы.

С правой стороны окна расположена панель инструментов. На ней имеется кнопка с изображением операционного усилителя — жмем на неё и переходим в режим размещения компонентов. Кликая мышью в поле схемы мы инициируем появление диалога

В строке фильтра начинаем набирать «max232». система производит поиск по библиотеке и предлагает нам интересующую нас микросхему. Выбираем её, жмем ОК и курсором мыши помещаем компонент в нужное место схемы. Аналогичным образом кладем на схему электролитический конденсатор, который отзывается в KiCAD по имени CP

Наводим курсор на конденсатор, жмем «V» и в появившемся окне задаем его номинал

Если навести курсор на любой элемент, в частности только что добавленный конденсатор, то нажатием соответствующих клавиш можно выполнять следующие действия

M — переместить компонент (начать перемещение)
C — создать копию компонента
R — повернуть компонент по часовой стрелке
X — отразить компонент относительно горизонтальной оси
Y — отразить компонент относительно вертикальной оси

Действуя описанным образом, размещаем все остальные компоненты схемы. Нам понадобятся следующие элементы

Имя компоненты в библиотеке	Тип компонента	Количество
CP	Электролитический конденсатор	4
D	Диод	1
DB9	Коннектор типа DB-9	1
CONN_01x05	Однорядный штыревой коннектор (5-pin)	1

Кроме того, нам понадобится земля и питание +5 В. Эти элементы добавляются в режиме размещения портов питания, который включается на правой панели кнопкой с символом «земли». Нам понадобятся следующие порты: GND — собственно «земля»; +5V — без комментариев.

В конечном итоге на поле схемы у нас получится что-то вроде этого

Теперь, нажатием кнопки с изображением зеленой линии переходим в режим «Разместить проводник» и соединяем выводы всех элементов согласно принципиальной схеме устройства. Если нам нужна дополнительная «земля», наводим курсор на ближайшую «землю», жмем «C» и клонируем её, без отрыва от процесса соединения элементов. В конечном итоге у нас получится следующая схема

Обращаем внимание на то, что элементы схемы не пронумерованы. Для этой цели удобно воспользоваться функцией нумерации элементов. Вызываем её либо из меню Инструменты -> Обозначить схему, либо нажимая кнопку «Обозначить компоненты схемы» на верхней панели инструментов. Нам покажут диалоговое окно с настройками именования элементов

Задаем интересующие нас настройки и жмем «Обозначить компоненты». Теперь другое дело

Полагая, что мы закончили схему, проверяем правильность её построения с точки зрения правил KiCAD. Для этого жмем на верхней панели кнопку с изображением божьей коровки с зеленой галочкой. В предложенном нам окне жмем кнопку «Выполнить» и получаем результат

Ошибок нет, но зато есть 13 предупреждений. Эти предупреждения принципиальны — они указывают на то, что некоторые выводы элементов у нас никуда не подсоединены, а также на то, что мы не подали питание на схему.

Неиспользуемых выводов у нас много. Чтобы система не ругалась на нас по их поводу, отметим эти выводы ка неиспользуемые. Для этого выберем режим указания неиспользуемых пинов нажатием кнопки с косым крестом «X» на правой панели, так называемый флаг «Не подключено». Помечаем этим флагом все незадействованные пины

Входы второго канала MAX232 (ножки 8 и 10) подтягиваем к «земле», с тем чтобы гарантировать нулевое напряжение на них при работе устройства.

После этого проверяем схему ещё раз

Отлично, всего два предупреждения о не подключенном питании. Питание в нашем случае подается с другого устройства через штыревую колодку P1, поэтому системе следует указать не это, используя виртуальный порт питания PWR_FLAG. Устанавливаем этот порт питания на схему и подсоединяем его к порту питания +5V, к «земле» и проводу идущему от разъема P1 к диоду, как показано на рисунке

Таким образом мы указываем системе по каким линиям в схему подается питание и следующая проверка проходит уже без ошибок и предупреждений. Сохраняем готовую схему.

Теперь следует сформировать список цепей схемы, который будет использоваться нами в дальнейшем. Для этого идем в меню Инструменты -> Сформировать список цепей, или жмем соответствующую кнопку на верхней панели. В появившемся окне

выбираем родной для KiCad формат списка цепей, задаем имя файла списка rs232.net и жмем кнопку «Сформировать».

Схема готова и можно приступать к следующему этапу

Этот этап отражает особенность KiCAD — схемное обозначение компонента отвязано от его посадочного места и визуального представления. Прежде чем приступить к разводке платы, каждому компоненту надо привести в соответствие его посадочное место (footprint) — топологическая структура задающая по сути размер и расположение отверстий и/или контактных площадок на плате, предназначенных для монтажа данного компонента. Это делается с помощью входящей в состав пакета программы CvPcb. Для её запуска идем в меню Инструменты -> Assign Component Footprint. Система немного задумается и выдаст окно

В первой колонке расположен список доступных библиотек. Во второй колонке — список компонентов, представленных в нашей схеме. В третьей — список доступных посадочных мест. Скажем нам нужна определится с форм-фактором конденсатора C1. У нас имеются в наличии конденсаторы Ether для монтажа в отверстия с диаметров 5 мм, высотой 11 мм и с расстоянием между выводами 2 мм. Хорошо, выбираем библиотеку Capacitor_ThroughHole (конденсаторы для монтажа в отверстия) в первой колонке, конденсатор C1 во второй колонке и посадочное место C_Radial_D5_L11_P2 в третьей колонке. Двойным щелчком по выбранному посадочному месту связываем его с компонентом. Справа от конденсатора C1 появится выбранное посадочное место, как показано на рисунке выше.

Для проверки посмотрим на чертеж посадочного места, нажав кнопку с изображением микросхемы под лупой на верхней панели

Нажав в окне просмотрщика кнопку с изображением микросхемы, мы увидим 3D-модель компонента

Убеждаемся, что выбранное посадочное место соответствует фактической детали, имеющейся у нас. Таким же образом связываем и остальные компоненты. У меня вышел вот такой список

Надо сказать найти нужное посадочное место с непривычки довольно трудно. Но мне удалось обойтись стандартными библиотеками. В любом случае, проблема отсутствия нужной детали решается путем гугления или самостоятельного изготовления (но это выходит за рамки статьи).

Сохраняем полученный список, закрываем CvPcb и заново генерируем список цепей. Теперь всё готово чтобы приступить к непосредственной разводке платы.

Для этого из меню редактора схем Инструменты -> Layout Printer Circuit Board запускаем программу-трассировщик Pcbnew

Для настройки правил трассировки идем в меню «Правила проектирования» и в окне

задаем ширину дорожек, зазор между ними, диаметр отверстий, диаметр сверла в соответствии с имеющимися у Вас техническими возможностями. Мои настройки представлены на скриншоте.

Далее необходимо импортировать спроектированную схему. Для этого идем в меню Инструменты -> Список цепей. В появившемся окне выбираем файл списка цепей (наш rs232.net сформированный на предыдущем этапе) и жмем кнопку «Прочитать текущий список цепей»

Если мы не ошибались на предшествующих этапах, процесс пройдет без ошибок. Закрываем окно и видим, что компоненты разместились в окне чертежа платы

Разумеется они все слиплись в кучу. И их придется растащить на предназначенные для них места. Перемещение компонентов происходит теми же командами что и в редакторе схем — наводим курсор на элемент и жмем «M». Если мы хотим переместить компонент на другую сторону платы, то в режиме перемещения нажимаем клавишу «F». Так следует поступить с микросхемой U1, ибо она располагается со стороны дорожек, ввиду SMD-исполнения корпуса.

Попыхтев немного получаем что-то подобное

Стараемся размести компоненты так, чтобы получалось как можно меньше пересекающихся связей. Теперь можно приступать к трассировка. Автоматическая трассировка у меня не вышла, возможно я не до конца разобрался с её настройками. Для ручной трассировки перейдем в режим трассировки нажав на верхней панели кнопку «Режим дорожек: автотрассировка».

Правой кнопкой мыши щелкаем по пустому пространству рабочего окна и в выпавшем меню выбираем «Выбор рабочего слоя». В появившемся окне выбираем слой B.Cu (медь с обратной стороны платы)

Наводим курсор на какой-либо пин и жмем «X». Появится дорожка, идущая от выбранного пина до текущего положения курсора. Тянем эту дорожку, фиксируя её промежуточные точки однократными щелчками мыши. По завершении, на последнем пине делаем двойной щелчок. Если нам не нравится результат, жмем Esc отменяя проведенную дорожку. Другие полезные команды и их горячие клавиши доступны в контекстном меню, вызываемом правой кнопкой в момент трассировки.

Надо сказать что процесс трассировки интуитивно понятен и довольно скоро мы получаем результат

Желтой линией на скрине показан контур платы. Чтобы нарисовать его переходим в слой Edge.Cuts (список слоев расположен в окне программы справа) и инструментом «Линия или полигон» (кнопка с изображением пунктирной линии на правой панели инструментов) рисуем контур платы.

Теперь всё готово. Сохраняем результат. Можно просмотреть получившуюся плату в режиме 3D (в меню Просмотр -> Просмотрщик 3D)

Результат выглядит довольно симпатично, правда монтаж можно сделать и поплотней.

Чтобы получить, например, шаблон для ЛУТ, идем в меню Файл -> Печать. В появившемся окне

Задаем печатаемый слой (B.Cu — медь с задней стороны платы), обязательно выставляем галочку «Зеркально», проверяем что выставлен масштаб 1:1 и убираем галку «Печать рамки листа». Жмем печать. Если у нас нет принтера, то печатаем в PDF

Получая на выходе искомый шаблон

Надо сказать, что я довольно бегло пробежался по возможностям KiCAD, обращая внимание лишь на ключевые моменты его использования. Эта статья некоторый вводный мануал, обобщающий весьма разрозненную информацию, имеющуюся в сети. Тем не менее он может служить хорошим стартом.

Можно сделать вывод, что программа вполне пригодна для проектирования печатных плат, учитывая что описание всех её возможностей выкатится не в один десяток подобных статей. Её несомненным преимуществом является бесплатность и открытый формат всех конфигурационных файлов и библиотек, дающих бескрайний простор для расширения компонентной базы.

Надеюсь было интересно. Спасибо за внимание!

Программы для разводки печатных плат

На данный момент существует множество программ и онлайн сервисов для разводки печатных плат. Когда в интернете находишь интересную электронную схему то сразу хочется её собрать своими руками, но не всегда к ней прилагается рисунок печатной платы. Когда-то давно, дорожки рисовали лаком на фольгированном текстолите. Сейчас радиолюбители не рисуют дорожки от руки, а распечатывают с помощью лазерного принтера — эта технология называется ЛУТ. Можно отдать схему специалистам, которые за определённую сумму все сделают, но лучше освоить одну из программ и сделать все своими руками.

Я подобрал несколько программ для разводки (трассировки) печатной платы.

Sprint-Layout

Самая популярная программа среди радиолюбителей, почти все новички начинали именно с неё. Простой и понятный интерфейс, существует русифицированная версия. Спринт лайт имеет большую базу электронных компонентов (макросов), которые можно скачать в интернете. Огромное количество обучающих видеороликов на Ютубе, помогут освоить весь интерфейс и научат рисовать печатные платы. Программа является условно — бесплатной.

easyeda

Китайский онлайн сервис с большими возможностями. В Китае студенты создают проекты с помощью данного сервиса и его преподают в некоторых учебных заведениях. Основное удобство заключается в том что созданные проекты можно редактировать на любом компьютере с доступом в интернет, необходимо только пройти простую регистрацию для создания аккаунта. Easyeda имеет огромную базу электронных компонентов которые постоянно обновляются и добавляются самими пользователями. Данный сервис имеет функцию автоматической трассировки печатной платы и симуляцию электронных схем. Интерфейс интуитивно понятный с поддержкой русского языка. После того как печатная плата разведена на дорожки её можно заказать в этом сервисе, причем промышленного качества, а можно и не заказывать, а распечатать на принтере и сделать самому. Также можно открыть доступ к проекту и делится им с другими пользователями или совместно создавать один проект.

ZenitPCB

Простая и бесплатная программа для рисования принципиальных схем с возможностью трассировки. Минусом является ограничение контактных площадок в 800 штук. База элементов около 1000.

DesignSpark PCB

Мощная программа с возможностью автоматической трассировки печатных плат. Подходит как для новичков так и для профессионалов.

DesignSpark PCB это бесплатная программа со встроенными специализированными калькуляторами для разных расчётов облегчающими подбор компонентов. На официальном сайте можно скачать библиотеку готовых печатных плат. Единственный минус это отсутствие русского языка в интерфейсе.

Я пользуюсь двумя;

Программа Sprint-Layout

Онлайн сервис easyeda.com

Для моей деятельности, на данном этапе моего развития, этого вполне хватает. В освоении перечисленных программ, справится любой начинающий радиолюбитель.

PCB Trace — все, что вам нужно знать

Когда дело доходит до печатных плат, трассировка в основном относится к сети из меди, проводки, изоляции, а также предохранителей, которая состоит из платы. В общем, существует большая вероятность того, что след на печатной плате будет непоследовательным, если он имеет какие-то неисправности с каким-либо данным электронным устройством. Более того, электрическое сопротивление — это наиболее распространенный термин, используемый инженерами-электронщиками в индустрии печатных плат.Под сопротивлением следа понимаются части печатной платы, которые сопротивляются прохождению тока.

Что такое след печатной платы?

Трасса печатной платы важна для каждой печатной платы, как и ток, и она потратит больше времени и энергии на установку, если сделает неправильное обнаружение или вычисление трассы. Что еще хуже, это может привести к ошибкам в системе для любого устройства.

В печатной плате много компонентов, и вы должны понимать, какие детали и материалы вам понадобятся при ремонте или сборке печатной платы.а также какие функции и формулы вам следует использовать.

Толщина следа печатной платы

Для разработчика электроники толщина печатной платы играет важную роль в конструкции печатной платы. Толщина может поддерживать баланс, однако она не будет работать или приведет к повреждению печатной платы, а также к повреждению компонентов, подключенных к плате. Таким образом, толщина печатной платы будет меняться по мере изменения типов печатной платы, потому что на рынке электроники есть односторонняя печатная плата, двусторонняя печатная плата, многослойная печатная плата.И есть некоторые общие толщины дорожек печатной платы в диапазоне от 0,008 дюйма до 0,240 дюйма, такие как 0,2 мм (0,0079 дюйма), 0,4 мм (0,016 дюйма), 0,5 мм (0,020 дюйма), 0,6 мм (0,024 дюйма), 0,8 мм (0,032 дюйма). дюйма), 1,0 мм (0,04 дюйма), 1,2 мм (0,047 дюйма), 1,5 мм (0,062 дюйма), 1,6 мм (0,063 дюйма), 2,0 мм (0,079 дюйма), 2,3 мм (0,091 дюйма) и т. д.

Как вы знаете, ширина следа печатной платы является важным параметром при проектировании печатной платы.И вам необходимо иметь адекватную ширину следа, чтобы убедиться, что он может передавать желаемое количество тока без перегрева и повреждения вашей платы. 2 = 0.2 * сопротивление

Что нужно знать перед расчетом ширины следа

Расчет ширины дорожки намного сложнее, чем у любого отдельного проводника. Перед расчетом ширины дорожки на печатной плате вам нужно знать много вещей. Прежде всего, вам необходимо знать максимальный ток, который он может использовать для платы в качестве входов, который включает единицу измерения трассы, толщину трассы, температуру трассы, а также температуру окружающей среды трассы.Это повлияет на входные диапазоны ширины.

Вы получите выходные числа, когда вставите числа в калькулятор. И цифры ширины дорожки включают ширину дорожки (измеренную в амперах), сопротивление (измеренное в омах), температуру следа (измеренную в градусах Цельсия), падение напряжения (измеренное в вольтах) и рассеиваемую мощность (измеренную в ваттах). , которые дают понять, какова ширина следа.

Ток трассировки печатной платы

Постоянный ток используется в источнике тока печатной платы в качестве источника питания, что означает, что есть только один поток тока, проходящий через проводку и медь платы, где электроника проходит прямо к батарее, а затем питает любое данное устройство. .Ток трассировки печатной платы сильно отличается от трассировки печатной платы, которая показывает, как проводка и другие проводники взаимодействуют друг с другом для обеспечения тока.

Важно, чтобы токи следа печатной платы распознавали, потому что они так же необходимы, как сопротивление следа и ширина следа при изготовлении печатной платы. Более того, в любой печатной плате нет тока, нет питания. Сделайте правильным измерение следа и ширины следа любой данной печатной платы, однако компоненты не могут нормально функционировать, и их нужно будет исправить, если в токе следа печатной платы есть только одна ошибка.

Вывод

Фактически, трассировка печатной платы имеет большое влияние на изготовление печатной платы, есть недоразумение, поскольку не имеют представления о трассе печатной платы, а ширина дорожки печатной платы так же важна, как расчет и определение тока печатной платы. Так что узнайте больше о трассировке печатной платы, прежде чем проектировать печатную плату.

PCBGOGO может предложить вам мгновенные расценки, с одной стороны, мы специализируемся не только на быстродействующих прототипах печатных плат и сборке печатных плат, но и на производстве печатных плат средних и малых объемов.Например, 24 часа на выполнение заказа, 24 часа сметы на компоненты, а также 24 часа на сборку прототипа печатной платы. И мы сделаем все возможное, чтобы удовлетворить ваши потребности в производстве печатных плат, и будем придерживаться самых строгих стандартов при изготовлении и сборке печатных плат.

Не стесняйтесь обращаться к нам по адресу [email protected], если у вас есть какие-либо вопросы, мы будем рады вам помочь.

Калькулятор ширины следа

Ширина дорожки является важным параметром при проектировании печатной платы.Соответствующая ширина дорожки необходима для обеспечения передачи желаемого количества тока без перегрева и повреждения вашей платы. Вы можете использовать этот онлайн-инструмент для расчета минимальной ширины дорожки для данного тока и веса меди. Для более высокого тока требуются более толстые дорожки, в то время как более толстая медная масса позволяет получить более тонкие дорожки.

Входные данные

Ток (макс. 35A)

Ампер мА

Толщина меди

унций / фут²милмммкм

Повышение температуры (макс.100 ° C)

° C ° F

Температура окружающей среды

° C ° F

Длина проводника

дюймов / см

мил²мм²

Внешние дорожки

Требуемая ширина дорожки

милмммкм

Площадь поперечного сечения

мил²мм²

Требуемый зазор дорожки

милмммкм

Таблица минимальных размеров продукции Bittele

	Медь Вес	0.5 унций	1 унция	2 унции	3 унции	4 унции или больше
Наружные слои	Минимальная ширина следа	3 мил	4мил	5 мил	6мил	Запрос предложений
	Минимальный интервал между трассами	4мил	5 мил	7мил	10 мил	Запрос предложений
	Переходные отверстия к другим медным элементам	7мил	9 мил	12 мил	16 мил	Запрос предложений
Внутренние слои	Минимальная ширина следа	3 мил	3.5мил	5 мил	6мил	Запрос предложений
	Минимальный интервал между трассами	3 мил	4мил	6мил	9 мил	Запрос предложений
	Переходные отверстия к другим медным элементам	7мил	8мил	11мил	15 мил	Запрос предложений

Примечания:
Формула для расчета допустимого тока через дорожку опубликована в стандартном разделе 6 IPC-2221.2, как показано ниже.

Внутренние трассы: I = 0,024 x dT ^0,44 x A ^0,725
Внешние трассы: I = 0,048 x dT ^0,44 x A ^0,725

Где I — максимальный ток в Амперах, k — постоянная величина, dT — превышение температуры окружающей среды в ° C, & A — площадь поперечного сечения в миллиметрах².

Затем можно рассчитать ширину следа, переставив эту формулу, чтобы определить площадь поперечного сечения, через которую может безопасно пройти желаемый ток.2] / (Толщина [oz] * 1,378 [мил / унция])

Согласно IPC-2221 для внутренних слоев k = 0,024 и для внешних слоев: k = 0,048

Заявление об ограничении ответственности:
Эти расчеты являются отраслевыми стандартами и считается правильным, но не гарантируется. Может не подходить для всех дизайнов.

Часто задаваемые вопросы о калькуляторе ширины следа
Q: Есть ли ограничение на величину силы тока, для которой этот инструмент может рассчитать ширину?

А: Да. Данные IPC-2221, из которых получены эти формулы, охватывают только токи до 35 А, ширину следа до 400 мил, допустимое повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия и медь 0.От 5 до 3 унций на квадратный фут. Если использовать за пределами этих диапазонов, этот калькулятор будет экстраполировать, что приведет к снижению точности при более высоких токах.

Q: Инстинктивно я бы предположил, что ширина внутренней дорожки должна быть меньше ширины внешней дорожки, поскольку внешняя дорожка может оторваться от платы, если будет слишком горячей. Ваш калькулятор дает противоположный результат. Почему?

A: Внешние слои имеют лучшую теплопередачу, чем внутренние слои, поскольку воздух рассеивает тепло за счет конвекции, а внутренний диэлектрик также не проводит тепло.Поскольку целью калькулятора ширины следа является предотвращение чрезмерного повышения температуры следов, он делает внутренние следы шире, поскольку они накапливают больше тепла. В случае схемы в вакууме или в герметичной сборке внешние слои не обладают преимуществом тепловой конвекции в воздухе, поэтому вы должны использовать внутреннюю ширину дорожки для всех дорожек.

В: Что в данном контексте означает повышение температуры?

A: Повышение температуры — это разница между максимальной безопасной рабочей температурой материала вашей печатной платы и типичной рабочей температурой вашей платы.Более высокий ток увеличивает температуру медных проводов, поэтому повышение температуры является расчетным параметром того, на сколько добавленного тепла вы хотите рассчитать. Основываясь на этом пределе, формула выбирает ширину, не превышающую его. Десять градусов — это безопасное практическое правило для большинства приложений. Если вам нужно уменьшить ширину дорожки, вы можете увеличить это значение, если позволяют материал печатной платы и рабочая температура.

Q: В некоторых случаях для облегчения пайки при подключении контактной площадки к большой площади меди используются терморазгрузочные линии, называемые «колесами тележки» или «спицами».Я использовал калькулятор ширины следа, и ширина, указанная для этих спиц, настолько велика, что использовать ее непрактично. Как мне их рассчитать?

A: Спицы термического разгрузки обычно очень короткие. Формула, на которой основан этот калькулятор, была определена эмпирическим путем для достаточно протяженных линий электропередачи. Цель этого калькулятора — предотвратить образование следов перегрева, поэтому, если эти спицы подключены для отвода тепла, они не должны быть такими широкими, как прогнозирует этот инструмент. Пожалуйста, обратитесь к другим ресурсам по проектированию печатных плат по этому поводу.2 * Сопротивление

PCB Trace — Важность следов PCB в печатных платах

Когда дело доходит до печатных плат, трассировка относится к сети проводки, меди, изоляции и даже предохранителей, составляющих печатную плату.

Почти во всех случаях, если есть что-то неисправное с почти любым данным электронным устройством, велика вероятность того, что есть несоответствия, связанные с трассировкой печатной платы.

Вы теряете время и силы, пытаясь починить печатную плату, не зная, какие вычисления выполнять?

Вы ищете руководство, которое точно покажет вам, к какому типу вычислений следует обращаться (если меры даже необходимы) при обнаружении сопротивления следов?

Если да, то читайте дальше.Здесь вы найдете всю необходимую информацию.

Ⅰ. Что такое PCB Trace?

Подобно току, след является неотъемлемой частью почти каждой печатной платы. Если он не обнаружен или не вычислен правильно, в лучшем случае может потребоваться много времени и ресурсов для исправления. В худшем случае это может вызвать ошибки на любом устройстве в системе.

Печатные платы

состоят из множества компонентов, поэтому важно точно знать, какие детали и материалы необходимы для ремонта или сборки печатной платы.Знание того, какие формулы и функции следует выполнять, также может быть ошеломляющим.

Ⅱ. Толщина следа печатной платы

Толщина печатной платы имеет огромное значение для дизайнера в процессе проектирования печатной платы. Консистенция имеет существенную тяжесть. Если его игнорировать, плата PCB может не работать или может вызвать повреждение или искрение, что также может вызвать повреждение компонентов, подключенных к плате. Поскольку на рынке существуют односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы, толщина этих плат также зависит от типа печатной платы.

Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт

https://www.wellpcb.com/pcb-trace-thickness.html.

Ⅲ. Сопротивление следов печатной платы — что это такое и как использовать

Каждый материал во Вселенной обладает сопротивлением наряду с другими паразитическими свойствами. Сопротивление следов печатной платы — один из важнейших факторов, который необходимо рассчитать и проанализировать на этапе проектирования. Хотя медь является наиболее часто используемым материалом для изготовления печатных плат, она имеет разные состав и свойства.Сопротивление следа печатной платы может привести к различным проблемам при проектировании и реализации. Проблемы возрастают с увеличением сложности схемы.

1. Расчет сопротивления следа печатной платы

Вычислить сопротивление следа печатной платы так же просто, как использовать закон Ома с известными параметрами. Большинство дизайнерских костюмов и сред разработки имеют встроенный калькулятор сопротивления следа печатной платы, который может оценить сопротивление окончательного медного следа на плате, предоставив необходимые и производственные профили.Калькулятор использует стандартную формулу для вычисления противодействия, поэтому оно всегда будет постоянным.

Где L, W и T обозначают физическую площадь следа, т. Е. Высоту, ширину и длину. ΡCB представляет собой удельное сопротивление материала, а α представляет собой температурный коэффициент меди. Но весь этот расчет может определить только достаточно близкое приблизительное значение. Физическая стоимость после изготовления будет незначительно отличаться.

2.Калькулятор сопротивления следа печатной платы — как рассчитать сопротивление следа?

Печатные платы с определенными формулами имеют общие общие черты для работы на базовом уровне. Если какая-либо часть этой формулы неверна, значит, нет даже никакого сопротивления слежению. Одна из распространенных ошибок, которые допускают люди при обнаружении сопротивления следов печатной платы, заключается в том, что они не знают, как его рассчитать.

2.1 Визуализация печатной платы

Прежде чем раскрывать и анализировать эту формулу, нам нужно знать, как выглядит обычная печатная плата или, по крайней мере, на поверхности.Наиболее распространенные печатные платы имеют тонкий слой меди толщиной 0,009 мм и 0,38 мм. Наиболее распространенные следы на печатной плате имеют вес либо 1 унцию, либо высоту 0,03 мм.

2.2 Уравнение сопротивления следа печатной платы

Теперь, когда мы знаем, как выглядит стандартная печатная плата, мы можем представить формулу и собрать ее вместе. Метод расчета любого проводника:

R = P × площадь. Каждой переменной присваивается следующее:

R — Сопротивление.

P — удельное сопротивление любого материала.

Воспользуемся этой формулой для определения сопротивления чистой меди, нагретой до 25 ° C.

Удельное сопротивление чистой меди при данной температуре составляет 1,724. Зная это, нам нужно умножить его на площадь, которая может колебаться в пределах 6-10 Ом на сантиметр.

Вот еще один пример. Допустим, у нас есть площадь 0,375 мм. Если мы умножим это на удельное сопротивление, мы получим сопротивление 100 Ом, что даст 20 Ом на сантиметр.Это небольшое значение, но поскольку эта формула не идеальна, она может привести к некоторым отклонениям. Это одна вещь, которая может повлиять на точность измерений трассировки печатной платы.

2.3 Применение уравнения сопротивления следа печатной платы

Другой пример того, как это может происходить, — схемы измерения тока на основе сопротивления в энергосистемах. Если измерительный резистор составляет 1 Ом, и вы используете ту же кривую 0,025 мм, система будет измерять сопротивление на уровне 1100 Ом вместо предпочтительных 1000 Ом.Это большая разница, и это может привести к более слабой валюте, чем ожидалось или даже было необходимо.

Существуют способы работы с шириной следа, не требующие сложных вычислений. Эти решения могут сэкономить много времени, и вам следует подумать, прежде чем выполнять более сложные вычисления. Вы можете использовать эти параметры для определения ширины дорожки без необходимости вычислять ширину дорожки печатной платы.

Первый из них можно сделать, просто взглянув на ширину и увеличив или уменьшив ее, чтобы увидеть, какие цепи правильно подключены к ней.Он сделает пару вещей. Во-первых, это увеличит площадь меди, что даст вам немного больше возможностей для экспериментов с разными уровнями сопротивления. Во-вторых, это снизит сопротивление меди на плате. Это также позволит провести немного больше тестов, чтобы определить правильную ширину трассы.

Для пакетов с сеточным массивом это не вариант. Здесь можно использовать более толстый слой меди и разместить его вместе с исходной печатной платой. Это увеличит площадь и снизит сопротивление.Об этом следует помнить о том, что использование более толстого слоя меди требует приобретения надлежащих материалов, необходимых для создания более липкого слоя меди. Это будет стоить денег.

3. Потери мощности и помехи

Основная проблема сопротивления трассы — потеря мощности. Печатная плата слабого сигнала окажет незначительное влияние на сопротивление трассировки печатной платы. Но силовые цепи, с другой стороны, будут иметь значительное влияние даже при небольшом изменении сопротивления.Потеря мощности в конечном итоге приведет к повышению температуры и снижению проводимости.

В цепях питания нескомпенсированные сопротивления следа печатной платы могут действовать как предохранитель при скачке напряжения и сжигать след, оставляя следы с необратимым повреждением. В высокоскоростных цифровых платах сопротивление следа печатной платы и паразитная емкость могут создавать колебания и вызывать электромагнитные помехи в схеме. Длинные дорожки на печатной плате также могут привести к увеличению количества переизданий.

4. Оптимизация дизайна

Самый эффективный способ компенсировать сопротивление следа печатной платы — заплатить за сопротивление за счет увеличения площади следа.Инструменты дизайна можно настроить для компоновки трасс достаточной ширины, чтобы избежать таких проблем. А в силовых цепях используются дополнительные методы, отличные от полной трассировки печатных плат, такие как паяльные перемычки, для уменьшения потерь мощности и увеличения текущей емкости. Напротив, чувствительные схемы имеют подсхемы компенсации, чтобы избавиться от влияния сопротивления следов печатной платы. И высокоскоростные цепи имеют согласованные линии, чтобы нейтрализовать потенциальные помехи, которые могут возникнуть из-за колебаний.

Ⅳ.Калькулятор ширины следа печатной платы — полное руководство по защите печатных плат

Знаете ли вы, что вам нужно определить ширину дорожек печатных плат, иначе они могут сгореть? Знаете ли вы, что ширина следа связана с величиной тока, который он может переносить?

Вы должны знать много вещей, и если вы не сделаете все в соответствии с инструкциями и установленными стандартами, вы рискуете получить печатную плату, которая не работает или выходит из строя. Вот почему мы составили это удобное руководство, чтобы помочь вам определить ширину дорожки вашей печатной платы с помощью калькулятора ширины дорожки.

Мы также раскроем формулу, чтобы вы могли рассчитать ширину самостоятельно!

1. Что такое калькулятор ширины следа печатной платы

Ширина дорожек является важным фактором при проектировании печатной платы. Разработчики печатных плат должны определить соответствующую ширину клочков, чтобы уберечь их от повреждений из-за повышения температуры, которое определяется пропускной способностью платы по току.

Дорожки на печатной плате рассчитаны на максимальную нагрузку по току, прежде чем они выйдут из строя.Когда вы пропускаете через путь большее количество тока, он начинает выделять тепло. По прошествии времени, когда текущая нагрузка превысит максимальный предел, дорожка выгорит или разрушит ламинат печатной платы, что приведет к необратимому повреждению.

На картинке ниже вы видите следы, электрически соединяющие различные компоненты и разъемы.

Вы можете думать о следах как о проводах, соединяющих различные компоненты с нулевым сопротивлением, но это не так.Все дорожки на печатной плате имеют определенное сопротивление, которое является важным фактором при выборе ширины дорожек. Вы должны знать сопротивление и допустимую нагрузку по току, чтобы определить, какую ширину использовать.

Ширина следа будет определяться на основе повышения температуры, применимого к печатной плате. Повышение температуры указывает на то, что дорожка становится более горячей, когда вы пропускаете через нее ток, по сравнению с тем, когда она остается в состоянии покоя. Проще говоря, это разница между рабочей температурой и максимальной рабочей температурой.

Похоже, много работы и вычислений, чтобы найти требуемую ширину следа. Однако есть еще один простой способ — воспользоваться калькулятором ширины следа.

1.1 Особенности калькулятора ширины следа

Вы можете использовать калькулятор ширины следа, чтобы определить ширину следа на основе амперной емкости. Вам необходимо указать свои проектные характеристики в калькуляторах ширины дорожки, которые включают максимальный ток в силе тока, который будет протекать через дорожку, общую длину дорожки, повышение температуры из-за сопротивления дорожки и т. Д.

После того, как вы укажете спецификации, калькулятор рассчитает ширину следа. Калькулятор ширины дорожки позволяет определить минимальную ширину, необходимую для соответствия введенным вами проектным спецификациям.

Расчетная ширина позволяет безопасно пропускать ток без повреждения печатной платы. Вы можете обнаружить, что ширина следа внутренних слоев больше, чем у внешних слоев, поскольку они склонны выделять больше тепла. Внешние слои не получают столько тепла из-за конвекции.

Мы рекомендуем вам использовать ширину внутренних дорожек для всей печатной платы из соображений безопасности.

1.2 Приложения калькуляторов ширины следов

Калькуляторы ширины дорожек

удобны при проектировании печатной платы. Вы можете использовать их для определения минимальной ширины дорожек, которые могут безопасно пропускать необходимое количество тока, не повреждая печатную плату.

Калькулятор ширины дорожки запросит ваши проектные параметры для расчета окончательной требуемой ширины.Возможно, вам придется ввести ток в амперах, толщину дорожки, повышение температуры, температуру окружающей среды и длину дорожки.

Калькулятор предоставит результаты для внутренних и внешних следовых слоев в воздухе. Затем вы можете применить значения к своей конструкции печатной платы, чтобы обеспечить надлежащую функциональность платы и конечного устройства или устройства.

Это поможет определить минимальную ширину трассы для сигналов высокой мощности и трассировки мощности.Однако, как правило, дорожки на печатной плате переносят вызовы, которые потребляют незначительное количество тока. Для них нужно учитывать другие параметры печатной платы, чтобы узнать необходимую ширину.

Мы обсудили, что такое калькулятор ширины следа и приложения этого инструмента. В следующей главе мы рассмотрим различные типы калькуляторов, которые вы можете использовать для расчета ширины дорожек на печатной плате.

1.3 Зачем нужно рассчитывать ширину дорожки печатной платы?

Для точного определения сопротивления следа может быть недостаточно вычислить общую дорожку печатной платы или использовать простую формулу или операцию.Однако, чтобы убедиться, что дорожки печатной платы правильно включаются, необходимо не только рассчитать дорожки печатной платы, но также рассчитать ширину дорожек печатной платы. Расчет и значительное увеличение ширины дорожек на печатной плате помогает снизить сопротивление любой данной дорожки на печатной плате.

1,4 Что нужно знать перед расчетом ширины следа

Расчет ширины дорожки намного сложнее, чем расчет любого заданного проводника. Прежде чем рассчитывать ширину дорожки печатной платы, вы должны знать много вещей.Среди входных данных вам необходимо знать максимальный ток, на котором может работать схема, то есть единицу измерения трассы, толщину трассы, насколько высока температура доказательства и температура окружающей среды трассы. Он определит входные диапазоны ширины.

Когда вы вставите эти числа в этот калькулятор, вы получите выходные числа. Эти значения ширины следа включают ширину следа (измеренную в амперах), температуру следа (измеренную в градусах Цельсия), сопротивление (измеренное в омах), падение напряжения (измеренное в вольтах) и рассеиваемую мощность (измеренную в ваттах).Эти числа точно скажут вам, какова ширина следа.

Вся входная информация должна быть видна на физической печатной плате или в таблице данных самой печатной платы. Здесь не должно быть никаких догадок; на любой печатной плате вся эта информация должна отображаться на ярком дисплее. Если вы не введете точные числа и измерения, которые вы видите, калькулятор, указанный выше, не позволит вам произвести расчет. Поскольку печатные платы крошечные, вам, вероятно, понадобится увеличительное стекло, чтобы снимать вводимую информацию.

1,5 Цифры, которые нужно запомнить

После того, как вы получили всю эту информацию и у вас есть выходные числа, снимите их и отложите в сторону. Теперь у вас есть измерения как для дорожки печатной платы, так и для ширины дорожки печатной платы. Вы также знаете, что существуют методы тестирования отдельных компонентов дорожки печатной платы, чтобы увидеть, существует ли диапазон ширины. Вооружившись этой информацией, теперь вы можете начать процесс восстановления следа вашей печатной платы.

2.Калькулятор ширины следа печатной платы Тип

Все калькуляторы, которые вычисляют ширину следа, основывают свои вычисления на отраслевых стандартах. Наиболее распространенными стандартами, используемыми в коммерческих и промышленных приложениях, являются IPC 2221 и IPC 2152. Оба стандарта были разработаны Association Connecting Electronics Industries, торговой ассоциацией, которая устанавливает стандарты для производства и сборки электронного оборудования.

Давайте узнаем больше об этих калькуляторах.

2.1 Калькулятор IPC 2221

IPC 2221 происходит от старого стандарта, ранее называвшегося IPC-D-275. Он был разработан в 1954 году на основе графиков и измерений.

Калькулятор

IPC 2221 использует один график и уравнение для определения тока дорожки, обозначенного 1. Уравнение выглядит следующим образом:

I = kΔTbAc

Где k имеет значение 0,048 для видимых дорожек и 0,024 для внутренних дорожек. ΔT представляет собой повышение или изменение температуры, измеренное в градусах Цельсия.B имеет значение 0,44, тогда как A означает площадь поперечного сечения, выраженную в мил2. C имеет значение 0,725.

Вы должны помнить, что вы можете использовать только диапазон значений в калькуляторах IPC 2221, чтобы получить точные результаты для ширины следа. Сила тока составляет 0-35 ампер, ширина меди 0,5-3 унции, ширина дорожки 0-10,16 мм, а повышение температуры составляет от 10 до 100 градусов по Цельсию. Если вы используете значения за пределами определенного диапазона, результаты могут быть ошибочными.

Калькулятор считает, что длина дорожки достаточно велика, а концевые соединители или компоненты не влияют на рассеивание тепла. По этой причине калькулятор может быть не в состоянии рассчитать параметры для соединений терморазгрузочного типа, в которых в качестве переходного отверстия используется медная заливка.

Калькулятор также предполагает, что вы не используете переходные отверстия в длине дорожки.

Пропускаемый ток принимается постоянным или постоянным. Однако вы можете использовать среднеквадратичное значение в случае импульсного тока, когда импульсы достаточно часты.

Вы должны помнить, что температура печатной платы всегда должна быть в пределах относительного теплового индекса (RTI) используемого вами материала. В UL746B вы найдете определение температуры, которая позволяет сохранить 50% свойств материала через 100 000 часов.

2.2 Калькулятор IPC 2152

Калькуляторы IPC 2152 основывают свои вычисления на гораздо более новом стандарте IPC 2152. Это более точный способ определения максимальной пропускной способности по току следа за счет усовершенствованного технического подхода.

Калькуляторы IPC 2152 не используют простое уравнение, как калькуляторы IPC 2221; они должны сначала использовать универсальную диаграмму для определения нескорректированной площади поперечного сечения.

Затем калькулятор использует множество параметров для получения ряда коэффициентов или модификаторов. Используемые параметры включают толщину печатной платы, теплопроводность платы, толщину дорожки прохождения тока, расстояние между существующими дорожками прохождения и медной плоскостью и т. Д.

Теперь калькулятор найдет скорректированную площадь поперечного сечения путем умножения коэффициентов на нескорректированную площадь поперечного сечения. Тогда вы сможете получить необходимую ширину из калькулятора.

2.3 IPC 2221 Vs. МПК 2152

IPC 2221 был разработан много лет назад и не обеспечивал надежного метода расчета ширины дорожки печатных плат. Стандарт не учел многие параметры, необходимые для правильного измерения ширины следа.

Например, IPC 2221 не учитывает толщину и материал платы. После нескольких исследований и экспериментов в 2009 году был выпущен IPC 2152, что сделало его более точным способом расчета текущей емкости и ширины дорожек.

IPC 2152 учитывает несколько параметров, таких как внутренние и внешние следы, расположение теплоотводящих плоскостей, толщину платы и другие, чтобы обеспечить более точный результат. Вы также можете использовать его для многослойных печатных плат во времена IPC 2221; такой технологии для создания многослойных плат не существовало.

Вы узнали о различных типах калькуляторов ширины трассы, основанных на стандартах IPC 2221 и IPC 2152. Теперь мы взглянем на формулу калькулятора ширины трассы.

3. Формула калькулятора ширины дорожки печатной платы / Как рассчитывается ширина дорожки печатной платы?

3.1 Таблица ширины дорожек на печатной плате

Таблица ширины дорожек печатной платы может помочь вам определить ширину дорожек вашей печатной платы. Это также дает вам представление о допустимой нагрузке по току, а также о влиянии повышения температуры.Держите таблицу ширины дорожек под рукой для использования в ваших приложениях. Для вашего удобства ниже представлена ​​таблица —

3.2 Ширина дорожек и расстояние между печатными платами

Вы знаете, как рассчитать ширину следа с помощью калькулятора ширины следа. Вам понадобится веревка по многим причинам, например,

.

• Текущая пропускная способность трассы
• Шаг и размер контактных площадок компонентов, которые будет соединена трасса.
• Промежуток между дорожками

Помимо ширины дорожек, важно также учитывать расстояние между дорожками. Это предотвратит короткое замыкание и оставит максимальное пространство между атомами для правильного функционирования.

Печатные платы

обычно имеют небольшие размеры, что связано со стоимостью производства. Однако, если плата слишком мала, вам может быть трудно развести следы и сохранить правильное расстояние между ними. Вы можете сохранить интервал от 6 до 30 миль, что достаточно для большинства сигналов ширины трассы.2] / (Толщина [oz] * 1,378 [мил / унция])

Формулу можно использовать для тока от 0 до 35 ампер, при этом она допускает повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия. Он рассчитан на ширину следа 400 мил, в то время как вы можете использовать от 0,5 до 3 унций меди.

Приведенная выше формула используется в качестве отраслевого стандарта и считается точной. Он может не подходить для всех дизайнов, и веб-сайт не несет ответственности за любой ущерб, возникший в результате использования формулы.

В следующей главе мы расскажем вам общие рекомендации, которым нужно следовать при определении ширины дорожки для вашей печатной платы.

4. Рекомендации по ширине дорожек на печатной плате

4.1 Практическое правило ширины следа печатной платы

Ширина дорожки вашей печатной платы будет зависеть от технических характеристик конструкции и величины тока, который вы хотите пропустить через дорожки. Существует общее практическое правило, которому вы можете следовать для большинства приложений.

Минимальная ширина трассы трассировки составляет 1,0 мм / А. Он применим для толщины меди 1,0 унция / фут2, обычно используемой для различных печатных плат.

Мы почти подошли к концу нашего гайда. В заключение мы расскажем о калькуляторах ширины следов.

5. Часто задаваемые вопросы о калькуляторе ширины следа

5.1 Есть ли у вас ограничение на количество тока, которое калькулятор использует для определения ширины следа?

A: Вы можете использовать только токи до 35 ампер, повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия, медь от 0,5 до 3 унций на квадратный фут и ширину следа до 400 мил.Это ограничения, основанные на стандартах IPC 2221. Использование любого значения за пределами этого диапазона может привести к неточным результатам.

5.2 Вообще мы думаем, что ширина следов во внутренних слоях.

Их будет меньше, чем видимых следов, так как они могут повредить плату при значительном нагреве. Однако калькулятор показывает обратный результат. Какова причина?

A: Следы во внешних слоях могут более эффективно передавать тепло, поскольку они контактируют с воздухом.Тепло рассеивается за счет конвекции, и атомы не нагреваются слишком сильно. Однако следы на внутренних слоях не проводят тепло так эффективно, как внешние слои.

Поскольку калькулятор предназначен для предотвращения чрезмерного повышения температуры, он увеличивает ширину внутренних следов, поскольку они накапливают больше тепла. Когда вы используете герметичную сборку или схему в вакууме, вы должны использовать ширину внутренних слоев, так как внешние слои не могут передавать тепло.

5.3 Что показывает калькулятор при повышении температуры?

A: Повышение температуры означает разницу между рабочей температурой печатной платы и максимальной рабочей температурой материала платы. Медные дорожки выделяют тепло, когда вы пропускаете через них больше тока. При разработке печатной платы вы можете учесть добавленное тепло, создаваемое ею, и выбрать подходящую ширину в соответствии с ней.

Вы можете повысить температуру на 10 градусов Цельсия, так как это безопасно для большинства применений.

Ⅴ. Ремонт следов печатной платы

1. Что нужно знать перед попыткой ремонта

Перед тем, как пытаться исправить любую форму следа печатной платы, вы должны знать точные измерения сопротивления следа печатной платы, а также ширину следа печатной платы. Поскольку теперь вы работаете с физическими объектами, а не с измерениями, вы сэкономите много времени, денег и сэкономите на поездках, где бы вы ни покупали свое оборудование, если вы знаете свои измерения.

2. Если вы не знаете сопротивление и ширину следа

Замеры или есть идея, и вы выполняете ремонт на риск собственного времени и денег. Если вы чувствуете, что можете сделать обоснованное предположение о сопротивлении следа печатной платы и ширине следа печатной платы выбранного вами электронного устройства, и если вы думаете, что это может сэкономить ваше время, выполняя догадки с проводами, вы будете измерять и подключать, тогда не стесняйтесь сделать это.

3.Когда нужен ремонт?

Ремонт трассировки печатной платы необходим, если с устройством, к которому он подает ток, произошли следующие события:

• Метод все еще работает, но есть визуальные проблемы с дисплеем.
• Батарея согласно изобретению свежая и полностью заряжена, но устройство не включается
• Если устройство издает звук, например динамик, музыка искажается (динамик не подвергался физическому воздействию)

Если какая-либо из этих вещей влияет на устройство с питанием от печатной платы, вероятно, необходимо отремонтировать след от печатной платы.

Печатные платы соединяются с медью, предохранителями, проводкой и изоляцией для всех трех. Вы должны много знать о том, как переплетаются проводка и изоляция, когда дело касается этих вещей. Это краткое руководство может предоставить некоторую информацию и уменьшить количество осложнений.

4. На что обращать внимание при попытке ремонта

Одна вещь, на которую следует обратить особое внимание, — это максимальный ток, на который может работать плата.

Если мощность подаваемого тока будет слишком велика, произойдет короткое замыкание и вы рискуете потерять печатную плату при проверке ремонта.Ошибка на стороне подключения провода, который имеет более низкий ток для печатной платы.

Опять же, вот почему так важно знать сопротивление следа и ширину печатной платы. Понимание тока следа печатной платы — следующий шаг в понимании того, как обращаться с неисправной печатной платой.

Ⅵ. Ток трассировки печатной платы

1.Источник питания тока

Печатные платы используют постоянный ток в качестве источника питания. Это означает, что есть только один поток подарка, который проходит через проводку и медь печатной платы, где электроны идут прямо к батарее, которая затем питает любое данное устройство. Это сильно отличается от трассировки печатной платы, которая показывает, как проводка и другие проводники взаимодействуют для обеспечения этого тока.

Токи следа

на печатной плате критически важны для распознавания, поскольку они так же необходимы при построении печатной платы, как сопротивление следа и ширина следа.Более того, если в какой-либо печатной плате нет тока, нет и питания. След и ширину следа любой печатной платы можно измерить правильно, но если есть только одна ошибка в токе следа печатной платы, устройство работает некорректно и требует серьезного ремонта.

2. Какие токи влекут за собой

При расчетах любых заданных электрических токов используются проводники и изоляторы. В примере с печатными платами в большинстве из них в качестве проводника используется медь, а в качестве изолятора — резина.Отношение между этими двумя параметрами является сбалансированным: если надлежащая изоляция не защищает проводник, будет генерироваться слишком много энергии, и может произойти короткое замыкание.

Если изолятор печатной платы слишком велик, произойдет обратное: будет генерироваться недостаточно энергии, что приведет к некачественной работе любого данного электронного устройства, в котором используется печатная плата.

Электрические заряды и токи на печатной плате обычно измеряются в амперах.В большинстве случаев существует определенный предел мощности, которую может позволить любая печатная плата до того, как произойдет короткое замыкание. Это то, что заслуживает пристального внимания.

3. Что нужно знать перед расчетом тока

При расчете заряда или тока необходимо установить соотношение между ампер, вольт (измеренное напряжение) и ом (определенное сопротивление). Это соотношение изображено в формуле, полученной из закона Ома, который гласит, что энергия равна произведению тока и сопротивления.

Из закона Ома можно составить простую формулу, обратную этому. Разделение напряжения на сопротивление определит, каким должен быть правильный ток печатной платы.

4. Пропускная способность трассировки печатной платы — что нужно знать

Раньше мы использовали печатные платы для соединения схем малой мощности. И схема высокой мощности была сделана с использованием перемычек точка-точка, чтобы компенсировать потребность в высоком токе.

По мере развития плат слой меди оптимизируется за счет растекания. Он занимает достаточно места и имеет изоляцию с высоким разрешением от шин с низким энергопотреблением.

4.1 Пропускная способность трассировки печатной платы / Какой ток может обрабатывать трассировка печатной платы?

Пропускная способность трассировки печатной платы

не может превзойти правильную медную проводку старого образца. Но это может значительно сократить потребление пространства. Различные аспекты конструкции и свойства материалов определяют ток трассировки печатной платы.

Например, наиболее распространенное использование меди в 1 унцию обеспечивает примерно 500 мОм на квадратный дюйм. Итак, вы можете увеличить пропускную способность, увеличивая эффекты на текущем пути.

Пропускная способность трассы печатной платы рассчитывается на этапе проектирования печатной платы. И следы выложены соответственно.

Большинство комплектов для проектирования печатных плат имеют встроенный калькулятор ширины дорожки или эквивалентную опцию для определения толщины дорожки в соответствии с текущими потребностями.Толщина меди платы рассчитана.

Однако вам необходимо провести более сложное моделирование, чтобы изучить влияние высокого тока на другие схемы и факторы рассеивания тепла. Потому что, в отличие от более толстого медного провода, небольшой скачок напряжения может привести к плавлению следа, что приведет к полному повреждению платы.

При расчете текущей емкости платы

необходимо также учитывать целостность и потерю мощности. Чтобы спрогнозировать максимальный предел и пиковую рабочую температуру.

Расчет текущей емкости трассировки печатных плат должен быть оптимизирован, чтобы предотвратить скачок стоимости производства печатной платы.

Ⅶ. Зависимость ширины дорожки печатной платы от токов: таблица

Следующая таблица объединит все воедино путем сравнения ширины дорожки печатной платы и тока печатной платы. В этих цифрах есть сходство и есть различия. Знание разницы между шириной дорожки на печатной плате и токами, протекающими внутри печатной платы, значительно облегчит вам задачу, если вы решите отремонтировать и устранить неисправность любой данной печатной платы.

Лучшее, что нужно сделать перед ремонтом печатной платы, — это выяснить ширину дорожки и силу тока, а затем найти подходящие предохранители, провода и медные пластины, которые подходят ко всему правильно.Когда вы точно знаете ширину следа и ток печатной платы, действовать проще.

Ⅷ. Вывод:

Печатные платы

являются основой различных электронных компонентов и устройств. При разработке печатной платы следует учитывать несколько факторов. Я надеюсь, что приведенная выше информация о PCB Trace будет вам полезна.

Инструмент калькулятора ширины следа

для вашей печатной платы

Использование калькулятора ширины следа

---

Что можно ожидать от калькулятора ширины следа Sierra?

Для сильноточных плат расчет ширины дорожки имеет решающее значение.Следовательно, нам нужно знать, какой ширины дорожки достаточно, чтобы нести этот высокий ток. Если ширина дорожки недостаточна, дорожка может выгореть, что повлияет на функциональность печатной платы.

Калькулятор ширины следа

Sierra дает вам не только ширину следа, но также величину тока следа и повышение температуры. Вы можете изменить любой из этих двух параметров, чтобы определить третий для заданной толщины трассы. Это единственный инструмент, который дает вам это преимущество, и он также основан на последнем стандарте IPC-2152.

Да, калькулятор ширины следа Sierra основан на последнем стандарте IPC-2152!

IPC 2152 сообщает о повышении температуры на различных внутренних и внешних дорожках печатной платы в результате прохождения через них тока. Он дает результаты в графическом формате, и основная идея заключалась в том, чтобы изучить эти графики и поместить их в некоторые формулы аппроксимации кривой для лучшего понимания. Наш инструмент разработан на основе таких формул.

Удивительная вещь, которая пришла из этого стандарта, заключается в том, что внутренние дорожки также способны пропускать более высокие токи, близкие к токам внешних дорожек.

Параметры инструмента по умолчанию

Параметрами по умолчанию для этого инструмента являются длина следа и температура окружающей среды, которые поддерживаются на значениях 1 дюйм и 25 градусов Цельсия, соответственно. Однако при необходимости их можно изменить. Поля ввода длины следа и температуры окружающей среды на калькуляторе используются для ввода длины следа и температуры окружающей среды соответственно.

Наш инструмент ширины следа также позволяет переключаться между различными единицами измерения для вашего удобства.

• В качестве единиц температуры можно выбрать градусы Цельсия или Фаренгейта.
• Единицы измерения длины — дюймы, милы, микрометры, миллиметры, сантиметры или метры.
• Поле ввода имеет функцию, в которой пользователь может использовать желаемые единицы, что обеспечивает гибкость.

Почему вы должны выбрать этот калькулятор ширины следа?

По сути, при проектировании дорожек на печатной плате необходимо учитывать четыре основных параметра:

1. Ширина следа (Вт)
2. Максимальный ток трассы (I _макс. )
3. Повышение температуры (ΔT)
4. Толщина следа (Th)

Как упоминалось ранее, если I _max и ΔT известны, то ширина трассы может быть рассчитана как для трасс внутреннего, так и для внешнего слоя.

Другими параметрами, необходимыми для этого инструмента, являются температура окружающей среды (T _a ) и длина следа (L). Этот калькулятор ширины дорожки также рассчитывает дополнительные параметры, такие как сопротивление дорожки при температуре окружающей среды, сопротивление дорожки при высокой температуре (T _a + ΔT), максимальное падение напряжения и максимальные потери мощности для данной длины дорожки.

Как работает инструмент?

Теперь мы рассмотрим несколько примеров, чтобы вы поняли, как работает наш инструмент.Сначала мы выберем слой (внутренний / внешний), для которого будем проводить расчеты.

1. Как текущий расчет изд?

1. Введите длину дорожки (это длина дорожки / проводника, проходящего на печатной плате). По умолчанию для стандартных печатных плат он составляет 1 дюйм. Но для больших печатных плат оно может быть выше.
2. Второй параметр — это температура окружающей среды, которая составляет 25 ⁰C (по умолчанию). Вы также можете изменить его на ⁰F.
3. Затем введите 1 унцию в качестве толщины меди.Вы можете изменить единицу измерения на мил / мм и т. Д. В соответствии с вашими предпочтениями.
4. Теперь введите значение превышения температуры (для хорошей конструкции допустимо повышение температуры на 20 или 30 ⁰C).
5. Введите ширину дорожки (20 мил).
6. Нажмите кнопку «Рассчитать» рядом с максимальной текущей вкладкой. Это даст вам максимальный ток, с которым может справиться трассировка.

Таким же образом можно произвести расчет и для внутренних слоев.

Из приведенного выше примера мы вычислили:

• Для внешних слоев дорожка может выдерживать ток до 2А.
• Для внутренних слоев дорожка может выдерживать ток до 1,90 А.

Если вы увидите правую часть изображения, приведенного ниже, вы заметите, что длина следа не участвует в приведенном выше вычислении. Длина трассы важна, когда необходимо рассчитать сопротивление, падение напряжения и потери мощности при максимальном токе.

Возьмем другой пример. Для внутренних слоев, сохраняющих прежние значения нетронутыми, если мы изменим ширину трассы на 10, ток трассы будет равен 1.28А. Мы можем видеть, что это не линейная функция, потому что после изменения ширины следа с 20 на 10 ток не становится вдвое меньшим по сравнению с предыдущим значением, которое составляло 1,90 А.

Теперь давайте увеличим толщину следа до 2 унций. Он дает ток следа 1,90 А.

Примечание: Оставьте пустым поле параметра, который вы хотите вычислить.

2. Как рассчитывается ширина дорожки печатной платы?

Для внутренних слоев, сохраняя толщину следа 1 унцию, допустим, мы хотим пропустить ток 5А.Итак, какой ширины следа потребуется? Это около 107,285 мил.

3. Как рассчитывается повышение температуры ed?

Аналогичным образом, инструмент оснащен калькулятором превышения температуры, поэтому мы также можем рассчитать превышение температуры выше окружающей среды, если заданы ток и ширина трассы. Большинство из нас знает, что сопротивление также является функцией температуры, поэтому при повышении температуры можно также рассчитать сопротивление и падение напряжения.

Вышеупомянутые особенности делают наш инструмент правильным выбором для разработчиков печатных плат для расчета любого из трех важных параметров — ширины дорожек, превышения температуры над окружающей средой и максимального тока — необходимых для надежной конструкции печатной платы.

Важность ширины дорожек на печатной плате при проектировании печатных плат

Важность ширины дорожек на печатной плате в дизайне печатной платы

Существует несколько факторов, которые определяют ширину, длину и стиль дорожек в процессе проектирования печатной платы вашего следующего прототипа печатной платы. В этой статье мы расскажем о различных приложениях, требующих определенных характеристик разводки трасс, а также о том, как и когда включить их в конструкцию вашей печатной платы.

Что такое ширина следа?

Начнем с основ.Что такое ширина дорожки и почему так важно указывать конкретную ширину дорожки? Целью трассировки печатной платы является подключение любого вида электрического сигнала, будь то аналоговый, цифровой или силовой, от одного соединения к другому.

Соединение может быть штифтом компонента, ответвлением более крупной трассы или плоскости, или пустой площадкой или контрольной точкой, предназначенной для зондирования. Ширина дорожек часто измеряется в милах или тысячах дюймов. Стандартная ширина дорожки для обычного сигнала (без особых требований) может находиться в диапазоне 7–12 мил и достигать нескольких дюймов, но есть много вещей, которые следует учитывать при определении ширины и длины дорожки.

Приложение часто определяет ширину и типы дорожек в конструкции печатной платы, и в определенный момент обычно существует баланс между стоимостью изготовления печатной платы, ее плотностью / размером и производительностью. Если к плате предъявляются особые требования к конструкции, такие как оптимизация скорости, уменьшение шума или связи, или высокий ток / напряжение, ширина и типы дорожек могут быть более важными, чем оптимизация производственных затрат на печатную плату без покрытия или общий размер платы.

Спецификации трассировки при изготовлении печатных плат

Как правило, следующие спецификации, связанные с трассировкой, начинают увеличивать затраты на изготовление печатных плат.

Затраты становятся значительно выше из-за более жестких допусков на печатные платы и более высокого оборудования, необходимого как для производства, так и для проверки или тестирования печатных плат:

• Ширина дорожки меньше 5 мил (0,005 дюйма)
• Расстояние между дорожками менее 5 мил
• Отверстия диаметром менее 8 мил
• Толщина следа меньше или больше 1 унции (что соответствует 1,4 мил)
• Дифференциальные пары и контролируемая длина или импеданс трассы

Конструкции высокой плотности, включающие посадочные места на печатной плате, такие как BGA с очень мелким шагом или параллельные шины с большим количеством сигналов, могут потребовать ширины дорожек до 2.5 мил и специальные типы переходных отверстий, такие как просверленные лазером микроотверстия диаметром 6 мил или меньше. Напротив, для некоторых мощных конструкций могут потребоваться очень большие дорожки или плоскости, занимающие весь слой и имеющие более толстые унции заливки, чем стандартные. Приложения с ограниченным пространством могут потребовать очень тонких плат, содержащих несколько слоев, и ограниченную толщину заливки меди, равную половине унции (толщина 0,7 мил).

В некоторых других случаях конструкция с высокоскоростной связью от одного периферийного устройства к другому может потребовать дорожек с контролируемым импедансом и определенной шириной и расстоянием друг от друга, чтобы минимизировать отражения и индуктивную связь.Или может потребоваться определенная длина конструкции, чтобы соответствовать другим связанным сигналам в шине. Приложения с высоким напряжением требуют определенных функций безопасности, таких как минимальное расстояние между двумя открытыми дифференциальными сигналами для предотвращения образования дуги. Какой бы ни была функция или характеристика, определение трассировки имеет значение, поэтому давайте рассмотрим множество приложений.

Различная ширина и толщина дорожек

Обычно печатная плата содержит дорожки различной ширины, поскольку они зависят от потребностей сигнала (как показано на рисунке 1).Показанные более тонкие кривые предназначены для сигналов уровня общего назначения TTL (транзисторно-транзисторная логика) без каких-либо особых требований к защите от сильных токов или помех.

Это наиболее распространенные типы следов на печатной плате.

Рисунок 1. Пример 4-слойной платы, содержащей дорожки различной ширины и типов

Более толстые дорожки были оптимизированы с учетом допустимой нагрузки по току и используются для периферийных устройств или функций, связанных с питанием, которые требуют более высокой мощности, таких как вентиляторы, двигатели и общая подача энергии к компонентам более низкого уровня.И есть даже дифференциальный сигнал (высокоскоростной USB), показанный в верхней левой части рисунка с определенным интервалом и шириной, определенными для удовлетворения требований к сопротивлению 90 Ом. На рисунке 2 показана немного более плотная плата с 6 слоями и компонентом BGA (сетка шариков), требующим более тонких дорожек.

Пример 6-слойной платы, содержащей компонент BGA с 256 выводами и шириной дорожек 5 мил

Как рассчитывается ширина следа печатной платы?

Давайте рассмотрим процесс вычисления определенной ширины трассы для сигнала питания, доставляющего ток от одного компонента питания к периферийному устройству.В этом примере мы будем вычислять минимальную ширину дорожки для тракта питания, используемого для двигателя постоянного тока. Тракт питания начинается с предохранителя, проходит через H-образный мост (компонент, используемый для управления подачей мощности через обмотки двигателя постоянного тока) и заканчивается на разъеме двигателя. Средний длительный максимальный ток, потребляемый двигателем постоянного тока, будет около 2 ампер.

Теперь дорожка печатной платы действует как резистор, и чем длиннее и уже дорожка, тем больше сопротивления добавляется. (1 / c) где, следуя рекомендациям IPC для внешнего (или верхнего / нижнего) слоя, k = 0.2] / (Толщина [унция] * 1,378 [мил / унция]) , где 1,378 соответствует стандартной толщине заливки в 1 унцию.

Включив 2 ампера в приведенный выше расчет, мы получим минимум 30 мил для следа.

Но это не говорит нам о том, каким будет падение напряжения. Это немного сложнее, так как требует расчета сопротивления дорожки, которое можно рассчитать по уравнению, показанному на рисунке 4.

Рисунок 4. Формула для определения сопротивления проводов печатной платы

В этой формуле ρ = удельное сопротивление меди, α = температурный коэффициент меди, T = толщина дорожки, W = ширина дорожки, L = длина дорожки и t = температура.Если все связанные значения вставить для дорожки длиной 0,8 дюйма и шириной 30 мил, мы обнаружим, что сопротивление дорожки будет около 0,03? и снизит напряжение примерно на 26 мВ, что будет более чем нормально для приложения. Полезно знать, что влияет на эти ценности.

Расстояние между дорожками и длина печатной платы

Для цифровых проектов с высокоскоростной связью могут потребоваться определенные интервалы и настроенная длина, чтобы минимизировать перекрестные помехи, связи и отражения. Некоторыми распространенными приложениями для этого являются последовательные дифференциальные сигналы на основе USB и параллельные дифференциальные сигналы на основе RAM.Обычно для USB 2.0 требуется маршрутизация дифференциальной пары со скоростью 480 Мбит / с (высокоскоростной класс USB) или выше. Отчасти это связано с тем, что высокоскоростной USB обычно работает при гораздо более низком напряжении и дифференциале, что приближает общий уровень сигнала к минимальному уровню шума.

При маршрутизации высокоскоростных USB-линий необходимо учитывать три важных момента : ширину трассы, интервал трассировки и длину трассы .

Все они важны, но наиболее важным из трех является обеспечение максимального совпадения длины двух трасс.Как правило, если дорожки отличаются друг от друга более чем на 50 мил (для высокоскоростного USB), это значительно увеличивает риск отражений, которые могут привести к плохой связи. Согласованный импеданс 90 Ом является общей спецификацией для разводки дифференциальных пар, и для этого трассы должны быть оптимизированы по ширине и разносу.

На рисунке 5 показан пример дифференциальной пары, подключенной к высокоскоростному интерфейсу USB, содержащей дорожки шириной 12 мил с интервалом 15 мил.

Рисунок 5. Дифференциальная маршрутизация для высокоскоростного USB2.0

Интерфейс для компонента на основе памяти, содержащего параллельный интерфейс, такой как DDR3-SDRAM, будет иметь гораздо более жесткие ограничения с точки зрения длины трассировки. Программное обеспечение для проектирования печатных плат более высокого уровня будет иметь функции настройки длины, которые оптимизируют длину трассы для соответствия всем связанным сигналам на параллельной шине. На рисунке 6 показан пример схемы DDR3 с настроенными по длине трассами.

Рисунок 6.Пример трассировок памяти DDR3 с настройкой длины

Залитые землей следы и плоскости

Для некоторых приложений с чувствительными к шуму компонентами, такими как беспроводные микросхемы или антенны, может потребоваться небольшая дополнительная защита. Проектирование дорожек и плоскостей со встроенными переходными отверстиями заземления может значительно помочь минимизировать связь, улавливаемую ближайшими дорожками или плоскостями, а также внешними сигналами, которые проникают в край платы.

На рис. 7 показан пример модуля Bluetooth, размещенного рядом с краем платы с антенной (обозначенной шелкографией «ANT») на внешней стороне толстой дорожки, содержащей встроенные переходные отверстия, подключенные к заземляющей пластине.Это помогает изолировать антенну от других бортовых схем и плоскостей.

Рис. 7. Модуль Bluetooth со встроенной трассой заземления для подавления шума

Другой метод этой встроенной трассы заземления (или плоскости многоугольника в данном случае) может быть использован для защиты схем платы от внешних, внешних беспроводных сигналов. На рисунке 8 показана чувствительная к шуму печатная плата со встроенной плоскостью заземления по периметру платы.

Рис. 8. Плоскость заземления с переходными отверстиями, покрывающими чувствительную печатную плату для защиты от внешних помех

Лучшие практики для трассировки печатных плат

Характеристики трассировки в мире печатных плат зависят от многих факторов, поэтому при прокладке следующей печатной платы обязательно следуйте лучшим практикам, и вы найдете баланс между стоимостью изготовления печатной платы, плотностью схемы и общей производительностью.

Если вы ищете предложение для вашего следующего приложения для печатной платы, свяжитесь с нашей командой экспертов, чтобы помочь вам получить именно то, что вам нужно, по разумной цене.Мы специализируемся на производстве печатных плат и сборке печатных плат в соответствии со сложной конструкцией, которую невозможно произвести или собрать в обычных домах.

Позвольте нам помочь вам воплотить ваш дизайн в реальность.

7 способов быстро оценить качество конструкции печатной платы

Вы платите предполагаемому эксперту за разработку вашей печатной платы, но не знаете, как оценить его работу? Я научу вас, как разумно и безопасно передать проектирование печатной платы на аутсорсинг.

Опубликовано , 19 августа 2019 г., , John Teel

За годы работы с производителями оборудования я видел слишком много случаев плохо спроектированных печатных плат (PCB), качество которых никогда не было бы достаточным для коммерческого производства.

В некоторых случаях эти платы были разработаны самим предпринимателем, а в других случаях они были разработаны инженером-фрилансером.

Как я думаю, многие инженеры-электрики согласятся, что большинство инженеров никогда не учат проектированию печатных плат в школе, поэтому вам нужно быть осторожным, чтобы не нанять инженера, у которого нет реального опыта проектирования печатных плат.

Хотя действительно нужен эксперт в области проектирования печатных плат, чтобы провести надлежащий полный анализ конструкции, существуют способы быстро оценить качество конструкции печатной платы.

Схема может рассказать вам, как отдельные компоненты должны быть соединены вместе, чтобы обеспечить заданную функциональность. Однако сам по себе он предлагает очень ограниченную информацию о том, как на самом деле разместить и соединить компоненты вместе, чтобы создать функциональный продукт.

Например, линии схемы преобразуются в дорожки на печатной плате (PCB). Но схема не дает практически никакой информации о типе сигнала, который несут эти линии, если это явно не задокументировано в схеме.

Эта схематическая документация особенно важна, если компоновку печатной платы разрабатывает другой инженер, нежели инженер, который разработал схему.

Сигналы в этих линиях могут быть низкоуровневыми и малошумящими сигналами, которые необходимо направлять в сторону от более зашумленных дорожек печатной платы, чтобы избежать наводок.

Или они могут быть быстрыми данными или тактовыми сигналами, которые разветвляются на множество контактов на нескольких микросхемах. В этом случае следы должны быть согласованы по длине и быть короткими, чтобы избежать несоответствующих задержек.

Если такие дорожки не спроектированы должным образом, некоторые из печатных плат могут работать, а некоторые — нет, в зависимости от характеристик и допусков компонентов, используемых для заполнения каждой печатной платы.

Другими словами, даже если печатная плата точно реализует все соединения компонентов полностью работающей схемы, конечный продукт может работать не так, как задумано, если вообще работает.

В этой статье представлены 7 способов быстрой оценки качества вашей конструкции печатной платы.

Здесь основное внимание уделяется компоновке и размещению компонентов, а не фактическому качеству самой конструкции платы (которое полностью зависит от производителя платы).

И, наконец, эта статья не носит сугубо технический характер и, конечно же, не охватывает все возможности, особенно для очень сложных проектов или проектов, имеющих уникальные требования.

Цель этой статьи — показать вам, как быстро определить, есть ли у вас плохой дизайн печатной платы, поскольку есть несколько конкретных областей дизайна печатной платы, которые новые разработчики, скорее всего, будут делать неправильно.

# 1 — Следы печатной платы

Посмотрите на видимые следы на печатной плате.Они будут закрыты паяльной маской , которая представляет собой тонкий лакообразный слой полимера, который покрывает медные следы, чтобы предотвратить окисление и короткое замыкание.

Этот слой обычно зеленый, но возможны и другие цвета. Обратите внимание, что белая паяльная маска делает следы наиболее трудными для просмотра. В большинстве случаев используйте стандартный зеленый цвет.

Кроме того, фактически видны только верхний и нижний слои, а если на плате более двух слоев, вы не сможете увидеть внутренние слои.Тем не менее, просмотр только внешних слоев должен дать некоторые подсказки относительно качества дизайна.

Во-первых, посмотрите, все ли трассы проходят по прямым отрезкам без резких изгибов. Острые углы могут быть проблематичными для некоторых трасс с высокой мощностью и высокой частотой.

Вместо того, чтобы пытаться определить, какие следы могут иметь изгибы под углом 90 °, лучше их просто избегать. В любом случае, большинство пакетов компоновки печатных плат САПР можно настроить так, чтобы избежать этой проблемы.

Обратите внимание, что есть исключения.Некоторые печатные катушки индуктивности представляют собой квадратные концентрические спирали, а некоторые печатные антенны имеют острые изгибы. Однако и то, и другое легко распознать.

# 2 — Конденсаторы развязки

Всем чипам для работы требуется питание, но что происходит, когда источник питания находится на некотором расстоянии от чипа, которому требуется питание? В этих случаях питание должно подаваться на микросхему через дорожку печатной платы (хотя обычно через плоскость питания печатной платы на внутреннем слое).

Конденсаторы развязки размещаются очень близко к выводам питания микросхемы, чтобы отфильтровать любой высокочастотный шум от негативного воздействия на микросхему.

В общем, если микросхема имеет более одного вывода VDD, то для каждого такого вывода требуется как минимум один развязывающий конденсатор, а иногда и больше.

Эти развязывающие конденсаторы следует физически размещать очень близко к контактам, которые они должны разъединять. Если этого не происходит, их эффект значительно снижается.

Если в конструкции вашей печатной платы нет развязывающих конденсаторов, расположенных рядом с выводами питания на большинстве микрочипов, то это большой показатель того, что ваш дизайн был выполнен неправильно.

Если вы наняли кого-то для разработки вашей печатной платы, и он неправильно занимается разделением конденсаторов, то вам следует найти нового дизайнера.

# 3 — Выравнивание длины дорожек на печатной плате

Длина дорожек на печатной плате должна быть согласована в проектах, требующих точного согласования по времени между несколькими сигналами. Например, это важно при маршрутизации высокоскоростного тактового сигнала к нескольким микросхемам или линиям шины данных и адреса, проходящим между микропроцессором и памятью RAM.

Это гарантирует, что все сигналы прибывают в места назначения с одинаковыми задержками, таким образом сохраняя взаимосвязь между фронтами сигналов. Для этого требуется доступ к схемам и знание того, какой набор сигнальных линий требует точных временных соотношений.

Затем проследите по трассам, чтобы увидеть, реализовано ли какое-то выравнивание длины трассы (так называемые линии задержки , ). Эти линии задержки часто выглядят как волнистые линии, как показано на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1 — Линии задержки печатной платы, используемые для обеспечения одновременного поступления сигналов

Обратите внимание, что переходные отверстия в пути прохождения сигнала вызывают дополнительные задержки. Если этого нельзя избежать, убедитесь, что все наборы трасс, требующие точного временного соотношения, имеют одинаковое количество переходных отверстий. Или вы можете использовать линии задержки, чтобы компенсировать задержки, вызванные переходными отверстиями.

# 4 — Антенные фидеры

Если ваша конструкция включает в себя радиопередатчик, приемник или приемопередатчик (передатчик и приемник вместе), то он должен иметь антенну.

Для достижения наилучших характеристик линия питания между контактом радиочастоты (RF) на RF-микросхеме должна быть согласована по импедансу с подключенной к ней линией питания. Эта фидерная линия, в свою очередь, должна соответствовать импедансу антенны.

Это согласование импеданса необходимо для максимальной передачи мощности между антенной и радиочипом.

Любые несоответствия вызовут уменьшение фактической передаваемой мощности и, следовательно, уменьшение рабочего диапазона. Эта линия питания представляет собой просто дорожку на печатной плате с контролируемым импедансом, который соответствует импедансу антенны, который обычно составляет 50 Ом.

Если выходной импеданс передатчика не совпадает с импедансом фидерной линии, то обычно используется согласующая цепь, состоящая из катушек индуктивности и конденсаторов.

Для достижения контролируемого импеданса линия питания представляет собой дорожку печатной платы с рассчитанной шириной, проходящую по плоскости заземления. Ширина этой дорожки зависит от толщины медной дорожки, толщины и диэлектрической проницаемости подложки печатной платы.

Существует множество онлайн-инструментов, используемых для расчета точной ширины, необходимой для данной толщины меди и материала подложки, и будет хорошей идеей подтвердить, что это действительно так в реальной печатной плате.Мне больше всего нравится бесплатное программное обеспечение AppCad, которое вы можете загрузить с Broadcom.

Если антенна представляет собой антенну на печатной плате, она должна быть на одном крае печатной платы, свободна от любой заземляющей поверхности. На нем не должно быть никаких других следов и крупных компонентов.

Шелкография вокруг антенны обычно хороша, но медная маркировка, такая как номер печатной платы или название компании, может расстроить антенну.

# 5 — Размещение компонентов

В дополнение к размещению развязывающих конденсаторов существует ряд других соображений по размещению компонентов на печатной плате.

Вот некоторые вещи, на которые следует обратить внимание:

Если в цепи есть индукторы, их не следует размещать слишком близко друг к другу. Индукторы создают магнитные поля. Размещение их близко друг к другу и, в частности, встык, может вызвать нежелательное сцепление между ними.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Кроме того, индукторы не следует размещать рядом с большими металлическими предметами.Магнитные поля могут индуцировать токи в этих объектах, и это может изменить значение индукторов.

Тороидальные индукторы или индукторы в форме пончика обычно менее подвержены возникновению паразитных магнитных полей, поэтому их влияние не вызывает беспокойства. Если вы не можете избежать расположения индукторов близко друг к другу, их следует разместить перпендикулярно друг другу, чтобы уменьшить нежелательное взаимное взаимодействие.

Если на плате установлены силовые резисторы или какой-либо компонент со значительным тепловыделением, необходимо учитывать влияние тепла на другие близлежащие компоненты.

Например, если схема содержит термисторы для компенсации влияния температуры окружающей среды, то их не следует размещать рядом с какими-либо силовыми резисторами. То же самое касается конденсаторов температурной компенсации.

Если схема содержит встроенный импульсный стабилизатор, то все связанные с ним компоненты должны быть физически локализованы в секции печатной платы и как можно дальше от секций, обрабатывающих небольшие сигналы. Они имеют тенденцию генерировать значительный коммутационный шум, который может отрицательно повлиять на чувствительные участки цепи.

Если к печатной плате подключена сеть переменного тока, обычно в секции источника питания, то сторона переменного тока должна быть локализована в одной секции платы.

Кроме того, сама плата должна иметь физический барьер, отделяющий переменный ток от остальной платы. Обычно это достигается за счет наличия паза на печатной плате, разделяющего две секции.

# 6 — Ширина следа и маршрутизация

Следы, по которым проходят большие токи, должны иметь соответствующий размер. Рекомендуемая IPC (Институтом печатных схем) ширина дорожки (также иногда называемой дорожкой) для различных номинальных значений тока показана на рисунке 2 ниже:

Рисунок 2 — Ширина дорожки, рекомендованная IPC для различных токов

Трассы, несущие малые аналоговые сигналы, не должны проходить параллельно трассам, несущим цифровые или быстро меняющиеся сигналы, из-за проблем с захватом шума.

Также, как правило, следы подключения катушек индуктивности не должны быть шире, чем необходимо. Они могут действовать как антенны и создавать нежелательные радиочастотные излучения.

# 7 — Наземные и наземные самолеты

Для любой печатной платы средней сложности лучше всего использовать как минимум четырехслойную плату с двумя внутренними слоями, являющимися плоскостью питания и заземления.

Если конструкция содержит как аналоговую, так и цифровую секции, заземляющая пластина должна быть разделена и соединена только в общей точке, обычно это отрицательная клемма источника питания.Это позволяет избежать сильных всплесков тока заземления из цифровой секции, отрицательно влияющих на аналоговую секцию.

При использовании только двух слоев каждая обратная дорожка заземления подсхемы должна быть отдельной, и все они должны затем соединяться на отрицательной клемме питания.

Плохая конструкция, когда возврат заземления любой подсекции или ИС присоединяется к общей цепи возврата заземления обратно к отрицательной клемме источника питания, как показано на рисунке 3 ниже.

Рисунок 3 — Иллюстрация системы, использующей общую цепь заземления

Проблема в том, что медные дорожки на печатной плате действительно имеют сопротивление.Таким образом, ток через дорожку вызовет падение напряжения. В приведенном выше примере микросхема на дальнем правом конце трассы будет видеть опорное заземление при более высоком напряжении, чем истинное опорное заземление.

Более того, его земля будет подпрыгивать в зависимости от обратных токов всех микросхем слева от него на иллюстрации.

Заключение

Независимо от того, учитесь ли вы проектировать свою собственную печатную плату или планируете передать ее инженеру-электрику, вам необходимо иметь возможность судить о качестве конструкции вашей печатной платы.

Если у вас нет опыта проектирования и вы передаете проектирование печатной платы на аутсорсинг, обратите внимание на семь областей, выделенных в этой статье, чтобы определить, стоит ли ваш инженер того, что вы им платите.

На самом деле, если они не соответствуют ни одному из этих семи критериев, я предлагаю вам подумать о поиске нового дизайнера. С другой стороны, если вы разрабатываете свою собственную печатную плату, убедитесь, что вы избегаете этих распространенных ошибок.

Тем не менее, всегда полезно получить полную проверку конструкции у независимого инженера, прежде чем приступить к созданию прототипа платы.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop и Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Калькулятор ширины следа печатной платы

| Ширина следа против. Текущая таблица

Калькулятор ширины следа печатной платы

Независимо от того, в какой отрасли вы работаете, вы, вероятно, ежедневно используете печатные платы (PCB).Эти устройства жизненно важны для функционирования электроники, они соединяют и механически поддерживают электрические компоненты для обеспечения правильной работы.

Независимо от того, используете ли вы печатные платы для поддержки медицинского оборудования, осветительной техники или компьютеров, они должны работать с правильной шириной следа. С помощью нашего калькулятора размеров следов вы можете гарантировать безопасность и работоспособность ваших печатных плат в любое время.

Зачем нужен калькулятор ширины следа?

Калькуляторы трассировки

позволяют пользователям точно определять ширину проводника печатной платы, или «трассу», с помощью запрограммированных формул.Ширина дорожки — жизненно важный параметр при проектировании печатной платы. Это необходимо для пропускания токов через печатные платы при сохранении повышения температуры следа ниже определенного входного значения для предотвращения перегрева.

Калькулятор толщины следа

определяет максимально допустимый ток, который может протекать через печатную плату, не повреждая ее.

Что такое калькулятор ширины следа печатной платы?

Вы можете использовать наш калькулятор для определения различных компонентов следа, таких как температура следа, максимальный ток, сопротивление, падение напряжения и рассеиваемая мощность.Чтобы лучше понять результаты своего калькулятора, ознакомьтесь со следующими формулами.

Максимальный ток

Максимальный ток можно рассчитать по формуле A = (T x W x 1,378 [мил / унция / фут ² ]).

Значения в этой формуле соответствуют следующим параметрам:

• A: Площадь поперечного сечения.
• [мил2] T: Толщина следа.
• [oz / ft2] W: Ширина следа.

После того, как вы проработали предыдущее уравнение, вы определите максимальный ток, используя I _MAX = (k x T _RISE ^b ) x A ^c .

Поля для этой формулы следующие:

• [мил] I _MAX : Максимальный ток.
• [A] TRISE: Максимальное требуемое повышение температуры.
• [° C] k, b и c: Константы.

Температура следа

Температура следа — еще один важный элемент при расчете ширины следа.Формула для определения температуры следа: ^T _TEMP = ^T _RISE + ^T _AMB.

Для оценки температуры следа требуется не более трех общих параметров. Значения читаются следующим образом и рассчитываются в градусах Цельсия:

.

• TTEMP: Температура следа.
• TRISE: Максимально желаемое повышение температуры.
• TAMB: Температура окружающей среды.

Расчет сопротивления

При вычислении сопротивления проводов в печатной плате вы начнете с преобразования площади поперечного сечения из [мил ² ] в [см ² ] по формуле A ’= A * 2.54 * 2,54 * 10 ^-6 .

После работы с уравнением вы количественно оцените сопротивление следа, используя R = (ρ * L / A ’) * (1 + α * ( ^T _TEMP — 25 ° C)).

Значения в этих формулах соответствуют следующим величинам:

• T: Толщина следа.
• [oz / ft ² ] W: Ширина следа.
• [мил] R: Устойчивость к следам.
• [Ом] ρ: Параметр удельного сопротивления.
• [Ом · см] L: Длина следа.
• [см] α: Температурный коэффициент удельного сопротивления.
• [1 / ° C] ^T _TEMP : Температура следа.

Расчет падения напряжения

Падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала при его прохождении через ток в электрической цепи. Уравнение для определения падения напряжения: ^В _{ПАДЕНИЕ} = I * R.

Три значения в этой формуле:

• ^В _{ПАДЕНИЕ} : Падение напряжения.
• [В] I: Максимальный ток.
• [A] R: Сопротивление трассировки.

Расчет рассеиваемой мощности

Рассеивание мощности происходит, когда электрическое устройство выделяет тепло, что приводит к потере или расточительству энергии. Он рассчитывается по формуле P _LOSS = R * I ² .

Каждое из этих количеств выглядит следующим образом:

• P _ПОТЕРЯ : Потери мощности.
• [Вт] R: Сопротивление.
• [Ом] I: Максимальный ток.

Часто задаваемые вопросы о вычислении ширины следа

Вычисление следа может сбить с толку тех, кто плохо знаком с калькуляторами толщины следа. Если у вас есть вопросы относительно нашего калькулятора, формул или ваших результатов, вы можете найти ответ в следующих часто задаваемых вопросах:

• Какая единица измерения — мил? «Мил» получил свое название от латинского слова «mille», что означает «тысяча».«Мил — одна тысячная дюйма.
• Что такое повышение температуры в этом контексте? Повышение температуры — это разница между максимальной безопасной рабочей температурой вашей печатной платы и ее обычной рабочей температурой.
• Есть ли у этого калькулятора предел силы тока, для которого он может рассчитать ширину? Да. Основываясь на формулах, инструмент может рассчитать только ширину следа до 400 мил, 35 ампер, медь от 0,5 до 3 унций на квадратный фут и повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия.Калькулятор экстраполирует данные при использовании за пределами этих диапазонов.
• Почему калькулятор показывает, что ширина внутренней трассы должна быть больше ширины внешних трасс? Внешние следовые слои обладают высокой теплопередачей, в то время как внутренние слои также не проводят тепло, а это означает, что внутренние следы могут накапливать больше тепла.

Воспользуйтесь нашим калькулятором трассировки для ваших печатных плат

Если вы хотите защитить свои печатные платы от повреждений и перегрева, наш калькулятор размера дорожек поможет вам определить подходящую ширину.Вы можете приобрести высококачественные печатные платы у лидера в области производства печатных плат в Millennium Circuits Limited.

Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о наших продуктах сегодня!

.