Советы и рекомендации по работе с печатными платами

Nov 12, 2023

В зависимости от вашей точки зрения, стиля работы и предыдущего опыта вы можете подумать, что специальную печатную плату для проекта следует заказывать в самом начале процесса разработки. Вы получаете идею, рисуете схему, раскладываете плату, заказываете ее (или гравируете сами), а затем собираете. Часто бывает так, что даже несмотря на то, что печатная плата идеальна, вы упустили из виду проблему совершенно другого уровня. Теперь вам нужно заказать еще один, а затем третий или даже четвертый. Каждая итерация отнимает кусок бюджета проекта и ущемляет сроки. Чтобы избежать этого, я обычно откладываю создание первой печатной платы как можно дольше.

Саму схему нужно как-то проверить и протестировать. Независимо от того, насколько ваша первая тестовая установка похожа на крысиное гнездо, она все равно предоставит важную информацию о том, все ли работает так, как должно. Компоненты, подключенные к стандартной плате для прототипирования, часто выполняют эту работу. Как вариант, можно использовать полосовую доску, но я иногда предпочитаю конструкцию «ежик», построенную на жестяной крышке (Рисунок 1 ). Это дает вам приличный слой заземления, а паяные соединения означают, что вы не будете страдать от периодических неисправностей из-за отслаивания контактов разъема. Значения компонентов можно легко изменить, пока все не будет работать оптимально. Если схема окажется нестабильной, вы можете найти лучшее место для размещения развязывающих конденсаторов питания и конденсаторов малой емкости для заземления в точках на пути прохождения сигнала.

Работая над проектом на основе микроконтроллера, вы обычно начинаете с готовой платы разработки. В этом случае вы можете подключить внешние компоненты для предварительной проверки общей функции и разработки прошивки. Зачастую легко понять, нужно ли вам принимать меры по обеспечению помехоустойчивости. Проблемы ЭМС проявляются в создании сигналов помех, которые можно услышать по радио. Возможно, вы уже заметили, что схема плохо реагирует на близлежащие источники помех. Это будет указывать на то, что при разводке платы потребуется особое внимание к помехоустойчивости. Во многих случаях я подключаю компоненты на макетной плате, чтобы получить лучшее представление о размере готовой платы и возможном размещении компонентов и любых элементов управления. а также розетки для питания и сигналов. Затем это может стать удобным прототипом (фигура 2 ). Клиент может даже использовать его для проведения первоначальных тестов и предложения изменений, которые затем можно легко протестировать. Как только схема будет завершена, вы можете обратить свое внимание на печатную плату. До сих пор для построения схемы, вероятно, использовались проводные компоненты, но окончательная печатная плата, скорее всего, будет использовать SMD. Компоновка макета, вероятно, не была оптимизирована с точки зрения ЭМС, поскольку в ней нет заземляющего слоя, но теперь мы знаем, что еще необходимо улучшить.

Принципиальные схемы в виде эскизов у ​​вас наверняка уже есть. Но все программные инструменты для проектирования печатных плат требуют сначала ввода принципиальной схемы. Каждый компонент должен быть указан очень точно. «Сопротивление 10 кОм» не подойдет, вам придется детализировать корпус, например, SMD-резистор типоразмера 0805. Выбор подходящих компонентов часто занимает очень много времени, поскольку существует очень много похожих компонентов. Прежде всего это относится к разъемам, переключателям, потенциометрам и т.п. Также необходимо убедиться, что выбранный компонент действительно доступен, и убедиться в правильности его расположения на разводке платы. Очень неприятно обнаружить, что на вашей красивой, безупречной печатной плате неправильное расстояние между отверстиями, а разъем USB не помещается на плате. Будьте очень осторожны при выборе компонентов. Работая с резисторами и конденсаторами SMD, я обнаружил одну вещь: они выглядят настолько большими и управляемыми на экране, что легко неправильно оценить их фактический размер. Это может стать проблемой, если вы собираетесь заполнить доску вручную. Самые мелкие компоненты проблематичны, по крайней мере, при пайке вручную. У вас на столе должно быть несколько примеров деталей, чтобы быстро проверить реальность. Лично я считаю, что легче всего паять контур 0805. Я помню проект, в котором использовались компоненты размера 0402 для экономии места. Спаять компоненты для создания прототипа оказалось чрезвычайно сложно, но этой ситуации, конечно, можно избежать, если печатная плата поставляется в собранном виде. После того, как все компоненты выбраны, можно нарисовать принципиальную схему со всеми соединениями. Кстати, если позже при рисовании платы возникнет ошибка, всегда придется вернуться к принципиальной схеме и сначала внести изменения там. Программное обеспечение для разводки плат всегда гарантирует, что расположение дорожек печатной платы соответствует принципиальной схеме.