14 Expert Tips voor het Ontwerpen, Programmeren en Testen van PCB's

Systeemontwerp

1. Systeem / Voorlopig Ontwerp

PCB-programmering: de primaire focus moet zijn om het algemene ontwerp van het bord te begrijpen voordat u begint. Wanneer u weet welk component waar past, wordt het ontwerpproces veel comfortabeler.

Het voorlopige ontwerp bestaat uit twee significante stappen. Eerst moet u een diagram van het complete systeem bouwen. Behandel dit als uw ontwerpblauwdruk. De blauwdruk zal u leiden wat de in- en outputs zijn zonder te diep in details te gaan.

Het gaat erom om het idee te hebben van hoe het hele bord functioneert en verbindt.

2. Blokdiagram

Een blokdiagram bevat één blok voor elk significant componentcluster. De manier waarop deze modules aan elkaar gekoppeld zijn, hoe ze interacteren, en hoeveel spanning door elke fase vloeit.

Wanneer al deze blokken aan het diagram toegevoegd zijn en hoeveel initiële energie nodig zal zijn, voeg deze details toe aan de afbeelding. Het zal uw werk makkelijker maken door een idee te geven of u spanningscontrollers nodig heeft voor shifting voor elke kernblok.

U hebt shifters nodig voor spanningscontrole omdat twee elektrische delen met elkaar verbonden zijn door middel van bijdragespanning. Wanneer deze twee elektrische delen verschillende energieniveaus gebruiken, moet u een shifter gebruiken.

3. Microcontroller Selecteren

U kunt beslissen welk type microcontroller u wilt gebruiken gebaseerd op enkele noodzakelijke details zoals kosten, beschikbaarheid, eigenschappen, etc. U kunt al deze details van de site van distributeurs krijgen.

Prijs over prestaties – Arm Cortex-M is een kwaliteits MC vanwege hoe goedkoop ze zijn voor het prestatieniveau dat u eruit kunt halen. Zelfs als u PCB-programmeert voor alleen 8-bit, kunt u zich een 32-bit Cortex-M permitteren en zou u het moeten gebruiken.

Prestaties – afhankelijk van het aantal GPIO-pinnen en welk serieel protocol wordt gebruikt.

De simpelste en goedkoopste microcontrollers zullen 32 pinnen hebben met verschillende typen functies. De top van de lijn zal tot 216 pinnen hebben; echter, dit kan te complex zijn om mee te werken als u een beginner bent.

Leaded Package – Dit is een uitstekende functie omdat de pinnen van de microcontroller direct beschikbaar worden. De pakketten die zonder leads komen, hebben de pinnen verstopt onder de container. Dit betekent dat het moeilijk is om de nagels te bereiken als u geen testpunten beschikbaar hebt.

PCB-programmering – Schema Schakelontwerp

Om te beginnen met de connector, een regelaar om spanning te controleren, een MC-chip, en een PCB-programmeerconnector.

4. Condensatoren

Om dit te doen, zullen we deze stappen volgen.

1. Begin het ontwerp door een condensator over de invoerpin die op de regelaar zit te positioneren. Plaats een andere condensator op de uitvoerpin van de regelaar. De eerste is voor de invoerspanning, en de tweede is voor het opslaan van lading om het door te geven aan onvaste lasten. De tweede condensator zal ook werken om stabiliteit met de regelaar te creëren. Zonder dit zal de regelaar fluctueren.
2. In de buurt van de voedingspinnen van de MC, plaatst u condensatoren voor decoupling. U kunt experts raadplegen om te begrijpen welk type condensator u voor deze functie moet gebruiken.

5. Microcontroller Pinout

Microcontrollerfabrikanten configureren meestal veel verschillende functies op dezelfde pin om het totale aantal benodigde vastmakers te verminderen.

In het begin zal het gebruik van de nagel automatisch starten. Maar deze pinnen kunnen ook alternatieve functies hebben. Zorg ervoor dat geen twee diensten die u aan een pin moet toewijzen, conflicteren.

6. RC-oscillatoren

De klok is een noodzakelijk component omdat het bepaalt dat de microcontroller de functies in de juiste volgorde op elke seconde uitvoert. Sommige microcontrollers die voorgeïnstalleerde klokken hebben, kijken timers, ook wel RC-oscillatoren genoemd, omdat ze de timing van zowel een condensator als een weerstand combineren. Het nadeel daarvan is dat ze lagere precisie hebben. Temperatuur kan het nauwkeurigheidsniveau van oscillatie major beïnvloeden.

Voor starterskits zijn ze uitstekend. Maar als u iets ontwerpt dat extreme timing-nauwkeurigheid vereist, dan worden deze klokken niet geadviseerd.

7. Programmeerconnector

Er zijn slechts twee programmeerprotocollen: het JTAG-protocol en het Serial Wire Debug-protocol.

De SWD heeft slechts vijf pinnen nodig voor klok, i/o, grond, bijdragespanning, en reset. Als u op zoek bent naar een klein bord te ontwerpen, dan kan dit de ideale keuze zijn.

JTAG-connectors kunnen een groot aantal pinnen hebben en zijn geschikt voor complexe programmering.

8. Voeding

De microcontroller heeft een bijdragespanning nodig om de componenten te controleren. U kunt een externe USB-lader hiervoor gebruiken. Bereken de uitvoerspanning die in de regelaar voedt en de stabiele uitvoer daarvan om te beslissen wat voor uw ontwerp geschikt is. 1 GPIO-pin heeft ongeveer 24 mA stroom nodig, dus bereken de bronstroom afhankelijk daarvan. Voor basismodellen kan de microcontroller tot 300 mA verbruiken met gemak.

9. Elektrische Regels Controle

U kunt enkele fouten voor pinnen instellen met behulp van gekleurde controles. Het zal u direct vertellen als er problemen zijn met het bord en waar die vandaan komen.

De laatste stap is om te controleren dat u geen kortsluitingen binnen weddenschappen hebt, pinnen die elkaar aanraken, of enige pin die onverbonden blijft.

PCB Lay-out Ontwerp

In deze stap kunt u beginnen met het plaatsen van alle componenten binnen het ontwerp van de printplaat. U kunt dan 'converteren naar PCB' gebruiken om ervoor te zorgen dat het ontwerp het gefinaliseerde product creëert met elk component op zijn plaats.

10. Componentplaatsing

Deze stap kan de correcte positionering van de onderdelen controleren. Als u software voor PCB-ontwerp gebruikt, kunt u componenten al op hun plaats zetten. Maar voor betere prestaties van de lay-out, doen experts het liever handmatig.

Zorg ervoor dat de regelaar de micro-USB-connector positioneert, en de uitvoer dicht bij de invoerpin is. U kunt dan de connector voor programmeren op een plek plaatsen die u past bij het ontwerp. Na alles op zijn plaats, kunt u de weerstanden, spoelen, en de diverse condensatoren die we bespraken posten.

11. PCB Laagstapel

De PCB is een verzameling van lagen gestapeld over elkaar. Wanneer u vellen heeft die leidend zijn, moeten ze isolatiemateriaal tussen zich hebben. U kunt maximaal twee van deze hebben, bij voorkeur aan de buitenzijden. Naarmate u de ontwerpen geavanceerder maakt, kunt u meer geleidende lagen in even aantallen toevoegen.

12. PCB Bedrading

De bedrading wordt doorgaans uitgevoerd na componentplaatsing. U kunt het automatisch of handmatig doen. Het automatische proces is niet erg efficiënt.

Het hoofdbeginsel van routering is dat u de hoogte van de sporen moet verkorten. U moet ook minimaliseren hoeveel via's u gebruikt en enige 90 graden bochten. Hoe hoger de kracht van het bewijs, des te kritischer worden deze principes.

U kunt doorboorgaten gebruiken als u probeert de kosten van het bouwen van een prototype te verlagen. De blind en buried via's neigen ertoe veel duurder te zijn. De sporen moeten ook de stroomvloei aan kunnen, anders zal het smelten en het bord beschadigen.

13. Verificatie

In de verificatie moet u ervoor zorgen dat de ontwerperegels geverifieerd zijn en het schema ook gevalideerd is.

De DR-check zal ervoor zorgen dat u de juiste breedte van spoor gebruikt hebt en voldoende ruimte tussen merken en de ruimte tussen het bord en het bewijs correct is.

De DRS hangt af van welk printplaat u ontwerpt. Dus, het zou helpen als u de juiste regels had voordat u het ontwerp begint.

14. Gerbers Genereren

Na het voltooien van de verificatie, moet u het printplaatontwerp omzetten in het standaard industriële formaat. Dit formaat is bekend als Gerber. In dit formaat zal elke laag in de printplaat outputs hebben in verschillende bestanden. Silk, assemblage, soldeermasker, pasta zijn de lagen. U moet ook een bestand creëren dat de positioneringsdetails van de componenten heeft. De fabrikant zal dit bestand gebruiken wanneer ze de automatische componentenplaatser bedienen. U kunt deze bestanden naar de fabrikant van uw keuze sturen.

Samenvatting

We analyseren het PCB-ontwerpproces door custom microcontroller programmering. We gaven een korte introductie aan het proces om ervoor te zorgen dat u de stappen kunt volgen.

Als u meer vragen heeft over PCB-programmering, kunt u ons op tijd contacteren.

WellPCB heeft tien jaar ervaring. WellPCB zal u voorzien van kwaliteitsservice en professionele technologie.