Projeto de circuitos eletrônicos. Vitor Yano

Transcrição

1 Projeto de circuitos eletrônicos Vitor Yano

2 Ciclo de desenvolvimento de hardware Definição dos Requisitos Revisão dos requisitos Definição dos Blocos (arquitetura) Escolha de Fornecedores e Novos componentes Projeto e elaboração do Esquema Elétrico do circuito Revisão do Esquema Elétrico Desenho do Layout da placa de circuito impresso Revisão do Layout Geração de documentação da placa

3 Ciclo de desenvolvimento de hardware Fabricação da placa e montagem dos componentes Testes e Homologação da placa Relatório do Desenvolvimento do Hardware Elaboração de Manuais de Instalação, Manutenção e Operação do Hardware

4 Requisitos Definido através das informações obtidas do cliente ou usuário final; Deve conter necessidades, funcionalidades desejadas, restrições, prazos, custos, entre outros; Exemplos: ambiente de operação (temperatura, umidade), tensão de alimentação, normas de segurança.

5 Diagrama de blocos Traz uma visão macro das funções / módulos / etapas realizadas pelo sistema

6 Diagrama esquemático Após a seleção dos componentes, cálculos, simulações, testes, define-se o esquema elétrico do circuito.

7 Boas práticas para esquemas elétricos Utilize símbolos padronizados ou usualmente empregados na literatura técnica ou profissional.

8 Boas práticas para esquemas elétricos Criação de novos símbolos (CI, sub-circuitos, componentes não padronizados): Pinos de alimentação (VCC, GND) sempre visíveis; No caso de separação de sinais (analógicos/digitais, por exemplo), colocá-los em lados opostos; Pinos não conectados visíveis e nomeados como NC; Sinais de entrada à esquerda, saída à direita.

9 Boas práticas para esquemas elétricos Referências e valores: seguir o mesmo posicionamento em todo o circuito; Recomenda-se: referências acima do componente e valores abaixo; No caso de componentes na vertical, referência e valor à direita, na mesma posição.

10 Boas práticas para esquemas elétricos Podem haver exceções; Deve-se usar o bom senso.

11 Boas práticas para esquemas elétricos Para CIs, usar preferencialmente os símbolos na horizontal, indicando sua referência acima e o tipo abaixo, no lugar do valor do componente

12 Boas práticas para esquemas elétricos As letras das referências devem ser intuitivas; Recomenda-se seguir o padrão abaixo: Letra Tipo de componente Letra Tipo de componente A Antena P Ponto de teste / medição / pino C Capacitor POT Potenciômetro CN Conector Q Transistor D Diodo R Resistor F Fusível RL Relé J Jumper S Chave L Indutor / bobina T Transformador LED LED (diodo emissor de luz)

13 Boas práticas para esquemas elétricos Os valores devem ser representados através dos prefixos de grandeza: Prefixo Símbolo Valor Prefixo Símbolo Valor exa E atto A peta P femto f tera T pico p giga G 10 9 nano η (n) 10-9 mega M 10 6 micro μ (u) 10-6 quilo k 10 3 mili m 10-3 hecto h 10 2 centi c 10-2 deca da 10 1 deci d 10-1

14 Boas práticas para esquemas elétricos Para evitar o uso de letras gregas, os prefixos micro e nano podem ser simbolizados por u e n, respectivamente; A unidade de resistência (Ω) pode ser suprimida. No caso de resistência sem multiplicador, usa-se o símbolo R. Exemplos: 100R, 10k, 1M. Recomenda-se usar o multiplicador somente após o valor, mesmo em valores com casas decimais (4,7k e não 4k7).

15 Boas práticas para esquemas elétricos Represente as alimentações conforme seu potencial: positivas para cima, negativas para baixo.

16 Boas práticas para esquemas elétricos Evite o cruzamento de conexões: se possível, use net labels e barramentos (bus)

17 Desenho do layout da PCI O desenho pode ser feito em qualquer software gráfico (CorelDraw, AutoCAD, Paint), no entanto há programas específicos que auxiliam no layout: KiCad (Open Source), Eagle (CadSoft), Multisim/Ultiboard (National Instruments), Proteus (Labcenter), Protel (Altium), OrCAD (Cadence), Mentor, Tango

18 Desenho do layout da PCI CAD (computer-aided design) todo processo de projeto auxiliado por ferramentas computacionais; CAM (computer-aided manufacturing) processo de fabricação auxiliado por ferramentas computacionais.

19 Softwares ECAD Tango revolucionou os softwares ECAD (electronic CAD) com a introdução de bibliotecas de componentes e auto-roteamento; Roda em DOS, possui interface gráfica e menus interativos; Hoje a maioria dos softwares de ECAD incluem, além do desenho do layout da placa, a montagem do esquema elétrico e, em alguns casos, a simulação; Vantagens de usar softwares de ECAD: checagem de erros de projeto, erros elétricos, especificações (design rules), entre outros.

20 EAGLE Easily Applicable Graphical Layout Editor Desenvolvido pela empresa alemã CADSOFT; Possui versões para Windows, Linux e Mac; Disponível gratuitamente no endereço:

21 EAGLE Versão gratuita (Light) Placa até 8cm x 10cm PCB até 2 layers (dupla face) Esquemático até 1 folha Versão Standard Placa até 1,6m x 1,6m PCB até 4 layers Esquemático até 99 folhas Versão Professional Placa até 1,6m x 1,6m PCB até 16 layers Esquemático até 99 folhas

22 Roteamento O roteamento de PCIs é um problema NPcompleto; Ferramentas de auto-roteamento utilizam técnicas de inteligência artificial; Nem sempre há uma solução.

23 Boas práticas para roteamento O auto-roteamento não deve ser considerado como única opção; Usar linhas retas e ângulos múltiplos de 45.

24 Boas práticas para roteamento No caso de placas dupla face, prefira usar um sentido (horizontal ou vertical) em cada face; Isto dificulta a ocorrência de cruzamentos e a formação de capacitância na placa.

25 Boas práticas para roteamento Antes de iniciar, verifique as limitações do projeto de acordo com: Máximas tensões e correntes; Local de instalação da placa; Método de produção da placa (manual técnico Circuibras)

26 Documentação da placa Cada software possui um formato de arquivo diferente; Costuma-se usar o formato Gerber RS274x como padrão na indústria de placas de circuito impresso; É composto por diversos arquivos, que trazem informações de: Camadas de cobre; Máscaras de solda inferior e superior; Silk-screen inferior e superior; Furação.

27 Produção da placa Nem toda falha é acusada pelo software, pois pode ser inerente ao processo de fabricação, ao ambiente de operação ou outras condições não previstas; Antes de enviar para fabricação, o ideal é produzir um protótipo para testar eventuais falhas.