Projeto de circuitos eletrônicos
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Projeto de circuitos eletrônicos Vitor Yano 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 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 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. Diagrama de blocos • Traz uma visão macro das funções / módulos / etapas realizadas pelo sistema Diagrama esquemático • Após a seleção dos componentes, cálculos, simulações, testes, define-se o esquema elétrico do circuito. Boas práticas para esquemas elétricos • Utilize símbolos padronizados ou usualmente empregados na literatura técnica ou profissional. 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. 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. Boas práticas para esquemas elétricos • Podem haver exceções; • Deve-se usar o bom senso. 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 Boas práticas para esquemas elétricos • As letras das referências devem ser intuitivas; • Recomenda-se seguir o padrão abaixo: Letra Tipo de componente Letra A Antena C Capacitor POT CN Conector Q Transistor D Diodo R Resistor F Fusível RL J Jumper S Chave L Indutor / bobina T Transformador LED LED (diodo emissor de luz) P Tipo de componente Ponto de teste / medição / pino Potenciômetro Relé Boas práticas para esquemas elétricos • Os valores devem ser representados através dos prefixos de grandeza: Prefixo Símbolo Valor Prefixo Símbolo Valor exa E 1018 atto A 10-18 peta P 1015 femto f 10-15 tera T 1012 pico p 10-12 giga G 109 nano η (n) 10-9 mega M 106 micro μ (u) 10-6 quilo k 103 mili m 10-3 hecto h 102 centi c 10-2 deca da 101 deci d 10-1 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). Boas práticas para esquemas elétricos • Represente as alimentações conforme seu potencial: positivas para cima, negativas para baixo. Boas práticas para esquemas elétricos • Evite o cruzamento de conexões: se possível, use net labels e barramentos (bus) 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 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. 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. EAGLE • • • • • Easily Applicable Graphical Layout Editor Desenvolvido pela empresa alemã CADSOFT; Possui versões para Windows, Linux e Mac; Disponível gratuitamente no endereço: http://www.cadsoft.de 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 Roteamento • O roteamento de PCIs é um problema NPcompleto; • Ferramentas de auto-roteamento utilizam técnicas de inteligência artificial; • Nem sempre há uma solução. Boas práticas para roteamento • O auto-roteamento não deve ser considerado como única opção; • Usar linhas retas e ângulos múltiplos de 45°. 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. 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) 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. 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.
