Projeto de circuitos eletrônicos

Projeto de circuitos eletrônicos
Vitor Yano
Ciclo de desenvolvimento de hardware
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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
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•
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.