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 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)
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 NP-completo;
• 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.
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