Projeto de circuitos eletrônicos - UTFPR

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.


• 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.


• 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.


• Podem haver exceções;

• Deve-se usar o bom senso.


• Para CIs, usar preferencialmente os símbolos na horizontal, indicando sua referência acima e o tipo abaixo, no lugar do valor do componente


• 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)


• 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


• 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).


• Represente as alimentações conforme seu potencial: positivas para cima, negativas para baixo.


• 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

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°.


• 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.


• 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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