KiCAD_Metodichka_

Сетка более мелкий шаг. После вернем шаг обратно. Получившееся УГО переключателя представлено на рисунке 21.

Рисунок 21 – Переключатель M2011S3A1W03

Теперь отредактируйте свойства всего символа с помощью команды «Файл → Свойства символа». Эту же команду можно выполнить с помощью двойного клика на свободном участке рабочей области. Измените поле «Значение» на M2011S3A1W03, а в поле «Ключевое слово» добавьте spst switch toggle, чтобы в дальнейшем упростить поиск этого символа. Для данного символа имена выводов не несут никакой полезной информации, поэтому снимите флажок Показывать имя вывода, чтобы визуально облегчить отображение символа. После нажатия кнопки OK переместите текстовое поле обозначения ниже, чтобы оно не перекрывало графику символа (Рис.22). На данном этапе создание символа завершено.

Рисунок 22 – Настройка свойств символа

21

3. Редактор печатных плат

Рисунок 23 – Рабочая область создания платы

Таблица 5 – Описание рисунка 23 Головная панель

1Сохранить файл.

2Параметры платы.

3Параметры листа. Печать. Чертить.

4Отменить и повторить последнее изменение, соответственно.

5Найти текст.

6Обновить. Увеличить. Уменьшить. Масштаб по рамке. Масштаб по объектам. Масштаб по выделению.

7Ротация, группировка, разгруппировка элементов соответственно. Заблокировать и разблокировать перемещение элементов, соответственно.

8Редактор посадочных мест. Обозреватель библиотек посадочных мест. Просмотрщик 3D платы.

9Обновить печатную плату. Проверка правил проектирования.

10Переключится на редактор схем.

11Консоль скриптов.

12Выбор ширины проводящих дорожек по умолчанию.

13Выбор размера переходных отверстий по умолчанию.

14Выбор слоя печатной платы.

15Шаг сетки.

16Масштаб отображения рабочей панели.

17Начиная новую дорожку от существующей, использовать ширину этой дорожки вместо текущей настройки.

18Изменить активную пару слоев для трассировки.

Настройка рабочей области

1Показать сетку.

2Переопределение сетки.

3Переключение между полярной и декартовой системой координат.

22

Продолжение таблицы 5

4Использовать дюймы.

5Использовать мили.

6Использовать миллиметры.

7Полноэкранное перекрестие.

8Ограничить ортогонально или под углом 45 от начальной точки.

9Показать связи между элементами платы.

10Показать связи кривыми линиями.

11Режим отображения неактивных слоев.

12Переключить подсветку цепей.

13Чертить заливку зон (полигон).

14Чертить контуры зон (полигон).

15Показать контур плат в контурном режиме.

16Показать переходные отверстия в контурном режиме.

17Показать дорожки в контурном режиме.

18Показать менеджер внешнего вида.

19Показать менеджер свойств.

Панель инструментов

1Выбрать курсор.

2Переключить отображение связей выбранных элементов.

3Добавить посадочное место.

4Трассировать дорожки.

5Настроить длину одиночной дорожки.

6Добавить переходное отверстие.

7Добавить зону заливки (полигон).

8Добавить область запрета.

9Чертить линию.

10Чертить дугу.

11Чертить прямоугольник.

12Чертить круг.

13Чертить графический полигон.

14Добавить фоновое изображение.

15Добавить текст.

16Добавить текстовый блок.

17Добавить выровненную размерную линию.

18Интерактивное удаление.

19Установить начало сетки.

20Измерительный элемент.

Навигация в редакторе печатных плат такая же, как и в редакторе схем: перемещение

осуществляется с помощью средней или правой кнопки мыши, а масштабирование - с

помощью колеса прокрутки или F1/F2.

Основная часть редактора печатных плат представляет собой лист, на котором будет

происходить проектирование платы. В «настройках рабочей области» расположены

различные инструменты управления отображением платы, включая единицы измерения и

23

переключатели режимов отображения контура/заливки для дорожек, каналов, площадок и зон (полигонов). «Панель инструментов» содержит инструменты для проектирования печатной платы.

Крайняя панель справа, это панель внешнего вида и фильтра выделения. Панель

«Внешний вид» используется для работы с цветом и прозрачностью слоев, объектов и цепей печатной платы, а также для включения и выключения видимости соответствующих элементов. Смена активного слоя производится щелчком мыши на его имени. Под панелью

«Внешний вид» находится «Фильтр выделения», который включает и выключает выделение различных типов объектов печатной платы. Это удобно для выбора конкретных элементов в перегруженной компонентами схеме.

3.1. Настройка платы и структуры

Перед созданием печатной платы, необходимо настроить лист печатной платы по аналогии с пунктом 1.1. Настройки листа представлены на рисунке 24.

Рисунок 24 – Настройка листа

Далее перейдите в меню «Файл → Настройка платы», чтобы определить, как будет изготавливаться печатная плата. Наиболее важными настройками являются параметры структуры (stackup), т.е. количество медных и диэлектрических слоев в печатной плате (и

их толщина), а также правила проектирования, например, размеры и расстояние между дорожками и переходными отверстиями.

24

Для установки параметров структуры платы откройте страницу «Структура платы → Физическая структура окна Параметры платы». В данной работе т.к. количество элементов позволяет произвести трассировку на двух сторонах платы, плату логичнее всего сделать двусторонней. Увеличение количества слоев приведет к увеличению сложности изготовления и стоимости платы. Материалы платы чаще всего прописаны в Техническом задании (ТЗ), но т.к. ТЗ нет, используем отечественный фольгированный стеклотекстолит – СТФУ ЭМ-5. Настроим толщину печатной платы – 1.5 мм и выберем цвет слоев (Рис.25).

Рисунок 25 – Настройка печатной платы

Теперь перейдите на страницу «Правила проектирования → Ограничения».

Настройки на этой странице определяют основные правила проектирования для всех элементов платы. Размер и расстояние между дорожками определяет завод изготовитель печатной платы, в зависимости от способности производства.

Согласно ГОСТ Р 53429-2009 существует семь классов точности печатных плат. При этом класс точности печатной платы определяется требованиями к конструктивным элементам, т.е. если в конструкции присутствует хотя бы один элемент, требующий точности 7 класса, при этом к остальным элементам требования не выше 4, то мы имеем плату 7 класса точности.

25

Рисунок 26 – Класс точности

Класс точности для проектировщика определен в ТЗ, но т.к. его нет. Выберем класс точности 3 и настроим «Ограничения» в соответствии с данным классом точности (Рис.27).

Рисунок 27 – Параметры платы

3.2. Импорт изменений из принципиальной схемы

Разработка схемы завершена, но на плате еще нет ни одного компонента. Чтобы импортировать схему в проект плат, выберите «Инструменты → Обновить печатную плату из схемы» или используйте клавишу F8. Также, для этого есть кнопка «обновить печатную плату», на головной панели, которая дублирует команду обновления из меню (Рис.23).

26

Прочитайте сообщения в окне вывода информации Изменения к применению, где будет сказано, что три компонента, указанные на схеме, будут добавлены на плату (Рис.28).

Нажмите «Обновить плату», закройте окно и щелкните в любом месте рабочей области,

чтобы разместить посадочные места (Рис.29).

Рисунок 28 – Обновить плату со схемы

В KiCad обновление печатной платы с учётом изменений в схеме выполняется вручную: разработчик сам решает, когда целесообразно обновить плату, синхронизировав с изменениями в схеме. Каждый раз, когда редактируется схема, разработчик должен использовать инструмент Обновить плату из схемы, чтобы синхронизировать изменения.

Рисунок 29 – Посадочные места

27

3.3. Рисование контура печатной платы

Теперь в рабочей области размещены компоненты, но сама плата еще не определена.

Для создания макета платы необходимо нарисовать ее контур на слое Edge.Cuts на панели

«внешний вид слоя» (Рис.23). Контур платы рекомендуется рисовать на мелкой сетке,

благодаря чему можно подобрать круглые числа для размера платы. Выберите в раскрывающемся меню «Сетка», расположенном на «головной панели» (Рис.23), сетку с шагом 1 мм.

Для рисования контура печатной платы воспользуемся любым подходящим инструментом на панели инструментов (Рис.23), в данном случае выбран инструмент линия.

При проектировании размер печатной платы определен размерами корпуса будущего устройства. Но т.к. корпус в данной работе определен не будет, выберем произвольные размеры печатной платы, на которой поместятся все компоненты. Размеры получившейся платы 50х40 мм (Рис.30).

Рисунок 30 – Контуры печатной платы

3.4. Размещение посадочных мест

Следующим шагом в процессе компоновки является расположение посадочных мест на плате. В целом, при их размещении можно руководствоваться несколькими общими соображениями:

28

К некоторым посадочным местам могут предъявляться точные требования по их месторасположению на плате, например, к разъемам, индикаторам, кнопкам и переключателям.

Для некоторых компонентов может потребоваться размещение в соответствии с техническими требованиями. Шунтирующие конденсаторы должны находиться вблизи выводов питания соответствующей микросхемы, а чувствительные аналоговые компоненты - вдали от цифровых помех.

Почти все компоненты имеют границу посадочного места (или две, если посадочное место определено сверху и снизу). Как правило, границы посадочного места не должны пересекаться.

В остальных случаях компоненты должны располагаться так, чтобы их было легче трассировать. Соединяемые компоненты, как правило, должны находиться близко друг к другу и располагаться так, чтобы минимизировать сложность трассировки.

Тонкие линии, обозначающие соединения между площадками полезны для определения оптимального расположения посадочных мест относительно друг друга.

Для облегчения ручной пайки. Угол паяльника, должен быть минимум 45 градусов,

относительно печатной платы. Это стоит учитывать при расположении компонентов.

Начните с перемещения держателя батарейки BT1 на нижнюю сторону платы.

Щелкните на этом компоненте, чтобы выделить его, далее нажмите M, чтобы переместить держатель батарейки в подходящее место. Теперь нажмите F, чтобы перенести компонент на противоположную сторону платы; теперь держатель батарейки выглядит зеркально, а его площадки изменили цвет с красного на синий.

Все слои рассматриваются с верхней стороны печатной платы. Поэтому посадочные места с нижней стороны платы перевернуты и выглядят зеркально.

Каждый слой печатной платы имеет свой цвет, который отображается в виде эскиза на вкладке "Слои" панели "Внешний вид". В цветовой схеме по умолчанию элементы на слое F.Cu (Front Copper - Верхний слой меди) имеют красный цвет, а элементы на слое B.Cu (Back Copper - Нижний слой меди) - синий.

Теперь разместим остальные компонента. По очереди выберите каждый из них, а

затем, с помощью перемещения (M) и вращения (R), расположите их на плате. Следите за линиями, связывающими между собой контактные площадки, чтобы выбрать наиболее оптимальное их расположение; при грамотном подходе к этой задаче линии будут

29

практически не запутанными между собой. Один из вариантов такой компоновки показан на картинке ниже (Рис.31).

Рисунок 31 – Размещение компонентов

3.5. Трассировка дорожек и добавление медных зон

Когда компоненты установлены на свои места, настало время соединить площадки медными дорожками.

Первая дорожка будет нарисована на верхней стороне платы, поэтому на вкладке

«Слои» панели «Внешний вид» измените активный слой на F.Cu.

Нажмите кнопку «Трассировать дорожки» на «панели инструментов» (Рис. 23) или нажмите клавишу X. Соединительная линия указывает на наличие не трассированного соединения, соединим все контактные площадки, кроме GND. В местах, где дорожки пересекаются и нет возможности расположить соединение на слое F.Cu, воспользуемся переходным отверстием и перейдем на слой B.Cu на «панели инструментов» выберем

«Добавить переходное отверстие» (Рис.23), после размещаем в нужном месте и двойным нажатием ЛКМ открываем настройки переходного отверстия (Рис.32), здесь выбираем параметр цепь: GND. Также на «панели инструментов» выберем «добавить зону заливки»

(Рис.23) и проведем линии по контуру платы (Рис.33).

30