ESCOLA SECU UNDÁRIA ALFREEDO DA SILVA CURSO PRO OFISSIONAL DE EELECTRÓNICA, AUTOMAÇÃO EE COMANDO DISCIIPLINA: TECNOLLOGIAS APLICADAS (10º) / MÓ ÓDULO 4: DESENHO E SIMULA AÇÃO DE CIRCUIITOS TUTORIAL EXPRESSSCH H / FEVEREIRO DE 2009
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Inttrodução
Dese enhar um m Placa de Circuito Impresso Embo ora não sejaa obrigatório o, é de toda a conveniiência desen nhar primeirro o esquem ma do circuiito para o qu ual quer construir a placa, no ExpresssSCH, e só d depois usar o o ExpressPCB B para desen nhar o layout da placa. Isto porque p estees dois proggramas funciionam em conjunto, c peermitindo um ma ligação que q o ajudaará a desenhar o layout d da placa e lhee poupará m muitos erros ee tempo. Atravvés daquela ligação bastaará, no PCB, clicar em caada um dos p pinos de um componentte que o softtware logo lh he indicará, por mudança de cor, quaais os pinos aa que deve ser ligado. Há algumas a meedidas que tem de to omar antecipadamente antes de poder usarr esta funcionalidade e mais à frente veremos eem pormenor como o fazzer.
Barrra de Ferramentas Lateral É usaada para selleccionar os modos de edição, tais como coloccar um com mponente ou u uma pista//ligação entee componentes. Eis oss seus botões:
Permite seeleccionar, arrrastar ou co onfigurar as p propriedadess de um componen nte do desenho Permite fazer zoom a u uma área do desenho preeviamente seeleccionada
Permite co olocar uma ilha
Permite co olocar um componente
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ Permite co olocar uma p pista Permite inserir um can nto numa pista previamente colocadaa
Permite deesligar uma p pista Permite esscrever texto o no layout da placa
Permite deesenhar um rrectângulo Permite deesenhar um ccírculo ou um m arco Permite co olocar uma linha de alime entação ou d de terra Permite inserir uma lin nha de fronte eira ao longo o do perímetro da placa Permite mostrar inform mação acercaa de uma ilha Ilumina/muda de cor o os terminais//pinos que deevem ficar ligados entre si, isto quando clicamos n num deles
o da barra laateral há maiis 4 botões q que funcionam no modo liga/desliga e que Na paarte de baixo ligam m/desligam fu uncionalidad des do ecrã
Liga/Desligga a camada onde são co olocados os ccomponentes Liga/Desligga a camada de topo da p placa que é ccoberta de cobre (onde sse faz as soldaaduras) Liga/Desligga a camada de fundo daa placa que éé coberta de cobre ( só interessa p para placas d de 2 camadass)
A Baarra de Fe erramentaas de Topo o Quan ndo clicamoss num dos botões da barra b de ferrramentas laateral para u utilizar uma dada funçãão, aparecem m na barra de ferramentas de top po as corresspondentes o opções paraa essa funçãão. Eis oss respectivoss botões da b barra de ferrramentas de topo:
Abrrir ficheiro / desenho / laayout Graavar ficheiro
Dessfazer a últim ma acção
Zoo om (aumentaar tamanho)
om (diminuirr tamanho) Zoo
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ Zoo om (ver a plaaca toda glob balmente)
om (para o taamanho anteerior) Zoo ostra a caixa de diálogo de Opções do o programa Mo Mo ostra o Gesto or de Componentes / “Co omponent M Manager”
ões que apaarecem apen nas quando as funcionalidades a qu ue dizem resspeito Há aiinda os botõ foram m activadas n na barra lateeral
Move os componeentes seleccio onados para a camada de fundo
Selecciona a camad da de cima ““envernizadaa” – onde são o colocados os compone entes
Selecciona a camad da de topo ccobreada Selecciona a camad da de fundo cobreada (só interessa p para placas d de dupla face e)
Não ro oda
90 graus Roda àà esquerda 9 Roda 1 180 graus
Roda àà direita 90 ggraus Põe o ttexto “normal” (não neggrito)
Ilumina / Destaca aa primeira reede Ilumina / Destaca aa rede anterior
Ilumina / destaca aa próxima rede
onados para a camada de topo Move os componeentes seleccio
Ilumina / Destaca aa última redee Põe texto a bold/n negrito
Com meçar um Novo Dessenho / Essquema / Placa / Laayout 1. Naa janela princcipal, o rectâângulo amarrelo define o o perímetro d da placa de circuito impresso. Por isso deve deefinir desde logo o tam manho da placa que preetende consstruir (nem muito de – interesssa miniaturizzação ‐, nem m muito peq quena, pois de d contrário o os compon nentes grand não ccaberão ou fiicarão muito o juntos. Para configurar o o tamanho daa sua placa d deve mover os três canto os (o canto ssuperior esquerdo movível e co orresponde ààs coordenad das x,y=0,0. P Para isso tem m 2 modos: é inam ‐ Arrastarr os cantos co om o rato ‐ Dar um m duplo cliqu ue em cada um dos cantos e escreever as coordenadas x,y que desejar Beginningg a New Layo out _______________________________________ ______ _________________________________________________________ Luis Jeerónimo – Fev. 2009 páág. 3/13
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ 2. Façça a ligação entre o deseenho do circcuito que fezz anteriormeente no ExpressSCH e o llayout que eestá agora a construir, d de modo a poupar tempo o e erros. Quando clicarr num termin nal de um componente c , todos aqu ueles que a ele devem estar ligado os por pistaas, ficarão de d cor difereente (azul) faacilitando asssim as ligaçõ ões e evitand do erros. Parra poder fazeer isso tem d de dar o mesmo Part ID aos compon nentes corresspondentes no ExpressSC CH e ExpresssPCB. Para fazer a ligaçãão entre os d dois program mas: Menu u File >> Linkk Schematic to PCB… 3. Fin nalmente, grrave o ficheiiro da sua placa p atravéss de Menu File F >> Save as… dando‐lhe o nomee que desejar.
3. Faazer zoom e e subir ou descer na im magem A maneira mais fáácil de se mo over pelo intterior do seu u esquema é usar a roda do rato, que e num do aumenta o tamanho da imagem permitindo ver os porm menores da m mesma e no outro sentid sentid do diminui o o tamanho daa imagem peermitindo vê ê‐la na sua to otalidade. Por outro o lado se premir essa mesma roda r do rato o o ecrã faz scroll verticcal permitind do‐lhe subir ou descer na imagem co onforme and da com o rato o para a fren nte ou para trás.
4. A Grelha A fun nção “Snap‐‐to‐Grid” acttiva uma grrelha invisíve el que o aju uda a alinhaar os seus fios e comp ponentes tan nto na verticcal como na horizontal. O ecrã é divvidido em peequenas células e assim m os fios e os o componeentes só pod dem ser collocados nas linhas limittes dessas células c evitando pequenos desalinhaamentos devido a “erros de visão”. Para activar esta função podee: Menu u View >> Op ptions >> Viiew >> marca ar a opção ““Show Grid” e digitar o vvalor do tam manho das rrespectivas ccéluas da greelha. Ou en ntão clicar no ícone No caanto inferior do ecrã. Estte ícone funcciona na form ma de botão liga/desliga..
Colo ocar Comp ponentes
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ ocar componentes no desenho d da placa de cirrcuito impre esso é A maaneira mais fácil de colo atravvés do uso do o “Component Manager””. Como o dica sugeriimos que usse o botão “FFind” para p procurar o “ffootprint” qu ue desejar attravés do no ome. 1. Clique no botão… situ uado na barrra de ferramentas de top po 2. Seeleccione um ma das categgorias: Librarry Components – compo onentes quee já vêm incluídos com o o software Custo om components – com mponentes que q tenha você v mesmo desenhad do (o ExpressPCB perm mite o desenh ho de compo onentes novo os, para o caso do que prretende não exista de origem Favou urite Compo onents – Com mponentes o ou símbolos que tenha ccolocado nessta categoriaa para mais rápida utilizaação (deve ccolocar aqui os compone entes que maais usa) 3. Daa lista que ap parece, seleccione o com mponente que pretendee, seleccionee a orientaçãão em que p pretende colocá‐lo (rotaçção), clicando um destes botões 4. Clique no botão “Insert com mponent into PCB”. Arraaste o compo onente com o o rato para o o local da folha que deseejar 5. Preeencha o Paart ID do componente (eex: R1, U2, etc.). Para issso seleccion ne o componente e dê um com o botão m duplo clique no componente de m modo a fazerr aparecer a jjanela de diálogo com aas propriedad des do comp ponente. Não o se esqueçaa de dar o m mesmo Part ID que deu aa esse componente no EExpressSCH q quando fez o o esquema d do circuito. SSe não o fize er não conseeguirá ligar o os dois desenhos e a tarrefa de construção da pllaca de circu uit impresso ficará mais demorada ee sujeita a errros.
Ligação atravvés de Pisttas 1. Cliique no botãão que q se enco ontra na barra de ferram mentas laterral (também pode usar aa tecla T com mo atalho) 2. Seleccione a largura da pistta a partir daa drop‐down n list que apaarece na barra de ferram mentas de to opo: uma larggura de 0.03 31mm é um b bom valor paara sinais analógicos e digitais. Para linhas de po otência (230V V ou mais), d deve usar pisstas com a laargura mínim ma de 0,127m mm. 3. Selleccione a camada clican ndo em ou aatravés da teecla L (atalho o) 4. Mo ova o rato p para o ponto o (terminal) inicial da pissta e clique. Arraste a p pista para o ponto (term minal) final e clique de no ovo. Continuee a colocar aas pistas da m mesma formaa até terminar. Dica: vá dando um ma olhada p para a barra de status (naa parte inferrior do ecrã) à medida que vai ligand do os compo onentes. Nela aparecerá o pino e o Part ID ao quaal a pista está ligada.
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ 5. À m medida que arrasta a pista/traço, a tecla L muda de camada, a tecla Del aapaga o segm mento anterrior, as teclas + e – fazem m zoom e a ttecla G liga/d desliga o snaap. A barra d de espaço ap plica o traço o/pista e a tecla Esc canceela‐o. 6. Para completar a operação o, tecle a barra de espaço os ou faça clique da direita do rato.
Trab balhando com as piistas
As pistas não pod dem ser mo ovidas. O cam minho de um ma pista é deeterminado pela linha d directa ontos/termin nais. Contud do, podemoss ultrapassaar esta limitação da segguinte entree os dois po formaa: ou move o o componen nte onde a ligação/pista está feita ou u colocamoss cantos nos locais que q queremos mover – veja aa figura ‐. Esttes cantos nãão aparecem m depois na impressão. Os caantos podem m ser arrastad dos, inserido os ou apagad dos para alterar o caminh ho das pistass. Para inserir um canto,, seleccione
e deepois clique em
para escolher a caamada
onde o canto será colocado. Para desligar uma pista e e religá‐la no outro sítio, sseleccione da baarra lateral; aa seguir clique na pista p perto do pon nto onde preetende desligar e, finalm mente, arraste a pista paara um novo pino/termin nal.
Alte erar as pro opriedade es de um ccomponen nte Todos os items da d sua placaa/desenho têêm propried dades. Por exemplo, e as propriedade es das uas coordenaadas XY. ilhas são o tipo dee ilha e as su eleccione Para ver ou alterrar as propriedades de um item, se cliquee nele.
pois dê um duplo e dep
Ligar o Esquema (Expre esSCH) à P Placa (Exp pressPCB) Ligar as pistas entre comp ponentes seerá uma tarrefa mais fácil se o eesquema qu ue fez CH estiver liigado (linkado) ao deseenho da resspectiva placa de anterriormente no ExpressSC circuiito impresso o que está a ffazer no ExprressPCB. Quan ndo isso acon ntece, o ExprressPCB torn na os pinos q que devem ser ligados en ntre si de um ma cor difereente (azul) quando q clicaamos num deles. d Assim,, para saberr onde devee ligar, atravvés de pista,, um pino dee um compo onente, bastaa clicar no m mesmo e o EExpressPCB ttornará azul todos os pin nos a que esse pino devee ligar, facilittando assim o trabalho e evitando erros. _______________________________________ ______ _________________________________________________________ Luis Jeerónimo – Fev. 2009 páág. 6/13
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Para poder usar e esta funcion nalidade: 1. No o ExpressSCH H faça a verificação de erros: Menu Fiile >> Check schematic fo for netlist errrors. Se ho ouver erros ccorrija‐os e vvolte a fazer aa verificação o até não havver erros assinalados; 2. Dêê o mesmo paart ID a todo os os compon nentes no ExxpressSCH e no ExpressPC CB; 3. No o ExpressPCB B faça a “linkagem”: Men nu File >> Link schematic to PCB 4. Clique em estar ligado).
ue em um pino (aparecerão a azul os pinos ondee a que este e deve e cliqu
Tamb bém pode an nalisar todas as ligações aa fazer usando os botões:
Criar compon nentes à m medida Por vvezes, os com mponentes q que vêm porr defeito com m o softwaree não são su uficientes pois não conseeguimos enccontrar o quee pretendem mos. O ExxpressPCB permite que criemos oss nossos prróprios componentes e que, depo ois, os adicio onemos à bib blioteca paraa uso futuro.. Vejam mos como attravés de um m exemplo: 1. Ad dicione as ilhas selecccionando olhendo um m tipo de iilha na barra de e esco ferramentas de to opo. Cuidado osamente co oloque as ilhas com o esp paçamento ccorrecto. Pod de ser útil alterar o espaaçamento do o snap‐to‐grid (nas Opçõe es).
2. Asssocie a cadaa ilha um “P Pin number””, de modo a poder linkkar o seu co omponente com c o ExpreessSCH. Para associar o “Pin numbeer”, seleccion ne e faça dup plo clique naa ilha de mo odo a mostrar a sua caixa de diálogo o de proprieedades, onde e poderá escrrever o “Pin number”. _______________________________________ ______ _________________________________________________________ Luis Jeerónimo – Fev. 2009 páág. 7/13
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3. Deesenhe o com mponente naa camada “Silkscreen”. Desenhe com linhas seleccionando ou círrculos e arco os usando
. A larrgura de linh ha a usar devve ser de 0,03 31mm.
4. Aggrupe tudo e e combine tudo t num co omponente, do seguintee modo: Selleccione tod dos os objecctos do seu n novo componente clicando em e arrasttando o rato de forma a que o rectângulo que exxecutou abarque todos o os objectos q que compõem m o compon nente. Menu u Componen nt >> Group A segguir, duplo clique no com mponente e aassocie‐lhe um Part ID.
5. Grave o componente a adicione‐o à lista de “Custtom compon nents”. Para isso, seleccione o ponente com m o rato e depois Menu C Component >> Save Custom. comp a: Por vezes eexistem com mponentes na biblioteca que são parrecidos com o que quer criar. Nota Nessee caso, a melhor m estraatégia é usaar um desse es componeentes, desaggrupá‐lo, fazzer as alteraações adequadas e depo ois voltar a aggrupá‐lo e grravá‐lo na lista “Custom C Component””. _______________________________________ ______ _________________________________________________________ Luis Jeerónimo – Fev. 2009 páág. 8/13
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ Agoraa vamos verr como se farria o desenh ho da placa p para o circuitto Amplificad dor Inversorr que desen nhámos aqu uando do Introdução ao ExpressSCH.. 1. Me enu File >> N New >> OK
2. Me enu View >>> Options… >>> coloque D Display units em mm >> O OK
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ 3. Botão para aceder oss “Componen nt Manager””. Aí, prrocurar o componente q que precisa, fazendo “scrroll” e vendo o a imagem no lado esquerdo até obter a que p pretende. omo sei quee os Circuito o Integradoss mais Pode também faazer uma peesquisa. No meu caso co comu uns, como o o que vou usar, vem encapsulado e s numa cáp psula tipo “DIP” (Dual‐iin‐line packaage), faço um ma pesquisa por “dip”: Botão o “Find” >> d digitar “dip”” >> botão “FFind First”
Como o o meu CI teem 8 pinos, p procuro “nass redondezass” um dip dee 8 pinos.
mente clico no botão “Insert “ comp ponent into PCB”, e fico o com ele n na minha área de Finalm desen nho/trabalho o. 5. Faazer o mesm mo para as resistênciass (“resistor”) e conecto or (“connecttor”) para liigar a alimeentação externa do circuito – no o meu caso o vou precisar de um m conector de 4 _______________________________________ ______ _________________________________________________________ Luis Jeerónimo – Fev. 2009 págg. 10/13
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ pois tenho no circuito +1 15V, ‐15V, GN ND e Vin (istto sem contaar com o Vou ut que pinoss/terminais p vou d deixar, aqui, de parte). Deve ficar com algo do tipo:
6. Ab brir o esquem ma do circuitto, que fez anteriormentte, no ExpresssSCH e verificar se tem erross:
Quan ndo já não ho ouver erros, no ExpressP PCB: 7. Me enu File >> LLink Schemattic to PCB E seleeccionar o ficcheiro ExpreessSCH corresspondente. 8. Daar, a todos oss componentes, os mesm mos partID n no ExpressPC CB que deu n no ExpressSC CH. Para isso vá clican ndo (duplo cclique) em caada um dos ccomponentees, de forma a abrir a suaa caixa d o seu Part ID (igu ual ao de diiálogo de prropriedades do componente (como abaixo) e digitar correespondente d do ExpressSC CH).
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9. Começar a faze er as ligaçõe es. Para tal:
‐ Clique em ‐ Clique num dos pinos/terminais Veja que além do o pino/terminal em que cclicou vários outros (ou o outro) ficaram azuis. Isso o quer dizer que todos eeles têm de ficar interligaados.
‐ Façaa então essas ligações cliicando primeeiro em E dep pois no term minal início daa ligação e, d depois, no te erminal fim de ligação, ssendo que pode ir clican ndo ao longo o do caminh ho, de formaa a desenharr a pista da forma/caminho que maais lhe _______________________________________ ______ _________________________________________________________ Luis Jeerónimo – Fev. 2009 págg. 12/13
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________________________________________________ ______________________ ___________ _____ nte, quando chegar ao teerminal final, depois de cclicar, faça cllique da dire eita do conviier. Finalmen rato p para terminaar essa ligaçãão/pista. 10. D Deve ficar com m algo do gé énero:
11. G Gravação do projecto. Menu u File >> Savee as… >> dê um nome a sseu “gosto” ee Gravar. Este p processo pod de ser visto eem vídeo/screencast em m http://...
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