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ESCOLA SECUNDRIA ALFREDO DA SILVA CURSO PROFISSIONAL DE ELECTRNICA, AUTOMAO E COMANDO DISCIPLINA: TECNOLOGIAS APLICADAS (10) / MDULO 4: DESENHO E SIMULAO DE CIRCUITOS TUTORIAL EXPRESSPCB / FEVEREIRO DE 2009

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IntroduoDesenhar um Placa de Circuito ImpressoEmbora no seja obrigatrio, de toda a convenincia desenhar primeiro o esquema do circuito para o qual quer construir a placa, no ExpressSCH, e s depois usar o ExpressPCB para desenhar o layout da placa. Isto porque estes dois programas funcionam em conjunto, permitindo uma ligao que o ajudar a desenhar o layout da placa e lhe poupar muitos erros e tempo. Atravs daquela ligao bastar, no PCB, clicar em cada um dos pinos de um componente que o software logo lhe indicar, por mudana de cor, quais os pinos a que deve ser ligado. H algumas medidas que tem de tomar antecipadamente antes de poder usar esta funcionalidade e mais frente veremos em pormenor como o fazer. ais

Barra de Ferramentas La Lateral usada para seleccionar os modos de edio, tais como colocar um componente ou uma pista/ligao ente componentes. Eis os seus botes: Permite seleccionar, arrastar ou configurar as propriedades de um componente do desenho Permite fazer zoom a uma rea do desenho previamente seleccionada Permite colocar uma ilha Permite colocar um componente

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Permite colocar uma pista Permite inserir um canto numa pista previamente colocada Permite desligar uma pista Permite escrever texto no layout da placa Permite desenhar um rectngulo Permite desenhar um crculo ou um arco Permite colocar uma linha de alimentao ou de terra Permite inserir uma linha de fronteira ao longo do permetro da placa Permite mostrar informao acerc de uma ilha acerca Ilumina/muda de cor os terminais/pinos que devem ficar ligados entre si, isto quando clicamos num deles Na parte de baixo da barra lateral h mais 4 botes que funcionam no modo liga/desliga e que ligam/desligam funcionalidades do ecr Liga/Desliga a camada onde so colocados os componentes Liga/Desliga a camada de topo da placa que coberta de cobre (onde se faz as soldaduras) Liga/Desliga a camada de fundo da placa que coberta de cobre ( s interessa para placas de 2 camadas)

A Barra de Ferramentas de TopoQuando clicamos num dos botes da barra de ferramentas lateral para utilizar uma dada funo, aparecem na barra de ferramentas de topo as correspondentes opes para essa funo. Eis os respectivos botes da barra de ferramentas de topo: Abrir ficheiro / desenho / layout Gravar ficheiro Desfazer a ltima aco Zoom (aumentar tamanho) Zoom (diminuir tamanho)

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Zoom (ver a placa toda globalmente) Zoom (para o tamanho anterior) Mostra a caixa de dilogo de Opes do programa Mostra o Gestor de Componentes / Component Manager H ainda os botes que aparecem apenas quando as funcionalidades a que dizem respeito foram activadas na barra lateral Move os componentes seleccion seleccionados para a camada de topo Move os componentes seleccionados para a camada de fundo Selecciona a camada de cima envernizada onde so colocados os componentes Selecciona a camada de topo cobreada Selecciona a camada de fundo cobreada (s interessa para placas de dupla face) No roda Roda esquerda 90 graus Roda 180 graus Roda direita 90 graus Pe o texto normal (no negrito) Ilumina / Destaca a primeira rede Ilumina / Destaca a rede anterior Ilumina / destaca a prxima rede Ilumina / Destaca a ltima rede Pe texto a bold/negrito

Comear um Novo Desenho / Esquema / Placa / Layout1. Na janela principal, o rectngulo amarelo define o per , permetro da placa de circuito impresso. Por isso deve definir desde logo o tamanho da placa que pretende construir (nem muito grande interessa miniaturizao -, nem muito pequena, pois de contrrio os componentes , no cabero ou ficaro muito juntos. Para configurar o tamanho da sua placa deve mover os trs cantos (o canto superior esquerdo inamovvel e corresponde s coorden coordenadas x,y=0,0. Para isso tem 2 modos: - Arrastar os cantos com o rato - Dar um duplo clique em cada um dos cantos e escrever as coordenadas x,y que desejar Beginning a New Layout______________________________________________________________________________________________ Luis Jernimo Fev. 2009 pg. 3/13

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2. Faa a ligao entre o desenho do circuito que fez anteriormente no ExpressSCH e o layout que est agora a construir, de modo a poupar tempo e erros. Quando clicar num terminal de um componente, todos aqueles que a ele devem estar ligados por pistas, ficaro de cor estar diferente (azul) facilitando assim as ligaes e evitando erros. Para poder fazer isso tem de dar o mesmo Part ID aos componentes correspondentes no ExpressSCH e ExpressPCB. Para fazer a ligao entre os dois programa programas: Menu File >> Link Schematic to PCB 3. Finalmente, grave o ficheiro da sua placa atravs de Menu File >> Save as dando-lhe o nome que desejar.

3. Fazer zoom e subir ou descer na imagemA maneira mais fcil de se mover pelo interior do seu esquema usar a roda do rato, que num sentido aumenta o tamanho da imagem permitindo ver os pormenores da mesma e no outro sentido diminui o tamanho da imagem permitindo v na sua totalidade. v-la Por outro lado se premir essa mesma roda do rato o ecr faz scroll vertical permitindo vertical permitindo-lhe subir ou descer na imagem conforme anda com o rato para a frente ou para trs.

4. A GrelhaA funo Snap-to-Grid activa uma grelha invisvel que o ajuda a alinhar os seus fios e componentes tanto na vertical como na horizontal. O ecr dividido em pequenas clulas e ecr assim os fios e os componentes s podem ser colocados nas linhas limites dessas clulas evitando pequenos desalinhamentos devido a erros de viso. Para activar esta funo pode: Menu View >> Options >> View >> marcar a opo Show Grid e digitar o valor do tamanho das respectivas cluas da grelha. Ou ento clicar no cone No canto inferior do ecr. Este cone funciona na forma de boto liga/desliga.

Colocar Componentes

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ A maneira mais fcil de colocar componentes no desenho da placa de circuito impress impresso atravs do uso do Component Manager. Como dica sugerimos que use o boto Find para procurar o footprint que desejar atravs do nome. 1. Clique no boto situado na barra de ferramentas de topo 2. Seleccione uma das categorias: Library Com Components componentes que j v includos vm com o software Custom components compone tes que tenha voc mesmo desenhado (o ExpressPCB componentes permite o desenho de componentes novos, para o caso do que pretende no exista de origem Favourite Components Componentes ou smbolos que tenha colocado nesta categoria para mais rpida utilizao (deve colocar aqui os componentes que mais usa) 3. Da lista que aparece, seleccione o componente que pretende, seleccione a orientao em que pretende coloc-lo (rotao), clicando um destes botes lo 4. Clique no boto Insert component into PCB. Arraste o componente com o rato para o local da folha que desejar 5. Preencha o Part ID do componente (ex: R1, U2, etc.). Para isso seleccione o component componente com o boto e d um duplo clique no componente de modo a fazer aparecer a janela de dilogo com as propriedades do componente. No se esquea de dar o mesmo Part ID que deu a esse componente no ExpressSCH quando fez o esquema do circuito. Se no o fize no fizer conseguir ligar os dois desenhos e a tarefa de construo da placa de circuit impresso ficar mais demorada e sujeita a erros.

Ligao atravs de Pistas1. Clique no boto que se encontra na barra de ferramentas lateral ( (tambm pode usar a tecla T como atalho) 2. Seleccione a largura da pista a partir da drop down list que aparece na barra de ferramentas drop-down de topo: uma largura de 0.031mm um bom valor para sinais analgicos e digitais. Para linhas : de potncia (230V ou mais), deve usar pistas com a largura mnima de 0,127mm. 3. Seleccione a camada clicando em ou atravs da tecla L (atalho) s

4. Mova o rato para o ponto (terminal) inicial da pista e clique. Arraste a pista para o ponto (terminal) final e clique de novo. Continue a colocar as pistas da mesma forma at terminar. Dica: v dando uma olhada para a barra de status (na parte inferior do ecr) medida que vai ecr) ligando os componentes. Nela aparecer o pino e o Part ID ao qual a pista est ligada.

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 5. medida que arrasta a pista/trao, a tecla L muda de camada, a tecla Del apaga o segmento tecla anterior, as teclas + e fazem zoom e a tecla G liga/desliga o snap. A barra de espao aplica o trao/pista e a tecla Esc cancela cancela-o. 6. Para completar a operao, tecle a barra de espaos ou faa clique da direita do rato.

Trabalhando com as pistas

As pistas no podem ser movidas. O caminho de uma pista determinado pela linha directa movidas. entre os dois pontos/terminais. Contudo, podemos ultrapassar esta limitao da seguinte forma: ou move o componente onde a ligao/pista est feita ou colocamos cantos nos locais que queremos mover veja a figura -. Estes cantos no aparecem depois na impresso. . Os cantos podem ser arrastados, inseridos ou apagados para alterar o caminho das pistas. Para inserir um canto, seleccione eleccione e depois clique em para escolher a camada

onde o canto ser colocado. Para desligar uma pista e relig la noutro stio, seleccione relig-la da barra lateral; a seguir clique na pista perto do ponto onde pretende desligar e, finalmente, arraste a pista para um novo pino/terminal. a

Alterar as propriedades de um componenteTodos os items da sua placa/desenho tm propriedades. Por exemplo, as propriedades das ilhas so o tipo de ilha e as suas coordenadas XY. Para ver ou alterar as propriedades de um item seleccione item, clique nele. e depois d um duplo

Ligar o Esquema (ExpresSCH) Placa (ExpressPCB)Ligar as pistas entre componentes ser uma tarefa mais fcil se o esquema que fez ser anteriormente no ExpressSCH estiver ligado (linkado) ao desenho da respectiva placa de circuito impresso que est a fazer no ExpressPCB. Quando isso acontece, o ExpressPCB torna os pinos que devem ser ligados entre si de uma cor diferente (azul) quando clicamos num deles. Assim, para saber onde deve ligar, atravs de pista, um pino de um componente, basta clicar no mesmo e o ExpressPCB tornar azul todos a, os pinos a que esse pino deve ligar, facilitando assim o trabalho e evitando erros.

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Para poder usar esta funcionalidade: 1. No ExpressSCH faa a verificao de erros: Menu File >> Check schematic for netlist errors errors. Se houver erros corrija-os e volte a fazer a verificao at no haver erros assinalados; os 2. D o mesmo part ID a todos os componentes no ExpressSCH e no ExpressPCB; 3. No ExpressPCB faa a linkagem: Menu File >> Link schematic to PCB 4. Clique em estar ligado). e clique em um pino (aparecero a azul os pinos onde a que este deve

Tambm pode analisar todas as ligaes a fazer usando os botes:

Criar componentes medidaPor vezes, os componentes que vm por defeito com o software no so suficientes pois no conseguimos encontrar o que pretendemos. O ExpressPCB permite que criemos os nossos prprios componentes e que, depois, os adicionemos biblioteca para uso futuro. Vejamos como atravs de um exem exemplo: 1. Adicione as ilhas seleccionando e escolhendo um tipo de ilha na barra de ferramentas de topo. Cuidadosamente coloque as ilhas com o espaamento correcto. Pode ser til alterar o espaamento do snap snap-to-grid (nas Opes).

2. Associe a cada ilha um Pin number, de modo a poder linkar o seu componente com o ExpressSCH. Para associar o Pin number, seleccione e faa duplo clique na ilha de modo a mostrar a sua caixa de dilogo de propriedades, onde poder escrever o Pin number.______________________________________________________________________________________________ Luis Jernimo Fev. 2009 pg. 7/13

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3. Desenhe o componente na camada Silkscreen. Desenhe com linhas seleccionando senhe ou crculos e arcos usando . A largura de linha a usar deve ser de 0,031mm.

4. Agrupe tudo e combine tudo num componente, do seguinte modo: Seleccione todos os eleccione objectos do seu novo componente clicando em mponente e arrastando o rato de forma a que o rectngulo que executou abarque todos os objectos que compem o componente. Menu Component >> Group A seguir, duplo clique no componente e associe associe-lhe um Part ID.

5. Grave o componente a adicione o lista de Custom components. Para isso, seleccione o adicione-o componente com o rato e depois Menu Component >> Save Custom. Nota: Por vezes existem componentes na biblioteca que so parecidos com o que quer criar. : Nesse caso, a melhor estratgia usar um desses componentes, desagrup desagrup-lo, fazer as alteraes adequadas e depois voltar a agrup e grav-lo na lista Custom Component. agrup-lo lo

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Agora vamos ver como se faria o desenho da placa para o circuito Amplificador Inversor que desenhmos aquando do Introduo ao ExpressSCH. 1. Menu File >> New >> OK

2. Menu View >> Options >> coloque Display units em mm >> OK

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3. Boto para aceder os Component Manager. A, procurar o componente que precisa, fazendo scroll e vendo a imagem no lado esquerdo vendo at obter a que pretende. Pode tambm fazer uma pesquisa. No meu caso como sei que os Circuito Integrados mais comuns, como o que vou usar, vem encapsulados numa cpsula tipo DIP (Dual (Dual-in-line package), fao uma pesquisa por dip: Boto Find >> digitar dip >> boto Find First

Como o meu CI tem 8 pinos, procuro nas redondezas um dip de 8 pinos.

Finalmente clico no boto Insert component into PCB, e fico com ele na minha rea de desenho/trabalho. 5. Fazer o mesmo para as resistncias (resistor) e conector (connector) para ligar a alimentao externa do circuito no meu caso vou precisar de um conector de 4

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ pinos/terminais pois tenho no circuito +15V, -15V, GND e Vin (isto sem contar com o Vout q 15V, que vou deixar, aqui, de parte). Deve ficar com algo do tipo:

6. Abrir o esquema do circuito, que fez anteriormente, no ExpressSCH e verificar se tem erros:

Quando j no houver erros, no ExpressPCB: 7. Menu File >> Link Schematic to PCB E seleccionar o ficheiro ExpressSCH correspondente. 8. Dar, a todos os componentes, os mesmos partID no ExpressPCB que deu no ExpressSCH. Para isso v clicando (duplo clique) em cada um dos componentes, de forma a abrir a sua caixa de dilogo de propriedades do componente (como abaixo) e digitar o seu Part ID (igual ao correspondente do ExpressSCH).

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9. Comear a fazer as ligaes. Para tal: - Clique em - Clique num dos pinos/terminais Veja que alm do pino/terminal em que clicou vrios outros (ou outro) ficaram azuis. Isso quer outros dizer que todos eles tm de ficar interligados.

- Faa ento essas ligaes clicando primeiro em E depois no terminal incio da ligao e, depois, no terminal fim de ligao, sendo que pode ir clicando ao longo do caminho, de forma a desenhar a pista da forma/caminho que mais lhe o

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_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ convier. Finalmente, quando chegar ao terminal final, depois de clicar, faa clique da direita do rato para terminar essa ligao/pista. 10. Deve ficar com algo do gnero:

11. Gravao do projecto. Gravar. Menu File >> Save as >> d um nome a seu gosto e Gravar Este processo pode ser visto em vdeo/screencast em http://www.profelectro.info/?p=615______________________________________________________________________________________________ Luis Jernimo Fev. 2009 pg. 13/13