Schaltpläne vs PCB-Designs

Ich habe die Begriffe Schaltpläne und PCB-Designs gehört sowohl austauschbar als auch eindeutig verwendet werden. Sind diese im selben oder repräsentieren sie unterschiedliche Blaupausen? Wenn letztere, was ist der Unterschied zwischen ihnen und welche unterschiedlichen Arten von Informationen vermitteln sie?

Nehmen Sie zum Beispiel dieses Arduino-Beispiel : Es zeigt separate Diagramme für Schema und Platine .

Schema:

Schaltplan / Schaltplan vermittelt die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen aktiven und passiven elektrischen Komponenten wie Widerständen, Kondensatoren, ICs mit integrierten Schaltkreisen. Das Schema ist ein lesbares und verständliches Format für die Konnektivität und Funktionalität zwischen verschiedenen Komponenten. Zum Beispiel

Leiterplatte:

Printed Circuit Board (PCB) wird als PCB abgekürzt oder manchmal als Printed Wiring Board (PWB) bezeichnet. PCB ist die physikalische Darstellung aller im Schaltplan verwendeten elektrischen Verbindungen zwischen aktiven und passiven Komponenten. Die Lesbarkeit und das Verständnis von Leiterplatten sind jedoch im Vergleich zu Schema kompliziert. Zum Beispiel

Ich habe versucht, hier in Laiensprache zu erklären. Um auf das PCB-Design einzugehen, stehen verschiedene Tools wie ALTIUM, ALLEGRO und viele mehr zur Verfügung.

PCB kann aus FR4-Laminat oder Keramik hergestellt werden.

FR4 Materiallaminat:

Keramikplatine:

Soweit PCB Design berücksichtigt wird. Leiterplatten können einlagig, zweilagig, vierschichtig oder sogar mehrschichtig mit einer Dicke von 0,8 mm oder 1,6 mm oder sogar mehr sein, je nach Anzahl der Schichten. Während des Entwurfs wird der PCB-spezifische Stapel befolgt, der die Leistungsschicht, die Erdungsschicht und die Signalschicht definiert, die zwischen FR4-Material mit dem Kern dazwischen angeordnet sind.

Beispiel für einen PCB-Stapel:

Ein Schaltplan ist ein Schaltplan. Es verwendet vereinbarte Symbole, um Komponenten darzustellen, und zeigt, wie sie elektrisch verbunden sind.

Ein PCB-Design zeigt das Kupferschienen- und Lochlayout einer Leiterplatte und zeigt normalerweise die Position der Komponenten und ihre Werte / Codes mit einer Siebdruckschicht an.

Mit einem schematischen Diagramm können Sie leicht analysieren, wie die Schaltung zusammengesetzt ist, und Verbindungen identifizieren.

Es ist viel schwieriger, die gleichen Informationen aus einem PCB-Design zu erhalten ( siehe Reverse Engineering , z. B. https://stacks.stanford.edu/file/druid:np318ty6250/Johnson_Reverse_Engineering_PCBs.pdf ).

Das Schema ist eine grafische Darstellung des Stromkreises. Es zeigt die Komponenten und Verbindungen voneinander, die für das PCB-Design verwendet werden können.

Wobei PCB Design eine Technik zum Aufbau eines Elektronikgeräts ist, auf der die reale Elektronikkomponente zusammengebaut und die Funktionalität des Geräts getestet werden kann. Es repräsentiert auch die physischen Verbindungen des Geräts mit Kupfer.

Schaltpläne und Leiterplattenentwürfe sind zwei verschiedene Dinge und haben unterschiedliche Zwecke. Mithilfe von Schaltplänen können Sie eine Schaltung entwerfen, bevor Sie sie tatsächlich erstellen, wahrscheinlich in einer Prototypenphase. Wenn Sie sicher sind, dass Ihre Schaltung funktioniert, entwerfen Sie eine Leiterplatte (PCB), um eine Leiterplatte auszudrucken, auf der elektrische Komponenten verlötet sind. Hier ist ein Video, das erklärt, was Schaltpläne sind: Collins Labor: Schaltpläne .

Schaltpläne sind das Funktionsdiagramm elektronischer Schaltungen. Bei so vielen im Internet verfügbaren Designs kann das Verständnis des Lesens von Schaltplänen dem Elektronikhersteller eine Vielzahl von Möglichkeiten eröffnen. Wenn Sie einen Schaltplan lesen können, können Sie eine Schaltung erstellen, bevor Sie überhaupt verstehen, wie sie funktioniert!

Und hier ist ein Wörterbuch der elektrischen Symbole: http://www.allaboutcircuits.com/vol_5/chpt_9/1.html

Anders ausgedrückt:

• Ein Schaltplan ist die " logische " Version. Sie sehen die Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten, aber:

  • Sie sind nicht maßstabsgetreu, sodass Sie die verschiedenen Verbindungen tatsächlich sehen können, während auf einer Leiterplatte die Pins eines ICs sehr, sehr nahe beieinander liegen können
  • Sie können Dinge wie Verbindungen sehen, die sich gegenseitig "kreuzen"
  • oder im Gegenteil, Sie können Referenzen haben, welche zwei Verbindungen auf gegenüberliegenden Seiten des Diagramms als verknüpft markiert sind
  • Sie können das gesamte Diagramm auf einer einseitigen Seite haben oder im Gegenteil viele Seiten verwenden, um alle Details verschiedener Komponenten anzuzeigen
  • Komplexe Schaltpläne werden normalerweise nach Funktionen aufgeteilt, sodass das Layout leicht zu verstehen ist, aber möglicherweise überhaupt nicht mit dem physischen Layout übereinstimmt. Sie könnten beispielsweise Board-Edge-Anschlüsse direkt in der Mitte eines Diagramms anzeigen lassen.

• Die Platine ist die " physische " Version. Sie haben die Platine selbst (die Leiterplatte) und die PCB-Designdateien (Gerber-Dateien). Sie verbinden auch verschiedene Komponenten miteinander, aber hier:

  • Alle Komponenten haben ihre genaue Größe und Position
  • Zwei Verbindungen, die nicht verbunden werden sollten, können sich nicht auf derselben Ebene kreuzen. Sie müssen also einen Umweg machen, um ein Überqueren zu vermeiden, entweder auf derselben 2D-Ebene oder indem sie zu einer anderen Schicht einer Leiterplatte wechseln
  • Eine Leiterplatte kann mehrere Schichten haben. Sie haben normalerweise 2 (die beiden Seiten), aber Sie können mehrere weitere Schichten dazwischen liegen lassen
  • Sie müssen physikalische Anforderungen berücksichtigen, wie z. B. Verbinder an den Kanten, Abstand verschiedener Komponenten aufgrund der Wärmeausbreitung, Dicke der verschiedenen Leiterbahnen in Abhängigkeit von Strom- und Wärmeproblemen ...

Normalerweise beginnen Sie mit dem Entwerfen des Schaltplans, da es zunächst darauf ankommt, was die verschiedenen Komponenten sind und wie sie miteinander verbunden sind: Wo sie sich auf der Platine befinden, ist zumindest anfangs oft zweitrangig.

Dann müssen Sie die physische Version entwerfen (einige Tools helfen Ihnen dabei automatisch). Dann wird die physische Version erstellt. Anschließend montieren Sie die Komponenten auf der Leiterplatte. Und voilà , du hast dein Board!

Jetzt merkt man, dass es nicht funktioniert und man muss etwas reparieren, damit es funktioniert, und man fängt wieder an :-)