Процесс проектирования целиком

Модуль 4 объяснил, из чего состоит печатная плата. Модуль 5 — о том, как её спроектировать: где ставить компоненты, какой ширины делать дорожки, зачем нужна сплошная земля и почему завод может вернуть твои файлы. Начнём с общей картины: что за чем идёт.

Аналогия: строительство дома

Проект платы похож на строительство дома:

• схема — это проект от архитектора: какие комнаты есть и как они связаны дверями;
• правила — строительные нормы: минимальная ширина коридора, расстояние до соседнего дома;
• размещение — решаем, где какая комната будет на участке;
• трассировка — прокладываем коридоры и коммуникации;
• проверка DRC — приёмка: соответствует ли дом нормам.

Никто не начинает класть стены, пока не решил, где будет кухня. И никто не меняет назначение комнат, не исправив проект, — иначе проект и дом разойдутся.

Восемь этапов

Рис. 5.1. Порядок работы над платой. Этапы идут «змейкой»; после проверки DRC почти всегда приходится вернуться к трассировке или размещению. Изменения в соединениях вносятся в схему и переносятся на плату, а не наоборот.

1. Схема (schematic). Все компоненты и все соединения. Схема — источник истины: если соединение есть на схеме, оно должно быть на плате, и наоборот.
2. Правила и стек слоёв. Минимальная ширина дорожек, зазоры, размеры переходных отверстий, число слоёв и толщина меди. Берутся из технологических норм завода, на котором будешь заказывать (уроки 5.4, 5.5).
3. Контур платы и механика. Форма и размер платы, крепёжные отверстия, расположение разъёмов, кнопок и светодиодов под корпус.
4. Размещение (placement). Расставляем компоненты. Опытные конструкторы считают, что хорошее размещение — это 80 % хорошей платы: при удачной расстановке трассировка почти «делается сама» (5.2).
5. Трассировка (routing). Рисуем дорожки, начиная с самых критичных цепей (5.3).
6. Полигоны (pours). Заливаем свободные места медью — обычно землёй (5.6).
7. Проверка правил (DRC, Design Rule Check). САПР сравнивает плату с правилами из этапа 2 и с соединениями из схемы. Цель — ноль нарушений.
8. Выпуск (release). Файлы для завода: Gerber, сверловка, перечень компонентов (BOM), координаты для монтажа, чертёж (модуль 10).

Почему правила — до трассировки

Правила работают в двух режимах: во время рисования они не дают нарушить нормы (например, Altium не позволит подвести дорожку ближе допустимого зазора), а при DRC находят нарушения. Если задать правила в конце, придётся переделывать уже нарисованное. Поэтому сначала узнай возможности завода, потом настраивай правила, и только потом рисуй.

⚠️Внимание

Нормы разных заводов различаются, и их возможности со временем меняются. Перед началом трассировки открой страницу технологических возможностей выбранного производителя и сверь с ней свои правила. Брать «самые маленькие» значения не нужно: чем ближе к пределу, тем выше цена и риск брака. Для первых плат оставляй запас.

Схема — источник истины

Соединения меняют только в схеме, а потом переносят изменения на плату. Если нарисовать «лишнюю» дорожку прямо на плате, схема и плата разойдутся: DRC начнёт ругаться, документация станет неверной, а через месяц никто не вспомнит, откуда взялось соединение.

🛠Особенность Altium

В Altium перенос изменений со схемы на плату делается командой Design›Update PCB Document из редактора схем. Altium показывает список изменений (Engineering Change Order, ECO), который нужно проверить и применить. Правила задаются в Design›Rules редактора плат (окно PCB Rules and Constraints Editor), а проверка запускается через Tools›Design Rule Check. Всё это пошагово разбирается в модуле 7.

Итерации — это нормально

Процесс не линейный. После размещения часто оказывается, что удобнее поменять местами выводы разъёма (меняем в схеме, переносим на плату). После DRC приходится двигать дорожки. Это обычная работа, а не признак ошибки. Плохо, когда итерации делаются в обход схемы.

🧯 Типичные ошибки

Начал трассировку, не выставив правила

Почему По умолчанию у САПР «средние» значения, которые могут не совпадать с нормами завода.

Как исправить Перед трассировкой настрой правила Clearance, Width и Routing Via Style под выбранного производителя.

Дорисовал соединение прямо на плате

Почему Схема и плата разошлись. DRC покажет ошибки, документация станет неверной.

Как исправить Любые изменения соединений — сначала в схеме, затем Design » Update PCB Document.

Размер платы и разъёмы определились в самом конце

Почему Корпус и механика диктуют, где будут разъёмы и отверстия. Переделка в конце — это переразмещение и перетрассировка всего.

Как исправить Контур платы, крепёж и положение разъёмов фиксируй до размещения остальных компонентов.

Проверь себя

1. 1. Что считается «источником истины» о соединениях?

   ПлатаСхемаФайлы GerberПеречень компонентов
2. 2. Почему правила задают до трассировки?

   Так требует лицензия САПРПравила не дают нарушить нормы во время рисования, и переделывать ничего не придётсяИначе не построятся полигоны
3. 3. Какой этап часто называют решающим для качества платы?

   ВыпускРазмещение компонентовВыбор цвета маски
4. 4. После DRC нашлись нарушения. Это значит…

   Проект нужно начинать зановоЭто нормальная итерация: исправляем трассировку или размещение и проверяем сноваНарушения можно игнорировать, завод исправит

🎯Практическое задание~15 мин

Открой страницу технологических возможностей любого производителя плат (например, JLCPCB, PCBWay или местного завода) и выпиши для двухслойной платы с медью 1 oz: минимальную ширину дорожки, минимальный зазор, минимальное отверстие переходного отверстия, минимальный гарантийный поясок и отступ меди от края платы. Эта табличка понадобится в уроке 5.5 и при настройке правил в модуле 7.