Blog
Como Projetar uma Placa de Circuito Impresso (PCB) no EasyEDA
A eletrônica no mundo moderno é baseada nas Placas de Circuito Impresso (PCBs). Elas oferecem uma base rígida, que fornece suporte mecânico para os componentes e uma conexão elétrica entre eles, por meio de trilhas de cobre gravadas na placa. A ausência de PCBs teria feito com que os equipamentos eletrônicos utilizassem fios soltos, tornando-os assim volumosos, pouco confiáveis e difíceis de consertar.
No caso de estudantes e iniciantes, o projeto de PCB é uma etapa necessária na transição entre a teoria de diagramas de circuito e o mundo prático. As habilidades práticas aprendidas através da compreensão de como transformar um esquema em uma placa do mundo real incluem planejamento de layout, roteamento de sinais e gerenciamento de ruído elétrico de sinais.
EasyEDA é online e gratuito, em comparação com outros softwares EDA tradicionais que necessitam de instalação complexa e hardware potente. Possui um ambiente unificado com captura esquemática e layout de PCB, simulação e saída de fabricação. Isto pode ser visto como um local perfeito para um iniciante que deseja criar uma PCB multicamadas profissional sem nenhuma complexidade na configuração do sistema.
Passo 1: Configurando seu espaço de trabalho e iniciando um novo projeto
A primeira coisa a fazer é criar uma conta gratuita no site da EasyEDA. Uma vez logado, escolha o Editor Pro que oferece melhor desempenho e capacidades de edição recentes, e suporta projetos de PCB multicamadas.
Após ingressar no editor, dedique um tempo para se familiarizar com o espaço de trabalho. Componentes, bibliotecas e ferramentas de posicionamento encontram-se no painel esquerdo. No painel direito, estão os controles de propriedades e camadas. A barra de ferramentas superior oferece acesso ao salvamento, conversão de esquemáticos em PCBs, verificações de regras e exportação de arquivos de fabricação. O espaço de trabalho central é a área principal onde você constrói seu esquemático e layout.
Abra um novo projeto e dê-lhe um nome definitivo, por exemplo, Placa Controladora Multicamadas. O EasyEDA mantém o projeto na nuvem e o torna acessível em outros dispositivos, além de proteger seu trabalho contra perda não intencional de dados.
Para criar um novo projeto no EasyEDA, devem ser seguidos os passos mencionados abaixo:
- Abra o EasyEDA. No lado superior direito, há uma opção para Arquivo.
- Clique em Arquivo > Novo > Projeto.
- Uma caixa de diálogo aparece, onde você pode dar um nome ao seu projeto e salvá-lo.
- Após salvar o projeto, você poderá visualizar uma folha esquemática em branco, onde poderá iniciar o projeto de circuitos.
Passo 2: Criando o Esquemático do Circuito
O diagrama esquemático é o projeto de um circuito eletrônico. É uma representação das conexões elétricas dos componentes, mas não de suas posições físicas na placa.
Abra primeiro uma nova folha de esquemático e adicione componentes da biblioteca do EasyEDA. Um circuito básico baseado em um microcontrolador, um regulador de tensão, LEDs e conectores pode ser usado como exemplo de um circuito para estudo por um iniciante.
Conecte os pinos dos componentes com a ferramenta de fio da maneira que desejar para formar seu circuito. Tais relações são continuidade elétrica. Para manter o esquema organizado, rótulos de rede VCC, GND e SIGNAL devem ser utilizados em vez de fazer fios longos pela página.
Atribua valores aos componentes, por exemplo, capacitância de um capacitor ou resistência de um resistor. Em seguida, marque o esquema de tal forma que um identificador seja dado a cada componente (R1, C1, U1). Isso é necessário no processo de solução de problemas.
Para projetar um circuito no EasyEDA, os passos mencionados abaixo devem ser seguidos:
- No lado esquerdo, há uma opção de Biblioteca.
- Clique na biblioteca e procure o componente que deseja utilizar em seu circuito.
- Conecte os pinos dos componentes usando a ferramenta de fio.
Antes da próxima etapa, a Verificação de Regras Elétricas (ERC - Electrical Rule Check) deverá ser executada. Esta ferramenta detecta ligações abertas, curtos-circuitos ou pinos sem alimentação. Ao corrigi-los nesta fase, o senhor terá a certeza de que terá um circuito funcional quando montado.
Como Projetar um Esquema de Placa de Circuito Impresso (PCB) Pronto para Fabricação
Passo 3: Preparação de Componentes e Footprints
Após a elaboração do diagrama esquemático, transforme-o em um layout de PCB. O software EasyEDA fornece automaticamente os nomes das pegadas (footprints) atribuídas a cada componente. A pegada é o arranjo e o tamanho das pastilhas físicas do encapsulamento do componente.
O footprint pode ser atribuído da seguinte forma:
- No menu superior, há uma opção de ferramenta.
- Clique em Ferramenta > Gerenciador de Componentes.
- Selecione o footprint e clique em OK. O footprint será atribuído a esse componente.
As pegadas devem ser determinadas. Compare as folhas de dados dos componentes a serem utilizados para verificar o espaço de pad e o tipo de encapsulamento. Para usar um regulador de tensão como exemplo, ele pode estar disponível em vários encapsulamentos, e se a pegada incorreta for escolhida, torná-la-á impossível de soldar.
Os iniciantes devem utilizar bibliotecas de footprints confiáveis de modo a evitar problemas de fabricação. Mediante sua verificação, o editor de PCB será aberto, o qual contém os componentes a serem posicionados.
Passo 4: Dimensão da Placa e Posicionamento dos Componentes
Os componentes no editor de PCB parecem estar agrupados e unidos por linhas finas conhecidas como linhas ratsnest. Essas linhas significam a obra dos requisitos elétricos.
Comece ilustrando o contorno da placa. O contorno fornece as dimensões físicas e o layout da PCB. No caso de iniciantes, é mais simples trabalhar com uma placa retangular. Se a PCB for alojada em um invólucro, certifique-se de que as dimensões da PCB atendam aos requisitos do invólucro.
O contorno da placa pode ser desenhado da seguinte forma:
- Selecione a Camada do Contorno da Placa.
- No menu superior, há uma opção para Ferramentas. Clique em Ferramentas > Definir Contorno da Placa.
- Desenhe o contorno da placa conforme os requisitos e posicione os componentes dentro do contorno da placa.
A segunda etapa é o arranjo lógico dos componentes. Os conectores devem ser posicionados próximos às bordas das placas. Os circuitos integrados devem ser colocados centralmente para reduzir o comprimento das trilhas. Os componentes de alimentação devem ser agrupados para facilitar a roteirização.
O posicionamento adequado está entre os processos mais críticos no projeto de PCB, pois determina como o roteamento é feito, o desempenho elétrico e o gerenciamento térmico.
Passo 5: Configurando uma Pilha de Múltiplas Camadas para Melhor Desempenho
Para projetar uma PCB multicamadas, abra as configurações de configuração de camadas e adicione mais camadas de cobre. Novatos em técnicas de design profissional devem usar placa de quatro camadas.
Há também um arranjo de pilha geral que consiste em:
- Camada superior para roteamento de sinais
- Camada interna do solo
- Camada interna de distribuição de energia
- Camada inferior para roteamento de sinal
Planes de terra e energia aumentam a estabilidade da tensão e minimizam o ruído elétrico. Eles também simplificam o roteamento devido aos caminhos contínuos de retorno dos sinais.
As placas multicamadas possibilitam a transferência de sinais entre camadas através de Vias, facilitam o roteamento complexo e são capazes de aprimoramento de desempenho. Adicionalmente, o conhecimento da empilhagem de camadas permite que iniciantes projetem circuitos complexos que podem ser aplicados em aplicações do mundo real.
Etapa 6: Roteamento e Gerenciamento do Caminho do Sinal
O roteamento é o processo de conectar os pads dos componentes usando trilhas de cobre. Antes de rotear a PCB, o primeiro passo é posicionar os componentes. Um posicionamento adequado pode facilitar o roteamento e reduzir as chances de erros. Uma vez que os componentes estejam posicionados, escolha a ferramenta de roteamento e comece a traçar as linhas finas que representam a conexão dos componentes.
O roteamento pode ser feito da seguinte forma:
- No menu superior, há uma opção para Rota.
- Clique em Rota ou use a tecla de atalho W para o roteamento.
- Você também pode utilizar o Roteador Automático. Defina regras antes de rotear, clique em Roteador Automático, e o EasyEDA roteará a PCB automaticamente.
Faça as trilhas curtas e retas para minimizar a resistência, bem como a distorção do sinal. Curvas suaves devem ser usadas em vez de cantos vivos para garantir a fabricação. O tamanho da trilha depende da funcionalidade e do requisito de corrente da PCI. Para conexões de alimentação e terra, use trilhas mais largas.
Na roteagem de placas multicamadas, deve-se usar Vias para transferir conexões entre as camadas. Vias podem ser utilizadas para deslocar o sinal de uma camada para outra, facilitando roteamentos complexos sem sobreposição de trilhas.
Adicione planos de terra à sua placa de circuito impresso. Os planos de terra são basicamente áreas de cobre que fornecem um caminho de retorno contínuo para um sinal. Adicione áreas de cobre e conecte-as ao terra para aprimorar o blindagem contra ruído e a dissipação de calor. Um plano de terra pode reduzir o ruído, aumentar a integridade do sinal e também aumentar a força do sinal.
Passo 7: Aplicando a Regra de Design e Verificando o Layout
Antes da conclusão do projeto, as regras de projeto devem ser configuradas de acordo com as especificações do fabricante. Nas regras de projeto, podemos definir folga mínima e máxima, largura das trilhas, diâmetro dos vias e tamanho dos furos, etc.
Uma vez concluída a PCB, execute a Verificação de Regras de Projeto (DRC). A DRC exibirá todos os erros e avisos, como redes desconectadas, curtos-circuitos e problemas de distanciamento. Corrija todos os erros e avisos e execute a DRC novamente.
O DRC pode ser executado da seguinte forma:
- No menu superior, há uma opção para Design.
- Clique em Design > Verificar DRC.
Para garantir a manufaturabilidade e evitar erros de fabricação dispendiosos, sempre assegure a conformidade com as regras de projeto.
Etapa 8: Melhorando a Legibilidade com Detalhes de Serigrafia e Mecânicos
Todo componente na PCB deve ter um designador, e alguns componentes também possuem polaridade. Este texto é conhecido como serigrafia. As marcações da serigrafia fornecem informações significativas para montagem e manutenção. Adicione rótulos e polaridade dos componentes, nomes dos conectores e uma descrição da placa.
Adicione orifícios de montagem à placa, que serão úteis ao fixá-la em um gabinete ou montagem. Para facilitar a depuração e medição, pontos de teste também podem ser adicionados.
Certifique-se de que o texto da serigrafia não toque em pads e trilhas de cobre, pois ambos podem criar problemas de produção.
Etapa 9: Revisão do Design em 3D e Preparação dos Arquivos de Fabricação
Você pode inspecionar sua PCB com a ajuda de uma prévia 3D antes da fabricação. Isso pode ser usado para verificar a orientação dos componentes, o espaço e o encaixe mecânico.
A visualização 3D da PCB pode ser revisada da seguinte forma:
- No menu superior, há uma opção para Exibir.
- Clique em Visualizar > Pré-visualização 3D.
Agora o próximo passo é a produção dos arquivos Gerber, que são os arquivos que contêm todas as informações necessárias para a fabricação da PCB. Isso é facilitado pelo EasyEDA, que inclusive oferece serviços diretos de fabricação de PCBs.
Exporte a lista de materiais e os arquivos de "pick and place" caso a montagem deva ser automatizada. Uma vez que o circuito tenha sido fabricado, os elementos de solda devem ser fixados e o circuito deve ser testado para verificar se está funcionando corretamente.
Fluxo de Trabalho de Vídeo Completo
Considerações Finais
Embora o projeto de uma PCB multicamada possa parecer complicado à primeira vista, ele se torna muito mais gerenciável com um fluxo de trabalho bem estruturado. Neste tutorial, cobrimos o processo completo — desde a criação do esquemático e verificação de footprints até a colocação de componentes, planejamento do empilhamento de camadas, roteamento, verificação de regras de projeto e preparação para fabricação.
O projeto de PCBs é uma habilidade que melhora com a prática. O ideal é começar com circuitos simples e progredir gradualmente para sistemas mais complexos. Com o tempo, você desenvolverá uma compreensão intuitiva de estratégias de posicionamento, eficiência de roteamento e considerações importantes de desempenho elétrico.
No PCBCool, Apoiamos tanto iniciantes quanto engenheiros profissionais com serviços de fabricação e montagem de PCB de alta qualidade. Seja para prototipar seu primeiro projeto ou para se preparar para a produção em volume, nossa equipe garante fabricação precisa, entrega rápida e resultados consistentes.
Comece a projetar com o EasyEDA hoje mesmo e deixe que a PCBCool ajude a transformar suas ideias em hardware real e funcional.
Perguntas Frequentes (FAQ)
Não, o Altium PCB Designer é pago. No entanto, um teste gratuito de 30 dias está disponível para novos usuários.
Sim, o Altium é ideal tanto para projetos simples quanto complexos, incluindo PCBs multicamadas e de alta frequência.
Abraash Vnest atua em projetos eletrônicos ligados à área de defesa, com foco no desenvolvimento de esquemas, diagnóstico de falhas em circuitos, testes e documentação técnica. Ele também desenvolve firmware em STM32 e implementa protocolos de comunicação industrial, como CAN.
