اهداف طراحی PCB

• اتصال صحیح قطعات: فراهم کردن مسیرهای الکتریکی بین قطعات با کمترین تداخل و کاهش خطا.
• بهبود عملکرد مدار: کاهش نویز، افت ولتاژ و مشکلات حرارتی.
• صرفه‌جویی در فضا: استفاده بهینه از فضای برد برای کاهش ابعاد محصول.
• سهولت در تولید و مونتاژ: طراحی برد به گونه‌ای که مراحل تولید و نصب قطعات آسان باشد.
• ایمنی و پایداری: جلوگیری از اتصال کوتاه و حفاظت از قطعات حساس.

مراحل طراحی PCB

طراحی شماتیک (Schematic Design):

• رسم مدار الکترونیکی و تعیین ارتباط بین قطعات.
• استفاده از نرم‌افزارهای طراحی شماتیک مانند Altium Designer، Eagle یا KiCad.

انتخاب ابعاد و نوع PCB:

• تعیین ابعاد برد بر اساس فضای موجود و کاربرد سیستم.
• انتخاب تعداد لایه‌ها (تک‌لایه، دو لایه، چندلایه) و نوع جنس برد (FR4، CEM1 و غیره).

ترسیم مسیرهای برد (Routing):

• طراحی مسیرهای مسی بین قطعات برای جریان و سیگنال‌ها.
• رعایت فاصله‌های استاندارد بین مسیرها برای جلوگیری از نویز و اتصال کوتاه.

قرار دادن قطعات (Component Placement):

• بهینه‌سازی مکان قطعات برای کاهش طول مسیرها و سهولت مونتاژ.
• توجه به گرمایش قطعات و جریان عبوری از مسیرها.

تولید و تست (Fabrication & Testing):

• ارسال فایل طراحی (Gerber files) به کارخانه تولید PCB.

تست برد ساخته شده برای اطمینان از عملکرد صحیح مدار.

ابزارها و نرم‌افزارهای مورد استفاده

• Altium Designer: طراحی حرفه‌ای و پیشرفته بردهای پیچیده

• Eagle PCB: مناسب برای پروژه‌های کوچک و متوسط

• KiCad: نرم‌افزار متن‌باز و رایگان برای طراحی شماتیک و PCB

• OrCAD، Proteus: برای شبیه‌سازی مدار و طراحی برد

نکات مهم در طراحی PCB

• کنترل نویز و EMI: استفاده از زمین مشترک، مسیر کوتاه و شیلدینگ برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی.
• توان و حرارت: مسیرهای جریان بالا باید ضخیم‌تر باشند و قطعات گرمازا دارای هیت‌سینک یا مسیرهای حرارتی باشند.
• طراحی برای تولید (DFM): رعایت استانداردهای کارخانه برای سهولت تولید و کاهش خطا.
• چیدمان منطقی: اجزای حساس مانند آی‌سی‌های آنالوگ از منابع نویزی دور باشند.