Designa din egen kretskortsplan

Att designa ditt eget kretskort är mer genomförbart än det ser ut. Med gratis programvara, billig prototyptillverkning och ett förnuftigt första projekt kan en nybörjare gå från en idé till ett fungerande anpassat kort på några veckor. Tricket är att börja i liten skala, förvänta sig minst en revision och fatta beslut i rätt ordning. Denna färdplan visar hur man... designa ditt eget kretskort, från att bestämma om man ska göra det alls, genom att välja verktyg och ett realistiskt första projekt, till att få brädorna gjorda, med ärliga förväntningar om kostnad, tid och misstag längs vägen.

Ska du designa din egen tavla?

En specialbyggd tavla är inte alltid rätt lösning, så det är värt att ta en stund att bestämma sig. Det finns tre vägar.

• Använd något från hyllan. Om en befintlig modul eller ett utvecklingskort gör jobbet är det ofta den snabbaste vägen, inget designarbete behövs.
• Modifiera en design med öppen källkod. Många beprövade kort publiceras öppet. Att börja från ett och byta ut det är en skonsam väg in i kretskortsdesignen och minskar risken för grundläggande fel.
• Designa din egen från grunden. När du behöver en specifik storlek, form, funktioner eller ett kostnadsmål som inget befintligt uppfyller, är en specialbyggd bräda rätt väg att gå, och den är mycket tillfredsställande att bygga.

Välj ett specialdesignat kort när du verkligen behöver något som befintlig hårdvara inte kan ge dig, eller när målet är att lära sig färdigheten. För ett första försök fungerar det bra att modifiera en öppen källkodsdesign eller börja med ett enkelt originalkort.

Vad du behöver för att komma igång

Inträdesbarriären är låg. Du behöver tre saker, och ingen av dem är dyr.

• En krets som fungerar. Ha en tydlig, verifierad uppfattning om elektroniken, helst testad på ett kopplingsdäck eller i en simulator, innan du börjar använda kortet.
• Designprogramvara. Ett gratis EDA-verktyg (behandlas härnäst) för att avbilda schemat och lägga ut kortet.
• Ett litet första projekt. Något enkelt nog att avsluta, så att du lär dig hela flödet från början till slut istället för att fastna.

Lägg märke till vad som inte finns med på listan: du behöver inte ett laboratorium fullt av utrustning eller många års erfarenhet. Tillverkningen hanteras av en tillverkare, så ditt jobb är designen. Att börja med dessa tre på plats förhindrar att det första projektet stannar av.

Att välja ditt första designverktyg

De två mest populära gratisverktygen för nybörjare är KiCad och EasyEDA. Båda kan ta dig från scheman till tillverkningsfiler. Tabellen jämför dem.

Det finns inget fel val här. EasyEDA hjälper dig att designa snabbast utan att behöva installera något och med ett djupt komponentbibliotek; KiCad är helt öppen källkod och skalbar till seriöst arbete. Välj ett alternativ, lär dig det ordentligt och kom ihåg att båda exporterar standardfiler som du kan ta med till vilken tillverkare som helst för... PCB-tillverkning, så du är aldrig inlåst.

Vägen från idé till färdig tavla

På en övergripande nivå följer varje anpassad bräda samma båge. Du behöver inte behärska varje detalj på första försöket, bara förstå resans form.

1. Avbilda schemat, rita din krets och koppla ihop komponenterna.
2. Tilldela fotspår, vilket ger varje del sitt fysiska landmönster.
3. Lägg ut tavlan, sätta konturen, placera delarna och fräsa kopparen.
4. Kontrollera designen, kör designregelkontrollen och åtgärdar alla överträdelser.
5. Exportera och beställa, generera tillverkningsfilerna och skicka dem till en tillverkare.
6. Bygg och testa, monterar ihop brädet och ser hur det beter sig.

Det är hela flödet. Detaljerna i varje steg är där hantverket finns, men ett första projekt lär dig allt detta i en hanterbar skala. Varje bräda du designar gör nästa enklare.

Att välja ett realistiskt första projekt

Det absolut bästa beslutet en nybörjare fattar är att välja ett litet första projekt. En överambitiös första bräda är den vanligaste anledningen till att folk blir avskräckta. Bra utgångspunkter inkluderar:

Var och en av dessa är enkla nog att genomföra men lär ut de grundläggande färdigheterna, schemaläggning, fotavtryck, placering, routing och ordning. Avsluta en, lär dig av den och bygg vidare därifrån. Motstå frestelsen att göra din första bräda till ditt drömprojekt.

Vad du kan förvänta dig: Kostnad, tid och revideringar

Kostnad och ledtid

Prototypkort är billiga, särskilt i små kvantiteter, vilket gör inlärning överkomlig. Ledtiderna för en enkel prototyp är vanligtvis korta, och du kan begära ett pris för just ditt kort genom en snabb citeraOm du vill att kortet ska monteras istället för att lödas för hand, PCB-montering tjänster fyller i det åt dig.

Planera för en revidering

Här är den ärliga delen: ditt första kretskort kommer förmodligen att ha minst ett problem, ett felaktigt format, en missad anslutning, ett värde att ändra. Det är normalt, även för erfarna konstruktörer, vilket är just därför prototyper är billiga och beställs i små antal. Betrakta det första kretskortet som en inlärningsiteration, fixa det du hittar och beställ en reviderad version. Att förvänta sig detta från början förvandlar ett "misslyckande" till helt enkelt nästa steg.

Misstag som nybörjare gör

Nästan alla nybörjare stöter på samma problem. Att känna till dem i förväg låter dig undvika de flesta av dem.

• Felaktiga fotspår. Den främsta orsaken till ett icke-fungerande första kort. Kontrollera alltid varje fotavtryck mot databladet.
• Saknade avkopplingskondensatorer. Chips behöver små kondensatorer nära sina strömstift; att lämna dem utanför orsakar opålitligt beteende.
• Designreglerna lämnas på standardvärdena. Sätt upp regler som matchar din tillverkare och åtgärda sedan de överträdelser som kontrollanten rapporterar.
• Ignorerar Demokratiska republiken Kongo. Designregelkontrollen finns för att upptäcka fel; behandla varje punkt som en korrigering, inte ett förslag.
• Delarna är för små för att monteras för hand. Om du planerar att löda för hand, undvik de minsta paketen, eller låt kortet monteras istället.

Inget av detta är svårt att undvika när man väl är medveten om det. En tillverkares gratis DFM-recension innan du beställer är ett värdefullt skyddsnät för en nybörjare, som upptäcker problem som du kanske inte redan känner till.

Förstå vad som driver kostnaden

Att veta vad som gör att en bräda kostar mer hjälper dig att hålla ett första projekt överkomligt. Några faktorer styr priset.

Att hålla ett första projekt billigt

För en första bräda, håll den liten, två lager, en blygsam kvantitet och en standardfinish, så förblir kostnaden låg. Allt eftersom en design bevisar sig och du beställer fler, sjunker priset per bräda, vilket är ekonomin bakom. högvolym PCB-montageOm du hellre inte vill löda fina delar för hand är det ofta värt den lilla extra installationen att ta hänsyn till kretskortsmontering från början.

Få dina första brädor gjorda

När designen har godkänts, exportera tillverkningsfilerna och skicka dem till en tillverkare. För ett första kretskort är det bra att välja en tillverkare som även erbjuder montering och designgranskning, eftersom samma filer kan tillverka det obearbetade kretskortet och fylla det, och en extra uppsättning expertögon upptäcker nybörjarmisstag.

Allt eftersom dina färdigheter växer och en design bevisar sin potential, kan samma filer skalas från en handfull prototyper upp till stora volymer av kretskortsmontering utan omdesign, och en enda partner kan hantera allt från ett grundläggande tvåskiktskort till specialiserade konstruktioner som flexibla PCBDen kontinuiteten innebär att de verktyg och vanor du lär dig i ditt första projekt kommer att följa hela vägen till produktion.

Att designa ditt eget kretskort är en färdighet man kan lära sig, inte ett språng reserverat för experter. Börja i liten skala, välj ett användarvänligt verktyg, förvänta dig en revidering och få det första kortet tillverkat, varje kort lär dig något som det förra inte gjorde. Du kan läsa mer. om Highleap Electronics och hur vi stödjer designers från första prototyp till produktion.

Vanliga frågor om partihandel med mat och dryck

Kan en nybörjare verkligen designa sitt eget kretskort?

Ja. Med gratis programvara som KiCad eller EasyEDA, en verifierad krets och ett litet första projekt kan en nybörjare färdigställa ett specialdesignat kort. Tillverkningen hanteras av en tillverkare, så uppgiften är designen. Att börja enkelt och förvänta sig en revision gör det mycket genomförbart.

Ska jag använda KiCad eller EasyEDA?

Båda fungerar och båda är gratis. EasyEDA körs i webbläsaren utan att behöva installeras och har ett enormt komponentbibliotek, vilket gör att du kan designa snabbast. KiCad är öppen källkod och mycket kapabel. Välj ett alternativ, lär dig det ordentligt och kom ihåg att båda exporterar standardfiler som vilken tillverkare som helst kan bygga.

Vad är ett bra första projekt?

Något enkelt du kan färdigställa: en LED-bricka eller blinker, en sensorbrytare, en liten mikrokontrollerhållare eller ett enkelt regulatorkort. Var och en lär ut hela flödet, schemat, fotavtryck, placering, routing och ordning, i en hanterbar skala. Undvik en överambitiös första design.

Hur mycket kostar det att tillverka en specialanpassad tavla?

Prototypkort är billiga, särskilt i små kvantiteter, vilket gör inlärning överkomlig. Kostnaden beror på storlek, antal lager och kvantitet, så begär en offert för just ditt kort. Montering är tillgängligt om du hellre inte vill löda för hand.

Kommer min första bräda att fungera?

Ofta finns det minst ett problem, ett felaktigt format, en missad anslutning, ett värde att ändra, vilket är helt normalt även för experter. Behandla det första kortet som en inlärningsiteration, fixa det du hittar och beställ en revision. Prototyper är billiga just av denna anledning.

Vilket är det vanligaste nybörjarmisstaget?

Felaktiga avtryck är den främsta orsaken till ett icke-fungerande första kort, följt av saknade avkopplingskondensatorer och att man ignorerar kontrollen av designreglerna. Alla är lätta att undvika när man väl känner till dem, och en tillverkarens DFM-granskning före beställning upptäcker många av dem.

Vad gör en specialbyggd tavla dyrare?

De viktigaste faktorerna är skivstorlek, antal lager, kvantitet, ytfinish, om den är maskinmonterad och ledtid. För en billig första skiva, håll den liten, två lager, en blygsam kvantitet och en standardfinish; kostnaden per skiva sjunker sedan när du beställer större volymer.

Behöver jag testutrustning för att designa ett kretskort?

Inte för att designa det, designen görs i programvara, och en tillverkare tillverkar och kan montera det. För att testa det färdiga kortet hjälper en enkel multimeter, och mer avancerad utrustning blir användbar allt eftersom projekten växer, men ett första enkelt kort behöver väldigt lite.