Conf.dr.ing. Gheorghe PANApana@vega.unitbv.ro

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Notiuni introductive de proiectare a PCBStructura unei componente virtualeFabricarea PCBRolul OrCAD Layout in proiectarea PCBFisiere de proiectare create cu LayoutEtapele proiectarii PCBProiectarea schemeiSimularea schemeiProiectarea layout-ului PCB/PWBPost-procesarea*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

part*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Un circuit imprimat (Printed Circuit Board PCB) este alcatuit din 2 parti de baza:Suportul izolator (placa)=structura care din punct de vedere fizic sustine componentele si traseele imprimate si asigura izolatia intre trasee. Substrat tipic=FR4 (ber-glassepoxy laminate).Circuitul imprimat (traseele de cupru)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Se porneste de la o placa izolatoare acoperita pe toata suprafata cu o folie subtire de cupru*Pregatire TIE - Lectia nr.2*Cablaj dublu placat(pe 2 straturi)

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Cablaj multistrat

Pre-preg is a term for "pre-impregnated" composite fibres. These usually take the form of a weave or are uni-directional. They already contain an amount of the matrix material used to bond them together and to other components during manufacture. The pre-preg are mostly stored in cooled areas since activation is most commonly done by heat. Hence, composite structures built of pre-pregs will mostly require an oven or autoclave to cure out.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Exemple de realizare a circuitelor multistrat

3 cablaje dublu-placate lipite intre ele cu 2 prepreg; 2 cablaje dublu-placate, 3 prepreg si folii exterioare de cupru pentru traseele top si bottom*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Straturile interioare (inner) sunt realizate inainte de efectuarea lipirii straturilor si a gaurilor.Straturile exterioare se corodeaza dupa lipirea tutror straturilor (a).Folia de cupru este mai ieftina decat acoperirea cu cupru, motiv pentru care se prefera structura (b).*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

(c) Metoda care imbina mai multe tehnici de fabricatie: *Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Realizarea circuitelor imprimate cuprinde, in principal:Indepartarea selectiva a stratului de cupru:Fotolitografie si corodare chimicaFrezare mecanicaAlinierea straturilor

*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Acoperire cu fotorezist*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Utilizarea mastilor pentru expunerea selectiva la raze ultraviolete a fotorezistului*Pregatire TIE - Lectia nr.2*(a) masca pozitiva (b) masca negativapt. fotorezist pozitiv pt. fotorezist negativpadtraseu

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Masca se pune pe fotorezist*Pregatire TIE - Lectia nr.2*Exemplu: masca pozitiva pusa pe fotorezistul pozitiv

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Corodarea fotorezistului (developare):La fotorezistul pozitiv, prin expunere la raze u.v., scade rezistenta mecanica si fotorezistul expus se inlatura prin developare. Se foloseste hidroxid de sodiu (NaOH)La fotorezistul negativ, partea expusa devine rezistenta si prin developare se inlatura partea neexpusa. Se foloseste carbonat de sodiu (Na2CO3)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Fotorezist developat*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Inlaturarea cuprului nedorit. Se foloseste solutie de clorura ferica (FeCl3) sau persulfat de sodiu (Na2S2O8)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Inlaturarea fotorezistului. Rezulta modelul dorit de cupru corodat*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Se foloseste la serii mici de productieSe inlatura minimul de cupru pentru a se asigura izolarea intre trasee*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

In engleza se numeste Layer registrationStraturile care alcatuiesc un circuit multistrat se aliniaza si apoi se lipesc.Tiparele de aliniere se numesc fiduci si constau din gauri de ghidare.Straturile aliniate se lipesc prin presare la cald (asamblare).Dupa asamblare se dau gaurile in placa multistrat. Pot fi:Gauri nemetalizateGauri metalizate*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

(a) gauri nemetalizate(b) gauri metalizate

Metalizarea se face cu strat subtire de cupru (grosime 1mil=0.001in adica 25.4mm/1000=0.0254mm)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Nu toate straturile au trasee. Unele straturi sunt plane si asigura conexiuni de foarte joasa impedanta pentru alimentare si masa. Sunt asa numitele plane de alimentare si de masa.Terminalele care se conecteaza la aceste plane trec prin gauri metalizate.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Pentru lipire fara incalzire excesiva, in vecinatatea gaurilor metalizate se efectueaza niste ferestre in cupru thermal reliefs, care reduc caile de conductie termica dar pastreaza conexiunile electrice.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Realizarea zonei clearence care asigura izolare intre o gaura metalizata si un plan prin care trece:*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Ultimele straturi sunt:Soldermask (verde) cu rol de protectie la oxidareSilk screen (alb) cu rol de marcare a locului fiecarei componente*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Se bazeaza pe sisteme de programe EDA (Electronic Design Automation), cum ar fi, de exemplu, ORCAD CAPTURE;Reprezinta etapa de intelegere a functionarii viitorului modul/sistem electronic;Se culeg informatii referitoare la componente;Se genereaza schema circuitului.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Proiectantul trebuie sa acorde atentie:Componentelor virtuale (parts) la alocarea pinilor si a conexiunilor electrice;Tipului componentelor;Functionarii circuitului, cel putin un conector fiind utilizat in orice schema (dupa ce a fost simulat circuitul in PSPICE).La terminarea proiectarii sunt necesare:proceduri de verificare siproceduri de validarea proiectului schemei electronice pentru evitarea erorilor (in special a erorilor umane).*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Sa se proiecteze, sa se simuleze in SPICE si sa se realizeze cablajul imprimat al amplificatorului subwoofer din fig. 1 alcatuit dintr-un sumator, un FTJ (filtru trece-jos) si un amplificator de putere in punte. Montajul se alimenteaza dintr-o sursa simpla de c.c. (notata VCC pe schema sumatorului si a FTJ, respectiv Vs pe schema amplificatorului de putere).*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Circuitul sumator*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

FTJ filtrul trece-jos*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Amplificatorul de putere in punte

Amplificatorul simplu*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Amplificatoarele operationale (AO) sunt amplificatoare de c.c., cu castig foarte mare, care amplifica diferenta semnalelor aplicate pe cele 2 intrari si pot efectua, in combinatie cu alte componente, diferite operatii: suma, diferenta, logaritmare, exponentiere, integrare, diferentiere s.a. de unde provine si atributul de operational.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Simbolul AO si semnificatia pinilor*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

AO se alimenteaza, de obicei, cu tensiune dubla si simetrica:*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

La alimentarea cu tensiune simpla, pentru ca semnalul de iesire sa contina ambele alternante ale unui semnal alternativ (sinusoidal), potentialul de c.c. de pe pinul de iesire trebuie sa fie 1/2 din valoarea tensiunii de alimentare.Acest lucru se poate obtine doar in circuitele de c.a. unde se folosesc condensatoare de cuplaj care separa componenta de c.c de cea de c.a.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Injumatatirea tensiunii de alimentare se poate obtine cu un divizor rezistiv in care rezistentele au valori egale.Aceasta tensiune se aplica pe pinul corespunzator intrarii neinversoare.AO trebuie sa fie in configuratie de repetor pe schema echivalenta de c.c. Astfel, la iesire, se repeta VCC/2 aplicat la intrarea neinversoare.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Exemplu de amplificator inversor de c.a.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

se obtin din folie de catalog:AO de tipul TL084 - TL08x.pdfAmplificator de putere LM386 - LM386.pdfdin carti sau de pe InternetDimensionarea FTJ (celule de filtre active de tipul Sallen-Key) - http://www.pronine.ca/actlpf.htmModele SPICEModelul SPICE al AO de putere LM386 LM386.lib*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Sumator + alimentarea intregului modul (PAGE 1)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

FTJ (PAGE 2)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*Al 4-lea AO, neutilizat, din integratul TL084 !

Pregatire TIE - Lectia nr.2

amplificator (PAGE 3)*Pregatire TIE - Lectia nr.2*Trebuie sa se creeze partvirtual pentru CI LM386

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Simularea permite:Verificarea unui viitor produs inainte de a fi realizat, fiind utila in faza de cercetare-dezvoltare a produselor electronice;Evitarea investigatiilor teoretice ale unor fenomene prea complexe;Evitarea dezvoltarii unor laboratoare cu un set foarte larg de echipamente de masura.*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2

Pentru CI de tipul LM386 este necesar:sa se creeze part-ul virtual sisa se faca o asociere intre modelul SPICE si part-ul creat.Part-ul se poate crea:Manual dupa foile de catalogAutomat daca se cunoaste modelul SPICEAsocierea intre modelul SPICE si part:Cu Associate Pspice ModelCu Configuration Files*Pregatire TIE - Lectia nr.2*

Pregatire TIE - Lectia nr.2