Учебное пособие по проектированию печатных плат KiCAD

KiCad — это программный инструмент с открытым исходным кодом для создания электронных принципиальных схем и графических изображений печатных плат. Под своей уникальной поверхностью KiCad включает в себя элегантный ансамбль следующих автономных программных инструментов:

Название программы	Описание	Расширение файла
KiCAD	Менеджер проекта	*.pro
Эшема	Редактор схем (как схем, так и компонентов)	*.sch, *.lib, *.net
CvPcb	Селектор посадочного места	*.net
Pcbnew	Редактор печатной платы	*.kicad_pcb
Gerb View	Средство просмотра Gerber	Все как обычно в Gerber
Компонент Bitmap2	Преобразование растровых изображений в компоненты или посадочные места	*.lib, *.kicad_mod,*.kicad_wks
Калькулятор печатных плат	Калькулятор компонентов, ширины дорожки, электрического расстояния, цветовых кодов и т. д.	Нет
Редактор Pl	Редактор макета страницы	*.kicad_wks

KiCad можно считать достаточно зрелым, чтобы его можно было использовать для успешной разработки и обслуживания сложных электронных плат. Он не имеет ограничений по размеру платы и может легко обрабатывать до 32 медных слоев, до 14 технических слоев и до 4 вспомогательных слоев. KiCad может создавать все файлы, необходимые для построения печатных плат, файлы Gerber для фотоплоттеров, файлы для сверления, файлы расположения компонентов и многое другое. Будучи открытым исходным кодом (под лицензией GPL), он представляет собой идеальный инструмент для проектов, ориентированных на создание электронного оборудования с открытым исходным кодом.

Рисование электронных схем

1. Сначала запустите KiCad на своем компьютере. Вы можете войти в главное окно менеджера проекта KiCad. Отсюда у вас есть доступ к восьми автономным программным инструментам:Eeschema, редактору библиотек схем, Pcbnew, редактору посадочных мест печатных плат, GerbView, Bitmap2Component, калькулятору печатных плат и редактору Pl.

2. Создайте новый проект. Нажмите «Файл»> «Новый проект». Назовите файл проекта tutorial1. Файл проекта автоматически получит расширение «.pro». KiCad предложит создать выделенный каталог и нажмите «Да» для подтверждения. Все файлы вашего проекта будут сохранены здесь.

3. Начнем с создания схемы. Запустите редактор схем Eeschema . Это первая кнопка слева.

4. Щелкните значок «Параметры страницы». на верхней панели инструментов. Установите Размер страницы как A4 и введите Заголовок как Tutorial1. Вы увидите, что при необходимости здесь можно ввести дополнительную информацию. Нажмите «ОК». Эта информация заполнит лист схемы в правом нижнем углу. Используйте колесико мыши для увеличения масштаба. Сохраните весь проект схемы:File> Save Schematic Project.

5. Теперь мы разместим наш первый компонент. Щелкните значок «Поместить компонент». на правой панели инструментов.

6. Щелкните в середине листа схемы. На экране появится окно выбора компонента. Ставим резистор. Поиск/фильтр по резистору R. Вы можете заметить заголовок устройства над резистором. Заголовок этого устройства — это имя библиотеки, в которой находится компонент, что является довольно универсальной и полезной библиотекой.

7. Дважды щелкните по нему. Это закроет окно выбора компонента. Поместите компонент на лист схемы, щелкнув в нужном месте.

8. Щелкните значок лупы, чтобы увеличить компонент. Кроме того, используйте колесо мыши для увеличения и уменьшения масштаба. Нажмите колесико (центральную) кнопку мыши для панорамирования по горизонтали и вертикали.

9. Наведите указатель мыши на компонент R и нажмите клавишу «r», компонент должен вращаться. Вам не нужно нажимать на компонент, чтобы повернуть его.

10. Щелкните правой кнопкой мыши в середине компонента и выберите «Редактировать компонент»> «Значение». Вы можете добиться того же результата, наведя курсор на компонент и нажав клавишу «v». В качестве альтернативы, клавиша «e» приведет вас к более общему окну редактирования. Обратите внимание, как контекстное меню ниже показывает сочетания клавиш для всех доступных действий.

11. Появится окно Значение компонента. Замените текущее значение R на 1 k. Нажмите "ОК".

12. Чтобы разместить еще один резистор, просто щелкните в том месте, где он должен появиться. Снова появится окно выбора компонентов.

13. Резистор, который вы ранее выбрали, теперь находится в вашем списке истории и отображается как R. Нажмите OK и разместите компонент.

14. Если вы допустили ошибку и хотите удалить компонент, щелкните компонент правой кнопкой мыши и выберите Удалить компонент. Это удалит компонент из схемы. Кроме того, вы можете навести указатель мыши на компонент, который хотите удалить, и нажать клавишу «Del».

15. Вы также можете дублировать компонент, уже имеющийся на листе схемы, наведя на него курсор и нажав клавишу «c». Щелкните место, где вы хотите разместить новый дублированный компонент.

16. Щелкните правой кнопкой мыши на втором резисторе. Выберите «Перетащить компонент». Переместите компонент и щелкните левой кнопкой мыши, чтобы отбросить его.

17. Измените размер сетки. Вы, наверное, заметили, что на листе схемы все компоненты привязаны к сетке с большим шагом. Вы можете легко изменить размер сетки, щелкнув правой кнопкой мыши> Выбор сетки. Как правило, для листа схемы рекомендуется использовать сетку 50,0 мил.

18. Мы собираемся добавить компонент из библиотеки, которая не настроена в проекте по умолчанию. В меню выберите «Настройки»> «Библиотеки компонентов» и нажмите кнопку «Добавить» для файлов библиотеки компонентов. Затем вы можете разместить символы питания и заземления, добавить контакты, выполнить соединения с помощью меток, выполнив те же действия, что и выше, пока электронная схема не будет завершена.

19. Теперь проверим нашу схему на наличие ошибок. Щелкните значок Выполнить проверку электрических правил. на верхней панели инструментов. Нажмите кнопку «Выполнить». Создается отчет, информирующий вас о любых ошибках или предупреждениях, таких как отсоединенные провода. У вас должно быть 0 ошибок и 0 предупреждений. В случае ошибок или предупреждений на схеме появится маленькая зеленая стрелка в том месте, где находится ошибка или предупреждение. Установите флажок «Создать отчет о файле ERC» и снова нажмите кнопку «Выполнить», чтобы получить дополнительную информацию об ошибках.

20. Чтобы создать ведомость материалов (BOM), перейдите в редактор схем Eeschema и щелкните значок ведомости материалов. на верхней панели инструментов. По умолчанию плагин не активен. Вы добавляете один, нажав кнопку «Добавить плагин». Выберите файл *.xsl, который вы хотите использовать, в данном случае мы выбираем bom2csv.xsl. Теперь нажмите «Создать». Файл (то же имя, что и ваш проект) находится в папке вашего проекта. Откройте файл *.csv с помощью LibreOffice Calc или Excel. Появится окно импорта, нажмите OK.

Макет печатной платы

1. В менеджере проекта KiCad щелкните значок Pcbnew. . Откроется окно Pcbnew. Если вы получите сообщение об ошибке, в котором говорится, что файл *.kicad_pcb не существует, и вас спросят, хотите ли вы его создать, просто нажмите «Да».

2. Начните с ввода некоторой информации о схеме. Нажмите на значок настроек страницы на верхней панели инструментов. Установите размер бумаги A4 и заголовок Tutorial1.

3. Хорошо бы начать с установки зазора и минимальной ширины дорожки в соответствии с требованиями производителя вашей печатной платы. Как правило, вы можете установить клиренс на 0,25 и минимальную ширину колеи на 0,25. Щелкните меню «Правила проектирования»> «Правила проектирования». Если он еще не отображается, щелкните вкладку Редактор классов цепей. Измените поле «Зазор» в верхней части окна на 0,25, а поле «Ширина дорожки» на 0,25, как показано ниже. Размеры указаны в миллиметрах.

4. Перейдите на вкладку Global Design Rules и установите для параметра Min ширина дорожки значение 0,25 фута. Нажмите OK, чтобы зафиксировать изменения и закрыть окно редактора правил проектирования.

5. Теперь мы импортируем файл списка соединений. Щелкните значок «Прочитать список соединений». на верхней панели инструментов. Нажмите кнопку «Обзор файлов списка соединений», выберите tutorial.net в диалоговом окне «Выбор файла» и нажмите «Прочитать текущий список соединений». Затем нажмите кнопку Закрыть.

6. Все компоненты соединены тонкой группой проводов, называемых ratsnest. Убедитесь, что кнопка «Скрыть доску» нажимается. Таким образом, вы можете увидеть взаимосвязь всех компонентов.

7. Вы можете перемещать каждый компонент, наведя на него курсор и нажав клавишу «g». Нажмите, где вы хотите разместить их. Перемещайте все компоненты, пока не сведете к минимуму количество пересечений проводов. Затем вы можете вносить изменения, пока не получите идеальную разводку печатной платы.

Создание файлов Gerber

После того, как ваш индивидуальный дизайн схемы будет завершен, вы можете создать файлы Gerber для каждого слоя и отправить их производителю для производства печатной платы.

1. В KiCad откройте программный инструмент Pcbnew и загрузите файл платы, щелкнув значок .

2. Щелкните Файл> График. Выберите Gerber в качестве формата графика и выберите папку, в которую нужно поместить все файлы Gerber. Продолжайте, нажав кнопку Plot.

Все операции, упомянутые в этом отрывке, являются лишь частью общих функций KiCad. Более подробно вы узнаете в своей практике.

PCBCart занимается изготовлением печатных плат, MOQ не требуется!

За последние 10 лет мы занимались изготовлением печатных плат на заказ, мы печатали печатные платы для передовых электронных устройств и аппаратных проектов с открытым исходным кодом. Мы можем удовлетворить все ваши требования по количеству, качеству и цене печатных плат. Вы можете нажать следующие кнопки, чтобы узнать цену платы за любую услугу.

Полезный ресурс:
• Полнофункциональная услуга по изготовлению печатных плат с несколькими дополнительными опциями
• Требования к файлам для эффективного производства печатных плат
• Сравнение прототипов печатных плат и стандартных услуг по изготовлению печатных плат
• Когда следует использовать услугу прототипирования печатных плат и когда переходить на стандартную услугу печатных плат
• Подробное руководство по составлению сметы для проектов по производству печатных плат
• Помимо изготовления печатных плат, PCBCart также предлагает полную услугу сборки печатных плат под ключ