Printed circuit board (pcb) layout software

Step 1 – Turning Your Schematic Into a Board Layout

If you’ve been following along in our Schematic Basics Series, then you should have a complete schematic that looks like ours below.

Our complete LED Flasher schematic that we’ll be turning into a PCB layout.

But if this is your first time here then be sure to read through Schematic Basics Part 1, Part 2, and Part 3 to get yourself up to speed. To convert your schematic to a PCB layout, do this:

1. Open your schematic project from the Autodesk EAGLE Control Panel.
2. At the top of your interface, select the SCH/BRD  icon. This will begin the process of generating a PCB layout based on the components and wiring in your schematic.
3. Select Yes if you get a warning dialog saying that the .brd file doesn’t exist and that you want to create it from your schematic.

That’s it! You should now have a second Autodesk EAGLE window open that looks similar to ours below.

When you turn your schematic into a PCB layout file, you’ll get a new window that looks like this.

This is your blank PCB layout canvas where you will start your PCB design journey. Let’s take a moment to talk about what you see in case this is entirely new to you. Here are a few things to make a note of:

• The white square outline that you see represents the physical dimensions of your board layout. This is the area you’ll place all of your components.
• All of your components currently rest outside of this square outline. The next stage of the layout process is moving each and every piece into this area.
• You’ll also notice a bunch of lines connecting between your components. These are called airwires. You might also hear it referred to as a ratsnest. These airwires help you understand your component connectivity.

Now, let’s start moving and rotating your parts within the board space.

Creating the PCB Layout

Now that we’ve discussed some off the ways you can optimize your PCB design, let’s see how to layout a PCB in EasyEDA.

Open your schematic in the schematic editor, and click on the “Convert Project To PCB” button:

The footprints associated with each schematic symbol will be automatically transferred to the PCB editor:

Notice the thin blue lines connecting the components. These are called ratsnest lines. Ratsnest lines are virtual wires that represent the connections between components. They show you where you need to route the traces according to the wiring connections you created in your schematic:

Now you can start arranging the components, keeping in mind the design tips mentioned above. You might want to do some research to find out if there are any special design requirements for your circuit. Some circuits perform better with certain components in specific locations. For example, in an LM386 amplifier circuit the power supply decoupling capacitors need to be placed close to the chip to reduce noise.

After you’ve arranged all of the components, it’s time to start drawing the traces. Use the ratsnest wires as a rough guide for routing each trace. However, they won’t always show you the best way to route the traces, so it’s a good idea to refer back to your schematic to verify the correct connections.

Traces can also be routed automatically using the software’s auto-router. For complicated circuits, it’s generally better to route traces manually, but try the auto-router on simpler designs and see what it comes up with. You can always adjust individual traces later.

This video will show you how to draw traces in EasyEDA’s PCB editor:

Now it’s time to define the size and shape of the PCB outline. Click on the board outline and drag each side until all of the components are inside:

The last thing to do before placing the order is to run a design rule check. A design rule check will tell you if any components overlap or if traces are routed too close together. The design rule check can be found by clicking the “Design Manager” button in the right side window:

Items that fail the design rule check will be listed below the “DRC Errors” folder. If you click on one of the errors, the problem trace or component will be highlighted in the PCB view:

You can specify your own settings for the design rule check by clicking the drop down menu in the upper right hand corner and going to Miscellaneous > Design Rule Settings:

This will bring up a window where you can set design rules for trace width, distance between traces, and other useful parameters:

At this point it’s a good idea to double check your PCB layout against your schematic to make sure that everything is connected properly. If you’re satisfied with the result, the next step is to order the PCB. EasyEDA makes this part really easy…

Недорогое программное обеспечение для разработки печатных плат

Upverter

Инструменты PCB от Upper имеют несколько разных уровней цен, начиная с бесплатного пакета Starter. На этом уровне вы получаете ряд основных функций, таких как создание пользовательских деталей и личная библиотека. Тем не менее, он также позволяет вам только два частных проекта. Для неограниченных проектов вам нужна профессиональная версия, которая также включает в себя более широкий выбор компонентов, а также 3D-превью и API/Scripting. Всеобъемлющая версия Upper Professional является всеобъемлющим и целесообразным вариантом. С другой стороны, когда речь заходит о недорогих инструментах для печатных плат, это также один из самых дорогих из них — 125 долларов США в месяц. Вы можете снизить стоимость до 100 долларов в месяц, если вы платите за весь год вперед.

Eagle

Крупнейшим плюсом ПО для дизайна PCB Eagle является то, что они могут работать в Windows, Mac или Linux, поэтому вы можете использовать программное обеспечение независимо от того, какая ваша предпочтительная ОС. Еще один плюс в том, что инструменты Eagle оцениваются ежегодно, а не ежемесячно, что приводит к некоторым относительно недорогим вариантам использования. Пакеты начинаются от $ 69 за базовую версию «Business Lite». Оттуда он переходит к версиям Standard и Professional, цены на которые варьируются в зависимости от того, сколько у вас пользователей и какие типы редакторов вы хотите включить. Для одного пользователя, который использует только редактор Layout или Schematic, он составляет 315 долларов США за лицензию стандартной версии или 625 долларов для версии Professional. Однако, если вы хотите использовать сразу редакторы Schematic, Layout и Autorouter, цена выростет до 820 долларов и 1640 долларов соответственно. Различные редакторы имеют разные функции, поэтому, если вам нужна более низкая цена, вам нужно выбрать, какие из них наиболее важны для вас, а какими из них можно пожертвовать. Кроме того, нет неограниченной версии. Стандартная версия ограничивает вас 99 схематическими листами и 6 сигнальными слоями, в то время как версия Professional ограничивает вас 999 схематическими листами и 16 сигнальными слоями.

DipTrace

DipTrace — это самый дешевый инструмент для печатных плат в нашем списке, который предлагает бессрочную лицензию, а не ежемесячные или годовые платежи. Цены варьируются от 75 долларов США за пакет Starter, и до 1,195 долларов за полный пакет. Следует, однако, отметить, что если вы хотите неограниченное количество контактов или неограниченное количество слоев ПП, вам нужно будет выложить полные $ 1,195. Все остальные версии ограничены количеством. Кроме того, периодические обновления программного обеспечения стоят денег — примерно 25% от базовой стоимости пакета.

CircuitStudio

Это, безусловно, самый недорогой PCB-инструмент стоимостью 995 долларов за бессрочную лицензию. Он также имеет один из самых полных наборов функций. В составной библиотеке CircuitStudio входит более 350 000 компонентов, а также встроенное управление цепочками поставок в реальном времени, чтобы помочь вам отслеживать, какие радиодетали вам нужны и какие сейчас доступны. Он прост в использовании и дает вам то, что нужно для разработки качественных печатных плат.

Чтобы оценить предложение CircuitStudio можно загрузить бесплатную пробную версию с официального сайта программы.

Routing Your Board With the Autorouter

Let’s experiment with the autorouter now:

1. Open your PCB layout (.brd) file from your Autodesk EAGLE Control Panel.

2. Select the Autorouter  tool on the left-hand side of your interface to open the Autorouter Main Setup dialog.

3. There’s quite a few settings here that you can adjust, like routing directions, effort, and the number of threads to use in your CPU. Feel free to change these settings, but we will leave the settings to their default, then select the Continue… button.

4. Within the Routing Variants dialog, you’ll see a list of all the routing variations the autorouter will attempt. Select the Start button to begin the autorouting process.

5. Once the routing is complete, select the Evaluate button, and you’ll see your completion percentage in the bottom-left corner of your interface.

How did your router do? This is a pretty simple design so your autorouter should get to 100%. On more complex designs, you can expect this number to be lower. As you can see, the autorouter can do a decent job on a simple design like your LED Flasher, but you won’t be making simple designs forever, so let’s learn how to route manually. Press Ctrl + Z (Cmd + Z on Mac) to Undo your autorouter’s work.

Tip: To unroute your board without using the Undo, you can use the RIPUP command.  Just type RIPUP ; in the command line and all of your routed traces will convert back to airwires.

The RIPUP ; command is so helpful!

Возможности EasyEDA

Редактор схем

Удобный интерфейс с кучей библиотек. Умеет импортировать файлы из LTSpice, Altium Designer и Eagle

Редактор печатных плат

Позволяет развести печатную плату из схемы. Возможность экспорта в gerber. Имеет неплохой автороутер

Spice-симулятор

Умеет работать с цифровыми, аналоговыми и смешанными сигналами, облачные сервисы обеспечивают быстрое моделирование

Редактор блок-схем

Может, кому-нибудь пригодится

Горячие клавиши

Множество операций удобно выполнять горячими клавишами, которые можно настроить — всего 64 комбинации

Экспорт

Печатные платы — Protel, Kicad, PADS
рисунки — PDF, SVG, PNG
умеет экспортировать схемы и платы в JSON-формат

Импорт

Altium/ProtelDXP Ascii Schematic/PCB
Eagle схемы, печатные платы и библиотеки
библиотеки и модули Kicad
Spice — модели

Окно редактора схем выглядит следующим образом:

Центральная область экрана отображает схему или печатную плату. Причем, одновременно можно держать открытыми множество схем/плат — такой возможности
нет даже в Eagle! На панели слева можно выбирать компоненты из библиотеки EasyEDA или своих собственных. Чтобы перенести компонент на схему, надо
кликнуть по нему и курсор мыши примет вид этого компонента. Затем, если кликнуть по схеме, компонент будет помещен в место клика. Также, в левой
панели можно осуществлять навигацию между своими проектами.

Чтобы соединять элементы между собой, есть плавающее окно «Wiring Tools». Окно «Drawing Tools» позволяет добавлять пояснительные надписи, фигуры
и рисунки. А кликнув по элементу можно редактировать его свойства в правой панели.

Этот интересный проект доступен по адресу
http://easyeda.com

После некоторого опыта использования продукта можно сказать, что он вполне юзабелен, хоть и всё ещё сыроват. До тех пор, пока у Eagle CAD были
ограничения на размер платы, имело смысл осваивать EasyEDA привыкая к его особенностям и некритичным багам. Но, после того, как Eagle был
куплен Autodesk-ом и ограничение на максимальный размер платы в бесплатной версии было снято, EasyEDA, как мне кажется, ощутимо утратил свою актуальность.

Основные функции

• Простой в освоении интерфейс, поддержка 20 языков и база данных учебных пособий и поддержки форума.
• Набор из четырех функциональных модулей, связанных и взаимодействующих друг с другом
  • DipTrace Schematics — иерархический редактор электрических схем Schematics .DCH.
    • быстрый доступ и предварительный просмотр тематически разделенных символов Component.ELI
    • вставка и поиск компонентов путем перетаскивания из меню Library или значков ;
    • чертеж и редактирование соединений по кабелям и шинам ⇲Circuit… ;
    • вставка таблиц , текста , фигур  и рисунков  [ .BMP | .EMF | .ICO | .JPEG / .JPG | .WMF ];
    • создание иерархических соединений и блоков  ;
    • контроль классов netlist и диспетчера соединений символов;
    • управление иерархией и электрическими соединениями. ⇲ERC…;
    • схемы импорта из внешних программ. ⇲Import

      P-CAD ASCII .SCH | P-CAD PDIF .PDF/ .CFG | PADS SCH ASCII .TXT | OrCAD EDIF .EDF;

      …;

    • экспорт в внешние форматы САПР EDA. ⇲Export

      AutoCAD.DXF | P-CAD ASCII.SCH | Список адресов SPICE.CIR;

      …;

    • создание списка сетей в популярных форматах. ⇲Export Netlist

      Accel | Allegro | Mentor | OrCAD | PADS | P-CAD | Protel | Tango;

      …;

    • создание векселей. ⇲Create Bill of Materials;

      экспорт в виде таблицы или файла .BOM | .CSV;

    • преобразование схемы с помощью одной кнопкой. ⇲Convert to PCB .
  • Diptrace PCB Layout — редактор файлов .DIP с функцией трехмерного просмотра 3D Preview.
    • взаимодействие с модулем цепи схемы;
      • автоматическое обновление любых изменений в электрической схеме;
      • автоматическая загрузка необходимых чертежей корпуса (footprint);
    • режим импорта netlist во внешних форматах программы. ⇲Импорт списка…;
    • вставка и поиск компонентов из панели Libraries или значков ;
    • размещение падов, наполнителей и других элементов проекта. ⇲Объекты ;
      • отображение направляющих линий Ratline в соответствии с контактами;
      • динамическое отслеживание соединений при перемещении путей и следов;
      • создание заполненных медных зон на сигнальных слоях;
    • автоматическое определение места размещения. ⇲Placement ;
    • импорт печатных плат из внешних программ в форматах:
    • режим импорта для файлов AutoCAD .DXF и Gerber RS-274X и N / C Drill;
    • маршрутизация и встраивание. ⇲Autorouter 

;

• • • поддержка внешних авто-маршрутизаторов на интерфейсе Electra / Specctra .dsn | .SES;
    • инструмент проверки проекта . ⇲Check Design Rules

• • • генерируемый трехмерный просмотр 3D Preview;
      • окно браузера позволяет вам проверять виртуальную плату в 3D-пространстве;
      • возможность экспорта трехмерной модели в формате VRML 2.0 .WRL.
  • Модуль Pattern Editor — редактор шаблонов, позволяющий создавать и редактировать чертежи корпусов (footprint).
    • хранение данных в собственных библиотеках шаблонов .LIB— формат;
    • импорт Diptrace ASCII .ASC | Eagle Script .SCR | P-CAD ASCII .LIA | PADS ASCII .D.
  • Component Editor — редактор схемных компонентов и назначение соответствующих корпусов.
    • хранение символов в Componet Libraries. Формат .ELI;
    • импорт Diptrace ASCII .ASC | Eagle Script .SCR | P-CAD ASCII .LIA | PADS ASCII .C / .P.

Pad

You can add pads using the Pads button from the Footprint Tools palette or using the hotkey.

After selecting one of the pads, you can view and adjust its attributes in the right hand Properties panel.

Number: Remembering the pin numbers you set in the schematic symbol in your Schematic Lib: to connect those schematic symbol pins to the pads in your PCB footprint, the pad numbers you set here in the Footprint footprint must be the same.

Shape: Round , Rectangular , Oval and Polygon.

EasyEDA supports four shapes: , , and .

• PAD will give your more space.
• PAD will let you to create some strange pad.

Like in the image below, you can edit the PADs points when you select a PAD

Layer: If the pads are part of a SMD footprint, you can set it to Top layer or Bottom layer. For through hole components you should set it to Multi-Layer. If it setting as mult-layer, it will connect with all copper layers.

Net: You don’t need to enter anything here because at present this footprint is not connected to anything in a circuit.

Width and Height: When the shape is set to Round, Width will equal Height.

Rotation: Here you can set the Pad’s rotation as you want.

Hole(D): This is the drill hole diameter for a through hole pad. For a SMD Pad, set its layer to TopLayer or BottomLayer.

Hole Shape: Round and Slot. When it is set as a slot, the Gerber is generated through the stitching of multiple drill holes in the corresponding position. If your hole is round, please do not set it as a slot, so as to avoid the overlapping error of holes during the production of DFM detection.

Center-X and Center-Y: using these two attributes, you can set the pad’s position with more precision, compared to using the mouse.

Plated： Yes or No. When you set it as No, this pad Inner wall do not metallization.

Paste Mask Expansion: For single layer pad. This property affects the size of the tin area on the plate of the steel mesh. If you want to set a pad that is not open in the steel mesh, you can set the value to be negative, which is usually larger than the diagonal of the pad.

Solder Mask Expansion： This property affects the size of the green oil area cover on the pad. If you want to set a pad not open covered with green oil, you can set the value to be negative, the value is usually set larger than the diagonal of the pad.

And you can select a track/Solid Region, right-click it and convert to a pad.

Подготовка шаблона

Схему рисуем в DipTrace Schematic. Предварительное размещение и размер платы — DipTrace PCB Layout.

В DipTrace PCB Layout: Для односторонних плат — выбор автотрассировщика: Grid Router. Параметры автотрассировщика: «Количество слоёв» = 1; отключить «Использовать все доступные слои»; включить «Использовать перемычки». Черновик экспортируем в формат «P-CAD ASCII».

Импортируем pcb-файл в Topor. Включаем отображение слоя «TopSilk».
Настройка > Параметры дизайна > Автотрассировка > Параметры — Выбираем «Однослойная трассировка (верхний слой не трассировочный)». Также можно в «Назначении цепей на слои» перенести все цепи в «Bottom».
В Параметрах дизайна > Ограничения — задать ширину проводников и зазоры.

Трассируем «Топором». Если времени мало, он может штук пять дорожек провести между выводами одного небольшого конденсатора. На качественную трассировку уходит от 30-60 минут, в зависимости от сложности схемы и производительности компьютера. Результат экспортируем в «P-CAD 2006 ASCII».

Открываем плату DipTrace PCB Layout. Причёсываем.

Печатаем на плёнке для струйных принтеров. Чтобы принтер увидел плёнку, снизу наклеиваем малярный скотч, вдоль всего края, который ближе к головке. В лоток под плёнку можно подложить лист обычной бумаги.
Настройки принтера: Носитель — Epson Matte, качество — «Наивысшее фото», отключить высокую скорость.

В окне вывода на печать DipTrace PCB Layout: Отключить вывод «связей» и «маркировку». Включить «негатив». Зеркалить не нужно.

Choice of Trimmer Potentiometers

Small potentiometers (often called trimmers or trimpots) are also available in a variety of packages.
The most common trimpots have 0.1-inch spaced leads, but the leads are attached in slightly different places with respect to the component body.

Trimpot potentiometer pinouts.

The leftmost trimpot is the least expense and doesn’t tend to twist off the board due to the staggered pins.
The next trimpot is more compact, but more expensive.
The next trimpot is a multiturn that can be mounted vertically or laid flat.
The rightmost trimpot has a finger-friendly dial, with the non-staggered pins located at the front of the package.

Potentiometer multi-compatible PCB layout

To be compatible with all of those pinouts, you can lay out a 3×3 grid from the front of the package up through the center.
All of the trimpots in the previous photograph can be dropped into that same location on the board.

On almost all through-hole potentiometers, the center pin tends to be the wiper.
However, you could extend the hole pattern grid to the top of the layout in case you need to orient the potentiometer “upside down”
if turning the potentiometer in a certain direction produces the opposite effect desired on the circuit.

Платное программное обеспечение для рисования электронных схем:

Ниже представлен список и краткое описание платных программ для проектирования электронных схем.

OrCAD

Самая популярная программа компании Cadence, содержащая полную среду для коммерческих проектов PCB, содержит все компоненты, необходимые для проектирования печатных плат, такие как:

• модуль для введения схем;
• редактор печатных плат с интегрированным управлением проектирования.

Чтобы повысить эффективность дизайна, программа предлагает интерактивную технологию проводки Push & Shove.

TINA-TI

Недорогое решение от DesignSoft, созданное для предприятий и фрилансеров. Он позволяет создавать:

• схемы;
• компоновку компонентов;
• моделирование;
• множество дополнительных функций.

Примечательной особенностью является также тестирование систем в режиме реального времени.

Altera

Предоставляет полный набор инструментов программирования для каждого этапа проекта, включая программные обеспечения:

• NIOS II для проектирования встроенных систем;
• DSP Builder для проектирования цифровых систем обработки сигналов;
• Quartus II и ModelSim для построения логических систем.

Система Altera Max + Plus II (многоадресная матричная программируемая логическая пользовательская система) представляет собой интегрированную среду для проектирования цифровых схем в программируемых структурах. Система Max + Plus II включает 11 интегрированных прикладных программ.

Altium Designe

Комплект Altium Designer включает в себя четыре основных модуля:

• редактор схем;
• 3D- дизайн печатной платы;
• разработка программируемой вентильной матрицы (FPGA) и управление данными.

Как правило, Altium Designer является дорогим ПО, но отличается способностью добиваться быстрых результатов для сложных схем.

P-Cad

Это программа для создания печатных плат и электронных схем. В пакет P-CAD входят два основных компонента:

• P-CAD Schematic — редактор схем;
• P-CAD pcb — редактор печатных плат.

На протяжении долгого времени данной программой пользовалось огромное количество российских разработчиков электронных схем, главной причиной этой популярности стал достаточно интуитивно понятный и удобный интерфейс. На данный момент производитель прекратил поддержку данного ПО, заместив ее программой Altium Designer.

Proteus Design Suite

Это полное программное решение для моделирования схем и проектирования печатных плат. Он содержит несколько модулей для схемного захвата , прошивки IDE и компоновки печатных плат, которые отображаются в виде вкладок внутри единого интегрированного приложения. Это обеспечивает плавный рабочий процесс AGILE для инженера проектировщика и помогает продуктам быстрее выйти на рынок.

Пробная версия приложения имеет полный функционал, но не имеет возможности сохранения файлов.

sPlan

Простой в использовании инструмент, который зарекомендовал себя в области инженерии, ремесел, образования, исследований и обучения. Он также стал полезным инструментом для многих частных пользователей.

Создавайте профессиональные планы за очень короткое время, от простой схемы до сложных планов. Особенностями данной программы являются:

• расширяемая библиотека символов;
• индивидуальные страницы с листами форм;
• список компонентов;
• автоматическая нумерация компонентов;
• удобные инструменты рисования.

В бесплатной версии нельзя сохранять, экспортировать и печатать файлы.

Накатка

Заготовку почистить Пемолюксом или Кометом. Если надо — два раза. Высушить. Не лапать. Можно протереть спиртом.
Ламинатор прогреть до 100-110 °C. Перед ламинатором можно положить книги, чтобы сделать ровную площадку. Кожух и выходную рамку снять.

Фоторезист вырезать с запасом: по ширине +2 см, по длине +4 см. Снять нижнюю тонкую защитную плёнку, отделив иглой. Передний край приклеить к листу офисной бумаги скотчем. К заднему краю приклеить «ручки-уши». По мере продвижения заготовки обеспечить прилегание фоторезиста к верхнему катку, чтобы он немного прогрелся до прижима к текстолиту.