ELEKTRONIIKKASUUNNITTELU JA -TOTEUTUS

From Lappia Wiki
Jump to: navigation, search
EAKR.jpg
VipuvoimaaEU rgb.jpg
Lapin liitto.jpg
Dipo logo fin.jpg

Contents

Suunnitteluohjeet

Kehitysympäristöt

Eagle PCB: Piirikaavioiden suunnittelu, piirilevyn ulkoasu ja piirilevyn reititys

PCB PADS: Piirikaavioiden suunnittelu, kytkentöjen simulointi, piirilevyn ulkosu ja piirilevyn reititys

Piirikaaviot

Piirikaaviosuunnittelussa käytettävissä on kaksi vaihtoehtoa:

PADS Logic on helppokäyttöinen ja nopea piirikaavio-ohjelmisto ohjaamaan piirilevysuunnittelua PADS-Layoutilla. Se jakaa yhteisen kirjaston Layoutin kanssa, ja päivittää muutokset molempiin suuntiin. Sen ominaisuuksiin kuuluu mm. reaaliaikainen syntakasitarkistus. Tiedot piirilevyyn voidaan viedä milloin tahansa ilman erillisten tarkistusten ajamista. Piirikaaviota ja -levyä voidaan kehittää rinnakkain. Logic on tarkoitettu käytettäväksi silloin, jos yksittäinen piirikaavio hoidetaan pääsääntöisesti yhden suunnittelijan toimesta, tai projektit ovat kohtuullisen kokoisia (alle 5000 kytkentää)

DxDesigner on kehittynyt, ryhmätyötä tukeva piirikaavioeditori, joka sopii parhaiten monen käyttäjän ympäristöön jossa kirjastoja hallitaan kontrolloidusti. Samaa projektia voi DxDesigner ohjelmalla työstää useampi suunnittelija samanaikaisesti ja DxDesigner huolehtii sivulukituksesta. Ohjelmassa on aito hierarkiatuki ja lohkojen uudelleenkäyttö. Eri hierarkiatasot voivat kuvautua fyysesti eri tasolle lohkokaaviosta FPGA-piirien sisältämään koodiin asti

Ulkoasu ja reititys

Piirilevyn ulkoasu eli layout suunnitellaan PADS Layout -ohjelmalla. Käyttäjä voi valita käyttääkö PADS-layout ohjelman kanssa PADS Logic- vai DxDesigner-piirikaavioeditoria. PADS Layout tukee DxDesignerin tapaan lohkojen uudelleenkäyttöä eli Kun piirilevylllä on samanlaisia lohkoja, riittää että ensimäinen lohko suunnitellaan ja johdotetaan. PDR-toiminnolla siitä voidaan ottaa malline ja PDR etsii muut mallineeseen sopivat ryhmät ja toteuttaa niissä alkuperäisen mukaisen sijoittelun ja johdotuksen. Malline voidaan tallentaa kiintolevylle käytettäväksi muissa projekteissa. Rutiini tunnistaa identtiset ryhmät vaikka komponenttitunnukset ja vetolistanimet ovat erilaiset. Ohjelma sisältää myös kaksisuuntaisen linkin mekaniikkasuunnitteluohjelmiin ( lähinnä AutoCAD ) sekä kehittyneet sääntöpohjaiset täyttökuparointitoiminnot, jolloin ohjelmaa soveltuu myös RF-piirilevyjen suunniteluun.

Piirilevyn reititykseen käytetään PADS Router-ohjlelmaa. Ohjelmassa on sekä automaattinen reititys sekä ns. interaktiivinen reititys, joka tarkoittaa sitä, että suunnittelijan siirtäessä yhtä johdinta, ohjelma siirtää automaattisesti muita johtimia tehden suunnitelijan siirtämälle johtimelle tilaa ja samalla säilyttäen suunnittelusääntöjen mukaiset kulmat ja eristevälit. PADS Router tukee myös differentiaaliparien johdotusta. Niillä on yleensä oma keskinäinen eristeväli sekä eristeväli muihin vetoihin. Kun jompikumpi parin jäsenistä poimitaan johdotusta varten, tunnistaa Router parin ja ottaa molemmat vedot käsittelyyn.

Simulointi

Simulointityökaluna käytetään Mentor Graphicsin Hyper Lynx ohjalmistoa, josta on käytössä seuraavat moduulit:

  • HyperLynx Analog-ohjlma toimii DxDesignerin yhteydessä jolloin analogiasimulointia varten ei tarvitse piirtää omaa piirikaaviota. Malleina käytetään Spice ja IBIS-malleja ja lisäksi ohjelmalla voidaan simuloida sekasignaalipiirejä käyttäen VHDL- ja verilog kuvauksia. Ohjelmalla voi suorittaa normaalien DC-, AC- ja ia aikatasoanalyysien lisäksi parametrisimuloinnit sekä kohina-, herkkyys- ja Monte Carlo-analyysit.
  • Power Integrity-moduulilla voidaan analysoida apujännitetasojen kohinaa ja simuloida esim. tietyn kondensaattorin soveltuvuutta suunniteltuun kytkentään. Ohjelma toimii PADS Layout ohjelmassa.
  • Piirikortin lämpenemistä voidaan simuloida Hyper Lynx Thermal-ohjelmalla. Tutkittava piirikorttitiedosto voi olla osittain tai kokoonaan johdotettu tai valmiiksi sijoiteltu. Lämpeneminen visualisoidaan "lämpökamerakuvalla". Ohjelma toimii PADS Layout ohjelmassa.
  • Signal Integrity moduulilla voidaan analysoida Signaalivääristymiä ja varmistaa, paljonko kytkennän toteutus sallii vaihtelua puolijohdekomponenttien nopeusominaisuuksissa.


Piirilevyjen valmistus

Komponenttien ladonta

Komponenttien ladontaan käytetään DIMA SMT Systems FP600 manuaalista ladontakonetta, johon on integroitu juotospastan dispenseri. Laitteella voidaan latoa kaikki kaikki komponentit 0402 palakomponentista isoihin IC-piireihin. Piirilevyn maksimikoko on 280 mm x 220 mm. Dispenserillä voidaan juotospastan lisäksi annostella myös liimoja sekä täyteaineita. Dispensoitavan juotetäplän kokoa voidaan helposti säätää. Komponentit voidaan poimia syöttimeen asennetulta kelalta tai irtokomponentteja käytettäessä karusellityyppisstä 45-paikkaisesta lokerosta. Syöttimissä voidaan käyttää 8-32 mm teippejä 7 ja 14 tuuman keloilla. Laitteeseen mahtuu 13 syötintä.

Reflow-juottaminen

Komponenttien juottamiseen piirilevylle käytettään LKPF ProtoFlow S pöytämallin konvektio-reflow uunia. Uunin maksimilämpötila om 320°C eli uuni soveltuu sekä lyijjyttömään ja lyijylliseen juottamiseen että myös liimojen kuivatukseen. Laitteessa on valmiiksi ohjelmoidut profiilit erikokoisille piirilevyille ja lyijylliselle sekä lyijyttömälle joutteelle. Lisäksi käyttäjä voi tehdä omia profiileja käyttäen FlowShow-ohjelmaa. Piirilevyn maksimikoko on 230 mm x 305 mm.

Korjaustyöpiste

Korjausasema JBC AM6850

  • 2x75W kolvit
    • JBC 2245 vaihdettavilla kärjillä
    • JBC PA1200 pinsettikolvi palakomponenttien irroittamiseen
  • Tinaimuri JBC DR5650 vaihdettavilla kärjillä
  • JBC JT7800 1000W kuumailmapuhallin 150°C - 450°C säädettävällä virtauksella
  • alipainepoimintatyökalu, kynämallinen ja kolmijalkaan asennettu jousikuormitteinen
  • lämpösuojat käytettäväksi kuumailmapuhaltimella komponentteja irroitettaessa
    • osa varustettu alipainepoimintatyökalulla, joka nostaa komponentin irti levystä juotteen sulaessa

Steromikroskooppi Leica MZ6

  • 6.3:1 zoom
  • Leica LED1000 valaisimet


Elektroniikan testaus ja mittaaminen

Mittalaitteet

Sulautettujen järjestelmien osaamisalueella on käytettävissä seuraavat mittalaitteet:


Agilent DSO8104A Infinium 1 GHz, 2/4 GSa/s, 4-kanavainen oskilloskooppi, jossa optiot:

  • 2699A Application Integration Package - My Infiniium
  • N5384A High-Speed SDA and Clock Recovery
  • N5402A Automotive Serial Data Analysis for CAN and FlexRay
  • N5414A InfiniiScan Event Identification Software
  • N5430A Infiniium User Defined Function Application
  • N5392A Ethernet Compliance Test Application


Agilent N9320B 9 kHz - 3 GHz spektrianalysaattori, jossa optiot

  • N9320BK-PA3 3 GHz preamplifier
  • N9320BK-TG3 3 GHz tracking generator
  • N9320BK-G01 GPIB Interface
  • laite on liitetty oppilaitoksen verkkoon ja sitä voidaan etähallita käyttäen Agilent N9320 PC Software- ohjelmaa.


Agilent N9010A-503 EXA 9 kHz - 3.6 GHz vektorisignaalianalysaattori

  • Agilent 89601 VSA ohjelmisto


Agilent DSO3152A 150 MHz, 1GSa/s, 2-kanavaisia oskilloskooppeja 8 kpl

  • PC-hallinta Agilent ScopeConnect-ohjelmalla


Agilent 33220A 20 MHz funktio/vapaan aaltomuodon generaattoreita 8 kpl

  • Aaltomuodon syöttö Waveform editor-ohjelmalla


Fluke 115 yleismittareita 12 kpl

Esimerkkisuunnitelmat

Ethernet Breaker - verkkoeroitin

Power Module - Atmega 128 kehitysalusta akkulaturilla

Zignet - kunnonvalvontanoodi

Komponenttikirjastot (Omat komponenttikirjastot)

Harjoitustehtäväarkisto

Kirjallisuus

Katso myös

Sulautettujen järjestelmien tietopankki

Linkit

PADS

Agilent N9010A-503 EXA signaalianalysaattori

Agilent DSO8104A Infiniium oskilloskooppi

Agilent N9320B RF spektrianalysaattori

Agilent DSO3152A oskilloskooppi

Agilent 33220A funktiogeneraattori

Fluke 115 yleismittari

LPKF Protoflow S reflow uuni

Leica MZ6 stereomikroskooppi

DIMA SMT-Systems FP600 manuaalinen ladontakone

LCB AM6850 korjausasema

Personal tools