第1步:關于Eagle的工作原理的快速說明。
Eagle的UI是使用模態界面設計的。也就是說,與選擇一個對象并一次應用一個操作相反,您選擇一個模式,執行多次。如果使用得當,它可以使您快速工作,但是如果您習慣于Windows-y的處理方式,它也可能是導致問題惡化的主要原因。 Eagle具有四個基本視圖:庫,原理圖,電路板和“控制面板”。
控制面板是主窗口,它會啟動其他所有內容,當您關閉它時,所有從屬窗口都將關閉。
庫-允許您管理和編輯零件。本教程的高級用法將不在本教程中。
原理圖-在此處可以為項目繪制原理圖。它定義了項目中具有的零件,并應連接零件上的哪些引腳。
電路板-在這里,您可以布置項目的各個部分,并按照示意圖中的定義物理連接正確的引腳。 》請注意,原理圖的工作僅是定義零件及其之間的連接。僅在電路板布局中,零件的實際位置并不重要。在原理圖上,將零件布置在對電氣有意義的地方,在板上,將它們布置在在物理上有意義的地方,因此,緊鄰原理圖的零件的電阻器可能會盡可能遠離該零件。
步驟2:控制面板
控制面板是主窗口鷹當您關閉它時,它打開的所有窗口也會被關閉。
“控制面板”中各種類別的描述:
-庫(.lbr文件)存儲您添加到板上的各個零件。 。
-設計規則檢查器(aka idiot-checker)使用設計規則(.dru)。
-用戶語言程序(.ulp)使用Eagle的用戶語言(相當高級的腳本語言) )來完成通常情況下很難,乏味或不可能完成的工作。
-腳本(.scr)本質上只是eagle命令組。比ulps更簡單,功能更弱。
-CAM Jobs(.cam)導出為其他格式
-項目(.sch,.pcb等)是您的電路板,原理圖以及其他任何文件的地方
So,從頭開始,右鍵單擊“ eagle”,選擇“ New Project”,然后將其命名為ex-Compass。
從下面下載“ Compass.sch”和“ Compass.pcb”文件,并將其保存在Documents \ eagle \ ex-Compass
Hit F5中,或轉到“控制面板”中的“查看刷新”以使文件顯示在那里。
雙擊Compass.sch文件和原理圖和pcb文件都應加載。
第3步:原理圖窗口
原理圖窗口是您創建和編輯原理圖的位置(顯然)。首先,嘗試四處移動。
在Eagle中有三種不同的移動方式(如果您有鼠標,請使用1,否則,如果您的鍵盤具有F#鍵,請使用這些,否則,一些沒有靈魂的可憐靈魂,您可能會被滾動條卡住):
1)使用帶有中鍵的鼠標
-單擊鼠標中鍵并拖動來移動,向上滾動和向下以放大和縮小
2)使用F#鍵
-F3放大
-F4縮小
-F5將鼠標居中顯示在屏幕上。
3)拖動屏幕底部和側面的條,然后使用頂部的按鈕進行縮放。
在所有按鈕的右側,即左側,您可以看到一個工作表區域。使用復雜的原理圖(以及Eagle版本的非免費版本),您可以創建多頁原理圖,并在此處進行切換。如果您只運行免費版本,則可以關閉該部分,再也不必考慮它了。
看了一段時間的原理圖后,您可能會意識到可以更好地布置此原理圖(尤其是
如果您單擊顯示按鈕,然后單擊VCC網絡(網絡是綠線之一),您將看到所有VCC網絡都被突出顯示,包括一個連接到該穩壓器的穩壓器,由于其下方的二極管名稱與VCC跡線的名稱重疊而無法清楚地讀出其名稱。
要使原理圖看起來更清晰,我們可以關閉以下顯示所有零件的值。為此,請單擊“顯示”按鈕,然后取消選中“值”層(第96層)。
肉眼可能會遺漏的任何特質的最后一種方法是電氣規則檢查(ERC)。這需要Eagle對各個部分的了解(不是很多),并檢查是否發生了異常情況。對于此板,當前有7條警告,沒有錯誤。
由于D6沒有連接任何東西而引發警告,JP1和JP2沒有值(因為它們只是通孔位置,會連接實際的羅盤),由于我試圖將多個部件上的一個引腳連接到多個引腳,因此GND重疊了另一個引腳,但是Eagle并不喜歡這樣,并且由于我將3.3V重命名為VCC,供應符號不滿意。大多數問題應該得到解決,但是,嘿,它使您可以看到帶有警告的ERC的外觀。..
現在單擊“文件”》“切換到電路板”以切換到電路板布局的一面。如果您沒有與該文件配對的.pcb文件,它將自動創建一個文件并將所有零件拖放到PCB區域之外。
第4步:電路板窗口
就像在原理圖窗口中一樣,您在電路板窗口中四處移動,因此我不再贅述。同樣,“顯示”按鈕實際上是相同的。
“顯示”按鈕在功能上是相同的,但是在此視圖中將具有不同的層。通常,當查看電路板時,不需要一次看到所有的電路板。
要隔離頂層,請單擊“層”按鈕,然后單擊“無”,然后選擇以下層:
Top
Pad Vias 《未布線《維度》 tPlace
tOrigins
tNames
tValues(可選,通常我將其保留) tKeepout(可選,取決于情況)
tDocu(可選,會增加很多混亂)
_tsilk
要隔離底層,請單擊“層”按鈕,然后單擊“無”,然后選擇以下層:
底層
Vias
未布線
尺寸 bPlace bOrigins
bNames bValues(可選,通常我將其保留) Keepout(可選,取決于情況)
bDocu(可選,會增加很多雜亂)
_bsilk
要查看這兩個圖層,請啟用所有上述功能。
當您在兩側之間快速交換時,這可能很乏味。讓我們設置一些鍵盤命令來簡化此操作。
轉到“選項”》“分配”,單擊“新建” 《“將鍵更改為T”,然后選中“ Alt”修飾符框。
在“分配的命令”框中,輸入以下內容:
顯示TopPadsViasUnroutedDimensiontPlacetOriginstNames _tsilk
還為Alt + B創建命令
DisplayBottomPadsViasUnroutedDimensionbPlacebOriginsbNames_bsilk
和Alt + N
顯示無
現在,您可以使用Alt + T來顯示頂部,使用Alt + B來顯示底部,而Alt + N則不顯示任何內容。
現在,您已經了解了使用Eagle的基本知識。 ,讓我們直接努力創建自己的電路板。
步驟5:開始之前的幾個定義
零件 -PCB上的物理組件。
網絡-電氣連接(在原理圖視圖中)
跡線-本質上是PCB上的電線(板視圖)。用于建立由Nets
飛機定義的連接-通常接地(在某些情況下,否則連接,通常是在大電流情況下使用)。使用基準面定義邊界,基準面將在該邊界內填充盡可能多的區域,從而為內部的任何跡線留出空間。
導線-在原理圖或電路板上視圖,這不會在他們之間共享。通常僅在“示意圖”視圖中用于化妝品,在“木板”視圖中用于化妝品或平面修改。
標簽-顯示網絡名稱
名稱-每個部分的唯一標識符。
值-零件的值。通常,要么是更復雜零件的零件號,要么是電阻和電容器等簡單零件的實際值。
步驟6:創建新項目和原理圖
我們在本教程中創建的電路是使用555計時器芯片使LED閃爍的電路。 555定時器是一種具有多種用途的簡單芯片。我們將以不穩定模式運行它,該模式將在輸出引腳上產生方波。
通過單擊文件》新建》項目
為項目提供一個描述性名稱(例如ex-555-Blinker)來創建一個新項目。
右鍵單擊項目,然后單擊“新建”》“原理圖”
為該原理圖命名(例如ex-555-Blinker.sch))
第7步:將零件添加到示意圖
您希望最終結果看起來像這樣。
單擊“添加”按鈕(或鍵入“添加”) ,然后在搜索框中輸入* 555。我們需要st-microelectronics庫中的一個。使用此過程,添加其余部分:
R1,R2和R3-‘resistor’庫中的‘R0805’
C1 -“電阻器”庫中的“ C0805”(因為意義如此之多)
LED1-“ led”庫中的“ CHIPLED_0805”部分
G1-“電池”庫中的“ AB9V”部分
第8步:連接零件
布置好所有零件之后,就像我在上一期中展示的那樣步驟,現在是連接它們的時候了。
使用“ net”命令連接它們,如此步驟中的屏幕快照所示。
請勿使用“ wire”命令進行此類連接。 “電線”在Eagle的Schematic部分中只是裝飾性的,因此它們實際上不會做您想要的事情。如果您仍然嘗試使用Wire命令,我將被迫釋放一群飛行的機械猴子,以確保您不再嘗試這種方法。
有關“ net”命令行為的一些快速說明
-單擊即可開始。不要單擊并拖動或雙擊以啟動。
-可以在任何地方啟動
-啟動后,將繼續繪制網,直到您單擊圖釘或另一個網,或者雙擊-在任何地方單擊。
-啟動后單擊將在當前位置錨定網絡
-右鍵單擊將更改網絡從A點到B點的方式。我個人建議僅使用用于原理圖布局的90度角形式
步驟9:標簽和名稱全部網狀圖
使用“標簽”命令,單擊每個網絡以使網絡名稱顯示在電線上。
一旦顯示了所有名稱,請使用“名稱”命令使電線有意義名稱,如此步驟中的第二張圖片所示。
標記網絡很重要,原因有兩個: A)它允許看過您原理圖的任何人至少能夠有根據地猜測出其中的每個部分它確實是
B)當您切換到電路板布線時,這將使您更容易分辨每個網的功能并做出相應的計劃(在處理差分跡線之類的東西時尤其有用)。
步驟10:為零件提供一些值
使用“值”(“名稱”命令旁邊),標記所有電阻器和電容器的適當值。
R3是LED的限流電阻是1k,這是保守估計(取決于LED的規格)。C1,R1和R2確定我們LED的閃爍率。
根據維基百科,眨眼的頻率由以下公式給出:
f = 1/(ln(2)* C *(R1 + R2))
因此,如果R1 = 470k,R2 = 3k,并且C1 = 1u,這意味著該設備每秒將打開和關閉3次
有關555計時器的更多信息,請查閱Wikipedia和此Instructable。
步驟11:電氣規則檢查(白癡檢查)
運行ERC將使您看到Eagle認為您感到混亂的區域起來。讓我們逐行檢查這一行的輸出。..
錯誤(1)-這些保證您需要仔細看一下。
未連接的INPUT引腳IC1 CON-通常,未連接的輸入引腳是不好的。在這種情況下,CON引腳是可以手動設置的參考電壓,但是如果不連接它(浮動),也不會發生任何不良情況。
警告(2)-作為錯誤,但仍然需要粗略瀏覽。要尋找的一種警告是關于僅具有一個節點/引腳的網絡的警告。這意味著您沒有在兩端都連接該網絡。
POWER引腳IC1 VCC +連接到+ 9V- Eagle會在您將不同電壓的電源連接在一起時發出警告(如果您連接12V電源線和5V電源線,會發生壞事)。在這種情況下,只是術語上的差異,因此可以批準。
部分LED1沒有價值-如果我不那么懶,我會給LED1
已批準(0)-。單擊警告/錯誤上的“批準”按鈕后,它將進入此處。
第12步:電路板布局
從原理圖上看PCB布局的基礎很容易。轉到“文件”》“切換到電路板”,并在警告您該電路板不存在時,單擊“是”以從原理圖創建電路板。
出現電路板文件時,屏幕上會出現一個框,左側的所有部分。在移動之前,這表示您可以在免費版本的eagle中放置零件的區域。嘗試將零件移到該區域之外,Eagle會對您大吼大叫并拒絕合作。
請注意,Eagle將您添加的所有零件都放到該可放置區域之外的原理圖中。從靜止位置移動零件后,必須將其保留在4“ x3.2”(100x80mm)的盒子內。
將所有零件移動到與上圖所示類似的配置。請注意,此步驟需要大量的考慮,才能使您免于以后的頭痛。這些金色線中的每一條都代表一條未布線的跡線。
通常,在布置電路板時,首先要放置已設置好所需位置的零件,例如連接器。然后,將邏輯上有意義的所有部分歸為一組,并移動這些簇,以使它們創建最少的交叉未布線線。從這一點開始,擴展這些簇,將所有零件移動到足夠遠的距離,以使它們不會破壞任何設計規則,并且使交叉的走線跡最少。
步驟13 :電路板布局2-進入右側
印刷電路板的一件事是它們具有兩個側面。但是,您通常按使用的每一層付費,如果您要在家制作該板,則可能只能可靠地制作單面板。由于要焊接通孔零件,因此這意味著我們要使用PCB的底部。
使用Mirror命令并單擊表面安裝零件將其切換到底層。您可能需要使用“旋轉”或“移動”命令來更正零件的方向。
一旦布置了所有零件,請運行Ratsnest命令。 Ratsnest重新計算所有未布線的電線(空中電線)的最短路徑,這應該清除屏幕上的雜物。
步驟14:地平面
飛機是您的朋友。它們使本教程中的其余步驟更加容易,并且如果您在家中制作電路板,則可以減少蝕刻所花費的時間。
本質上,接地層的作用是占用電路板上所有未使用的空間,然后進行連接它到地面網。在創建平面并最緊貼地運行之后,剩余的電線數量將急劇下降。
要在Eagle中制作地平面,請運行Polygon命令。將“層”設置為“底部”(藍色),并在外部跟蹤框。
使用“名稱”命令,單擊藍色虛線將平面名稱更改為“ GND”。
右鍵單擊藍色虛線,然后單擊屬性。應該出現一個類似于此步驟中所示的窗口。。
這是每個框的含義:
從,到,長度,角度-描述單擊的線段
寬度-最小接地平面的寬度(mils)
蓋帽-不適用
曲線-該線段的彎曲。除非您知道自己在做什么,否則將其保留為0
Polygon Pour-保持為實心,這會影響圖案。
間距-當“ Pour”設置為“填充”時,填充線之間的距離
隔離-填充和任何跡線之間的距離(如果小于設計規則,則使用設計規則中指定的距離)。
Orphans-取消選中此復選框時,Eagle僅填充最大的空連續區域。選中此選項后,將填充任何可以填充而不會違反設計規則的區域。
Thermals-很難描述,只需觀察零件上的焊盤/引腳并切換設置即可。本質上,啟用此功能可以使焊接到大型平面的零件更加容易,以犧牲電流走線非常大的性能為代價。
名稱-多邊形的名稱(盡管您可以編輯此框,Eagle如果您嘗試更改名稱,它會大喊大叫。
網絡類別-您可以添加具有不同要求的其他網絡類別(例如,電源)。這樣一來,您可以選擇隱藏的
電線-選中此框后,即使飛機未連接信號線,所有信號線也被隱藏。
步驟15:布線零件
使用“布線”命令,單擊任何空中電線。藍色的走線應該出現在距離您單擊的位置最近的航空線節點處。
如果它是紅色的走線,那不是我們想要的。在頂部,將圖層從頂部(紅色)更改為底部(藍色)。在其他地方再次單擊以將電線錨固在該點。右鍵單擊以更改轉彎角度(按住Ctrl鍵單擊鼠標右鍵可在相同角度的轉彎之間切換),而單擊鼠標中鍵可在頂層和底層之間創建通孔(此步驟或不必要) 。
如果地面飛機擋住了您的路,您可以運行Ratsnest使其重新計算其去向,或者單擊“ Ripup”,然后單擊飛機的邊框。在您運行Ratsnest之前,請先撕開飛機的邊界。
通常,在布線時,我們希望使用45度角轉彎,而不是像示意圖中那樣使用90度轉彎。對于低速電路,這是我們必須對物理做出的少數讓步之一-急轉彎會引起一系列時髦的問題,從電子從點泄漏到電流在內部拐角處擁擠,再到導致振鈴的阻抗不匹配,反射率以及其他許多問題(好的,其中一些是高速域問題,但仍然不要這樣做)。
我進行的示例路由并不是唯一的解決方法已經完成,也不是最好的方法,但這是可以接受的結果。
步驟16:重新審視的熱量與孤兒
這是三種不同的屏幕截圖。首先是帶有散熱片且沒有孤兒的電路板。第二個是熱和孤兒。第三個是孤兒,但沒有熱量。
步驟17:設計規則檢查
設計規則Check(DRC)根據一組規則檢查設計的板,以確定是否出錯。雖然它不是十全十美,但它會捕獲大量常見錯誤。
所有選項卡的快速描述:
文件-允許您選擇要使用的DRC文件。如果您與一個小組在一起,則他們可能已經有一個小組,并且OSH Park之類的服務都有一個可下載的.drc文件,您可以在這里加載。
圖層-由于我們使用的是Eagle的免費版本,因此您無法真正使用玩這個游戲,但是如果您擁有其中一個付費許可證,則可以通過將安裝程序更改為(1 * 2 * 15 * 16)之類的方法來添加圖層。
清除-這告訴Eagle在兩個游戲之間需要多少空間。板上不同類型的電觸點。如果需要,可以將“相同信號”下的所有內容都設置為0。對于“不同信號”下的所有內容,OSH Park的最小間隙為6密耳。如果您在家中制作電路板,則20 mils是合理的間隙。
距離-銅/尺寸是指從任何布線到電路板邊緣的距離。鉆孔/孔是從任何布線到板上孔的距離。
尺寸-設置最小尺寸。最小寬度是您從晶圓廠提取的另一個數字,OSH Park有600萬,如果您自己蝕刻,則應為2,400萬左右。 OSH Park的最小鉆頭為1300萬,如果您自己蝕刻,請選擇最小的鉆頭尺寸。微型和盲孔遠遠超出了此可指示的
重串的范圍-重串控制通孔焊盤/通孔的尺寸。通常,我只是將它們保留為默認值。
形狀-允許您使墊具有圓角。通常我也不會碰這一個。
電源-還記得上面的熱量嗎?這使您可以更好地控制它們。復選框使您可以打開通孔的熱敏元件,而熱隔離使您可以選擇熱敏跡線的長度。通常,我根本不觸及這些值。
面膜-制作PCB時,除阻光罩指定的區域外,它們的涂層可覆蓋并隔離所有板子。在制造之后,如果它們是由機器(或帶回流焊爐的人)組裝的,則將創建一個模板,并通過該模板將焊膏施加到需要焊接的焊盤/通孔上。 “停止”控制各個部分的停止遮罩中開口的大小,“乳脂”控制模板中開口的大小。同樣,默認值也可以正常使用。
其他-
-檢查網格-布局和布線PCB時,您所做的一切都在網格上,網格的大小由網格確定命令。如果在布局/路由過程中更改了網格,這將確保所有零件都遵循新設置。
-檢查角度-如果您路由的樣式與45度或90度轉彎不同,或者如果在布線后移動了零件,則選中此框將使Eagle對此大吼大叫。
-檢查字體
-檢查限制
-Max。差分對中的長度差-差分布線是兩條走線并排布線并傳送差分信號(當導線A為1時,導線B設置為0。如果AB大于零,則為1)正在發送,否則發送0)。這有幾個優點,其中之一就是所謂的“共模抑制”。本質上,大多數電氣噪聲或多或少會給給定的電線增加電壓。如果兩條線足夠靠近,則將相同的電壓(稱為v)加到兩條線上。使用差分路由時,我們希望這兩根線受到相同的v的影響,以使v抵消(A + v)-(B + v)。
回到此選項的作用,我們希望長度差異要最小,以使導線吸收相同的噪聲。這樣,您就可以選擇要選擇的差異。
差分對彎曲的間隙系數-對于高速信號傳輸,您希望差分對中的兩根導線都具有完全相同的長度。根據路由的不同,情況可能并非如此,因此要使較短的跡線與較長的跡線匹配,請插入“彎道”。“間隙系數”將調整這些曲折的大小。
獲得所有設置后正確的方法,單擊檢查。
(設置完所有這些之后,您只需鍵入‘drc’并按Enter鍵兩次即可再次運行drc)
步驟18:DRC結果
如您所見,我遇到了三個錯誤。我的某些跡線不夠寬。
要固定跡線寬度,有兩個選項:
1)右鍵單擊跡線,單擊“屬性”,然后調整寬度
2)單擊更改。..(扳手),單擊寬度,然后選擇一個新的寬度
-(或者,鍵入“更改寬度.024”或您要更改的任何內容,然后單擊有問題的跡線。)
--更改工具非常強大。學習如何使用它,您使用Eagle的經驗將得到大大改善。
步驟19:最后一件事情
正如一些人發現的, PCB底部的LED難以看清PCB是否齊平安裝。我們不要再犯這個錯誤了。
使用Ripup命令,刪除通向LED的跡線。
使用Mirror命令,將LED移到頂層。
使用Route命令,路由a在每個導線的LED的一半左右的最下層走線。
如果您的鼠標帶有中間按鈕,請單擊鼠標中鍵將走線帶到最上層。
如果沒有,則可以更改從下到上的圖層,左上角有一個下拉框。
單擊LED的焊盤以完成跡線。
(圖片很快就會出現)
步驟20:完成
一旦完成路由并且沒有其他DRC錯誤,本教程就完成了。但是,計算機效果圖很無聊。要實際制作電路板,請參考以下資源:PCB加工制造
OSH Park-2周的周轉時間,我已經使用過并擁有除了恒星板外什么也沒收到。美國境內,免費送貨,$ 5/(3份1平方英寸的副本),$ 10/(3份1平方英寸的四層板)。對于較小的電路板來說是一筆劃算的交易,但仍然可以與一些較大的電路板競爭。可以接收標準的Eagle文件。
高級電路-位于科羅拉多州的更昂貴的專業制造商。他們做得很棒,并為學生項目提供贊助。我能找到的最好的協議是每塊33美元,在這里您至少要購買四塊最大為60平方英寸的PCB并支付33美元。要求您將板作為Gerber文件進行專家處理。
我聽說過但尚未使用的其他制造服務:
Seeed Studio
BatchPCB
零件:
Digikey
Newark
Mouser
Sparkfun-這是一個很棒的網站,除了出售一些更標準的票價外,它還出售與有用的,難以找到的電子項目相關的東西。盡管他們沒有最大的交易,但他們會通過良好的客戶/社區支持來彌補它,并且整體上還是很棒的。
eBay-如果您希望從粗略的賣家處獲得可疑零件的良好交易,就別無所求。我所在的機器人團隊總共花了300美元購買了5臺SICK激光測距儀(其中3.5臺實際上起作用了!??!一個工作著的機器人可以讓你跑上幾千次)
步驟21:有疑問嗎?評論?建議的改進?
注釋部分始終處于打開狀態。或者,如果您碰巧和我在同一個房間里,問一下即可。
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