Platinenherstellung – Platinenlayout mit Kicad Teil 2


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Nach der Platzierung der Bauteile im Schaltplan müssen nun die elektrischen Verbindungen hergestellt werden, bevor in einem letzten Schritt das endgültige Platinenlayout erstellt wird.

Power Flags

Die beiden PWR_FLG – Symbole dienen zur Kennzeichnung der Versorgungsspannung und der Masse. Über den Button „Eine Spannungsquelle hinzufügen“ können Sie dieses Symbol in die Schaltung einfügen.

Haben Sie alle Bauteile in die Schaltung gesetzt, klicken sie bitte auf den Button „Annotation der Bauteile“ in der Symbolleiste.

Starten Sie im erscheinenden Dialog die Annotation, versieht Kicad alle Bauteile mit einer eindeutigen Nummerierung. Alle Fragezeichen in den Bauteilereferenzen des Schaltplans ersetzt Kicad dann in aufsteigender Reihenfolge durch Ziffern oder Zahlen.

Leitungen verlegen

Nachdem Sie alle Bauteile platziert haben, können Sie die elektrischen Verbindungen herstellen. Dazu klicken Sie auf den Button „eine elektrische Verbindung herstellen“. Mit einem Klick heften Sie die Leitungsenden an die Verbindungsanschlüsse der Bauteile.

Stellen Sie nun alle Verbindungen her, wie auf dem Bild angegeben. Achten Sie bitte darauf, dass Sie genau in die kleinen Kreise der Verbindungen klicken, weil sonst die Verbindung nicht richtig hergestellt wird.

Rule Check

Das ist manchmal gar nicht so einfach. Deshalb stellt Kicad eine Funktion zur Verfügung, mit der Sie überprüfen können, ob die elektrischen Verbindungen korrekt angelegt worden sind. Nach einem Klick auf den Button „Schaltplan Electric Rules Check“ erscheint ein Dialogfenster von dem aus Sie die Überprüfung starten können.

Aufgetretene Fehler werden im Schaltplan durch kleine grüne Pfeile gekennzeichnet.

Bei einem Rule Check weist Kicad Sie auch auf fehlende oder fehlerhafte Annotationen von Bauteilen hin, die Sie dann nachholen bzw korrigieren müssen.

Ist der Rule Check erfolgreich verlaufen, sollten Sie als Nächstes über den entsprechenden Button eine Netzliste erstellen.

Bauteile zuordnen

Sie haben nun einen Schaltplan erstellt und wollen Kicad im nächsten Schritt anweisen, daraus ein ansprechendes und zweckmäßiges Platinenlayout zu erstellen. Dazu benötigt das Programm selbstverständlich gewisse Informationen über die verwendeten Bauteile. Dazu gehören die Leistungsdaten, Gehäuseformen und -abmessungen.

Diese speichert Kicad in einer „physischen“ Bauteilebibliothek. Für diese einfache Schaltung kommt man mit den bereits vorhandenen durchaus hin. Allerdings lassen sich auch in diese Bibliothek sehr einfach eigene Bauteile einfügen.

Die Bauteilezurodnung starten Sie über den Button „CVbcp (Zuordnung von Schaltplan-Symbol zu Layout-Footprint)“.

Im linken Fensterbereich finden Sie die Bezeichner der Schaltungssymbole Ihrer Schaltung wieder. Der rechte Bereich enthält die Liste der physischen Bauteilebibliothek aus der Sie für jedes Schaltungssymbol durch einen Doppelklick ein passendes Bauteil auswählen.

Die fertig erstellten Zuordnungen müssen Sie noch mit einem Klick auf das Diskettensymbol abspeichern.

Damit haben wir unsere kleine Schaltung fertig gestellt und können nun das Layout gestalten.

Pcb-Layout

Mit einem Klick auf den Button „Starte PCBnew“ starten Sie den Layout Editor. Als Nächstes lesen Sie die Netzliste ein. Den Button finden Sie unterhalb der Menüleiste.

Danach lädt Kicad die Bauteile des Schaltplans und stellt Sie auf der Zeichenfläche dar. Wenn Sie sie nicht sofort sehen, liegen diese vermutlich außerhalb Ihres Bildschirms, übereinandergestapelt irgendwo im linken oberen Bildschirmbereich.

Der Reihe nach ziehen Sie nun mit der Maus die Bauteile an ihre vorgesehene Position. Ein einzelnes Bauteil nehmen Sie auf, indem Sie die Maus darüber platzieren und den Buchstaben „G“ auf Ihrer Tastatur drücken. Mit „R“ können Sie auch hier Bauteile rotieren.

Haben Sie alle Bauteile etwa so wie in dem Bild angeordnet, schalten Sie Kicad mit dem im Bild markierten Button in den AutoRouting-Modus. Nun haben Sie im Kontextmenü einen Menüpunkt „Globales automatisches Routen“. Darin finden Sie einen weiteren Punkt „Wähle Lagenpaar“. Nach dem Aufruf dieses Menüpunktes wählen Sie im erscheinenden Dialog für Bestückungs- und Lötseite jeweils die Option „Lötseite“ und beantworten den folgenden Sicherheitshinweis mit OK.

Jetzt können Sie über den Menüpunkt „Automatisches Routen aller Bauteile“ Kicad anweisen, die Leiterbahnen zu zeichnen.

Im nächsten Schritt wollen wir die großflächigen Bereiche festlegen, in denen die Kupferschicht auf der Platine stehen bleiben soll und diese als gemeinsame Massefläche festlegen.

Dazu zoomen Sie in Kicad ( Scrollrad ) einmal in das Layout. Sie werden feststellen, dass die Leiterbahnen mit Netzbezeichnern (N-000001 bis N-000003)  gekennzeichnet sind.  Merken Sie sich nun die Netzbezeichnung der Leiterbahn, die als Masseleitung dient. In diesem Fall N-000003 der Leiterbahne zwischen Anschluss 1 von P1 und Anschluss 2 von P2. Diese Leiterbahn soll Kicad mit der Massefläche verbinden.

Zunächst müssen wir einen Rahmen um unser Layout legen. Wechseln Sie dazu im Dropdownmenü von Lötseite auf PCB-Umriss. Mit dem entsprechenden Werkzeug (grafische Linie/Vieleck) hinzufügen, ziehen Sie dann um Ihr Layout ein Rechteck aus einzelnen Linien.

Schalten Sie wieder zurück auf die Lötseite und Klicken auf den Button „Flächen hinzufügen“. Zeichnen Sie innerhalb der gelben Umrandung ein weiteres Rechteck, dass alle Bauteile einschließt. Im erscheinenden Dialogfenster wählen Sie als Netz N-000003, bestätigen mit OK und wählen anschließend aus dem Kontextmenü „Alle Flächen neu zeichnen“.

Beim Ausdruck des fertigen Platinenlayouts haben Sie verschieden Optionen zur Auswahl. Während Sie für den Ausdruck der Belichtungsvorlage die Voreinstellungen beibehalten können, müssen Sie für den Ausdruck der Bauteile auf der Vorderseite selbstverständlich die entsprechenden Layer auswählen.

Auch hier wieder zum Schluss ein kleiner Screencast mit den hier beschriebenen Arbeitsschritten.

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Platinenherstellung – Platinenlayout mit Kicad Teil 2 zuletzt geändert : Januar 3rd, 2011 by ba