Baskılı devre kartlarından bahsederken, acemiler genellikle "PCB şemaları" ile "PCB tasarım dosyalarını" karıştırırlar, ancak aslında bunlar farklı şeylere atıfta bulunur. Aralarındaki farkları anlamak, PCB'leri başarılı bir şekilde üretmenin anahtarıdır; dolayısıyla yeni başlayanların bunu daha iyi yapabilmelerini sağlamak için bu makale, PCB şemaları ile PCB tasarımı arasındaki temel farkları açıklayacaktır.

PCB nedir
Şematik ve tasarım arasındaki farka girmeden önce anlaşılması gereken şey PCB nedir?

Temel olarak elektronik cihazların içinde baskılı devre kartı olarak da adlandırılan baskılı devre kartları bulunur. Değerli metalden yapılmış bu yeşil devre kartı, cihazın tüm elektrikli bileşenlerini birbirine bağlar ve cihazın normal şekilde çalışmasını sağlar. PCB olmadan elektronik ekipman çalışmaz.

PCB şeması ve PCB tasarımı
PCB şeması, farklı bileşenler arasındaki işlevselliği ve bağlantıyı gösteren basit bir iki boyutlu devre tasarımıdır. PCB tasarımı üç boyutlu bir düzendir ve devrenin normal çalışması garanti edildikten sonra bileşenlerin konumu işaretlenir.

Bu nedenle PCB şeması, baskılı devre kartı tasarlamanın ilk kısmıdır. Bu, ister yazılı ister veri biçiminde olsun, devre bağlantılarını tanımlamak için üzerinde anlaşmaya varılan sembolleri kullanan grafiksel bir gösterimdir. Ayrıca kullanılacak bileşenleri ve bunların nasıl bağlandığını da belirtir.

Adından da anlaşılacağı gibi PCB şeması bir plan ve taslaktır. Bileşenlerin özel olarak nereye yerleştirileceğini belirtmez. Bunun yerine şematik, PCB'nin sonuçta nasıl bağlantı kuracağını ve planlama sürecinin önemli bir parçasını nasıl oluşturacağını özetlemektedir.

Plan tamamlandıktan sonra bir sonraki adım PCB tasarımıdır. Tasarım, bakır izlerinin ve deliklerin düzeni de dahil olmak üzere PCB şemasının düzeni veya fiziksel temsilidir. PCB tasarımı yukarıda belirtilen bileşenlerin yerini ve bakırla bağlantılarını gösterir.

PCB tasarımı performansla ilgili bir aşamadır. Mühendisler, ekipmanın düzgün çalışıp çalışmadığını test edebilmek için PCB tasarımına dayalı gerçek bileşenler ürettiler. Daha önce de belirttiğimiz gibi PCB şemasını herkesin anlayabilmesi gerekir ancak prototipe bakarak fonksiyonunu anlamak kolay değildir.

Bu iki aşamayı tamamladıktan ve PCB'nin performansından memnun kaldıktan sonra bunu üretici aracılığıyla uygulamanız gerekir.

PCB şematik elemanları
İkisi arasındaki farkı kabaca anladıktan sonra PCB şemasının elemanlarına daha yakından bakalım. Bahsettiğimiz gibi tüm bağlantılar görünür ancak akılda tutulması gereken bazı uyarılar vardır:

Bağlantıların net olarak görülebilmesi için ölçekli olarak oluşturulmamıştır; PCB tasarımında birbirlerine çok yakın olabilirler
Bazı bağlantılar birbirini kesebilir ve bu aslında imkansızdır.
Bazı bağlantılar sayfa düzeninin karşı tarafında olabilir ve bağlantılı olduklarını belirten bir işaret bulunur
Bu PCB “planı”, tasarıma dahil edilmesi gereken tüm içeriği açıklamak için bir sayfa, iki sayfa veya hatta birkaç sayfa kullanabilir

Dikkat edilmesi gereken son nokta, daha karmaşık şemaların okunabilirliği artırmak için işleve göre gruplandırılabileceğidir. Bağlantıların bu şekilde düzenlenmesi bir sonraki aşamada gerçekleşmeyecek ve şemalar genellikle 3D modelin son tasarımıyla eşleşmiyor.

PCB tasarım öğeleri
PCB tasarım dosyalarının öğelerini daha derinlemesine incelemenin zamanı geldi. Bu aşamada yazılı planlardan laminat veya seramik malzemeler kullanılarak oluşturulan fiziksel temsillere geçiş yaptık. Özellikle kompakt bir alana ihtiyaç duyulduğunda, bazı daha karmaşık uygulamalar esnek PCB'lerin kullanımını gerektirir.

PCB tasarım dosyasının içeriği şematik akışın oluşturduğu planı takip eder, ancak daha önce de belirtildiği gibi ikisi görünüş olarak çok farklıdır. PCB şemalarını tartıştık ama tasarım dosyalarında ne gibi farklılıklar gözlemlenebilir?

PCB tasarım dosyalarından bahsettiğimizde baskılı devre kartı ve tasarım dosyalarını içeren 3 boyutlu bir modelden bahsediyoruz. Tek katmanlı veya çok katmanlı olabilirler, ancak en yaygın olanı iki katmandır. PCB şemaları ile PCB tasarım dosyaları arasında bazı farklılıklar gözlemleyebiliriz:

Tüm bileşenler doğru şekilde boyutlandırılmış ve konumlandırılmıştır
İki noktanın birbirine bağlanmaması gerekiyorsa, aynı katman üzerinde birbirlerini geçmelerini önlemek için bunların etrafından dolaşması veya başka bir PCB katmanına geçmesi gerekir.

Ayrıca kısaca bahsettiğimiz gibi PCB tasarımı gerçek performansa daha fazla önem verir çünkü bu bir dereceye kadar nihai ürünün doğrulama aşamasıdır. Bu noktada tasarımın pratik olması, aslında çalışması gerektiği ve baskılı devre kartının fiziksel gereksinimlerinin dikkate alınması gerekir. Bunlardan bazıları şunlardır:

Bileşenlerin aralıkları yeterli ısı dağılımına nasıl izin veriyor?
Kenardaki konektörler
Akım ve ısı sorunlarına ilişkin olarak çeşitli izlerin ne kadar kalın olması gerektiği

Fiziksel sınırlamalar ve gereksinimler, PCB tasarım dosyalarının genellikle şematikteki tasarımdan çok farklı görünmesi anlamına geldiğinden, tasarım dosyaları bir serigraf katmanı içerir. İpek ekran katmanı, mühendislerin tahtayı birleştirip kullanmasına yardımcı olmak için harfleri, sayıları ve sembolleri gösterir.

Tüm bileşenler baskı devre kartı üzerine monte edildikten sonra planlandığı gibi çalışmak gerekir. Değilse, yeniden çizmeniz gerekir.