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© raf/sev V1.0 01/11 Teil2 EAGLE 5x für Einsteiger Layout Referenzen: EAGLE Kurzdokumentation, Handbuch, Tutorial.

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1 © raf/sev V1.0 01/11 Teil2 EAGLE 5x für Einsteiger Layout Referenzen: EAGLE Kurzdokumentation, Handbuch, Tutorial

2 © raf/sev V1.0 01/11 Erstellt mit 3dfunc41.ulp und POV-Ray © Matthias Weißer

3 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger 3 Kapitel 1 Wörterbuch – Leiterplatte 1 Wörterbuch – Leiterplatte 2 Die Regel – Definition Die Regel in der Praxis Ansicht der Toolbars im Board-Editor Raster: HTL-Standard Raster: CadSoft-Standard Ende Kapitel 1

4 © raf/sev V1.0 01/11 mil … 1/1000 Zoll = 25,4 µm, wichtige Grundeinheit der Leiter- plattentechnik, sowie e …1/10 Zoll = 100mil = 2,54mm e-Raster Grid … Raster, in dem gearbeitet wird, kann metrisch oder zöllig sein. Anzeige als Punkte oder Linien Airwire … Luftlinie, noch nicht geroutete Verbindung (Gummiband) oder durch Ripup … wieder aufgelöste, bereits gelegte Verbindung Ratsnest … berechnet die momentan KÜRZESTE elektrische Verbindung, nach Move muss neu gerechnet werden Route … Verlegen der Leiterbahn DRC … Design Rules Check, Prüfung des Layouts nach verschiedenen vorgegebenen (HTL-)Regeln Clearance … zu geringer Abstand von Leiterbahnen oder Bauteilen zueinander, gemeldet vom DRC, muss korrigiert werden, z.B. mit Move oder F7 Anfängerfehler: Es wird das SCH geschlossen und am BRD gearbeitet – Konsistenz verloren! EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Kleines Eagle-Wörterbuch - Leiterplatte 4

5 © raf/sev V1.0 01/11 Polygon (Vieleck) … Kupferfläche, KANN mit einem Potenzial – z.B. GND – verbunden werden oder potenzialfrei bleiben, um Chemikalien beim Ätzen zu sparen – Umweltschonung! Orphans … verwaistes Kupfer, hat keine Verbindung mit anderen Polygon-Flächen, abschaltbar Thermal … Wärmefalle, erleichtert das Löten in Flächen (Polygonen) Pad … besteht aus der Kupferfläche, auf der gelötet wird und der Bohrung (Drill), in die der Bauteilanschluss gesteckt wird (entfällt bei SMD) Fehler-Polygon … zeigt Verletzungen der Regeln des DRC an, muss zuerst behoben und dann mit dem Button Delete All gelöscht werden. Kontrolle durch neuerliches Aufrufen des DRC. Das normale Delete funktioniert NICHT! EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Kleines Eagle-Wörterbuch - Leiterplatte 5

6 © raf/sev V1.0 01/11 Die 40/40/40- (40 hoch 3) Regel 40 mil = 1 mm Standard-Leiterbahnbreite (voreingestellt) 40 mil = 1 mm Abstand zu Leiterbahnen und Abstand zu Pads 40 mil = 1 mm Abstand zu jeglichem Rand (Bohrung, Kontur) brauchbare und reproduzierbare Ergebnisse Grund: brauchbare und reproduzierbare Ergebnisse Wichtig: Diese Werte sind Mindestwerte, mehr ist auf jeden Fall erlaubt bzw. gewünscht! In Sonderfällen ist auch weniger erlaubt, jedoch nur nach sorgfältiger Prüfung und Rücksprache, wenn keine andere Lösung möglich erscheint! Beispiel: Digitalprojekt mit hoher Packungsdichte bzw. SMD. 6 EAGLE für Einsteiger Kapitel 1

7 © raf/sev V1.0 01/11 7 EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 Die Regel in der Praxis Leiterbahnbreite Abstand Kupfer zu Printkante (Rand) Pad-Abstand

8 © raf/sev V1.0 01/11 Open Save Print Grid Switch to Schematic CAM- Prozess Use Library Script Run ULP Undo Redo Zoom in Zoom fit Zoom out Zoom Redraw Zoom Select Cancel Help Go Info Display Move Mirror Group Cut Delete Pinswap Name Smash Split Wire Circle Rectangle Via Hole Ratsnest Show Mark Copy Rotate Change Paste Add Replace Miter Optimize Ripup Text Arc Polygon Signal Route ERC Errors Auto-Router DRC Value EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 8 Ansicht der Toolbars im Board-Editor Action-Toolbar Kommando-Toolbar Bubble-Help Benutzerführung (am linken unteren Bildschirmrand) Lock Attribute Festkleben des Bauteils an bestimmter Position

9 © raf/sev V1.0 01/11 UNBEDINGT vermeiden, es ist sonst praktisch UNMÖGLICH, ordentlich zu routen! Sollte es doch einmal passiert sein: cmd-snap- board.ulp machts wieder gut! EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 9 Der Raster: HTL-Standard Nach persönlicher Vorliebe Umschalten auf das alternative Raster: Bei aktivem Move- Befehl Alt-Taste drücken & halten Tipp: HTL-Standard- Einstellungen belassen, sie sind praxiserprobt! Klick mit rechter Maustaste auf Grid-Button Damit kann die vorhergehende Einstellung wieder aufgerufen werden

10 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 1 10 Der Raster: CadSoft-Standard Nicht empfehlenswert, kann nach einmaliger Verwendung mit Letztes wieder auf den Schulstandard gesetzt werden!

11 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger 11 Kapitel 2 Nach dem Umschalten auf BRD Back-Forward-Annotation aufrecht Back-Forward-Annotation verloren Back-Forward-Annotation wieder herstellen Ende Kapitel 2

12 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 12 Ansicht nach dem Umschalten auf BRD Printumrandung, Größe abhängig von der Lizenz Airwires (Luftlinien)Gummiband mit den Verbindungen laut SCH Bauteile Printplatte, auf dem das Layout untergebracht wird Ab jetzt darf das SCH auf KEINEN Fall geschlossen werden! Die Konsistenz geht verloren und damit die Back-Forward- Annotation! Hinweis: Wird beim Benutzen einer Schul- Leiterplatte gelöscht

13 © raf/sev V1.0 01/11 Back-Forward-Annotation aufrecht EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 13 Daher kann im BRD KEIN Bauteil zugefügt werden

14 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 14 Back-Forward-Annotation verloren Wird das BRD (irrtümlich) geschlossen und ein Bauteil im SCH eingefügt, danach wieder das BRD geöffnet, dann kommen folgende Fehlermeldungen:

15 © raf/sev V1.0 01/11 Fehler-Report ausdrucken, Fehlerbehebung durchführen, so lange, bis KEIN Fehler mehr gemeldet wird: Danach ist die Konsistenz wieder erreicht. (wenn noch nicht zuviel Arbeit investiert) : Quick & Dirty (wenn noch nicht zuviel Arbeit investiert) : BRD löschen und neu beginnen EAGLE für Einsteiger Kapitel 2 15 Back-Forward-Annotation wieder herstellen

16 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger 16 Kapitel 3 Die harte Tour: Markieren Verschieben 1 Verschieben 2 Beschriften Verschieben der Bauteile 1 Verschieben der Bauteile 2 Verschieben der Bauteile 3 Ende Kapitel 3

17 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 17 Die harte Tour: Module bilden Module markieren, diese werden anschließend der Reihe nach beim Positionieren abgearbeitet. Damit bleibt die Übersichtlichkeit erhalten! Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4 Funktionsuntergruppen

18 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 18 Die harte Tour: Verschieben 1 Eingabe in der Kommandozeile, dann enter Tipp: Man kann JEDES Bauteil an beliebige Koordinaten setzen, unabhängig vom eingestellten Grid. Wieder auf Standard-Raster zurückholen: Strg-Taste + oder F7 Hinweis: Jede selbst eingefügte Leiterplatte MUSS zuerst auf Koordinaten-Ursprung x=y=0 gesetzt werden! Absolute x = 0/y = 0- Koordinate, NICHT verschiebbar! X Y

19 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 19 Die harte Tour: Verschieben 2 Der Zeichnungsrahmen kann beliebig positioniert werden, da er kein reales Bauteil ist!

20 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 20 Die harte Tour: Beschriften Zu Dokumentationszwecken beschriften mit: Projektname, Autor, Versionsnummer, Z-Nummer (wenn verlangt) Layer: Bottom (wird mitgeätzt) Hinweis: Bei doppelseitigen Leiterplatten MUSS auch am Top-Layer beschriftet werden (z.B. Bauteil- Seite)! Eagle stellt die Schrift spiegelverkehrt dar, da sie auf Bottom Kupfer (Lötseite) liegt. Merke: Man sieht von der Bestück- ungsseite wie durch eine Glasplatte auf die Kupferseite!

21 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 21 Die harte Tour: Verschieben der Bauteile 1 Gruppe bilden, rechte Maustaste schließt Gruppe, dann: oder F7, Strg+ rechte Maustaste Nochmals Strg+rechte Maustaste rotiert Gruppe in 90-Grad- Schritten, linke setzt ab Ab jetzt MUSS die Schaltung bereit liegen! Die Bauteile der Module der Reihe nach in die Printfläche verschieben Siehe auch: Eagle-Layout-Hilfe

22 © raf/sev V1.0 01/11 Ab jetzt die WICHTIGSTEN Buttons: MOVE (F7) + RATSNEST (zum Berechnen der kürzesten elektrischen Verbindung) EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 22 Die harte Tour: Verschieben der Bauteile 2 Tipp: Nicht benötigte Layer, auch tValues (bzw. bValues) wegschalten, das erhöht die Übersichtlichkeit! Arbeitserleichterung! Weiters: Ein-, Ausgänge, Versorgung und sonstige Schnittstellen an den Rand schieben!

23 © raf/sev V1.0 01/11 SMD-Bauteile liegen zuerst immer am Top-Layer, sie müssen bei einseitigen Layouts auf BOTTOM gespiegelt werden EAGLE für Einsteiger Kapitel 3 23 Die harte Tour: Verschieben der Bauteile 3 Vor dem Spiegeln Nachher mehrfache Versuche Geduld Die Kunst beim Layouten besteht in der überlegten und Platz sparenden Anordnung der Bauteile. Das erfordert mehrfache Versuche und Geduld! Siehe auch: Eagle-Layout- Hilfe Die Anordnung der Bauteile scheint brauchbar, nun kommt der erste Versuch des Routens.

24 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger 24 Kapitel 4 Vorbemerkung zum Layout Erster Route-Versuch Routen von SMD-Bauteilen Eingesperrt – was nun? Das Märchen von der bösen Drahtbrücke Einfügen einer Drahtbrücke 1 Einfügen einer Drahtbrücke 2 Drahtbrücke – Change Package, DRC Ende Kapitel 4

25 © raf/sev V1.0 01/11 gutes Umweltschonung Ein gutes Layout zeichnet sich durch überlegte Anordnung der Bauteile und geringst möglichen Platzbedarf aus! Das ist auch im Sinn der Umweltschonung. Das Routen einer Schaltung ist der mit Abstand zeitaufwändigste Teil der Leiterplattenherstellung. Es erfordert Erfahrung, VIEL GEDULD und manchmal auch den Mut, bereits fertig geglaubte Layout-Teile oder auch das gesamte Layout zu verwerfen und von VORNE zu beginnen. Erfahrung muss man sich mühevoll erwerben. ES ist FALSCH, zu glauben, nach 2 Stunden alles fertig zu haben. Fehler dürfen und werden passieren, jedoch muss man gewillt sein, aus ihnen zu lernen und es beim nächsten Mal besser zu machen. Nur so ist eine schrittweise Verbesserung zu erreichen und damit verbunden ein Erfolgserlebnis. Merke Merke : Ein Layout ist NIEMALS fertig, es bleibt IMMER ein Kompromiss! EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 25 Vorbemerkung zum Layout:

26 © raf/sev V1.0 01/11 Das war ja noch nicht schwer und wir kommen gut voran … EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 26 Erster Route-Versuch

27 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 27 Routen von SMD- oder off-grid-Bauteilen IMMER vom Pad WEG routen! zusätzliche Hilfe: Alternatives Grid (Alt-Taste) verwenden. Es kann auch notwendig sein, die Leiterbreite zu verringern. Geringste, fertigbare Breite: 0,4mm Tipp: SMD-Pad Ziel-Netz

28 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 28 Doch plötzlich … Versperrte Routing-Wege Was tun?

29 © raf/sev V1.0 01/11 Drahtbrücken sind bei einseitigen Leiterplatten UNVERZICHTBARE Bauteile. Sie helfen, Flächen von Leiterschleifen klein zu halten - EMV! Gute einseitige Layouts benötigen Drahtbrücken. Sie ermöglichen das Überwinden von Sperren durch andere Netze. Drahtbrücken werden wie normale Bauteile behandelt und scheinen auch in der Stückliste auf. Ihr Einsatz wird nachfolgend erklärt. EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 29 Das Märchen von der bösen Drahtbrücke

30 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 30 Drahtbrücke einfügen, Arbeitsschritte Muss im Schaltplan eingefügt werden, wegen der B ack- F orward- A nnotation Das unter der Brücke liegende Netz- Stück auswählen Löschen Netzsegment gleich benennen Kontrolle, alles OK! Danach Umschalten ins BRD, Verschieben an die Problemstelle oder F7 Fehlermeldung durch Programm bedingt, daher diese Meldung(en) billigen!

31 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 31 Setzen im Layout, Kontrolle mit DRC Irgend etwas stimmt hier nicht … 1. Brücke liegt über anderem Netz – sie ist zu kurz 2. Abstand zum MP zu gering DAHER: Hinweis: Fehler- Polygone können NUR mit diesem Button gelöscht werden!

32 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 4 32 Fehlerbehebung durch Change Package Vorher: Brücke zu kurz Nachher: Brücke hat richtige Länge Nach dem DRC:

33 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger 33 Kapitel 5 Fertig geroutet Heißwaschgang Polygon, das unbekannte Wesen Polygon - Formen Feinarbeit die Erste Feinarbeit die Zweite Feinarbeit die Dritte Feinarbeit Bohrplan -- Bohrlegende 1 Feinarbeit Bohrplan -- Bohrlegende 2 Ende Kapitel 5

34 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 34 Fertig geroutet? … aber das Ergebnis ist alles andere als zufrieden stellend Platzverschwendung, zuviel Kupfer muss weggeätzt werden!

35 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 35 Daher: Heiß waschen Platine auf andere Größe tauschen und fertig routen

36 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 36 Polygon, das unbekannte Wesen Umweltschonung durch Polygon aus potenzialfreiem Kupfer. Ein Polygon kann auch mit jedem beliebigen Potenzial verbunden werden, bevorzugt jedoch mit GND als Schirmfläche. Thermal, erleichtert das Löten

37 © raf/sev V1.0 01/11 37 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 37 Polygon, Formen Polygone sind meistens gleich geformt wie die Leiterplatte – jeder Links-Klick setzt ein Element ab, Schließen mit 2x Klick. Es kann aber jede beliebige Form (z.B. mit Split (F8) & Move (F7)) annehmen: Hinweis: Polygone werden erst nach Ratsnest frei gerechnet und erscheinen beim Aufruf des Layouts NUR als Umrisse!

38 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 38 Feinarbeit die Erste Wie wirds gemacht? Entweder händisch oder über die Kommandozeile Gro(up) all, dann enter Gruppe bilden, Smash, mit Strg+rechter Maustaste Vorgang auslösen Danach: Positionieren mit oder F7 VorherNachher

39 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 39 Feinarbeit die Zweite Sehr hilfreich beim Verschieben: Airwire zeigt bei Name bzw. Value zum Bauteil-Mittelpunkt Bei gesmashter Beschriftung können Größe, Standard 1,27mm und Ratio (Verhältnis Höhe zu Breite), Standard 14 verändert werden. Bei Platzmangel kann die Schrift auch verkleinert werden. Sie sollte aber nicht kleiner als 0,8mm sein (Lesbarkeit).

40 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 40 Feinarbeit die Dritte Ausgabe einer Stückliste mit: Datei, Exportieren, Partlist Ausgabeformat: Reine Textdatei (ASCII) Hinweis: Dateiendung vergeben, damit öffnet der Windows-Editor die Datei ohne Probleme. Für den Eagle-Editor ist keine Endung notwendig.

41 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 41 Feinarbeit – Bohrplan – Bohrlegende 1 Zum Fertigen einer Leiterplatte gehört neben dem Ätzen der Leiterbahnen auch das Bohren und wo notwendig, Fräsen. Dies geschieht entweder händisch oder mit einem Fräs-Bohr-Plotter. Dazu muss eine Bohrlegende erzeugt werden, in der die benötigten Bohrer aufgelistet sind. Dazu benutzt man das ULPdrillegend_wis.ulp. Nach dem Start erscheint folgendes Fenster: Dieses ULP automatisiert das Erstellen des Bohrplans und der Bohrerliste. Die Voreinstellungen können übernommen werden, der Vorgang wird mit OK gestartet. Wichtig : Um die Legende sichtbar zu machen, muss der Layer Drill_legend eingeschaltet sein! Das Ergebnis wird in der nächsten Folie dargestellt.

42 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 5 42 Feinarbeit – Bohrplan – Bohrlegende 2 Hinweis: Farben wegen besserer Sichtbarkeit geändert! Das Endergebnis – Bohrplan mit Legende – wird für die Dokumentation bzw. Fertigung ausgedruckt Die Legende muss nahe am Layout platziert werden. Dazu ist der Layer 23 – tOrigins zu aktivieren Pfeil. Danach kann man mitMove/F7 die Legende positionieren. Plated: Bedeutet, dass bei einer doppelseitigen Platine diese Löcher durchkontaktiert werden. Dies ist bei einseitigen Platinen bedeutungslos. QTY: Anzahl der Löcher

43 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger 43 Kapitel 6 Ausdrucken 1 Ausdrucken 2 Ausdrucken 3 Ende Kapitel 6

44 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 6 44 Feinarbeit – Ausdrucken 1 Der Schul-Zeichnungsrahmen hat verschiedene Layer für den Dokumentationsausdruck voreingestellt. Je nach eingeblendetem Layer wird der richtige Text im Schriftkopf gedruckt. Tipp: Für einen Service-Plan dient die Script-Dateieagle_gray_print_ink-jet-laser.scr Da mehrere Layer eingeblendet sind, sieht der Schriftkopf SO aus (alte Version): Das kann akzeptiert werden. Der neue Zeichnungsrahmen enthält ALLE notwendigen Layer voreingestellt

45 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 6 45 Feinarbeit – Ausdrucken 2 Ausgabe einer Stückliste mit File Export, danach Ausdrucken Position des Bauteil-Mittelpunkts Bauteil gedreht Bauteil gedreht & gespiegelt

46 © raf/sev V1.0 01/11 EAGLE für Einsteiger Kapitel 6 46 Feinarbeit – Ausdrucken 3 Hinweis: Da in diesem Projekt auch ein SMD-Bauteil vorkommt, müsste der Bestückungsplan Bottom GESPIEGELT ausgedruckt werden. Service-Plan

47 © raf/sev V1.0 01/11 Gibt es noch Fragen? Weiter geht es im Teil 3 CAM (Fertigung)

48 © raf/sev V1.0 01/11 Mit besonderem Dank an: Alexander Sevelda, Leopold Wayßmaier, Helmut Weiss, Albert Rafetseder, sowie Schülern verschiedener Klassen für die konstruktive Kritik und Mitarbeit!

49 © raf/sev V1.0 01/11 Danke für die Aufmerksamkeit


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