O design de Placa de Circuito Impresso (PCB) é a espinha dorsal da eletrônica moderna, e no coração do design de PCB está o diagrama esquemático. O design de eletrônicos depende muito da criação de esquemas, pois eles mostram como montar circuitos e sistemas. Um mapa esquemático ilustra as conexões entre diversos componentes de um sistema eletrônico por meio dos cabos elétricos. Isso ajuda os engenheiros na visão geral e no planejamento do processo de design. Criar esquemas garante que tudo esteja correto, auxilia na solução de problemas e facilita a comunicação entre fabricantes e engenheiros, seja você estiver trabalhando em um circuito básico ou em um sistema elétrico complexo.

E quando precisamos manter a simplicidade, o único nome que vem à mente é EasyEDA, uma poderosa e amigável ferramenta online de design de PCB. Ela simplifica o processo de leitura e criação de esquemas. Neste guia, vamos orientá-lo passo a passo na compreensão e criação de esquemas de PCB no EasyEDA. Este artigo abordará os motivos para a necessidade de criar esquemas, as principais ações a serem realizadas, os instrumentos que você pode usar e as melhores abordagens para garantir que seus designs funcionem.

O que é um Esquema de PCB?

Um esquema de PCB é uma representação gráfica de um circuito eletrônico. Ele utiliza símbolos padronizados para representar componentes como resistores, capacitores e circuitos integrados, e mostra como esses componentes estão interconectados com fios ou nets. O esquema funciona como uma planta baixa para o layout físico da PCB.

Ao contrário de um diagrama de fiação real, um esquema não representa fisicamente onde as peças são colocadas. Em vez disso, revela como estão logicamente conectadas e interligadas dentro do circuito.

Símbolos padronizados permitem que esquemas simplifiquem até os sistemas mais complexos, facilitando assim que engenheiros e designers comuniquem suas ideias. Desenhos esquemáticos também são bastante cruciais no design de eletrônicos, pois permitem a identificação de problemas antes que se tornem evidentes durante o processo de montagem.

Componentes Comuns em um Design Esquemático:

1. Símbolos Esquemáticos

Antes de mergulhar em um esquema, familiarize-se com os símbolos comuns:

● Resistores: Uma linha em ziguezague ou um retângulo.

● Capacitores: Duas linhas paralelas (capacitores polarizados incluem marcação positiva e negativa).

● Diodos: Um triângulo apontando para uma linha, com polaridade indicada.

● Circuitos Integrados (ICs): Retângulos com pinos rotulados.

● Símbolos de Terra e Alimentação: Símbolos como “GND” para terra e “Vcc” para alimentação.

2. Seguindo Nets (Conexões/fios)

Nets são linhas que conectam componentes. Cada net pode ter um rótulo, como “Vcc” ou “GND”, para identificar sua função. Use esses rótulos para entender como energia e sinais fluem pelo circuito.

3. Valores e Designadores de Componentes

Cada componente tem um designador (por exemplo, R1 para um resistor ou C1 para um capacitor) e um valor (por exemplo, 10 kΩ para um resistor ou 100 µF para um capacitor). Esses detalhes são essenciais para identificar a peça e seu papel no circuito.

Como Ler e Interpretar um Diagrama Esquemático

Esquemas podem conter vários blocos de circuito, lidos da esquerda para a direita ou de cima para baixo. Circuitos frequentemente têm padrões repetitivos. Assim que você entender os símbolos básicos e suas funções, poderá reconhecer esses padrões, simplificando a interpretação de esquemas complexos.

Ele é dividido em 4 seções, cada seção devidamente rotulada conforme sua aplicação. Este circuito é para fins de carregamento de uma bateria de íon-lítio de 3,7 V com corrente máxima de 1,5 A.

Seção 1: Entrada

Um conector de 2 pinos é conectado a 2 capacitores diferentes; esse conector é usado para ligar o carregador da bateria à unidade de alimentação externa. O rótulo de net VIN é usado para conectar um bloco a outro sem fio. Dessa forma, pode-se criar um esquema limpo, fácil de ler e modificar, economizando tempo total.

Seção 2: IC Principal

É um IC de 17 pinos; todas as conexões podem ser feitas conforme indicado no datasheet do IC. 2 LEDs são usados para indicação de carga. O aterramento, os rótulos de net e os fios podem ser vistos corretamente. Na maioria das vezes, ao projetar um circuito grande, recomenda-se dividir o circuito inteiro nesses tipos de pequenos blocos e usar rótulos de net para conexões.

Seção 3: Controle de Carga

O circuito de controle de carga é usado para controlar o IC, projetado conforme os valores e conexões fornecidos no datasheet do IC. O indutor e o capacitor com o diodo aqui atuam como conversão buck. Outros capacitores são usados para manter a tensão de saída estável, e o resistor R10_CC_CTRL define a corrente máxima em 1,5 A.

Seção 4: Saída

Dois conectores são usados aqui, um para a saída e conectado à bateria para carregá-la. O segundo, para selecionar entre duas baterias (1S/2S), uma célula ou duas células.

Às vezes, mais de um capacitor de entrada e saída de diferentes valores são usados devido a problemas de ruído na alimentação. Esses capacitores desviam qualquer ruído para terra e tornam o circuito livre de EMI (ruído eletromagnético).

Passos para Criar um Esquema de PCB no EasyEDA

Passo 1: Cadastre-se e Inicie um Novo Projeto

● Vá ao site do EasyEDA e cadastre-se.

● Clique em “New Project” para criar um espaço de trabalho de esquema em branco.

Passo 2: Posicione os Componentes

● Abra o painel “Library” e procure os componentes necessários. O EasyEDA tem uma extensa biblioteca de símbolos para peças comumente usadas.

● Arraste e solte os componentes na área de trabalho do esquema.

Passo 3: Conecte os Componentes

● Use a ferramenta “Wire” para desenhar conexões (nets) entre os pinos dos componentes.

● Certifique-se de rotular nets críticas como alimentação e terra para maior clareza.

Passo 4: Anote o Esquema

● Use a ferramenta “Annotation” para atribuir designadores únicos (por exemplo, R1, C2) a todos os componentes automaticamente.

● Adicione notas de texto ou comentários, se necessário, para explicar partes complexas do circuito.

Passo 5: Execute a Verificação de Regras Elétricas (ERC)

● Execute um ERC para detectar problemas como pinos não conectados ou curtos.

● Corrija quaisquer erros destacados pela ferramenta.

Passo 6: Salve e Compartilhe

● Salve seu esquema na nuvem ou exporte como PDF ou imagem.

● Compartilhe o projeto com colaboradores ou exporte para o layout da PCB.

Dicas para um Design Esquemático Eficiente

Os fios são os heróis de um diagrama esquemático, pois são usados para conectar componentes. A legibilidade e a reprodutibilidade de um circuito limpo e devidamente rotulado superam as de um circuito aleatório. Alguns aspectos-chave dos fios e conexões em esquemas:

Organização: Organize os fios logicamente e rotule-os adequadamente para indicar suas funções, garantindo que a corrente elétrica siga os caminhos pretendidos.

Cores: Em alguns esquemas eletrônicos, os fios podem ter códigos de cores representando atributos específicos, como conexões de alimentação, terra ou sinal, facilitando a identificação rápida.

Terminações: Conexões entre fios e componentes, frequentemente representadas por pontos ou junções, são pontos vitais no circuito onde a corrente se une ou se divide.

Roteamento de Rótulos de Net: Identifica e nomeia conexões ou nós elétricos específicos, simplificando o diagrama ao reduzir o número de fios desenhados. Ajuda a indicar claramente quais pontos estão eletricamente conectados sem poluir visualmente o esquema.

Use Grid Snap: Ative o snap de grade para alinhamento preciso de componentes e conexões.

Solução de Problemas com Esquemas

Isolar Seções: Ao solucionar problemas, isole seções específicas do circuito usando o esquema. Isso ajuda a restringir os problemas potenciais e localizar componentes com defeito com mais eficiência.

Verificar Conexões: Examine as conexões entre componentes. Procure por interrupções no circuito, conexões soltas ou componentes que possam ter falhado.

Medição de Tensão e Corrente: Use o esquema para entender os valores esperados de tensão e corrente em diferentes pontos do circuito. Essas informações são inestimáveis ao diagnosticar problemas.

Conclusão

Um diagrama esquemático bem projetado é a base de um design de PCB bem-sucedido, servindo como planta baixa para funcionalidade do circuito, solução de problemas e fabricação. Ao ilustrar claramente as conexões dos componentes, distribuição de energia e fluxo de sinais, os esquemas agilizam o processo de desenvolvimento, reduzem erros e melhoram a colaboração entre engenheiros.

Com ferramentas como EasyEDA, criar e gerenciar esquemas tornou-se mais intuitivo, permitindo que iniciantes e profissionais projetem circuitos eficientes e livres de erros. Esquemas estruturados adequadamente, com nets rotuladas, blocos de design modulares e anotações claras, garantem legibilidade e facilidade de modificação. Além disso, executar uma Verificação de Regras Elétricas (ERC) antes de prosseguir para o layout da PCB ajuda a detectar e corrigir possíveis problemas precocemente.

Em última análise, dominar o design esquemático é essencial para desenvolver sistemas eletrônicos de alta qualidade. Seja trabalhando em um circuito simples ou em uma PCB de várias camadas, um esquema bem organizado garante precisão, eficiência e transição tranquila do design à produção.