طراحی برد الکترونیکی

طراحی برد الکترونیکی

دلایل زیادی وجود دارد که ما نیاز به ساخت یک برد الکترونیکی داریم. مثلا می‌خواهیم یک لامپ را روشن کنیم، یک موتور را راه‌اندازی کنیم و یا غیره. همه این قطعات مثل لامپ، موتور، حتی یک LED چیزهایی که ما آن‌ها را” بار (load)”می‌نامیم، برای کار کردن به جریان یا ولتاژ خاصی نیاز دارند. این ولتاژ ممکن است یک ولتاژ ثابت DC یا ولتاژ AC باشد. اما ساخت برد الکترونیکی فقط با یک منبع و یک بار امکان پذیر نیست! ما به المان های دیگری هم نیاز داریم!

می‌توان یک برد الکترونیکی را مجموعه‌ای از اجزای الکترونیکی مانند مقاومت، ترانزیستور، خازن، سلف، دیود و غیره که توسط سیم‌های رسانا به هم متصل می‌شوند، تعریف کرد. برای اینکه به عنوان یک برد الکترونیکی و نه الکتریکی شناخته شود، باید حداقل یک مؤلفه فعال (مثلا ترانزیستور یک عنصر فعال است) در آن حضور داشته باشد. در این مقاله قصد داریم تا مراحل طراحی مدار الکترونیک و انواع طراحی برد الکترونیک را به صورت کلی شرح دهیم.

مراحل طراحی برد الکترونیکی به صورت زیر است.

· فهمیدن مسئله و آن‌چه در طراحی بدان نیازمندیم

· شکستن مسئله به زیر مسئله‌‌های کوچک‌تر برای طراحی بخش‌های مختلف مانند تغذیه، ورودی و خروجی، پردازنده

?

· طراحی و شبیه‌سازی در نرم‌افزارهایی مثل ltspice و پروتئوس

?

· طراحی برد مدار چاپی در نرم‌افزار التیوم دیزاینر

?

· مونتاژ و تست صحت عملکرد برد مدار چاپی

?

پیشنهاد می‌­شود برد الکترونیکی طراحی شده را ابتدا در یک نرم افزار شبیه­‌سازی کنید تا هم عیب­‌های احتمالی را قبل از خریدن قطعات بررسی کنید و هم از صحت قطعاتی که انتخاب کرده‌­اید اطمینان حاصل کنید. هم­چنین در صورتی که قطعات شما از قبل مشخص­ شده باشد، با شبیه­‌سازی از معیوب­ شدن قطعات در صورت کارکرد نادرست مدار جلوگیری خواهید­ کرد. هم­چنین استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌­ساز این امکان را به شما می­‌دهد که علاوه بر اطمینان از صحت عملکرد مدار، کمیت­‌های مدار را اندازه‌گیری و هم­چنین برد طراحی­‌شده را نیز تجزیه و تحلیل کنید.

البته نکته­‌ی مهمی که باید به آن اشاره کرد این است که هیچ تضمینی وجود ندارد که بردی که در شبیه­‌سازی درست کار می­‌کند، بعد از پیاده سازی حتما به درستی عمل خواهد کرد. چرا که در شبیه­‌سازی موارد بسیاری از شرایط دنیای واقعی مانند مسئله پراهمیت نویز محیط، و سایر شرایطی که می­‌تواند در هر محیط وجود داشته باشد، در نظر گرفته نمی‌­شود. به عنوان مثال مقاومت سیم‌ها همواره در شبیه سازی ها صفر در نظر گرفته می‌شود اما در واقعیت چنین نیست؛ علاوه بر این، حرارتی که از اتلاف انرژی در این سیم‌ها به وجود می‌آید نیز بر مقدار خازن، مقاومت و یا قطعات دیگر در برد و در نتیجه بر عملکرد کلی تاثیر می‌گذارد و حتی در موارد حساس ممکن است مدار اصلا کار نکند. با این حال می‌­توان گفت که اگر برد الکترونیکی در شبیه‌­سازی به درستی کار نکرد در واقعیت نیز به درستی کار نخواهدکرد!

بسته به نوع بردی که طراحی می‌کنید و نوع قطعاتی که در برد استفاده می‌شود ممکن است به این نتیجه برسید که نویز یا شرایط محیطی تاثیر چندانی بر عملکرد آن ندارد اما اگر فکر می‌کنید شرایط محیطی می‌تواند بسیار در نتیجه عملکرد برد الکترونیکی طراحی شده شما موثر باشد، یا می­‌خواهید از بین چند قطعه الکترونیکی که کاری مشابه انجام می‌­دهند یکی را که در شرایط محیطی شما عملکرد بهتر و یا مقاوم‌­تری دارد، انتخاب کنید پیشنهاد می‌­شود ابتدا برد را بر روی بردبورد، پیاده سازی کنید. تا در صورت لزوم مشکلات آن برطرف شود.

گام بعدی در طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی طراحی یک مدار چاپی است.