Desenho Electrotécnico - Apresentação_

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Desenho Electrotcnico -- Electrnica -Lus Simes lfcsimoes@estv.ipv.pt Gabinete 15Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

CONSTITUINTES DOS EQUIPAMENTOS ELECTRNICOSDesenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

Electrnica hoje

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Circuito electrnico Na base do funcionamento destes equipamentos est sempre um circuito electrnico De uma forma simplista, este circuito composto por: Componentes electrnicos;

Placa de circuito impresso (PCB printed circuit board)

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Tudo comea numa ideia

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Como passar de um esquema para uma placa PCB?

?

Como desenhar o esquema do circuito (circuit schematic)? Como desenhar a placa de circuito impresso (PCB)?Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

Da electrnica ao produto final

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Componentes mais comuns nos circuitos electrnicos

COMPONENTES ELECTRNICOS

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Exemplo de esquema (schematic)

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Num esquema, as ligaes entre componentes so representadas simplesmente por traos.

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Fontes de alimentao (sources): todos os circuitos tero uma fonte de energia que faz mover os electres da rede elctrica.

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Indutncias mtuas (mutual inductors): seguem o princpio das bobinas mas cumprem outros fins

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Interruptores e comutadores (Switches)

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Resistncias (resistors): ajudam a controlar as correntes e tenses presentes numa montagem

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Um circuito (extremamente) simples:

Uma tenso aplicada a um circuito provocar a movimentao de electres corrente elctrica.

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Condensadores (capacitors): componentes que armazenam energia na forma de campo elctrico

Bobinas (inductors): componentes que armazenam energia na forma de campo magntico

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Rels (Relays)

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Dodos (diodes): controlam o sentido em que flui a corrente.

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Transstores (transistors): componente de 3 terminais em que actuando electricamente sobre um dos terminais se controla a corrente que flui entre os outros dois.

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Outros transstores: JFET e MOSFET

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Tiristores (Thyristors): controlo de correntes em circuitos de potncia

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Elementos tpicos no esquema de um circuito Circuitos digitais (digital circuits): circuitos que operam com base num sistema binrio (On,Off; 0V,5V; etc)

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O mesmo componente pode ser comprado com diferentes apresentaes A aplicao determina o formato a escolher

ENCAPSULAMENTO DOS COMPONENTESDesenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

Mesmo componente, mesma funo, diferentes encapsulamentos!

SMD (surface mount device) Com terminais (Through Hole)

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Os encapsulamentos podem ser de vidro, metal, cermicos ou plsticos O encapsulamento define a dissipao de potncia e as caractersticas de frequncia do componente. Cada encapsulamento designado por uma referncia diferente. Ao projectar uma placa PCB essa referncia que devemos utilizar ao adicionar o componente.Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

Encapsulamento de componentes discretos

TO 92

TO 18

TO 39

TO 220

TO 3Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

TO 126

DO 4

DO 5

DO 8

DO 9

HR 16

HR 23

HT 16

HT 23

HT 29Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

TO 65

TO 3

TO 5m

TO 48

TO 55

TO 83

TO 93

TO 94

TO 92

TO126

TO 127

TO 202

TO 218

TO 220 TO 220 2pin

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Maior integrao Menor espao Mais funes desempenhadas Maior libertao de calor Maior velocidade (frequncia)

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Tecnologias de montagem:

PTH (pin through hole)

SMT (surface mount technology)

BGA (ball grid array)

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BGA socketing

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S Single D Dual Q Quad

GA Grid Array P Package J J bended IP Inline Package IC Integrated Circuit FP Flat Pack S Small SO Small Outline TS Thin SmallDesenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

P Plastic C Ceramic

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Semiconductor Packages Single Chip

P Package IC Integrated Circuit

In-Line Dual In-Line (DIL/DIP) Single In-Line (SIL/SIP)

Single In-Line Memory Module (SIMM) Zig-Zag In-Line Package (ZIP)

Small Outline (SOP / SOIC)Menor que o IL

Small Outline J-Bend Package (SOJ) Small Outline Gull-Wing Package (SOP) Thin Small Outline Package (TSOP)

Quad Surface Mount

Plastic Quad Flat Pack (PQFP) Ceramic Quad Flat Pack (CQFP) Chip Carrier (CC)

Grid Array Multi ChipDesenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

Semiconductor Packages Single Chip

In-Line Small Outline Quad Surface Mount Grid Array Pin Grid Array (PGA) (through hole; impossvel SMT)

Bolas de solda

Ball Grid Array (BGA)

Colocadas em cima de circuito impresso e fundidas por infravermelhos p.ex.

= BGA; mais pequeno

Chip Scale Package (CSP)

Multi Chip Module (MCM)

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DIP (Dual Inline Package) / DIL (Dual In Line) CDIP (Ceramic DIP) PDIP (Plastic DIP) SDIP (Skinny DIP) QIP (Quad) QIP (Quad Inline Package) QFP (Quad Flat Pack) PQFP (Plastic QFP) CQFP (Ceramic QFP) TQFP (Thin QFP) LCC (Leadless Chip Carrier) CLCC (Ceramic LCC) PLCC (Plastic LCC) PLCC (Plastic Leadless Chip Carrier)

Maior afastamento das pistas maior corrente

QFP (Quad Flat Pack)

PGA (Pin Grid Array)

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Evoluo do encapsulamento

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?

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Numerao dos pinos

SIP / SIL

DIP / SDIP / SOIC / SOJ / SOP / SSOP / TSOP / ...

ZIP

PGA / BGA

PLCC / QFP / PQFP

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Correntes

Aquecimento

Todo o integrado sofrer um aquecimento quando em operao. H situaes em que no ser necessrio tomar medidas especiais dado que o encapsulamento suporta a temperatura em casua. Quando tal no acontecer ser necessrio recorrer a sistemas auxiliares de arrefecimento.Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

Uso de dissipadoresCermico

Plstico

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Outras formas de arrefecimento

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Placa de circuito impresso

PCB PRINTED CIRCUIT BOARD

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PCB A printed circuit board, or PCB, is used to mechanically support and electrically connect electronic components using conductive pathways, or traces, etched from copper sheets laminated onto a non-conductive substrate. A PCB populated with electronic components is a printed circuit assembly (PCA), also known as a printed circuit board assembly (PCBA). Materials: Conducting layers are typically made of thin copper foil. Insulating layers are typically laminated together with epoxy resin. The board is typically green in color and made of materials like polytetrafluoroethylene, FR-4, FR-1, CEM-1 or CEM-3.Desenho Electrotcnico Lus Simes - DEE - ESTV

PCB (dupla face)

Folha de cobre

Resina epoxyca (extremamente fina e praticamente invisvel) Camada isolante (FR-4,FR-1,CEM-1,CEM-3,...)

Construo de placas PCB The vast majority of printed circuit boards are made by bonding a layer of copper over the entire substrate, sometimes on both sides, (creating a "blank PCB") then removing unwanted copper after applying a temporary mask (eg. by etching), leaving only the desired copper traces. A few PCBs are made by adding traces to the bare substrate (or a substrate with a very thin layer of copper) usually by a complex process of multiple electroplating steps. There are three common "subtractive" methods (methods that remove copper) used for the production of printed circuit boa