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Tutorial Ares
Escola Politécnica de Pernambuco
Tutorial ARES
Este documento descreve as principais funcionalidades da ferramenta ARES, integrantes do
aplicativo PROTEUS. Este tutorial está baseado na versão 8. Sugiro fortemente consultar antes
o Tutorial Proteus7.1 que descreve as principais funcionalidades da ferramenta ISIS para
simulação de circuitos eletrônicos.
Sumário
Tutorial ARES ................................................................................................................................. 1
Tela Principal ............................................................................................................................. 2
Lista de materiais para compras - BOM .................................................................................... 2
Tela principal do ARES ............................................................................................................... 5
Iniciando um projeto de PCB..................................................................................................... 7
Associando encapsulamentos a componentes ......................................................................... 9
Criando novos componentes no ISIS ....................................................................................... 15
Iniciando o Layout da PCB ....................................................................................................... 21
Fazendo as conexões com trilhas ................................................................................................ 24
Inserindo Jumpers ................................................................................................................... 27
Alterando Ilhas e Vias .............................................................................................................. 28
Definindo as bordas da placa .................................................................................................. 30
Inserindo Plano de Terra ou Plano de Potência ...................................................................... 32
Inserindo furos para fixação com parafusos ou rasgos na placa ............................................ 35
Criando novos encapsulamentos não existentes na biblioteca .............................................. 36
Imprimindo o Layout Projetado .............................................................................................. 40
Gerando os arquivos Gerber ................................................................................................... 40
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Tela Principal
Para os que já estão familiarizados com o Proteus podem estranhar a figura abaixo como a tela
do ARES. A versão 8 juntou todos os aplicativos e criou a noção de projeto. No seu projeto
estarão todos os desenvolvimentos realizados: circuito eletrônico, layout da placa de circuito
impresso (PCI ou PCB – Print Circuit Board), visualização 3D e visualização de Gerber1. Ao clicar
nos botões para exportação para o ARES e para a visualização 3D, as abas para as telas e
aplicativos aparecerão ao lado da aba do ISIS.
Visualização 3D
Exportar para ARES
Outras duas novidades nesta versão 8 merecem muito destaque. A primeira é que os
aplicativos estão todos interligados, ao realizar mudanças no circuito eletrônico (aba ISIS) elas
são automaticamente exportadas para a net (mapeamentos de ligações para a confecção da
PCB) no ARES. Da mesma forma ao se alterar o layout no ARES a visualização 3D também é
atualizada.
Lista de materiais para compras - BOM
A segunda novidade é a lista de materiais ou BOM (Bill of Materials – melhor traduzida como
lista de compras). Ao clicar no botão para gerar a lista de materiais uma nova aba será criada
conforme a figura seguinte.
1
Pretendo falar sobre arquivos gerber neste tutorial. Veremos se a paciência e as outras milhões de
tarefas do dia a dia vão deixar.
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Gerar BOM
Inserir preços
Lista de
materiais
Custo final
Exportar para pdf ou excel
Vejam que agora aparecem os preços (inseridos manualmente pelo usuário), é possível inserir
cabeçalhos e rodapés e exportar para pdf ou Excel. Ao clicar no botão de Propriedades do
Editor aparecerá a aba mostrada na figura abaixo para a inserção dos preços. Estranhamente
comigo só funciona usando vírgulas ao invés de pontos. O programa aparece em inglês, mas a
moeda está real. O programa só aceita entrada com vírgulas, mas mostra pontos para separar
as casas decimais2.
2
Esse é um daqueles problemas clássicos da informática. “A informática surgiu para resolver problemas que ela
mesma criou” - autor desconhecido.
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Insira os preços aqui.
Use vírgulas e não pontos.
Aplique as mudanças.
Além da possibilidade de inserção dos preços foi criada a interface com o EXCEL. Ao clicar no
botão para exportar para Excel é criada uma planilha e o Excel é aberto automaticamente.
Uma planilha semelhante à mostrada na figura abaixo é criada. É uma planilha do Excel como
outra qualquer e pode ser editada sem problemas.
As informações até este pondo do tutorial só puderam ser testadas por quem já conhece a
interface ISIS e sabe como inserir componentes, montar e simular circuitos. Eu sugeri e
reforço, estude antes o Tutorial Proteus7.1.
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Tela principal do ARES
A figura abaixo mostra a tela principal da aba ARES. A barra de ferramentas à esquerda é a
parte mais importante e mais funcional. Veremos seus componentes isoladamente mais a
frente. Os erros de conectividade ou de quebras de regras do projeto (distância mínima entre
trilhas, por exemplo) ficam marcadas em círculos vermelhos no layout.
Lista por
encapsulamento.
O botão
mostra a lista de componentes, listados pelas referências importadas, do circuito
eletrônico do ISIS que ainda não foram inseridas no layout. Veja na figura seguinte que o
resistor R1 e o Diodo D2 (Led) foram removidos do Layout e por isso aparecem na lista de
componentes do botão
. Essa funcionalidade é muito interessantes pois evita a inserção de
componentes duplicados no layout da PCB.
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Para inserir os componentes basta clicar no componente desejado na lista mostrada pelo
botão
, conforme a figura acima, e clicar na área de design (tela preta). O componente
aparecerá na tela preta e poderá ser posicionado no local desejado, conforme figura seguinte.
As linhas verdes mostram as conexões necessárias e só desaparecerão após trilhas serem
criadas realizando a conexão necessária. As setas amarelas indicam uma boa direção e sentido
para posicionamento do componente na área de design levando em contas as conexões
necessárias.
Muitas vezes é necessário rotacionar os componentes para evitar o cruzamento de trilhas (e
seus consequentes jumpers). Isso pode ser feito usando os botões na parte inferior da barra de
ferramentas lateral como destacado na figura seguinte. Repare que rotacionar o LED em 180°
é uma excelente opção.
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Iniciando um projeto de PCB
Agora que vimos as funcionalidades gerais do ARES vamos, passo a passo, criar um projeto de
PCB completo. Isso, obviamente, nos leva de volta à necessidade de projetar o circuito
eletrônico e, portanto, de volta a interface ISIS.
A figura seguinte mostra a janela para escolha de componentes no ISIS. Ao clicar no botão
aparecerá a janela Pick Devices. Nela você poderá refinar a sua procura escolhendo a categoria
(resistores, capcitores, etc.), a subcategoria (resistor variável, etc.) e fabricante. Essas são
todas escolhas opcionais. Em seguida selecione o componente desejado. Repare que à direita
aparecerão a representação esquemática para o circuito elétrico e o modelo de
encapsulamento para a placa de circuito impresso.
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Abrir biblioteca Pick devices (pegar componentes)
Inserir palavras chaves para busca (inglês)
Escolher grande categoria; subcategoria (opcional);
fabricante (opc) e selecionar dispositivo.
Esquemático elétrico
Encapsulamento PCB
Os novos componentes inseridos aparecem na lista de componentes e clicando no
componente desejado na lista e em seguida na área de trabalho ele será inserido no circuito.
Neste momento o componente também foi inserido na aba ARES. Dica - dois cliques com o
botão direito removem componentes.
Componente
inserido.
Clique para
adicioná-lo no
circuito.
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Faça as conexões normalmente até finalizar o esquema do circuito elétrico desejado. Contudo,
alguns componentes não estão associados a um encapsulamento. Isso pode ocorrer por vários
motivos, porém o mais comum é por existirem diversos encapsulamentos possíveis para o
mesmo componente como em botões. Neste caso você terá que associar o esquema elétrico
ao encapsulamento.
Associando encapsulamentos a componentes
Selecione o seu componente com o auxílio da janela Pick Devices acionada pelo botão
Como mostrado na figura seguinte não haverá um encapsulamento associado a ele.
.
Componente selecionado
Esquema de circuito
Não há encapsulamento
associado a ele
Nesse caso podemos fazer a associação. Para isso, selecione o componente, insira-o no circuito
elétrico (párea de trabalho do ISIS), clique com o botão direito e escolha a opção Packaging
Tool como mostrado na figura seguinte.
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Componente
selecionado
Componente
inserido
Ferramenta para
encapsulamento do
componente
Ao selecionar a opção de Packaging Tool aparecerá a caixa de diálogo mostrada na figura
seguinte.
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Pinos existentes
Adicionar
encapsulamento
Pressione o botão Add. Para adicionar um encapsulamento. Ao pressionar o botão aparecerá a
caixa de diálogo seguinte. Selecione o encapsulamento desejado. Esta tarefa poderá ser bem
difícil. Ter o datasheet do componente ou o componente em si ajuda bastante para selecionar
o encapsulamento desejado. Nos datasheets normalmente vem a informação do código de
encapsulamento do componente, por exemplo, o LM7805 normalmente é encapsulado no
padrão TO220. Eu já fiz muitas buscas por sites com fotografias e listas dos códigos de
encapsulamento mas nunca achei um bom, se alguém achar, manda para o meu e-mail que eu
acrescento aqui.
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Selecione o encapsulamento
desejado
Visualização prévia do encapsulamento
Após selecionar o encapsulamento, voltamos para a caixa de diálogo para atribuir o
encapsulamento. Clique com o botão direito sobre a lista de pinos e vá atribuindo os pinos um
a um utilizando as opções do menu pop-up. Normalmente eu uso a opção “Initialise pin
numberbs by copying names”. Teste as outras e veja qual melhor se adapta a você.
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Selecione a opção
“...Copying names”
em todos os pinos
Ao atribuir o encapsulamento o ISIS perguntará a você onde deseja salvar o novo componente.
Eu sempre escolho a biblioteca de usuário que pode ser facilmente recuperada em novas
instalações. Basta copiar o arquivo USERVDC.LIB normalmente salvo na pasta,
C:\ProgramData\Labcenter Electronics\Proteus 8 Professional\LIBRARY.
Em caso de
atualizações de versão do Proteus, basta copiar o seu arquivo de volta para esta pasta.
Dependendo do procedimento de instalação a biblioteca será mantida.
Escolha a biblioteca
para salvar o componente
com a atribuição de
encapsulamento
O componente que acabei de criar e atribuir o encapsulamento não apareceu na lista PCB no
aba ARES. Isso porque ele está marcado para não ser exportado para o Layout da PCB. Para
inseri-lo na lista desmarque a opção Exclude from PCB Layout disponível na janela de
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propriedades do componente. Após isso certifique-se de que o componente tem uma
referência de nome atribuída a ele.
´Também é necessário atribuir
uma referência de nome para o
componente
Na janela de propriedades DESmarcar
a opção “Exclude from PCB Layout”.
Quando existir no seu projeto algum circuito integrado é preciso se preocupar com os pinos
escondidos. Navegue até a lista de pinos escondidos como mostrado na figura seguinte e veja
a lista deles. Digite nomes de trilhas que serão ligadas nesses pinos. Para atribuir nomes às
trilhas use a ferramenta Wire Label Mode
presente na barra de ferramentas à esquerda da
tela. Essa conexões só estarão visíveis no ARES. Eu sempre uso os nomes óbvios VDD e VSS
para alimentação e terra, respectivamente.
Aperte para ver a lista de pinos escondidos.
Lista de pinos escondidos
Nomes de trilhas para conexão
com os pinos escondidos
O projeto elétrico utilizado por mim neste exemplo está finalmente completo, com todos os
componentes com seus devidos encapsulamentos atribuídos. Quando entrarmos
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especificamente no ARES falarei como criar novos encapsulamentos. Veja o circuito na figura
seguinte.
U2
7805
VI
VO
3
VDD
2
GND
1
U1
R1
1k2
D2
LED-YELLOW
R2
1k2
13
14
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D3
LED-YELLOW
1
R3
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREF-/CVREF
RA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI/C1OUT
RA5/AN4/SS/C2OUT
RC0/T1OSO/T1CKI
RE0/AN5/RD
RC1/T1OSI/CCP2
RE1/AN6/WR
RC2/CCP1
RE2/AN7/CS
RC3/SCK/SCL
RC4/SDI/SDA
MCLR/Vpp/THV
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
1k2
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
D4
VSS
LED-YELLOW
33
34
35
36
37
38
39
40
15
16
17
18
23
24
25
26
B1
1
2
RV1
20K
D1
LED-YELLOW
19
20
21
22
27
28
29
30
PIC16F877A
Antes de partir diretamente para o ARES, vejamos uma última funcionalidade fundamental.
Criando macros ou novos componentes no ISIS.
Criando novos componentes no ISIS
Um problema comum enfrentado por desenvolvedores é a falta de um componente na
biblioteca. Para isso podemos criar novos componentes criando macros que serão inseridos
nas bibliotecas de componentes. Para criar novos componentes podemos fazer uso de
algumas opções na barra de ferramentas à esquerda que servem para desenho.
Inicialmente crie o corpo do componente. É semelhante a qualquer ferramenta de desenho
para desenhar retângulos.
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Crie o corpo do
componente
Em seguida insira a quantidade de pinos do componente com a disposição desejada nas
bordas do componente.
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Insira a quantidade de
pinos desejada
Após inserir os pinos desejados, clique com o botão direito sobre um dos pinos, de preferência
o primeiro, e escolha propriedades. Na janela aberta, conforme figura seguinte, vá atribuindo
os nomes e números de pinos, um a um clicando em next ou previous. Aproveite a dica de usar
PageUp e PageDown para ir ou voltar na sequência de botões.
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Botão direito
num pino e
escolha
propriedades
Em seguida, selecione todo o componente e clique com o botão direito sobre a área
selecionada. Escolha a opção Make Device como mostrado na figura seguinte.
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Selecione todo o
novo componente
e escolha
“Make Device”
Escolha nome e prefixo de referência para quando o seu componente for inserido no circuito.
Insira nomes para
o novo componente
e um prefixo de
referência
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Após clicar Next o ISIS solicitará que você atribua um encapsulamento para o seu novo
componente. Se for um encapsulamento clássico (eu fiz para ser um DIL14) basta seguir os
passos já vistos.
Você será solicitado a inserir o
encapsulamento para o
componente novo
Há ainda uma série de janelas que solicitarão informações sobre nome para o encapsulamento
usado (mantenha os padrões), biblioteca onde o componente será salvo e para inserção de
datasheet (qualquer pdf que descreva seu circuito). Essas opções são intuitivas e não as
mostrarei aqui.
Por fim, apague o rascunho com o novo componente criado e vá procurá-lo na janela de Pick
Devices como você faria com qualquer outro componente. Veja que as opções são as mesmas
de antes.
Escolha seu componente novo na janela de
Pick Devices como se fosse um componente
qualquer das bibliotecas existentes.
O encapsulamento e o esquemático de
circuito aparecerão também
Finalmente podemos partir para as opções do ARES. Vejam que todo esse tempo estávamos
apenas projetando um circuito elétrico da forma correta para a exportação para o ARES. Como
já dito, nesta versão 8.0 os programas estão interligados e todos os componentes presentes no
circuito elétrico já aparecem na lista do ARES.
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Iniciando o Layout da PCB
Neste exemplo, eu já conectei uma série de componentes. Na figura seguinte há um
componente recém inserido que ainda não foi conectado. Um de seus pinos possui a indicação
em verde para onde ele deve ser conectado. A seta amarela indica um ponto em que o
caminho da trilha necessária para a conexão necessária é mínimo. O pino 2 do componente
não possui indicação de conexão. Isso pode ocorrer por dois motivos: 1) ele permanecerá
desconectado na versão final pois não possui ligações no projeto elétrico, 2) o ponto ao qual
ele deve se conectar ainda não foi inserido no layout.
Os componentes ainda não inseridos no circuito aparecem na lista de componentes destacada
na figura. A lista é ativada pelo botão
.
Eu inseri o restante dos componentes, mas ainda não os conectei e gerei uma visão 3D da
placa sendo visualizada do lado dos componentes. Repare na figura seguinte que:


os componentes recém inseridos agora aparecem com conexões em todos os pinos;
as linhas verdes que marcam as conexões se cruzam
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


as ilhas dos novos componentes estão em cor rosa, enquanto que a maioria das outras
ilhas está azul
na visão 3D os componentes que estão com ilhas azuis não mostram ilhas no lado dos
componentes
ainda na visão 3D os componentes com ilhas em rosa mostram ilhas no lado dos
componentes
Visão 3D
da placa
Aparecem ilhas
Não aparecem
ilhas
Observemos agora a placa na visão 3D do lado das soldas. Observe os seguintes pontos:



as trilhas aparecem bem visíveis;
as ilhas azuis dos componentes aparecem
as ilhas rosas dos componentes aparecem
Aparecem ilhas
Aparecem ilhas
Aparecem trilhas
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As conexões de todos os pinos apareceram pois todos os componentes foram inseridos no
layout. Caso ainda houvesse algum terminal sem indicador verde de conexão (net) siginificaria
que não há conexões para aquele pino.
Você deve tentar reposicionar os componentes na placa de modo a minimizar o cruzamento
das nets. Isso facilitará o traçado das trilhas. Não há regras ou dicas aqui, o que conta é a
criatividade. Mova, rotacione, tente de novo etc... seja criativo e paciente. Pense em caminhos
bem diferentes que rodeiem toda a placa, passe por baixo de componentes (evite passar entre
pinos de um CI, a menos que seja uma produção profissional). CRIATIVIDADE.
A placa é representada em camadas. A cor azul é normalmente (você pode mudar à vontade)
usada para representar a camada de cobre na parte de baixo da placa (bottom layer - lado das
soldas), a cor vermelha normalmente representa a parte de cobre de cima (top layer – lado
dos componentes). A cor rosa neste aplicativo (no traxmaker é vinho) é usada para representar
ilhas multicamadas (em todas elas). Por isso as azuis (trilhas e ilhas) aparecem apenas na parte
de baixo (lado das soldas) e as ilhas rosas aparecem tanto do lado dos componentes quando
do lado das soldas.
Na figura seguinte eu rearrumei os novos componentes, veja como as conexões parecem mais
simples de serem feitas agora.
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Fazendo as conexões com trilhas
Para fazer as conexões com as trilhas você precisa selecionar inicialmente o modo de trilhas
ativando o botão
na barra de ferramentas à esquerda. Em seguida selecione o tipo da
trilha e a camada onde ela será colocada, como indicado na figura.
Na maioria das placas desenvolvidas apenas uma ou duas camadas de trilhas são utilizadas:
bottom e top. Nas placas de face simples as trilhas ficam na parte de baixo da placa (camada
bottom ou lado das soldas) e os componentes ficam no lado de cima (camada top ou lado dos
componentes).
Uma boa estratégia de desenvolvimento é colocar todas as trilhas possíveis na camada
bottom. Os caminhos que não forem possíveis na camada bottom devem ser feitos utilizando a
camada Top. Caso a placa implementada seja dupla face (com cobre nas duas faces) as trilhas
Top serão trilhas como todas as outras, mas se a placa for face simples, as trilhas Top servem
para representar os Jumpers (salto por sobre trilhas).
Inicialmente clique sobre uma ilha (um clique apenas, sem segurar o botão), em seguida mova
o mouse pelo caminho desejado. Cada novo clique insere um ponto fixo para a trilha criando
uma dobra. Faça o caminho desejado até encontrar o ponto de conexão final em outra ilha ou
trilha. Com o clique num outro ponto de conexão (reconhecido pela net sendo executada) a
trilha será encerrada e novos cliques iniciarão outras trilhas.
Para encerrar uma trilha no meio do caminho, sem finalizar a conexão em outro ponto de
conexão, dê um clique simples no ponto final desejado e em seguida clique com o botão
direito do mouse. A tecla Esc desiste da trilha sendo executada e a apaga.
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Ao escolher o tipo da trilha o principal fator a ser escolhido é a sua espessura. A trilha padrão
(default) tem 10th de espessura.
1 th = 1 milésimo (thousandth) de polegada = 2,54 cm / 1000 = 0,0254 mm. Logo, 10th =
0,25mm é a trilha padrão do ARES. O padrão de notação dos nomes é bem simples, a trilha
T10 também tem, assim como a trilha padrão, 10th de espessura. A trilha T30 tem 30th etc.
Para elaborar placas com o método térmico, seja ele com um simples ferro de passar roupa, ou
com prensas térmicas, as trilhas não podem ser muito finas (pois conterão muitas falhas) nem
muito grossas (pois se espalharão para as laterais). Um bom tamanho de trilha é entre 0,3 e
0,5 mm. Eu sempre recomendo 0,4 mm. Ou seja aproximadamente 20th  T20. Para
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informações sobre como confeccionar placas pelo método térmico consulte o Tutorial de
Confecção de Placas de Circuito Impresso.
Você tem a opção de editar cada estilo de trilha. Eu sugiro fortemente que você NÃO edite as
trilhas com nomenclatura Txx, pois o padrão simples de notação será quebrado, mas a trilha
padrão pode ser editada normalmente para refletir a espessura de trilha preferia por você.
Um modelo de trilha importante de se conhecer é o modelo BRIDGE. Ele permite fazer trilhas
que não terão suas conexões analisadas pelo ARES. Ao clicar na trilha uma mensagem de aviso
é exibida destacando esta funcionalidade. CUIDADO ao usar este modelo, pois erros não serão
apontados pelo programa. Contudo ela é muito útil para as adaptações de última hora (as
famosas gambiarras). As trilhas bridge usam uma representação diferente no Layout, fique
atento.
Veja na figura seguinte a marcação diferenciada com um traço branco no meio da trilha Bridge
e que um cruzamento indevido não é apontado como erro de design.
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Inserindo Jumpers
Jumpers são conexões feitas com fios para dar continuidade a uma trilha que não pode ser
feita totalmente em sua camada por conta da inexistência de caminho livre. Essa estratégia é
muito usada mesmo em placas profissionais. Um jumper pode ser representado como trilha
numa camada que não será implementada.
Considerando que a placa será de face simples podemos representar os jumpers na camada
Top. Enquanto estiver traçando o caminho das trilhas, um clique duplo em um ponto qualquer
da placa insere uma via e muda o caminho da trilha para a camada Top, outro clique duplo
insere nova via e retorna à camada Bottom. Esse recurso economiza muito tempo no
desenvolvimento do Layout da PCB. Veja na figura que o uso de jumpers não viola regras de
design pois não representa conexões indevidas.
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Alterando Ilhas e Vias
Ilha – área de solda ao redor do pino de um componente. Recebe esse nome por se parecer
com uma porção de terra ao redor de um coqueiro solitário, ou seja, a ilha de todos os
desenhos animados (essa informação não é oficial).
Via – furo para conexão entre trilhas em camadas diferentes. Ele funciona como um túnel
através da placa permitindo que uma trilha seja continuada em outra camada.
Ao contratar empresas industrializadas especializadas na confecção de placas de circuito
impresso, você pode passar as trilhas e ilhas nas dimensões desejadas, desde que elas não
sejam menores que a precisão mínima da empresa. Já fiz com a Griffus, eles possuem precisão
máxima de 0,1 mm. Ou seja, eles não conseguem fazer nada com dimensões menor que isso
(essa informação data de 2008). Porém, com técnicas artesanais simples, como a prensa
térmica e furadeiras de bancada para artesanato, o uso de brocas mais finas que 1 mm é
praticamente impossível. Digo praticamente porque já usei brocas de 0,8mm e 0,7mm, mas
elas quebram facilmente e são muito difíceis de comprar. Em Recife só achamos um lugar que
vendia brocas muito finas (0,1mm mínimo) a Veneza, na Av. Sul em Afogados.
Usando brocas de 1 mm, por conta da vibração, os furos para a inserção dos componentes
terão mais de 1mm de espessura. As ilhas terão que ter área suficiente para aguentar esse furo
e ainda sobrar espaço para soda. Eu sempre recomendo, portanto, que as dimensões das ilhas
sejam de, no mínimo, 1,5 x 2,5 mm com furos de 0,8mm. Indico furos de 0,8mm pois eles
crescerão um pouco durante a corrosão.
Para as vias realizadas com técnicas industriais os furos podem ser bem finos e eles serão
metalizados no interior para efetivar a conexão elétrica entre as duas trilhas nas duas
camadas. Porém com técnicas artesanais simples, não há (ou é muito difícil) como metalizar o
interior dos furos e, portanto, você irá conectar um fio e soldar dos dois lados. Portanto as vias
devem ter dimensões semelhantes às ilhas para permitir a soldagem.
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Além disso, como comentado na seção Iniciando o Layout da PCB os modelos de
encapsulamento dos componentes que atravessam a placa para serem soldados do outro lado
(through hole) possuem ilhas Multi Layer (todas as camadas). A interpretação do ARES é que
como o furo atravessará toda a placa as conexões podem ser feitas em qualquer camada.
Porém é muito conveniente e em muitos casos obrigatório colocar as ilhas apenas na camada
desejada para salvar espaço útil nas outras camadas.
Para realizar as alterações do formato de ilhas, escolha o modelo de ilha desejado. Os
retângulos com pontas arredondadas
são bons formatos, pois as quinas (bem como
curvas de 90 graus nas ilhas) devem ser evitadas em circuitos de alta frequência (dezenas ou
centenas de MHz). Escolha a camada, o tamanho da ilha e a sua orientação e vá clicando sobre
cada ilha que se quer mudar. Esse procedimento pode ser bem maçante, principalmente em
CIs. Porém, por conta da grade de posicionamento as setas do teclado facilitam bastante a
movimentação e pressionando enter uma ilha será inserida.
As trilhas retangulares com pontas firmes devem ser usadas como marcadores de Pino 1. O
procedimento é o mesmo. Ilhas circulares podem ser usadas também, porém elas ocupam
muito espaço e ficam com resultado muito ruim em CIs.
Você pode criar um novo padrão de ilha. Veja na figura que eu tenho o meu. Basta ativar o
modelo de ilha desejado, na minha preferência o retângulo arredondado
, e em seguida
clicar no botão Create
. Nas caixas de diálogos abertas, digite o nome da trilha, escolha o
formato (DIL para componentes through hole) e escolha as dimensões. As digitar o número,
coloque a unidade desejada “2.5mm”, o ARES aceitará as dimensões em milímetros. O mesmo
procedimento pode (deve se confecção manual da placa) ser feito para as Vias. IMPORTANTE,
quando criar novas ilhas ou vias escolha 0 (zero) como dimensão de Guard Gap.
Tome cuidado com componentes como botões ou conectores, normalmente eles possuem
pinos grossos. Cuidado para o seu furo não ser fino demais para impedir a inserção do
componente.
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Definindo as bordas da placa
Uma vez finalizadas as conexões, ou antes delas, você pode definir os limites da placa e seu
formato. Isso é muito útil para que a placa possa ser colocada dentro de caixas ou com o seu
encapsulamento adequado. Para isso existe a cama Board Edge.
Selecione a camada Board Edge e a ferramenta para desenho desejada. Eu usei a ferramenta
para desenho de linhas
, mas existem outras. Desenhe um contorno fechado em torno da
placa. Ative a visualização 3D para ver o efeito conseguido. Perceba que agora a placa tem
limites e perceba também que as Vias e as trilhas na camada Top aparecem no lado dos
componentes.
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Inserindo Plano de Terra ou Plano de Potência
Os planos de terra ou de potência são muito úteis para a dissipação de calor ou blindagem
contra ruído. Mas antes de falar sobre o plano de terra precisamos falar sobre nomes de
trilhas. No começo deste tutorial falei como usar a ferramenta Label
para dar nome às
trilhas. As trilhas de alimentação e terra aparecem marcadas no ARES e todas as trilhas
nominadas também aparecerão. É possível visualizar o nome das trilhas com zoom adequado e
com a camada correta (mesma das trilhas) selecionada.
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Para inserir o plano de terra selecione a ferramenta de modo de zona
. Desenhe um
contorno fechado em torno da área onde deseja inserir o plano de terra. Cada clique insere um
ponto de dobra no contorno.
Ao fechar o contorno aparecerá a caixa de diálogo da figura seguinte. Todas as trilhas
nominadas aparecem como opção de conexão. Escolha aquela que você deseja conectar. Para
criar um plano de potência de alimentação escolha a trilha de Vcc. Para criar um plano de terra
escolha a trilha de gnd.
A opção de Boundary e Relief definem como será a trilha de borda que comporá o plano de
terra e as trilhas de conexão às ilhas conectadas à trilha desejada para compor o plano,
respectivamente. Não mexa nessas opções.
A banda de guarda, Clearance, define o afastamento que o plano de terra terá das demais ilhas
e trilhas. Use pelo menos 20th (aproximadamente 0,5mm).
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Desmarque a opção relieve pins. Desmarcando esta opção o plano de funde às ilhas
conectadas ao plano de terra dando o máximo de conectividade possível.
Ao pressionar Ok o plano de terra será inserido. No exemplo das figuras abaixo usei banda de
guarda de 30th para facilitar a visualização nas figuras. Use no mínimo 20th se for fazer a placa
com técnicas artesanais.
Você pode inserir planos em várias camadas. Na figura seguinte inseri um plano de potência na
camada top. Claro que você só deve fazer isso se estiver projetando uma placa dupla face e de
preferência com técnicas de produção industriais. Fiz este plano na camada top apenas para
ilustrar que é possível ter mais de um. No meu projeto ele não tem nenhuma utilidade pois
não tenho trilhas de terra ou de vcc na camada top, contudo vale a pena, em placas dupla face
criar um plano de terra numa face e de potência na outra. Isso ajudará na dissipação de calor e
na blindagem contra ruídos.
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Inserindo furos para fixação com parafusos ou rasgos na placa
Para inserir a furação para parafusos de fixação da placa você poderia, a princípio, apenas
inserir ilhas circulares grandes o suficiente para comportar os parafusos. Essa estratégia
funciona muito bem e você pode usá-la tranquilamente. Apenas lembre-se de deixar espaço
suficiente para a cabeça do parafuso não encostar nas partes metálicas de sua placa para não
provocar curtos circuitos. Contudo você pode encostar a cabeça do parafuso no plano de terra
propositalmente e usá-lo como aterramento da placa na carcaça do sistema embarcado
construído. Cuidado se tiver um plano de potência de um lado e um plano de terra do outro
para não dar curto.
Mas, para inserir rasgos na placa, as ilhas circulares não vão te ajudar. Existem componentes
comuns como o borne de alimentação J4 que possui chapas ao invés de pinos para sua
conexão na placa.
Inicialmente criei uma ilha estilo DIL Pad
com o nome J4 e com dimensões 3,20 x 4,80 mm
com furo de 1 mm. Essa ilha será usada como estilo inicial para a criação da ilha com rasgo.
Para criar ilhas com rasgo use a ferramenta Padstack mode
disponível na barra de
ferramentas à esquerda da tela e em seguida aperte o botão create
. Na primeira caixa de
diálogo selecione o modelo inicial de ilha desejado e o nome para a sua nova ilha.
Na segunda caixa de diálogo escolha o estilo Slotted (rasgo) e as dimensões desejadas para o
rasgo. Eu escolhi 1 mm de largura por 2,5 mm de comprimento. Escolhendo a ferramenta bem
fina (slot tool) a ilha se aproxima das dimensões desejadas.
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Em seguida insira as ilhas normalmente nas posições desejadas. Normalmente quando estou
criando estas novas ilhas eu imprimo p layout da placa num papel comum e posiciono o
componente sobre o papel para medir o espaçamento e fazer os ajustes necessários.
Criando novos encapsulamentos não existentes na biblioteca
Por fim, antes de partimos para as opções de impressão e de exportação para arquivos gerber
é preciso aprender a criar novos encapsulamentos. Esse novos encapsulamentos criados
podem ser associados a componentes presentes no layout de circuito impresso como qualquer
outro existente nas bibliotecas.
Inicialmente comece desenhando o contorno principal do seu novo encapsulamento. Selecione
a ferramenta para desenho de retângulos
e verifique se a camada Top Silk está
selecionada. Esta camada é para o desenho dos componentes na parte de cima da placa em
tinta comum para visualização dos locais de encaixe. Escolha o sistema imperial ou métrico
para visualização das dimensões do desenho sendo realizado por meio do botão
na barra
de ferramentas superior. As dimensões do desenho sendo realizado são mostradas na barra de
status (na parte inferior) com as dimensões de largura e altura. Eu precisei arrastar a
mensagem de No CRC errors para a direita para poder visualizar as dimensões.
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Em seguida insira todas as ilhas necessárias ao seu novo encapsulamento. Neste momento
talvez seja necessário alterar as dimensões da grade para poder posicionar as ilhas com maior
precisão. Isso pode ser feito no menu View/snap xx. Selecione o tamanho (xx) do passo
adequado.
Uma vez adicionados todos os contornos e todas as ilhas, selecione todo o componente e
clique com o botão direito. Selecione a opção Make Package. Nas caixas de diálogos seguintes
adicione as descrições do seu encapsulamento para indexação nas bibliotecas. Na aba 3D
visualization é possível ver um esboço de como o novo encapsulamento aparecerá em 3D. No
help do ARES têm vários parâmetros de configuração para alterar essa visualização. Eu usei 3:
COLOUR=(R,G,B) – define as cores no padrão RGB (no exemplo COLOUR=(50,50,50))
MAXHEIGTH=XXuu – define a altura máxima do componente a partir da placa xx-valor, uuunidade (no exemplo MAXHEIGTH=10mm)
MINHEIGHT=XXuu – define a altura mínima do componente, ou seja, a distância de sua base
até a placa (no exemplo MINHEIGHT=0.1mm)
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O novo encapsulamento aparecerá normalmente nas bibliotecas do ARES e do ISIS. O correto
agora seria voltar ao ISIS e associar um componente de circuito a este novo encapsulamento.
Por simplicidade3 eu simplesmente adicionei o encapsulamento novo no Layout exemplo deste
tutorial para mostrar sua visualização e alarguei um pouco a placa e o plano de terra para
comportá-lo. Não o conectei a nenhum outro componente.
3
Leia-se: preguiça, já tá com 40 páginas e 5 madrugadas
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Uma última funcionalidade de última hora – você pode alterar o lado de posicionamento dos
componentes. Clique com o botão direito sobre um componente e escolha propriedades. No
menu de propriedades escolha o lado dos componentes ou o lado das soldas. Escolhendo o
lado das soldas você manda o componente para a parte de baixo da placa.
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Imprimindo o Layout Projetado
Para imprimir seu projeto vá ao menu Output/Print Layout. Você pode alterar fatores de
escala entre outros para imprimir seu layout em versões prévias para papel. Na versão final
não altere fatores de escala. Escolha as camadas que deseja imprimir e na visualização da área
de impressão você pode arrastar o layout para a posição desejada no papel.
Gerando os arquivos Gerber
Arquivos gerber4 são arquivos texto com mapas de coordenadas para o correto
posicionamento de componentes na confecção e montagem de placas de circuito impresso.
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Uma boa referência para arquivos Gerber é a wikipedia
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Para gerar os arquivos gerber vá ao menu Outpup/Generate Gerber/Excellon Files. Talvez o
ARES recomende rodar um teste de conectividade e de atendimento de regras de design. Faça,
você não tem nada a perder.
Na caixa de diálogo escolha: nome dos arquivos, pasta onde serão salvos, quais camadas serão
geradas, sistema de medidas e o padrão D ou X.
Uma série de arquivos texto serão gerados, um para cada máscara necessária na fabricação. O
Proteus tem um visualizador de Gerber, mas ele não é muito bom. Eu uso o ViewMate. Com o
ViewMate você pode importar em duas etapas separadas os arquivos Gerber (não importe o
Read-me) e os arquivos de furação (Drill). Cada arquivo comporá uma camada no ViewMate e
pode ser visualizada separadamente ou em qualquer combinação.
Neste exemplo foram criados 9 arquivos inseridos neste tutorial. Eu recomendo fortemente
que você use as mesmas opções marcadas na figura. Assim funcionou bem no visualizador.
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teste - CADCAM Top Solder Resist.TXT
teste - CADCAM Bottom Silk Screen.TXT
teste - CADCAM Drill.TXT
teste - CADCAM Bottom Copper.TXT
teste - CADCAM Bottom Solder Resist.TXT
teste - CADCAM Mechanical 1.TXT
teste - CADCAM READ-ME.TXT
teste - CADCAM Top Copper.TXT
teste - CADCAM Top Silk Screen.TXT
É extremamente importante para a geração dos arquivos gerber que as ilhas inseridas no
Layout tenham o Gaurd Gap = 0. Isso fará com que a máscara de solda coincida exatamente
com as dimensões da ilha. Caso contrário você poderá provocar curtos circuitos na placa
durante a soldagem.
Top Copper – Camada preenchida com cobre na parte de cima da placa
Bottom Copper - Camada preenchida com cobre na parte de baixo da placa
Top Silk – Tinta com desenhos (e texto se quiser) dos componentes na parte de cima da placa
Bottom Silk - Top Silk – Tinta com desenhos (e texto se quiser) dos componentes na parte de
baixo da placa
Top Resist – Máscara de solda. Pontos que não receberão verniz e sim uma cobertura de
estanho para permitir e facilitar a soldagem dos componentes na parte de cima da placa
Bottom Resist – Idem top resist na parte e baixo da placa
Drill – mapa para furação com coordenadas e diâmetro das borcas
Edge – Aparece em todas as camadas pois define o ponto de corte da placa
Mach 1 – Camada que recebe a marcação para fazer os rasgos das ilhas que os contêm
OBS. Ainda não fiz placas projetadas no ARES de forma industrial para saber se aquelas opções
de Padstack usadas funcionarão bem. Lembram que eu escolhi uma drill tool de 0,1mm, talvez
o correto seja escolher uma drill tool larga e uma largura (width) fina.5
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E não é que eu tive paciência de escrever sobre arquivos gerber.
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