Como projetar e executar placas de circuito impresso.
Este texto foi tirado da revista "Saber Eletrônica
(Fora de Serie)" nº09,
permanecendo idêntico ao da mesma.
Autor: Newton C. Braga
Aprenda a desenhar sua própria placa de circuito impresso a partir do diagrama esquemático do aparelho,
conseguindo desta forma montar qualquer aparelho. Em muitas publicações técnicas que não trazem o lay-out da placa. Projetar é diferente de elaborar uma placa, mas não é "coisa do outro mundo" conforme os leitores verão neste artigo especial.
Um dos grandes problemas dos leitores é preparar uma placa de circuito impresso, tendo em mãos apenas o diagrama de um determinado aparelho. Tal tarefa, a partir de um desenho pronto que mostre as trilhas e a disposição componentes facilita bastante qualquer montador, mas nem sempre é possível dispor deste desenho, quando então o próprio montador deve fazer u projeto de placa. Muitos leitores se desesperam quando ocorre isso. escrevendo para os leitores do projeto, redação da própria revista ou pedindo socorro a montadores mais experientes, visando obter o desenho pronto da placa quando eles próprios poderiam elaborá-lo até com a facilidade. É claro que, o projeto de uma placa um grau de dificuldade proporcional à complexidade do circuito que ela pretende alojar. Existem projetos tão simples que não exigem sequer um desenho prévio aos mais experientes, que já "imaginam' a disposição das trilhas à medida que a preparam, mas projetos que são tão complicados que precisam até do auxílio do computador para que uma solução rápida e viável possa ser obtida.
Programas especiais, como o CAD-CAM o Tango o Smart Worlh e outros, permitem a elaboração do projeto das placas pelo próprio computador que "joga" o lay-out final de uma placa numa impressora ou num Plofler mas evidentemente estes recursos se destinam apenas aos trabalhos profissionais e não ao leitor que simplesmente quer uma placa para uma eventual montagem. Assim, visando atender aos que não tenham estes recursos especiais e a desejam projetar mm placas de grau de dificuldade pequeno e médio, preparamos este especai que também é bastante didático aos que mal sabem o que é uma placa, partindo do início.
A PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO
A placa de circuito impresso visa substituir o "chassi' que sustenta os componentes num aparelho e que antigamente era de metal. Também proporciona as ligações entre os diversos componentes que formam o circuito final. As placas são basicamente feitas de fibra ou fenolite contendo uma camada fina de cobre depositado conforme mostra a figura 1 que pode ser corroído, de modo a formar trilhas por onde passam as correntes do circuito. Como o cobre está firmemente depositado na placa e as trilhas são formadas por processos que lembram bastante uma impressão de símbolos numa folha de papel, pois são finas, temos a denominação de "circuito impresso"(fig.2).
No lado oposto àquele em que se encontram as trilhas são colocados os componentes, cujos terminais atravessam a placa por furos estrategicamente dispostos e podem ser soldados no próprio cobre depositado, estabelecendo assim contato elétrico. Além do contato elétrico, a soldagem firme em trilhas que estão "grudadas" na placa proporciona a sustentação do componente (figura 3).
O projeto de uma placa consiste em se planejar tanto a disposição dos
componentes como das trilhas de cobre (que substituem os fios) que interligam os
componentes e resultem no circuito eletrônico desejado. O falto das trilhas
serem impressas, ou seja só poderem ocupar um único plano na placa de circuito
impresso, traz algumas dificuldades aos projetistas. As trilhas não podem se
cruzar, o que leva, às vezes, a se tentar percursos ou disposições alternativas,
que consistem no principal trabalho mental dos leitores que querem aprender a
montar e projetar suas próprias placas.
Podemos
dizer que a elaboração de um projeto de placa lembra em muitos casos o problema
infantil tradicional de se "puxar" mangueiras de 3 poços de água para 3 casas
sem deixá-las cruzar, conforme sugere a figura 4.
Mas, mesmo quando é
impossível evitar o cruzamento, existem soluções, que veremos durante o
artigo.
INTERPRETAÇÃO DE DIAGRAMAS
O ponto fundamental para fazer qualquer projeto de placa de circuito impresso e montagem de aparelho eletrônico é saber interpretar um diagrama ou esquema.Para isso, além do conhecimento da simbologia empregada (que não é tarefa difícil, o leitor também deve ter uma idéia do aspecto físico dos componentes de como eles normalmente ficam numa placa. É claro que o leitor também deve saber interpretar as ligações num diagrama, que nem sempre correspondem à disposição real dos componentes no aparelho depois de pronto.
Para facilitar os leitores menos experientes, damos a seguir uma relação de componentes com seus símbolos e a maneira como eles podem ser montados numa placa (figura 5). Veja que muitos componentes tanto admitem a montagem em posição horizontal como vertical, enquanto que outros podem ter disposições diversas para seus terminais. Esta disposição de terminais é importante na escolha do componente, pois determinará a separação dos furos para sua passagem na hora de planejar a placa de circuito impresso. Por exemplo, se formos usar um capacitor eletrolítico com terminais paralelos é muito mais interessante fazer para este componente furos próximos, do que do tipo que seriam necessários para utilização de um capacitor com terminais axiais (figura 6). A o caso inverso, isso também ocorre se bem que há casos em que tanto um. como, outro possam ser utilizados, conforme mostra a figura7. Nessas circunstâncias. podem ser usados apenas eletrolíticos com terminais longos.
Veja que a elaboração do lay-out de urna placa, deve prever também se o circuito poda ou não ocupar um espaço maior. A disposição dos componentes de uma forma compacta é sempre mais difícil do que uma disposição "folgada" de um circuito menos crítico.
PONTOS CRÍTICOS
É importante observar que o projeto de uma placa nem sempre só se limita em planejar uma disposição de componentes e trilhas que resulte na configuração desejada. Existem alguns pontos críticos que o projetista deve estar apto a contornar e que exigem, em alguns casos, experiência Isso significa que, para os iniciantes sempre é preferível começar as montagens com o projeto de placas simples e que não possuam estas pontos.
Placas de fontes, áudio e circuitos de baixas freqüências em geral são as recomendadas para os iniiciantes. As placas de receptores, circuitos de alta freqüência em geral ou mesmo circuitos de altas correntes são as que mais problemas apresentam no que se refere à disposição dos componentes, mas a "campeã" das placas, em matéria de pontos críticos, é a que deve ser usada para alojar um circuito digital rápido (de alta freqüência) com muitos integrados. Se o leitor é iniciante e deseja fazer sua própria placa, sugerimos que de modo algum comece com coisas como rel6gios, frequencímetro ou outros instrumentos digitais!
Os principais pontos críticos são:
a)Cruzamento de trilhas:
Os cruzamentos de trilhas que não tenham solução por um trajeto maior ou em que se deseja evitar isso, podem ser resolvidos com a colocação de um jumper, que nada mais é do que um pedaço de fio que salta de um ponto a outro da placa, pelo lado dos componentes, conforme mostra a figura 8. Os jumpers podem ser feitos com pedaços de fio rígido com ou sem capa plástica.
b)Trilhas longas:
Trilhas muito longas, ligando dois componentes numa placa, conforme mostra a figura 9, podem representar indutâncias ou capacitâncias parasitas.
Em outras palavras, uma trilha que corra paralela a outra, conforme mostra a figura, representa uma capacitância e alguns picofarads, ou seja, a ligação de um capacitor entre as duas trilhas com um valor que dependerá do comprimento paralelo destas trilhas.Num circuito de baixa freqüência ou de baixa impedância, a ligação de tal capacitor ou seja, sua presença pelas proximidades das trilhas nada significa, mas no caso de um circuito de áudio de alta impedância e grande sensibilidade, como um pré- amplificador, isso pode significar um problema: o sinal pode ser "desviado" para a outra trilha, pode ocorrer uma realimentação que causa a oscilação do circuito, ou ainda pode ocorrer a captação do sinal que passa numa, por parte da outra. Nos circuitos de alta freqüência a coisa é ainda pior. As trilhas longas além de representarem capacitâncias em relação as outras próximas, também se comportam como indutores ou bobinas, conforme sugere a figura 10.
Como sabemos, uma bobina representa uma oposição à passagem de um sinal de alta freqüência, prejudicando assim o funcionamento do circuito. Em outras palavras, nos circuitos de altas freqüências ou de pré- amplificadores de áudio e outros de alta impedância, é preferível, às vezes, usar um jumper do que fazer uma trilha longa (fig.11)
