SMD PCB Tasarımında İlk Deneyim: Dijital Osiloskop Projesi Üzerine İnceleme

Proje ve Tasarımın Genel Özellikleri

Üniversite projesi kapsamında geliştirilen dijital osiloskopun SMD (Surface Mount Device) teknolojisi kullanılarak tasarlanmış bir PCB'si bulunmaktadır. Bu tasarım, orijinal Velleman kitine dayanmaktadır ve boyut olarak önceki versiyonlara kıyasla önemli ölçüde küçültülmüştür. Orijinal PCB 100x100 mm iken, önceki delikli (through-hole) versiyon 50x50 mm ve yeni SMD versiyonu ise 25x25 mm boyutlarındadır. Bu, orijinal tasarımın yaklaşık 1/16'sı büyüklüğüne denk gelmektedir.

Tasarımda, bileşenlerin seçimi ve devre şeması yeniden düzenlenmiştir. Bu süreçte, farklı alternatif bileşenlerin veri sayfaları incelenmiş ve devre bu bileşenlere göre uyarlanmıştır. SMD bileşenlerin yerleştirilmesi ve lehimlenmesi için özel bir rework istasyonu kullanılacaktır. Tasarım iki katmanlıdır; üst katman kırmızı, alt katman ise mavidir.

Ayrıca Bakınız

Ev Yapımı 8 Bit Bilgisayar için Toner Transfer Yöntemi ile PCB Tasarımı ve Üretimi

Ev yapımı 8 bit bilgisayar projelerinde toner transfer yöntemiyle PCB üretimi, düşük maliyet ve tasarım özgürlüğü sunar. Delik kaplama olmadan tellerle bağlantılar sağlanır, oksidasyona karşı koruma önemlidir.

Yüksek Voltajlı Medikal TX Kartlarında Diyot Yanması Sorunları ve Tasarım Çözümleri

Yüksek voltajlı medikal TX kartlarında diyot yanması sorunları, paralel diyot kullanımı, indüktör yerleşimi ve koruyucu devre eksiklikleri nedeniyle ortaya çıkar. Tasarım iyileştirmeleri güvenilirliği artırır.

Dijital Osiloskop Tasarımı: THT ve SMD Versiyonlarının PCB Üretimi ve Lehimleme Süreçleri

Dijital osiloskop projesi, THT ve SMD teknolojileriyle küçük boyutlu PCB tasarımı, lehimleme ve test süreçlerini detaylandırıyor. Tasarım zorlukları ve topluluk önerileri de ele alınıyor.

Xilinx Spartan II FPGA'nın Eski Prototipleme Yöntemleri ve Elle Adaptasyon Süreci

Xilinx Spartan II FPGA'nın eski prototipleme yöntemleri, elle lehimleme ve uygun yazılım ortamı gerektirir. Bu süreç, teknik bilgi ve yüksek el becerisi ile zorluklar içerir.

Dört Katmanlı PCB Tasarımının Temelleri ve Elektronik Devrelerde Avantajları

Dört katmanlı PCB tasarımı, sinyal bütünlüğünü artırarak elektromanyetik girişimi azaltır ve güç dağıtımını optimize eder. Bu yapı, yüksek frekanslı devrelerde performans ve güvenilirlik sağlar.

Dremel ile PCB Üzerinde Tasarlanan Audio Güç Amplifikatöründe Stabilite ve Performans İyileştirmeleri

Dremel ile PCB üzerinde yapılan audio güç amplifikatöründe bypass kapasitörleri, düşük geçiş filtresi ve geri besleme ağı kullanılarak stabilite artırıldı. NE5534 opamp ve sınıf B çıkış aşamasıyla 14-20 watt güç elde edildi.

Denon 3K Alıcıda Kenarda Zorlanmaya Maruz Kalan Lehim Noktasının Tasarım ve Malzeme Sorunları

Denon 3.000 dolarlık alıcısında PCB kenarındaki lehim noktası zorlanmaya maruz kalıyor. Düşük kaliteli malzeme ve hatalı tasarım cihazın dayanıklılığını olumsuz etkiliyor, ömrünü kısaltıyor.

Ev Sinema Kontrol Cihazı Tasarımında PCB Yeniden Kullanımı ve Arduino Entegrasyonu

Ev sinema kontrol cihazlarında eski PCB'nin fiziksel yapısı korunarak SMD bileşenler çıkarılır ve Arduino Nano ile MCP23017 entegresi kullanılarak yeni kontrol devreleri oluşturulur. Bu yöntem maliyet ve zaman avantajı sağlar.

Tasarımda Karşılaşılan Zorluklar ve İyileştirme Önerileri

Herkesin merakla incelediği 10 esrarengiz ürün

devamını oku

Silkscreen ve Yerleşim

Silkscreen (baskı üzerindeki yazılar) metinlerinin boyutları, üretici firmanın minimum gereksinimlerine göre kontrol edilmemiştir. Bu durum, referans tasarımcıların okunabilirliğini zorlaştırabilir. Bu nedenle, interaktif bir BOM (Bill of Materials) kullanılması önerilmiştir. Ayrıca, bazı silkscreen yazılarının pad'lere (lehime açılan alanlar) çok yakın olması, baskı kalitesini ve montajı olumsuz etkileyebilir.

Katman Sayısı ve Topraklama

Tasarım iki katmanlı olarak yapılmıştır ancak topraklama (ground) için kesintisiz bir plane (katman) bulunmamaktadır. Bu durum, devrenin performansını olumsuz etkileyebilir. Günümüzde dört katmanlı PCB üretiminin maliyeti oldukça düşüktür ve dört katmanlı tasarımda iki iç katmanın topraklama için ayrılması önerilmektedir. Bu, sinyal gürültüsünü azaltır ve devre performansını artırır.

Vias ve Pad Kullanımı

Pad içinde veya çok yakınında bulunan vias (katmanlar arası geçiş delikleri) lehim pastasının emilmesine neden olabilir ve montaj kalitesini düşürebilir. Bu nedenle, viasların pad dışına taşınması ya da dolgu işlemi yapılması tavsiye edilmektedir. Profesyonel tasarımlarda microvias kullanımı yaygındır ancak bu yöntem maliyetlidir.

Bileşen Boyutları ve Yerleşim

Pasif bileşenlerin boyutlarının mümkün olduğunca küçültülmesi (örneğin 0402 boyutuna geçilmesi) alan tasarrufu sağlar ancak elle lehimleme zorlukları yaratabilir. Tasarımda 0603 boyutları tercih edilmiştir çünkü bu boyutlar elle lehimleme için daha uygundur.

Devre Şeması ve Test Noktaları

Tasarımın şematik diyagramı paylaşılmıştır ancak kullanılan bileşenlerin bazıları şemadakiyle tam olarak uyuşmamaktadır. Bu, prototip aşamasında bazı uyumsuzluklara yol açabilir. Ayrıca, test ve hata ayıklama için yeterli test noktalarının bulunmaması, tasarımın geliştirilmesini zorlaştırabilir.

Üretim ve Montaj Süreci

Tasarımın üretimi için üniversitenin baskı hizmeti kullanılabilir ancak maliyet ve kalite açısından özel üreticilere (örneğin MacroFab veya JLCPCB) başvurulması önerilmektedir. Montaj aşamasında, bileşenlerin elle yerleştirilmesi ve lehimlenmesi için rework istasyonu kullanılacaktır. Bu, tasarımcının SMD montaj becerilerini geliştirmesi açısından faydalıdır.

Tasarımın Performans ve Kullanım Alanları

Dijital osiloskop tasarımı, özellikle küçük ve dayanıklı 24V kapasiteli bir cihaz olarak otomotiv gibi alanlarda kullanım potansiyeline sahiptir. Ancak, tasarımda güç ve topraklama planlarının optimize edilmesi, gürültü seviyesinin düşürülmesi ve devrenin stabil çalışması için kritik öneme sahiptir.

Sonuç Değerlendirmesi

Bu proje, SMD PCB tasarımına giriş niteliğinde olup, boyut küçültme, bileşen seçimi ve montaj teknikleri açısından değerli deneyimler sunmaktadır. Tasarımda yapılan sıkı yerleşim ve bileşen seçimi, alan tasarrufu sağlarken, üretim ve performans açısından bazı zorluklar getirmektedir. Tasarımın geliştirilmesi için dört katmanlı PCB kullanımı, topraklama planlarının iyileştirilmesi, viasların pad dışına taşınması ve test noktalarının eklenmesi gibi öneriler dikkate alınmalıdır.

"Bu tasarım, öğrenme sürecinin bir parçası olarak önemli bir deneyim sunuyor. Tasarımın küçültülmesi ve SMD bileşenlerle çalışma, ileri seviye PCB tasarımının temel taşlarıdır."