By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed...

38
By: Dr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١ Lecture (02) design schematic and PCBs using eagle Before start You will be making a schematic (astable.sch) file which contains your circuit diagram & a PCB board layout (astable.brd) file. Each file has its own editor window. At any time you will change just one of these but the two are linked, so that the connections & components on the schematic always exist on the board. For example if you try to delete components on the board you will be asked to make the change on the schematic first. To undo command (Edit>Undo or CtrlZ) to refresh the display View>Redraw (F2) Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢

Transcript of By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed...

Page 1: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

By:

Dr. Ahmed ElShafee

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١

Lecture (02)design schematic and PCBs using 

eagle

Before start

• You will be making a schematic (astable.sch) file which contains your circuit diagram & a PCB board layout (astable.brd) file. 

• Each file has its own editor window. At any time you will change just one of these but the two are linked, so that the connections & components on the schematic always exist on the board. 

• For example if you try to delete components on the board you will be asked to make the change on the schematic first. 

• To undo command (Edit‐>Undo or Ctrl‐Z) 

• to refresh the display  View‐>Redraw (F2)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢

Page 2: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Start the EAGLE control panel. 

• Options‐>Directories gives a list of directories. Change the projects directory if necessary to something convenient that you can write, e.g. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣

• All new projects will be created inside this directory, and the EAGLE project navigator in the control panel uses this as a root. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤

Page 3: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Schematic Creation 

• Start the EAGLE Control Panel application. Create a new project:  File‐>New‐>Project. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦

Page 4: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Rename the project if you wish as follows: the control panel window indicates whether a project is open with a green circle next to the project name. Click this if necessary to close the project. Then 

• Right‐click‐>Rename 

• on the project's name. After having renamed the project you can reopen it. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧

• Right‐click on the Project name ‐>New‐>Schematic. The schematic window will open. Inside the schematic window: 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٨

Page 5: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• File‐>Save as (choose a suitable name for your schematic sheet 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٩

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٠

Page 6: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١١

• Add components to your schematic:

• Edit‐>Add‐> Select component. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٢

Page 7: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Click on add icon

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٣

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٤

Page 8: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٥

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٦

Page 9: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Left‐click to place each component. Right‐click before placing to rotate the component. Any number of the selected component can be added. To stop the ADD procedure select Edit‐>Stop Command. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٧

• Press “esc” to end add command 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٨

Page 10: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• components can also be moved after adding, with the Edit‐>Move command, 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ١٩

• or rotated with the Edit‐>Rotate command. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٠

Page 11: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Copy , delete

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢١

• Rest of components used in astable circuit

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٢

Name Library Device Package

Electrolytic cap 220uF rcl > CPOL-EU CPOL-EUE5-10.5 E5-10,5Resistors 1/4W – normal fit rcl > R-EU_ R-EU_0207/10 0207/10

Page 12: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٣

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٤

Page 13: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٥

• Change value

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٦

Page 14: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٧

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٨

Page 15: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• move block

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٢٩

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٠

Page 16: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣١

• Add more components

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٢

Name Library Device Package

78xx Voltage regulator –Vertical

linear > 78* 7805TV TO220V

Power socket Con-jack DCJ0202 DCJ0202LED 5mm Led > LED > LED5MM LED5MM

Page 17: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٣

• Add supply 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٤

Page 18: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٥

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٦

Page 19: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Connecting components using net

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٧

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٨

Page 20: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Where a wire joins the middle of another there must be a green circle (Draw‐>Junction) to indicate connection. Sometimes two nets are adjacent and appear joined but in fact are not. The View‐>Show tool () is invaluable here. If you click on any part of a net it will highlight all connected wires and component endpoints. You can then easily check what is missing. When you encounter such an error simply delete (Edit‐>Delete) line segments around the problem and rewire again (Draw‐>Net). 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٣٩

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٠

Page 21: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Electrical Rule Check 

• When you think you have connected everything you must do an ERC which will identify disconnected pins, nets which are next to each other but not connected, etc. 

• Tools‐>ERC 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤١

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٢

Page 22: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٣

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٤

Page 23: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٥

• Add docfield:

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٦

Page 24: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Edit‐>Global attributes‐>New and add name=DRAWING_AUTHOR, value= <your text>. View‐>Redraw (F2) will update the displayed text as in Figure 5. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٧

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٨

Page 25: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Printing a Parts List :

• You can print a parts list for a schematic (including resistor and capacitor values) with File‐>Export‐>Partslist. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٤٩

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٠

Page 26: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥١

Board Creation & Layout 

• File‐>Switch to Board 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٢

Page 27: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• The board consists of all your components, with connections shown as a rats‐nest, and a rectangular wire outline (default 100mmX80mm) which represents the board area. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٣

• You can do this any time, but it is easier before you have populated the board outline. The wire rectangle defines where the board will be cut. To change the board size Edit‐>Move and left‐click near the middle of the top or right side of the rectangle to pick it up. Re‐position making sure the board stays rectangular, and left‐click again to terminate. Don’t ever reposition the bottom or left sides, which should intersect very near the “origin” cross. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٤

Page 28: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٥

Position the components inside the board outline 

• Move the components one by one inside the rectangular board outline (Edit‐>Move) and position them where you want. Note that you must move components into the allowed 100*80mm area and cannot rearrange them outside the allowed area 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٦

Page 29: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٧

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٨

Page 30: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Use EEE custom DRC and autoroute parameters 

• In order for board manufacture to allow easy soldering we need to make pads bigger by changing the default DRC rules 

• File ‐ Allows you to pick which DRC file to use.

• Layers ‐ layers can be added by changing Setup to be something like (1*2*15*16)

• Clearance ‐ This tells Eagle how much room you want between the different types of electrical contacts on the board. 20 mils is a reasonable clearance.

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٥٩

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٠

Page 31: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Distance ‐ Copper/Dimension is the distance from any routing to the edge of the board.  Drill/Hole is the distance from any routing to a hole in the board. 

Sizes ‐ Set the minimum sizes. 

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦١

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٢

Page 32: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Restring ‐ Restring controls the size of the through‐hole pads/vias.  Typically I just leave these at their default values.

Shapes ‐ Allows you to make pads have rounded edges.  Typically I don't touch this one either.

Supply ‐ The checkbox allows you to turn on thermals for vias, and Thermal Isolation lets you pick the length of the thermal traces.  Typically I don't touch these values at all.

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٣

• Masks ‐When PCBs are fabricated, they have a coating that covers and insulates all of the board, except for areas designated by the stop mask.  After fabrication, if they are being assembled by a machine (or a person with a reflow oven), a stencil is created and solder paste is applied via that stencil to the pads/vias that need to be soldered.  Stop controls the size of the openings in the stop mask for the various parts, and Cream controls the size of the openings in the stencil.  Once again, the default values work just fine for our typical usage.

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٤

Page 33: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• DRC check

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٥

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٦

Page 34: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Rotate and move some components

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٧

• ratsnest

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٨

Page 35: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Auto route

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٦٩

• After auto route

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧٠

Page 36: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

• Add missing wires on top layer

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧١

Another trial

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧٢

Page 37: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧٣

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧٤

Page 38: By: Dr. Ahmed ElShafeedraelshafee.net/Spring2017/practical-app-ee-iv---lecture-02.02.pdfDr. Ahmed ElShafee Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE ١ IV Lecture (02)

And that’s the manual solution

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧٥

Thanks,..

See you next week (ISA),…

Dr. Ahmed ElShafee, ACU : Spring 2017, Practical App EE IV ٧٦