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Viviamo in un mondo altamente tecnologico, questo è un dato di fatto. Ogni giorno vengono realizzati sempre nuovi dispositivi capaci di compiere operazioni specializzate, spesso al posto nostro.
Ma come funzionano tutti questi elementi? Semplice, grazie al loro cuore pulsante rappresentato dalle schede elettroniche, piccole piattaforme che ospitano e connettono i vari componenti necessari per il funzionamento di ogni dispositivo.
Computer, smartphone, automobili, lavatrici, questi elementi così come molti altri funzionano proprio grazie alle schede elettroniche che richiedono una progettazione ben precisa.
In questo articolo si analizzeranno cosa sono nel dettaglio questi piccoli prodotti e i principi alla base della loro progettazione per capire bene di cosa si tratta e perché sono così importanti.
Cosa sono le schede elettroniche?
Come abbiamo già detto, una scheda elettronica, definita in modo più corretto scheda a circuito stampato (PCB, dall’inglese Printed Circuit Board), è una piattaforma che ospita e connette tra loro i vari componenti elettronici necessari per il funzionamento di un dispositivo.
Questi componenti possono includere resistenze, condensatori, diodi, transistor, microprocessori e molto altro. La scheda, nel dettaglio, permette il passaggio dei segnali elettrici tra i vari componenti in modo controllato, consentendo al dispositivo di eseguire le funzioni per cui è stato progettato. Motivo per cui è necessario rivolgersi a una realtà che offre un servizio di progettazione personalizzato e completo di schede elettroniche
Ogni scheda può variare notevolmente in complessità e dimensione, ma il principio di base è sempre lo stesso: una superficie su cui sono montati e connessi vari componenti elettronici per eseguire operazioni specifiche.
Gli elementi fondamentali di una scheda elettronica
Una volta capito cosa sono le schede elettroniche è necessario sapere che sono costituite da diversi strati di materiali conduttori e isolanti. Quello principale di solito è l’FR4, una fibra di vetro rinforzata con resina epossidica. Su questo substrato vengono depositati strati di rame, che formano le tracce elettriche, le quali collegano i vari componenti tra loro secondo uno schema preciso.
Non soltanto tracce di rame, le schede possono includere piani di massa e piani di alimentazione, che aiutano a distribuire correttamente l’energia elettrica e a ridurre le interferenze elettromagnetiche.
I componenti elettronici vengono saldati sulla scheda in corrispondenza di piazzole, piccoli punti di rame dove vengono effettuate le connessioni elettriche.
Come si progetta una scheda elettronica
Quando si parla di progettazione di schede elettroniche ci si riferisce a un processo che richiede una combinazione di competenze tecniche, creatività e attenzione ai dettagli che può essere suddiviso in diverse fasi principali.
Definizione delle specifiche
Può essere considerato il primo passo nella progettazione di questi elementi che consiste nella definizione delle specifiche del progetto. Questa fase coinvolge la comprensione delle esigenze del cliente o del prodotto, come le funzionalità richieste, le dimensioni fisiche della scheda, i requisiti di potenza e altri vincoli tecnici.
Sviluppo dello schema elettrico
La seconda fase è quella della creazione dello schema elettrico, cioè della rappresentazione grafica del circuito. Lo schema mostra come i vari componenti sono collegati tra loro e quali segnali vengono trasmessi. Questa fase richiede una profonda conoscenza dell’elettronica e delle caratteristiche dei componenti utilizzati.
Progettazione del layout della PCB
Dopo aver sviluppato lo schema elettrico, si passa alla progettazione del layout della PCB in cui lo schema viene tradotto in una configurazione fisica, posizionando i componenti sulla scheda e tracciando le connessioni. Si tratta di un momento fondamentale perché un layout ben progettato può ridurre le interferenze elettromagnetiche, minimizzare le perdite di segnale e migliorare l’efficienza complessiva del circuito.
Verifica e Simulazione
Prima di passare alla produzione, è essenziale verificare che il design sia privo di errori. Questa operazione può includere vari passaggi come: controlli manuali, simulazioni elettroniche e test di integrità del segnale. Gli strumenti di simulazione permettono di analizzare il comportamento del circuito in condizioni diverse, identificando potenziali problemi prima che vengano fabbricate le schede.
Realizzazione di prototipi, produzione e assemblaggio
Una volta completata la fase di verifica, si può procedere con la realizzazione di prototipi della scheda che sono utilizzati per testare il funzionamento del circuito nel mondo reale.
A seguire questa operazione c’è quella di produzione e assemblaggio: le PCB vengono prodotte in fabbriche specializzate, dove il design viene trasferito su pannelli di FR4 attraverso processi di fotoincisione e deposizione di rame.
Una volta che le schede sono state prodotte, i componenti elettronici vengono montati e saldati sulla superficie.
L’importanza della progettazione
Quando si parla di schede elettroniche, la progettazione è molto importante perché si tratta di un processo complesso che richiede una perfetta integrazione di competenze tecniche e attenzione ai dettagli. Ogni singola fase, infatti, dalla definizione delle specifiche alla produzione finale, deve essere eseguita con cura per garantire che il prodotto sia funzionale, affidabile e conforme ai requisiti. Ecco perché la progettazione deve necessariamente essere perfetta e realizzata da esperti del settore.
