Eletrônica de Semicondutores Prof. Cassiano Ricardo Groth Instituto Cecy Leite Costa – Curso Técnico em Eletrônica 125 8 - UNIDADE VIII PROTEUS INTELLIGENT SCHEMATIC INPUT SYSTEM ADVANCED ROUTING AND EDITING SOFTWARE
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8 - UNIDADE VIII
PROTEUS
INTELLIGENT SCHEMATIC
INPUT SYSTEM
ADVANCED ROUTING AND
EDITING SOFTWARE
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8.1 Introdução.
O software de desenho e simulação Proteus é uma ferramenta útil para estudantes e
profissionais que desejam acelerar e melhorar suas habilidades para o desenvolvimento de
aplicações analógicas e digitais.
Ele permite o desenho de circuitos empregando um entorno gráfico no qual é possível
colocar os símbolos representativos dos componentes e realizar a simulação de seu funcionamento
sem o risco de ocasionar danos aos circuitos.
A simulação pode incluir instrumentos de medição e a inclusão de gráficos que representam
os sinais obtidos na simulação.
O que mais interesse é a capacidade de simular adequadamente o funcionamento dos
microcontroladores mais populares (PICS, ATMEL-AVR, Motorola, 8051, etc.)
Também tem a capacidade de passar o desenho a um programa integrado chamado ARES no
qual se pode realizar o desenvolvimento de placas de circuitos impressos.
8.2 Procedimentos para iniciar o programa ISIS
1.- Início -> Programas -> Proteus 7 Professional -> ISIS 7 Professional.
2.- A forma curta é dar um duplo click no ícone do programa que se localizado no desktop.
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8.3 Simulação de circuitos no ISIS
8.3.1 Circuito 1 – Alternador e lâmpada
1° Passo:
- Criar um novo Design com selo
- Após criar o novo Design tamanho A4 editar as propriedades do Design:
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2° Passo:
Localizar os componentes no Proteus para desenhar o circuito abaixo.
FILE NAME:
BY:
DATE:
PAGE:
Circuito básico.DSN30/8/2009
Cassiano Groth
A B C D E F G H J K
A B C D E F G H J K
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5
6
7
8
9D:\Circuito básico.DSNPATH:1 of 1
REV: V1 TIME: 13:13:38
DESIGN TITLE: Circuito Básico
ALTERNADOR
12V
L112V
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Para localizar os componentes siga os seguintes passos:
Após abrir a tela Pick Devices digite o nome ou numero do componente desejado em
Keywords.
Quando o componente desejado for localizado click duas vezes sobre ele, que ele irá para a tela
ao lado “Devices”.
Localize todos os componentes desejados e feche a tela Pick Devices.
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Antes de prosseguir, você pode alterar os “snaps” (espaço entre os pontos, que vão definir a
precisão do posicionamento dos componentes da planilha).
Para ligar os componentes, vá passando a seta do mouse em cima do terminal do
componente, até que apareça uma pequena cruz no mesmo. No momento em que aparecer, dique
com o botão esquerdo do mouse e arraste o tracejado, unido ao terminal do componente em que se
deseja conectar, então dique, novamente, o botão esquerdo do mouse.
Repare que ele roteia as ligações automaticamente, para isso, este ícone deve estar
“pressionado”, na barra de ferramentas superior:
O programa, por padrão (default), já o mantém ativo.
Outros elementos úteis de inserção no circuito...
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3° Passo:
Configurar os componentes da seguinte maneira.
A.- Dar um click com o botão direito sobre o componente ALTERNATOR. Notar que seu
contorno troca para vermelho.
B.- Dar um click agora com o botão esquerdo para abrir a forma Edit Component.
C.- Editar o componente conforme figura abaixo.
D.- Pressionar o botão OK.
C. – Para a lâmpada seguir o mesmo procedimento.
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4° Passo:
Inserir instrumentos para medir corrente e tensão AC.
Estes instrumentos também podem ser configurados para medir corrente em 3 escalas
Amperes, Miliamperes e Microamperes, e o voltímetro para medir em Volts, Milivolts e Microvolts
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ALTERNADOR
12V
L112V
+88.8
AC Volts
VOLTIMETROV1
+88.8
AC mA
AMPERITMETRO
Amp 1
5° Passo:
Após realizar todos os passos anteriores o circuito já pode ser simulado pressionando com
um click o play no canto esquerdo da tela.
6° Passo:
Habilitar as cores de voltagem e as flechas de corrente do circuito para completar a
simulação.
A.- Ingressar no menu System e selecionar Set Animation Options... para abrir a forma Animated
Circuits Configuration.
B.- Habilitar as casinhas Show Wire Voltagem by Colour? e Show Wire Current with Arrows?.
C.- Pressionar OK.
D.- Voltar a simular o circuito e observar o que ocorre.
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O usuário também pode mudar as cores da área de trabalho do Proteus ISIS e a cor dos
componentes da seguinte forma:
A seguinte tela irá abrir para que o usuário altere estas opções
8.3.2 Circuito 2 – Bateria e interruptor
1° Passo:
Seguir os passos descritos na análise do circuito 1.
Achar os seguintes componentes
- BATTERY
- LAMP
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- SWITCH
Montar o circuito abaixo:
L112V
+88.8
AC Volts
VOLTIMETROV1
+88.8
AC mA
AMPERITMETRO
Amp 1
B112V
2° Passo:
Modificar os valores dos componentes se for necessário.
Alterar os medidores de tensão e corrente AC por medidores DC.
3° Passo:
Executar a simulação do circuito e testar o funcionamento do interruptor, dando clicks com
o botão esquerdo nas flechas acima - abaixo do interruptor.
8.3.3 Circuito 3 - Potenciômetro
1° Passo:
Seguir os passos descritos na análise do circuito 1.
Achar os seguintes componentes
- BATTERY
- LAMP
- POT-LIN
Montar o circuito abaixo:
L112V
B112V
RV1
1k
+88.8
Vo
lts
+88.8
Volts
+88.8
mA
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2° Passo:
Executar a simulação do circuito e provar o funcionamento do potenciômetro. Com o
ponteiro do mouse dar click nas flechas para aumentar ou diminuir a resistência.
8.3.4 Circuito 4 – Lâmpadas série
Circuito com lâmpadas em série
.
L112V
B112V
L212V
+88.8
Volts
+88.8
Volts
8.3.5 Circuito 5 – Lâmpadas em paralelo
Circuito com lâmpadas em paralelo.
L1
12V
B112V
L2
12V+88.8
Volts
8.3.6 Circuito 6 – Interruptores paralelos
Circuito com dois interruptores ( Chave Hotel)
NOTA: Usar o componente SW-SPDT da biblioteca ATIVE.
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B112V
L2
12V+88.8
Volts
SW1
SW-SPDT-MOM
SW2
SW-SPDT-MOM
8.3.7 Circuito 7 – Motor DC e Interruptores
O motor se encontra pelo nome MOTOR e os interruptores se encontram pelo nome SW-
DPDT.
B112V
+88.8
Volts
SW1
SW-DPDT
RV1100
8.3.8 Circuito 8 - Uso de fusíveis
O fusível se encontra pelo nome FUSE.
B112V
+8
8.8
Vo
lts
RV1
50
+88.8
Amps
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8.3.9 Circuito 9 - Uso de Transformador
Para encontrar o transformador procurar por TRAN-2P2S.
TR1
TRAN-2P2S
AC311Vp +88.8
AC Volts
L112V
+88.8
AC Volts
O Alternador injeta a tensão de pico e o multiteste mede a tensão RMS.
Neste exemplo vamos simular a tensão da rede aplicada no primário do transformador e no
secundário uma saída de 12V.
Seguir os passos abaixo para configurar o transformador e o alternador.
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8.3.10 Circuito 10 - Diodo retificador de Meia – Onda
Visualizar as formas de onda geradas no retificador de Meia-Onda.
Pegar o osciloscópio em “Virtual Instruments Mode”
AC12V
D1
1N4007
R1100
A
B
C
D
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8.3.11 Circuito 11 – Ativando um Relé com Transistor e Potenciômetro
Neste circuito vamos ativar uma lâmpada 9V através de um relé, um transistor e um
potenciômetro.
Adicionar na lista de componentes o RELAY e o BC548.
RL112V
L19V
Q1BC548C
B112V
R1
1K
RV1
500
R2500
+88.8
Volts
9V DC
Configurar o transistor com um ganho 100 conforme tela abaixo.
8.3.12 Circuito 12 – Fonte de Tensão com saída fixa e ajustável
Desenhe o circuito da fonte conforme figura abaixo e meça as tensões de saída.
Esta fonte terá 3 saídas de tensão: + 5V, + 12V e ajustável de 1,25 a 15V.
Os seguintes componentes serão utilizados:
2 – Diodo 1N4007; 1 – Transformador; 1 – Fusível 1 A ; 1 – Chave; 3 – Reguladores de tensão
7805 - 7812 - LM317; 2 – Resistor 2K2 – 220; 1 – Led vermelho; 1 – Potenciômetro 4K7; 3 –
Capacitores cerâmicos 100nF; 1 – Capacitor 2200uF 25V
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FILE NAME:
BY:
DATE:
PAGE:
Fonte de 15V.DSN1/9/2009
Cassiano Ricardo Groth
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A B C D E F G H J K
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1
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3
4
5
6
7
8
9D:\Fonte de 15V.DSNPATH: 1 of 1
REV: V1 TIME: 23:02:44
DESIGN TITLE: Fonte de 15V
C4100nf
+5 V
R2220
VI1
VO3
GN
D2 U27812
VI1
VO3
GN
D2 U17805
C2100n
C3100n
VI3
VO2
AD
J1 U3LM317L
+ 12 V
AJUSTAVEL MAX 15V
GND
D1
1N4007
D2
1N4007
100%
POT
2400
15 + 15 1A
220V
FUSE
1A
C1
2200uF
D3LED-BLUE
R12K2
15V
15V
220V
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Configuração do transformador
8.3.13 Circuito 13 – Gerador de Clock de 1KHz com o 555
Montar o circuito abaixo e verificar o valor da freqüência de saída.
R4
DC7
Q3
GN
D1
VC
C8
TR2
TH6
CV5
555
C1
10n
C2100n
RA2.7k
A
B
C
D
5v
R15.6k
8.3.14 Circuito 14 – Microcontrolador 8051
O Proteus é um dos poucos softwares que conseguem realizar a simulação de circuitos com
microcontroladores.
Neste item vamos copiar o programa abaixo e passar este programa para o microcontrolador.
Para o microcontrolador funcionar temos que gerar o arquivo .hex com o software
compilador e carregar este arquivo no Microcontrolador conforme tela abaixo:
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Quando o Puch Button for pressionado os leds começam a acender em seqüência.
#include <AT898252.H>
main()
{
unsigned int i; //sempre declarar as variáveis antes das intruções.
while(1)
{
P3=0; // porque no reset as portas vão para nível lógico alto, por isso se faz esse comando.
if (P1_0==0)
{
for (i=0;i<25000;i++) P3_0=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_1=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_2=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_3=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_4=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_5=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_6=1;
for (i=0;i<25000;i++) P3_7=1;
}
}
}
XTAL218
XTAL119
ALE30
EA31
PSEN29
RST9
P0.0/AD039
P0.1/AD138
P0.2/AD237
P0.3/AD336
P0.4/AD435
P0.5/AD534
P0.6/AD633
P0.7/AD732
P2.7/A1528
P2.0/A821
P2.1/A922
P2.2/A1023
P2.3/A1124
P2.4/A1225
P2.5/A1326
P2.6/A1427
P1.01
P1.12
P1.23
P1.34
P1.45
P1.56
P1.67
P1.78
P3.0/RXD10
P3.1/TXD11
P3.2/INT012
P3.3/INT113
P3.4/T014
P3.7/RD17
P3.6/WR16
P3.5/T115
U1
80C51
1
2
3
45
6
7
8
20
19
18
1716
15
14
13
9 1210 11
U2
LED-BARGRAPH-RED
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8.3.15 Circuito 15 – Contadores com Display de 7 segmentos
O circuito abaixo é um contador de 0 a 99 que varia as contagens através do 555 que foi
projetado para gerar um clock de 1s (1Hz).
R1 680
5V
A7
B1
C2
D6
LT3
BI4
LE/STB5
QA13
QB12
QC11
QD10
QE9
QF15
QG14
4511
D2Catodo comun (GND)
A14
Q16
A212
Q211
A313
Q314
A43
Q42
CLK15
CI5
CO7
U/D10
PE1
MR9
4510
R4
DC7
Q3
GN
D1
VC
C8
TR2
TH6
CV5
555
5
R9
900
R1070k
C110u
R12
5V
A7
B1
C2
D6
LT3
BI4
LE/STB5
QA13
QB12
QC11
QD10
QE9
QF15
QG14
4511
D1Catodo comun (GND)
A14
Q16
A212
Q211
A313
Q314
A43
Q42
CLK15
CI5
CO7
U/D10
PE1
MR9
4510
SW1
SW-SPST
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Instituto Cecy Leite Costa – Curso Técnico em Eletrônica 145
8.4 Montagem de placas de circuito impresso no ARES
O objetivo principal deste capítulo é:
• Desenhar placas de circuito impresso usando o Proteus;
• Realizar a colocação automática e manual de componentes na placa;
• Realizar as conexões entre os componentes de forma manual e automática.
Vamos primeiro tentar entender para que serve alguns dos ícones do software que são
visualizados na área de trabalho do ARES e após vamos inserir componentes de forma manual e
automática a partir do circuito desenhado no ISIS.
8.4.1 Inserção manual de componentes
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Você também pode alterar o Grid (espaçamento entre os pontos de orientação da planilha),
para ter mais precisão na colocação dos componentes.
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Voltando a colocação dos componentes vamos montar um circuito básico:
Componentes: RES40 e CAP15
Clique no terminal do componente com o botão esquerdo do mouse, levando a linha verde
até o terminal de um outro componente e que se deseja a conexão, dique novamente neste terminal
com o botão esquerdo unindo, dessa forma, os terminais.
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Conexões Roteadas
Defina as bordas da sua placa da seguinte forma.
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De preferência, inicie qualquer coordenada a partir do ponto de origem.
Posicione a seta do mouse na “mira” azul e arraste, apertando o botão esquerdo do mouse, o
retângulo amarelo, sempre se orientando pelos números do canto direito inferior da planilha.
Mova os componentes ou o circuito do exemplo para dentro da borda da seguinte maneira.
Selecione os componentes ou o circuito do desenho arrastando a seta do mouse, com o botão
esquerdo apertado, sobre a área em que se encontra o circuito ou os componentes a serem marcados.
Veja.
Mova-os para dentro do quadrado amarelo (que vai ser a borda da placa)
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Colocação de plano de força:
Entende-se como plano de força, a zona de preenchimento de área vazia da placa (espaço entre
as trilhas e ilhas) ele permite um melhor aterramento do circuito e economia de solução de corrosão
do cobre.
Posicione a seta do mouse em qualquer um dos cantos, aperte o botão esquerdo e arraste até
o canto oposto.
Em seguida, aparecerá esta caixa de diálogo.
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Layer: Define a face a ser preenchida, deve ser feita individualmente, isto é, repita todo o
procedimento para cada face.
Boundary:Define o limite onde o preenchimento abrangerá.
Relief Define o “alívio” da trilha ou ilha, isto é, o espaço que existirá entre a trilha ou ilha e o plano
de força (zona de preenchimento).
Type: Define o tipo de preenchimento, pode ser sólido, hachurado, vazio ou tracejado. Dê
referência a “sólido”.
Para “Boundary” e “Relief’, coloque “T8”, para “Type”“Solid”, dique em 0K. Veja como fica.
Se desejar que algum terminal (ou a parte do circuito que vai ser “aterrado”) faça parte da
“massa”, isto é, do plano de força dique no ícone de colocação de componentes, em seguida
posicione a seta do mouse no terminal do componente desejado; dique com o botão direito, ele
ficará branco, aperte na mesma seqüência o botão esquerdo, abrirá a seguinte caixa de diálogo:
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Em “Relier’ escolha a opção “Solid”, dique em 0K. Veja que agora o terminal faz parte da zona
de preenchimento.
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Repita o processo para outra face, caso sua placa seja face dupla.
8.4.2 Criação de componentes no ARES
A criação de componentes na nova versão do Ares é muito simples, da mesma forma que na
antiga. Siga o seguinte procedimento.
Inicialmente limpe a planilha atual ou crie uma nova. Como exemplo vamos criar um resistor
de 1/8 W, com comprimento de 1 cm entre os terminais.
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Em...
New Package Name — coloque o nome do componente
Package Category — a categoria de componente, no caso um resistor.
Package Type — o “pacote” à sua escolha, eles aparecem à direita da caixa de diálogo.
Clique em 0K.
8.4.3 Visualização 3D do circuito
O ARES também tem a opção de visualizar em 3D a placa a ser gerada, para que o projetista
tenha uma idéia mais real do tamanho e das distancias entre os componentes.
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8.5 Exportando esquemático do ISIS para o ARES
Após ter desenhado seu diagrama esquemático, você pode fazer o layout de sua placa de
circuito impresso a partir dele, para isso, é só clicar no ícone vermelho que aparece na parte
superior direita da barra de ferramentas:
Quando aparecer a tela do Ares, se algum(s) de seus componentes do esquema não tiver
correspondência física no Ares, irá fatalmente aparecer a seguinte caixa de diálogo:
Uma alternativa é você clicar em alguma das categorias da biblioteca (Libraries) e escolher
um outro componente que possa fazer correspondência com aquele ao qual você não criou um
componente no Ares.
Se esse não foi o seu caso, repita o processo de criação da borda de sua placa, explicado
anteriormente, após isso, você pode auto posicionar os componentes na sua placa virtual, para isso
dique no ícone de auto-posicionamento “Auto place the componentes onto the board”:
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Instituto Cecy Leite Costa – Curso Técnico em Eletrônica 159
8.5.1 Exemplo de um circuito de uma fonte
FILE NAME:
BY:
DATE:
PAGE:
Fonte de 15V.DSN6/9/2009
Cassiano Ricardo Groth
A B C D E F G H J K
A B C D E F G H J K
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5
6
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4
5
6
7
8
9D:\Fonte de 15V.DSNPATH: 1 of 1
REV: V1 TIME: 11:02:20
DESIGN TITLE: Fonte de 15V
C4100nf
+5 V
R2220
VI1
VO3
GN
D2 U27812
VI1
VO3
GN
D2 U17805
C2100n
C3100n
VI3
VO2
AD
J1 U3LM317L
+ 12 V
AJUSTAVEL MAX 15V
GND
D1
1N4007
D2
1N4007
10
0%
POT
2400
15 + 15 1A
220V
FUSE
1A
C1
2200uF
D3LED-BLUE
R12K2
15V
15V
220V
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Após desenhar o circuito da fonte apresentada acima clicar no ícone vermelho que aparece
na parte superior direita da barra de ferramentas:
Conseqüentemente aparecerá a tela mostrada abaixo, pois não temos conectores especificados
para o transformador, led e potenciômetro.
Para estes componentes temos que criar as conecções manualmente no ares.
Pressione Skip para ver todos os componentes que não possuem o esquemático no ARES.
Após este passo todos os componentes do ISIS serão exportados para a lista de componentes do
ARES.
8.5.2 Inserção automática dos componentes no layout do ARES
Após exportar a lista de componentes do ISIS para o ARES o usuário poderá desenhar o
esquemático da placa no ARES manualmente ou automaticamente.
Antes de desenhar o esquemático devemos criar a borda da placa para que os componentes
sejam inseridos na área interna da borda.
Eletrônica de Semicondutores Prof. Cassiano Ricardo Groth
Instituto Cecy Leite Costa – Curso Técnico em Eletrônica 161
Para inserir automaticamente os componentes é só Clicar em “Auto place”
Selecionar 2D
Graphics Box
Mode
Selecionar
Board Edge
para desenhar
a borda da
placa
Borda da
placa
desenhada
Clicar em
Auto Place
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Na fase anterior o usuário pode escolher os componentes que deseja inserir no layout da placa.
Os componentes serão inseridos automaticamente dentro da borda criada.
Como podemos ver foram inseridos os componentes e suas ligações conforme o esquemático
gerado no ISIS.
Para inserir as trilhas...
Clicar em
AUTOROUTER
Podemos inserir as trilhas conforme
as configurações padrão do software
ou editar as opções de inserção em
“Edit Strategies”
Trace Style: espessura da
trilha.
Via Style: Estilo da via.
Top Copper: Face
superior da placa.
Bottom Copper: Face
inferior da placa
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Visualização em 3D do projeto acima.
8.5.3 Desenho manual das trilhas do projeto da fonte
Vamos utilizar o exemplo da fonte desenhada anteriormente no ISIS para montar manualmente
a placa de circuito impresso do esquemático.
Para inserir os componentes seguir os passos descritos no capitulo “Inserção manual dos
componentes”.
Após inserir os componentes realizar as ligações entre eles para depois utilizar o Autorouter e
inserir as trilhas.
Caso o projetista deseje alterar a espessura das trilhas, basta dar um click com o botão diretio
do mouse sobre a trilha e editar suas propriedades.
Eletrônica de Semicondutores Prof. Cassiano Ricardo Groth
Instituto Cecy Leite Costa – Curso Técnico em Eletrônica 164
Como podemos ver esta placa é de face simples com as trilhas somente na parte inferior da
placa.
Visualização 3D da placa pronta
Geralmente quando os circuitos são muito complexos não é recomendado utilizar o Auto
Router do software devido a distribuição e organização dos componentes na placa ficar muito
confusa.