دوره مهندسی معکوس PCB

دوره آموزش مهندسی معکوس PCB با آلتیوم دیزاینر

گاهی یک برد الکترونیکی در اختیار دارید، اما شماتیک، فایل PCB، مستندات طراحی یا اطلاعات کافی برای ساخت دوباره آن وجود ندارد.

در چنین شرایطی باید مسیر معمول طراحی را برعکس طی کنید: به‌جای اینکه از شماتیک به PCB برسید، از روی برد فیزیکی، ساختار PCB و مدار آن را بازسازی کنید. این فرایند، مهندسی معکوس PCB است.

در دوره آموزش مهندسی معکوس PCB با آلتیوم دیزاینر، روش انجام این کار را برای بردهای تک‌لایه، دولایه و چندلایه یاد می‌گیرید؛ از بررسی اولیه برد و شناسایی اجزای آن تا جای‌گذاری قطعات، بازسازی Footprintها، استخراج مسیرها و رسیدن به PCB و شماتیک قابل‌استفاده در Altium Designer.

موضوع دوره فقط کپی کردن ظاهر یک PCB نیست. برای بازسازی درست یک برد باید بتوانید اجزای آن را تشخیص دهید، ارتباط بین قطعات را دنبال کنید، لایه‌های مختلف را از یکدیگر تفکیک کنید و در نهایت اطلاعات پراکنده‌ای را که از برد به دست آورده‌اید به یک طراحی منسجم تبدیل کنید.

مهندسی معکوس PCB چه زمانی کاربرد دارد؟

مهندسی معکوس زمانی مطرح می‌شود که برد فیزیکی موجود است اما دانش فنی یا فایل‌های طراحی آن در دسترس نیست. برای مثال ممکن است لازم باشد:

• PCB یک تجهیز موجود را بازسازی کنید؛
• برای یک برد قدیمی که مستندات آن در دسترس نیست، شماتیک تهیه کنید؛
• اطلاعات طراحی یک PCB را برای تعمیر و عیب‌یابی استخراج کنید؛
• بردی را که دیگر امکان تهیه آن وجود ندارد بررسی و بازطراحی کنید؛
• قطعات یک مدار را شناسایی و ارتباط بین آن‌ها را مستند کنید؛
• یا ساختار یک طراحی موجود را برای شناخت بهتر مدار بررسی کنید.

در چنین پروژه‌ای معمولاً یک فایل آماده وجود ندارد که بتوانید مستقیماً وارد Altium Designer کنید. اطلاعات باید از خود برد استخراج و مرحله‌به‌مرحله بازسازی شوند.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

این دوره برای افرادی مناسب است که قبلاً طراحی PCB را یاد گرفته‌اند و اکنون می‌خواهند مسیر معکوس آن را نیز انجام دهند.

به‌طور مشخص اگر:

• با Altium Designer کار کرده‌اید؛
• طراحی شماتیک و PCB را می‌شناسید؛
• با Footprint، Pad، Via، Track و Layer آشنا هستید؛
• با بردهای واقعی الکترونیکی سروکار دارید؛
• در تعمیر، طراحی، تولید یا نگهداری تجهیزات الکترونیکی فعالیت می‌کنید؛
• یا می‌خواهید مهندسی معکوس PCB را به‌عنوان یک مهارت تخصصی یاد بگیرید؛

مطالب این دوره برای شما قابل‌استفاده خواهند بود.

پیش‌نیاز دوره

مهندسی معکوس PCB بدون شناخت طراحی PCB دشوار است؛ زیرا برای بازسازی یک طراحی باید ابتدا بدانید یک PCB چگونه طراحی شده است. بنابراین پیش‌نیاز این دوره، تسلط به Altium Designer و آشنایی عملی با طراحی PCB است.

اگر هنوز این مرحله را پشت سر نگذاشته‌اید، بهتر است ابتدا دوره جامع آلتیوم دیزاینر و طراحی PCB را بگذرانید و سپس وارد مهندسی معکوس شوید.

مهندسی معکوس PCB فقط دنبال کردن ترک‌ها نیست

در نگاه اول ممکن است مهندسی معکوس ساده به نظر برسد: قطعات را شناسایی می‌کنیم، مسیرها را دنبال می‌کنیم و PCB را دوباره می‌کشیم.

در عمل، مسئله پیچیده‌تر است.

ممکن است مشخصات یک قطعه خوانا نباشد، قطعه‌ دیگر تولید نشود، Footprint آن در کتابخانه‌های موجود نباشد یا بخشی از مسیرها در زیر قطعات و بین لایه‌های PCB پنهان شده باشند.

در یک پروژه واقعی ممکن است با شرایطی مانند این‌ها مواجه شوید:

• تشخیص اشتباه یک قطعه یا مسیر می‌تواند بخش دیگری از بازسازی مدار را نیز اشتباه کند.
• بعضی قطعات قدیمی دیگر تولید نمی‌شوند و باید معادل مناسب آن‌ها بررسی شود.
• برخی قطعات ممکن است در بازار داخلی در دسترس نباشند.
• وجود میکروکنترلرها یا ICهای برنامه‌ریزی‌شده می‌تواند بازسازی کامل عملکرد مدار را محدود کند.
• با افزایش تعداد لایه‌های PCB، استخراج مسیرهای داخلی دشوارتر می‌شود.

بنابراین مهندسی معکوس علاوه بر تسلط به نرم‌افزار، به روش کار منظم، بررسی مرحله‌ای و کنترل صحت اطلاعات استخراج‌شده نیاز دارد.

ساختار دوره و بخش‌های اصلی آموزش

این دوره شامل بخش‌های مختلف زیر است:

• مهندسی معکوس چیست؟
• اصطلاحات رایج در صنعت PCB
• مهارت‌های موردنیاز
• انواع سبک‌های مهندسی معکوس برد مدار چاپی
• نکات تبدیل برد THD به SMD
• مواردی که مهندسی معکوس PCB امکان‌پذیر نیست
• انواع روش‌های مهندسی معکوس PCB
• مراحل انجام مهندسی معکوس PCB

سپس مهندسی معکوس بردهای تک‌لایه، دولایه و چندلایه به‌صورت مجزا بررسی می‌شود.

سرفصل‌های دوره آموزش مهندسی معکوس PCB با آلتیوم دیزاینر

مفاهیم و اصطلاحات موردنیاز

قبل از ورود به بازسازی برد، اصطلاحات و اجزایی که هنگام بررسی PCB با آن‌ها سروکار دارید مرور می‌شوند:

• PCB چیست؟
• انواع PCB
• اجزای PCB
• قطعات SMD، THD و DIP
• Package قطعات چیست؟
• Footprint چیست؟
• Pad، Via و سوراخ متالیزه
• Track یا Trace
• Polygon چیست؟
• چاپ راهنما یا Silkscreen

هدف این بخش ایجاد یک زبان مشترک برای ادامه دوره است؛ زیرا هنگام بررسی یک برد واقعی باید بتوانید هر بخش را درست تشخیص دهید و اطلاعات آن را وارد طراحی کنید.

روش‌ها و مراحل مهندسی معکوس PCB

قبل از شروع کار روی بردهای نمونه، ابتدا فرایند کلی مهندسی معکوس بررسی می‌شود:

• مهندسی معکوس چیست؟
• چه مهارت‌هایی برای انجام آن نیاز دارید؟
• چه روش‌هایی برای مهندسی معکوس PCB وجود دارد؟
• در چه شرایطی هر روش مناسب‌تر است؟
• مراحل کار از بررسی برد تا بازسازی PCB چیست؟
• در چه شرایطی مهندسی معکوس کامل یک برد امکان‌پذیر نیست؟
• هنگام تبدیل یک طراحی THD به SMD چه نکاتی باید در نظر گرفته شود؟

این بخش کمک می‌کند قبل از شروع کار عملی، بدانید از برد چه اطلاعاتی باید استخراج کنید و چه ترتیبی برای انجام کار مناسب است.

مهندسی معکوس برد تک‌لایه

برد تک‌لایه ساده‌ترین نمونه برای یادگیری فرایند مهندسی معکوس است؛ زیرا مسیرها روی یک لایه قرار دارند و رابطه میان قطعات و Trackها راحت‌تر قابل مشاهده است.

در این بخش مراحل کار در Altium Designer انجام می‌شود:

• وارد کردن PCB به آلتیوم دیزاینر
• جای‌گذاری قطعات
• طراحی Footprint از روی PCB؛ روش اول
• Tracking مسیرهای PCB
• استخراج شماتیک؛ روش اول
• استخراج شماتیک؛ روش دوم
• نهایی‌سازی شماتیک

در این مرحله هدف این است که از روی یک برد فیزیکی، اطلاعات لازم برای بازسازی PCB را استخراج کرده و سپس شماتیک مدار را نیز به دست آورید.

• طراحی Footprint از روی PCB

در مهندسی معکوس نمی‌توان همیشه به کتابخانه آماده قطعات متکی بود.

ممکن است قطعه‌ای روی برد وجود داشته باشد که Footprint آن را در اختیار نداشته باشید یا لازم باشد ابعاد و موقعیت Padها دقیقاً مطابق نمونه اصلی بازسازی شوند.

به همین دلیل، طراحی Footprint از روی PCB یکی از مراحل عملی دوره است و در طول بازسازی بردهای نمونه با دو روش انجام می‌شود.

• استخراج شماتیک از روی PCB

داشتن PCB بازسازی‌شده فقط بخشی از مهندسی معکوس است.

در بسیاری از پروژه‌ها لازم است ارتباطات بین قطعات به یک شماتیک قابل‌خواندن و قابل‌ویرایش تبدیل شوند تا بتوان ساختار مدار را تحلیل، مستند یا در ادامه اصلاح کرد.

در بخش برد تک‌لایه، دو روش استخراج شماتیک آموزش داده می‌شود و در نهایت شماتیک بازسازی‌شده مرتب و نهایی می‌شود.

مهندسی معکوس برد دولایه

با ورود به PCB دولایه، بخشی از مسیرها روی Top و بخشی روی Bottom قرار دارند و ارتباط میان این دو لایه از طریق Via و پایه قطعات برقرار می‌شود.

در این بخش فرایند مهندسی معکوس برای این ساختار انجام می‌شود:

• توضیحات و بررسی برد دولایه
• بررسی لایه Top Solder
• طراحی Footprint از روی PCB؛ روش دوم
• جای‌گذاری قطعات
• روش‌های Tracking PCB
• Tracking لایه Top
• بررسی لایه Bottom Solder
• Tracking لایه Bottom
• نهایی‌سازی PCB

در این مرحله باید اطلاعات دو سمت برد را با یکدیگر تطبیق دهید و از آن‌ها یک PCB واحد و منسجم بسازید.

روش‌های Tracking در PCB دولایه

در برد دولایه بخشی از یک Net ممکن است روی Top قرار داشته باشد، از طریق Via یا پایه یک قطعه به سمت دیگر برد برود و ادامه آن روی Bottom قرار گرفته باشد.

بنابراین صرفاً دنبال کردن مسیرها روی یک تصویر کافی نیست.

در دوره روش‌های Tracking و نحوه بازسازی ارتباط میان مسیرهای دو سمت PCB بررسی می‌شوند تا بتوانید ساختار نهایی برد را در Altium Designer بازسازی کنید.

لایه‌های Solder در مهندسی معکوس

برای بازسازی درست PCB باید بتوانید اطلاعات موجود در تصاویر یا نمای دو طرف برد را نسبت به ساختار واقعی لایه‌ها تفسیر کنید.

در بخش برد دولایه، Top Solder و Bottom Solder به‌صورت مجزا بررسی می‌شوند و اطلاعات استخراج‌شده از آن‌ها برای بازسازی PCB مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مهندسی معکوس برد چندلایه

PCB چندلایه مرحله پیچیده‌تری از مهندسی معکوس است؛ زیرا همه مسیرهای مدار از روی سطح برد قابل مشاهده نیستند و بخشی از ارتباطات در لایه‌های داخلی قرار گرفته‌اند.

در این بخش، با تکیه بر فرایندی که برای بردهای تک‌لایه و دولایه یاد گرفته‌اید، روش انجام مهندسی معکوس PCBهای چندلایه توضیح داده می‌شود.

محدودیت‌های این نوع برد نیز اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند؛ زیرا هرچه اطلاعات بیشتری در لایه‌های داخلی پنهان باشد، استخراج کامل ساختار برد به روش‌های بررسی و اطلاعات بیشتری نیاز خواهد داشت.

چه زمانی مهندسی معکوس PCB ممکن نیست یا کامل انجام نمی‌شود؟

یکی از مباحث مهم دوره، شناخت محدودیت‌های مهندسی معکوس است.

وجود برد فیزیکی همیشه به این معنی نیست که می‌توان تمام دانش فنی یک محصول را از آن استخراج کرد.

برای مثال، اگر عملکرد یک محصول به Firmware ذخیره‌شده در یک IC یا میکروکنترلر وابسته باشد، بازسازی اتصالات PCB الزاماً به معنای بازسازی نرم‌افزار داخل آن قطعه نیست.

همچنین نبود برخی قطعات، ناخوانا بودن مشخصات آن‌ها یا پیچیدگی ساختار برد می‌تواند مسیر پروژه را دشوارتر کند.

شناخت این محدودیت‌ها کمک می‌کند قبل از شروع یک پروژه، امکان‌پذیری آن را واقع‌بینانه‌تر بررسی کنید.

چرا مهندسی معکوس PCB را یاد بگیریم؟

ارزش مهندسی معکوس زمانی روشن می‌شود که یک برد در اختیار دارید اما اطلاعاتی که برای تعمیر، بازطراحی یا ساخت دوباره آن نیاز دارید موجود نیست.

این مهارت می‌تواند در موقعیت‌هایی مانند موارد زیر کاربرد داشته باشد:

• بازسازی PCB تجهیزاتی که فایل طراحی آن‌ها در دسترس نیست؛
• تهیه شماتیک برای بردهای فاقد مستندات؛
• شناخت بهتر ساختار مدار هنگام تعمیر و عیب‌یابی؛
• مستندسازی تجهیزات قدیمی؛
• بررسی قطعات و ارتباطات یک طراحی موجود؛
• بازطراحی یک برد بر اساس نمونه فیزیکی؛
• و بررسی امکان ساخت دوباره یک PCB موردنیاز.

در برخی تجهیزات صنعتی، نبود مستندات یا دشواری تأمین برد جایگزین باعث می‌شود بازسازی اطلاعات PCB به یک مسئله عملی تبدیل شود.

در چنین شرایطی مهندسی معکوس می‌تواند بخشی از مسیر تعمیر، نگهداری یا بازطراحی تجهیز باشد.

آیا می‌توان از مهندسی معکوس PCB درآمد کسب کرد؟

مهندسی معکوس PCB می‌تواند به‌عنوان یک خدمت تخصصی مهندسی ارائه شود؛ به‌خصوص زمانی که مشتری برد فیزیکی دارد اما فایل‌های طراحی یا مستندات لازم برای بازسازی آن را در اختیار ندارد.

اما انجام این نوع پروژه صرفاً به دانستن چند ابزار در Altium Designer وابسته نیست.

ارزش کاری شما به عواملی مانند این‌ها بستگی خواهد داشت:

• توانایی طراحی PCB
• شناخت قطعات الکترونیکی
• دقت در استخراج مسیرها
• توانایی بازسازی Footprintها
• تحلیل ارتباط بین بخش‌های مدار
• تشخیص محدودیت‌های پروژه
• و تجربه کار با بردهای واقعی

این دوره روی بخش مهندسی معکوس PCB و بازسازی طراحی در Altium Designer تمرکز دارد و می‌تواند مهارت مکملی برای کسی باشد که طراحی PCB را از قبل می‌داند.

بعد از این دوره چه کاری باید بتوانید انجام دهید؟

هدف دوره این است که وقتی یک PCB در اختیار شما قرار می‌گیرد، بتوانید به‌جای شروع بدون روش مشخص، فرایند مهندسی معکوس آن را مرحله‌به‌مرحله پیش ببرید. بسته به نوع و پیچیدگی برد، باید بتوانید:

• اجزای PCB را شناسایی و دسته‌بندی کنید؛
• روش مناسب مهندسی معکوس را انتخاب کنید؛
• تصاویر و اطلاعات برد را وارد فرایند طراحی کنید؛
• قطعات را در Altium Designer جای‌گذاری کنید؛
• Footprint موردنیاز را از روی برد بازسازی کنید؛
• مسیرهای PCB را استخراج و Tracking کنید؛
• اطلاعات دو سمت یک PCB دولایه را با هم تطبیق دهید؛
• PCB بازسازی‌شده را نهایی کنید؛
• از ارتباطات برد برای بازسازی شماتیک استفاده کنید؛
• و مهم‌تر از همه، تشخیص دهید چه بخش‌هایی از یک پروژه قابل استخراج هستند و کجا با محدودیت روبه‌رو هستید.

پشتیبانی دوره

پس از تهیه دوره، اگر هنگام مشاهده آموزش‌ها یا انجام مهندسی معکوس روی بردهای خود با سؤال مرتبط با مباحث دوره مواجه شوید، می‌توانید با پشتیبانی در ارتباط باشید.

راه‌های ارتباطی شامل واتساپ، تلگرام و بخش تماس با ما است.

شماره تماس: 09157731696

پشتیبانی دوره دائمی است.