عند تصميم لوحة دائرة مطبوعة (PCB)، تكون الخطوة الأولى والأهم هي إنشاء المخطط الكهربائي (Schematic).
المخطط الواضح والدقيق يسهّل التصنيع والتجميع، بينما المخطط الغامض يعرّض المراحل اللاحقة للفشل.
يشرح هذا الدليل ما هو مخطط الـ PCB، وكيف ترسمه بشكل صحيح، وكيف يرتبط بملفات تصنيع الـ PCB مثل Gerber.
ما هو مخطط الـ PCB ولماذا هو مهم؟
مخطط الـ PCB هو تمثيل بصري للدائرة الإلكترونية. يوضّح كيف ترتبط المكوّنات—مثل المقاومات والمكثفات والدوائر المتكاملة والموصلات—معًا عبر إشارات أو “شبكات” (Nets).
يمكنك اعتباره خريطة للتصميم—لا يُظهر بعدُ الشكل الفيزيائي للوحة، لكنه يحدّد المنطق الكهربائي والعلاقات بين كل العناصر.
ينتج عن المخطط ثلاثة مخرجات أساسية:
- قائمة الشبكات (Netlist) – تحدّد طريقة توصيل المكوّنات.
- قائمة المواد (BOM) – تحصي جميع الأجزاء والكميات.
- معرّفات المكوّنات (Reference Designators) – مثل R1 وC5 وU2، وهي جسر بين المخطط والتصميم الطباعي والتجميع.
من دون مخطط سليم، لن يكون هناك تصميم طباعي (Layout) صحيح، ولا تصنيع، ولا تصحيح أعطال فعّال.
PCB أم PCBA: فرّق بينهما قبل أن تبدأ
يخلط كثيرون بين PCB وPCBA. إليك الفرق ببساطة:
| المصطلح | المعنى | الملفات المطلوبة |
|---|---|---|
| PCB (لوحة دائرة مطبوعة) | لوحة نحاس خام بلا مكوّنات | ملفات Gerber، ملفات الحفر (Drill)، معلومات الرُّصّ الطبقي (Stack-up) |
| PCBA (لوحة مجمّعة) | PCB بعد لحام جميع المكوّنات | BOM، ملف الالتقاط-والوضع (Pick-and-Place)، رسم التجميع |
الـ PCB هو قاعدة اللوحة فقط—نحاس ومواد عازلة وثقوب.
أما PCBA فهو المنتج النهائي بعد لحام المكوّنات.
الرموز والتسميات وأسماء الشبكات: اجعلها بسيطة ومتسقة
لإنتاج مخطط سهل القراءة:
- معرّفات المكوّنات: استخدم بادئات شائعة (R للمقاومة، C للمكثف، U للدائرة المتكاملة، J للموصل).
- أسماء الشبكات: سمِّ الإشارات المهمة بوضوح مثل
VCC_3V3أوUSB_DP. - القدرة والأرضي: عرِّف رموز القدرة بوضوح (VCC، GND، +5V).
- الملاحظات: أضف شروحًا للمكوّنات الخاصة أو الجسور (Jumpers).
الاتساق يقلّل الالتباس في مرحلتي التصميم الطباعي والتجميع.
أدوات EDA الشائعة لرسم المخططات
يمكنك إنشاء المخططات باستخدام أدوات EDA عديدة، من أشهرها:
- Altium Designer – احترافي ويُستخدم على نطاق واسع.
- KiCad – مجاني ومفتوح المصدر، مناسب للهواة والشركات الصغيرة.
- OrCAD / Cadence – شائع للمشاريع الكبيرة والمعقّدة.
اختر الأداة المناسبة لحجم فريقك وميزانيتك وتدفّق عملك. الأهم هو سهولة تصدير Netlist وBOM بسلاسة—فهي حلقة الوصل مع التصميم الطباعي والتصنيع.
كيف ترسم مخطط PCB: خطوات عملية
1) ابدأ بمخطط الكُتل الوظيفية
قسّم التصميم إلى كتل: القدرة، المتحكّم، الحساسات، الواجهات… فهذا ينظّم المخطط منذ البداية.
2) اختر المكوّنات وأضِفها
اختر قطعًا تلائم المتطلبات الكهربائية والأداء. أدرج المواصفات الأساسية (الجهد، التيار، السماحية) وأرقام القطع من المصنع (MPNs).
3) أوصل الشبكات
ارسم الأسلاك بين أرجل المكوّنات. استخدم أسماء شبكات واضحة مثل SCL وTX وVCC_5V. واجعل اتجاه الإشارات من اليسار لليمين أو من الأعلى للأسفل.
4) ضع التسميات والتعليقات
امنح المكوّنات معرّفات تلقائيًا (R1، R2، C1…). أضف ملاحظات وأرقام صفحات لتسهيل التصفّح.
5) شغّل فحوص ERC/DRC
استخدم ERC للعثور على الأرجل غير الموصولة والتعارضات في القدرة ونحوها. هذه الخطوة تلتقط معظم أخطاء المخطط الشائعة.
6) ولّد BOM وNetlist
صدّر BOM وNetlist. تأكّد أن لكل مكوّن بصمة (Footprint) صحيحة ومعلمات مكتملة قبل إرسالها إلى التصميم الطباعي.
باتّباع هذه الخطوات، ستحصل على مخطط عملي وجاهز للتصنيع.
من المخطط إلى التصميم الطباعي (Layout)
بعد اجتياز الفحوص، أنشئ تصميم الـ PCB.
يرسل المخطط قائمة الشبكات إلى أداة التصميم الطباعي لتحديد الوصلات بين البادات.
في هذه المرحلة، تزامن البيانات ضروري:
- إن غيّرت اسم مكوّن أو اتصالًا، حدّث المخطط أولًا.
- استخدم أدوات المزامنة/أوامر التغيير (ECO).
- تحقّق من البصمات واتجاه القطع قبل التوجيه.
عدم التطابق بين المخطط والتصميم الطباعي من أبرز أسباب أخطاء التصنيع.
ما هي ملفات Gerber وما علاقتها بالمخطط؟
بعد الانتهاء من التصميم الطباعي، ستُصدّر ملفات Gerber—وهي الملفات القياسية التي تعتمدها جميع مصانع الـ PCB.
لكل طبقة من اللوحة (النحاس، قناع اللحام، الطباعة الحريرية، الحفر، الميكانيكي) ملف Gerber خاص بها.
معًا، تحدّد هذه الملفات كيفية تصنيع اللوحة فعليًا.
رغم أن المصنع لا يحتاج المخطط مباشرةً، إلا أنّه يظل مرجعًا مهمًا للتحقّق من:
- القطبية واتجاه الرجل رقم 1.
- اتساق الشبكات بين المخطط والتصميم الطباعي.
- نقاط الاختبار ومسارات التصحيح.
قائمة فحص سريعة قبل الإرسال للتصنيع:
- تطابق طبقات Gerber مع الرُّصّ الطبقي.
- محاذاة قناع اللحام والطباعة الحريرية.
- اتصالات الشبكات صحيحة حسب المخطط.
- القطبية والاتجاه متطابقان مع BOM.
- لا بصمات مفقودة ولا تسميات خاطئة.
خمس دقائق من الفحص قد توفّر أيامًا من إعادة العمل.
كيف تقرأ مخطط PCB (دليل سريع للمراجعين)
حتى لو لم تصمّم الدائرة، يمكنك فهمها سريعًا بالترتيب التالي:
- راجع خانة العنوان—اسم المشروع، التاريخ، الإصدار.
- ابدأ بصفحة القدرة أو مخطط الكتل.
- تتبّع خطوط القدرة الرئيسية والأرضي.
- حدّد الدارة المتكاملة/المتحكّم الرئيسي وتابع مداخله ومخارجه.
- تحقّق من الساعات وإشارات إعادة الضبط وواجهات الاتصال (SPI، UART، USB…).
- راجع دوائر الحماية (ESD، الفيوزات، الدايودات).
- اقرأ أطراف الموصلات ونقاط الاختبار على الحواف.
هذا الأسلوب يمنح المهندسين والفنيين والمراجعين صورة شاملة بسرعة.
أسئلة شائعة
س: ما الفرق بين مخطط الدائرة والتصميم الطباعي؟
المخطط يوضّح الاتصالات المنطقية، بينما التصميم الطباعي يوضّح التوصيل النحاسي الفيزيائي على اللوحة.
س: ما المقصود بـ “مخطط لوحة PCB”؟
هو ببساطة مخطط الـ PCB—الرسم الذي يحدّد كيفية توصيل اللوحة.
الخلاصة
إنشاء مخطط PCB واضح ومنظّم هو الأساس لكل تصميم إلكتروني ناجح.
عندما تلتزم بتسميات قياسية ورموز نظيفة وفحوص ERC سليمة، سينتقل مخططك بسلاسة إلى التصميم الطباعي والتصنيع.
إذا كنت تبحث عن تصنيع وتجميع موثوقين—من المخطط حتى المنتج الجاهز—فإن FastTurnPCB هنا لمساعدتك.
نقدّم خدمات نماذج سريعة بدقة عالية وخدمة PCBA كاملة، لتحويل مخططك إلى منتج يعمل بجودة يمكنك الوثوق بها.
