COMO GERAR LAYOUT DE PCI PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO COM O SOFTWARE EAGLE DA CADSOFTPaulo Edson Mazzei, PY2PH

1. IntroduoO software EAGLE, da empresa CADSOFT um aplicativo para gerar layout de placas de circuito impresso PCI, para projetos eletrnicos profissionais e para amadores. Na verso que a CADSOFT chama de EAGLE Light Edition (Estudante), ele se comporta como um freeware, isso , voc no paga nada para usar o software. Na realidade voc acaba pagando um preo pelas limitaes de uso: os layout das PCI tem tamanho mximo de 100 mm x 80 mm, no mximo dupla face e os diagramas esquemticos s podem ter uma folha. Para o caso de pequenos projetos, principalmente para o radioamador, essas limitaes no so impeditivas para que voc faa uma bela PCI e d um acabamento profissional as suas montagens. Estamos supondo que voc j tenha um conhecimento bsico de microcomputadores, como usurio do Windows, mouse, etc. No vamos entrar nesses detalhes. Tambm deve saber baixar o programa, instala-lo, etc. que muito simples. Tambm estamos supondo que voc j tenha em mos os requisitos da PCI que vai fazer o Layout. Cuidados como os listados abaixo vo fazer com que voc evite aborrecimentos posteriores. Por exemplo: a. Voc j tem as dimenses da PCI e da caixa que vai usar? b. Sabe se a PCI vai ser feita em casa ou num profissional? c. Para cada 1 A de corrente que circula numa pista, ela deve ter uma espessura de 1mm. Se voc for fazer um layout para uma fonte de alimentao de vrios ampres, lembre-se disso... d. No caso da isolao entre pistas, use 1mm entre as mesmas para cada 180V. e. Voc tem componentes que precisem de dissipadores ou outra ferragem especial para montagem? f. Voc j tem todos componentes em mos? No confie muito em catlogos... g. Como voc vai soldar os fios de ligao da PCI com outras PCI ou componentes como transformadores, potencimetros, etc que quase sempre esto localizados nos painis frontal e traseiro do equipamento? Tente fazer essas conexes perto do painel e no outro extremo da PCI faa as conexes para Vcc e terra, saidas entradas de RF, etc. h. Como regra geral, as conexes de controle e entrada so no painel frontal do equipamento. No painel traseiro voc vai ter as entras de alimentao (Vcc ou CA), porta-fusveis, cabo de rede, conectores de sadas, etc. Obs.: No sou expert nesse software e em nenhum outro similar. Entretanto, venho usando-o h anos com timos resultados e resolvi dividir com os colegas amadores de pequenas montagens todas as dicas que aprendi. A construo das placas de circuito impresso pode ser encontrada em dezenas de site na Internet e no livro Montagens Eletrnicas para quem no Tcnico, no site na refncia1.

2. Conseguindo o EAGLEPara baixar a sua verso EAGLE Light Edition (Estudante) do software EAGLE, v ao site da CADSOFT2 e procure a ltima verso, que na data desse tutorial (maio/07) era a verso 4.16. Se voc precisar da verso integral, pode adquirir a licena para habilitar todas as funes do software. Obs.: A descrio usada nesse tutorial a da verso 4.13. Isso devido ao fato de j termos dezenas de PCI feitas nessa verso. As PCI feitas nessa verso podem ser abertas na verso atual 4.16, mas depois de editadas, no podem mais ser abertas na verso anterior 4.13. Devido a isso, optamos por continuar com a verso 4.13 que atende perfeitamente os requisitos do amador caprichoso nas suas montagens. Tudo que vamos discutir a seguir aplicam-se as duas verses. Eagle instalado e aberto? Ento vamos l...

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3. A tela de abertura e os principais comandos.Vamos comear a gerar nosso primeiro layout para uma PCI, cujo circuito de um pequeno amplificador com um CI Circuito integrado. Veja na figura abaixo.

C1

C2 C3 6 3 R1 1 8 5 7 4 C4 C5 R2 C6

+9V

Entr.

CI12

AFT

2004 - Paulo E. Mazzei

Abra o Eagle para nosso projeto. Abre-se a tela do Control Panel, como uma janela normal do Windows.

Clique em File, New, Board. Abre-se a tela do 1 Board como mostrado abaixo.

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Note o ponto de origem, onde vamos iniciar o desenho do layout. Para servir de guia, ligamos grade no fundo da tela, usando os seguintes dados (default): Size = 0.05; Multiple = 1; Alt = 0.025; Style = Lines; Inch (diviso em polegadas para a grade) e Display = On. Clique no OK. No adiantaria comearmos a fazer uma descrio das dezenas de comandos e funes do Eagle. Voc vai aprender os mais importantes conforme a necessidade de uso para fazer o layout do amplificador de udio com CI. 3.1 Desenhando o contorno do layout da PCI Inicialmente vamos desenhar as duas primeiras linhas do contorno da placa, partindo da origem, como mostrado na figura seguinte. Para isso, vamos ativar o comando para desenhar linhas Wire, que est na barra de ferramentas vertical, esquerda da tela, com o cone

A seguir, vamos ativar a camada de desenho que permite desenhar o contorno da placa, chamada Dimension no Eagle. Veja na figura a esquerda a seguir e selecione 20 Dimension.

Continuando, selecione a espessura do trao que voc vai usar para o contorno da placa. Veja desenho acima, sob Width. Um valor de 0,01 (polegada) est timo.

Com o mouse, podemos traar as duas primeiras linhas do contorno, por onde vamos comear o desenho de nossa placa. Veja figura abaixo, direita.

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3.2 Desenhando os furos de fixao da PCI J vamos desenhar tambm um furo no canto, para a montagem da placa na caixa. Se voc no fizer agora, pode faltar espao depois... Veja o comando Circle na barra de ferramentas, figura a cima, esquerda. Se voc errar o circulo para o furo, use o comando Delete e se voc precisar mover o circulo para coloclo na posio correta, use o comando Move, ambos na barra de ferramentas vertical esquerda, mostrados na figura acima. 3.3 Colocando alguns componentes no layout A primeira Lei do Tarzan diz : nunca largue um cip sem antes ter agarrado outro... (pode aplicar-se ao seu emprego...). A segunda Lei do Tarzan recomenda: Ao fazer o layout de uma PCI, compre antes os componentes para saber as dimenses exatas dos mesmos, pinagem, etc. No confie muito em catlogos, desenhos de revistas, informaes de balconistas, etc. Podem at ser bem intencionadas, mas... Veja se o componente que voc est colocando no layout o mesmo que voc comprou. Arrume uma boa rgua em polegadas e no se esquea que o espaamento entre os pinos de um CI quase sempre tomado como referncia por ns amadores, no desenho do layout de uma PCI. Esse espaamento de 0,1 polegada ou 2,54 milmetros. A grade que estamos usando no nosso layout de 0,025 polegada, metade de 0,05 polegada. Troque o espaamento entre as linhas das grades durante o desenho, para ver o que fica mais fcil para voc.

Clique no comando Add para adicionar os componentes. Abre-se uma janela com as diversas bibliotecas que j vem no Eagle. Veja figura a seguir, esquerda. Posteriormente voc poder criar a sua prpria biblioteca, pois nem tudo que voc precisa vai achar no Eagle. Se voc for fazer pequenos projetos de RF Rdio Freqncia, como receptores e transmissores, voc vai precisar criar muitos componentes,,, mas fcil e logo vamos ver como.

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Na figura acima, direita, voc pode ver a escolha de um componente na biblioteca. Essa biblioteca mostrada uma montada por ns, para atender nossos projetos, como voc far no futuro. Foi escolhido o componente PAD ORTOGONAL-1, que mostrado a direita na janela ADD, da biblioteca. Clicando OK esse componente ser inserido no layout mostrado na tela. Usamos esse PAD em nossos projetos para poder colocar nele um terminal tipo espada ao invs de soldar o fio diretamente a PCI. Veja como fica na figura abaixo, esquerda. Note que um dos PADS est na horizontal. Isso feito usandose o comando Move e clicando o boto direito do mouse. Experimente...

Note tambm que cada PAD tem seu prprio nome: E$1 , E$2. Esse nome voc pode mudar de acordo com suas necessidades. Vamos mudar para GND (ground, terra) e IN (entrada do sinal). Isso feito clicando-se o cone do comando Name Note que abre-se uma janela NAME onde voc deve entrar com o nome a ser usado, no caso, GND. Clicando OK, o novo nome inserido no PAD. Aps mover um componente no layout, voc vai notar que algumas linhas da grade ou pedaos de pistas ou ilhas, somem do desenho. Para restaurar tudo clique no cone REDRAW, na barra de ferramentas horizontal, na parte superior da tela. Veja isso na figura seguinte, esquerda.

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Vamos agora colocar todos os componentes na placa, sem posio definida e depois acertamos tudo. Veja no desenho acima, direita, que colocamos dois CI Circuitos integrados. O CI1 da prpria biblioteca do Eagle e o CI1A foi criado na nossa biblioteca, com furos de menor dimetro para os pinos. Onde esto todos esses componentes?? Esto nas Bibliotecas ou Libraries do Eagle. Procure... procure... Veja em Discrete para alguns componentes nossos velhos conhecidos. Veja em 74ac-logic para os CI normais de vrios pinos. Procure... Nesse ponto, vou recordar para voc um comando importantssimo que todos os programas tm e voc vai usar muitas e muitas vezes: o nosso velho amigo UNDO (desfazer). Voc sabe, aquela setinha apontando para a esquerda, na barra de ferramentas... use a vontade para apagar as besteiras que voc fez...

No desenho acima, j colocamos todos componentes com seus respectivos nomes. Conforme o diagrama esquemtico, mostrado anteriormente. No se preocupe com a posio deles, Outra coisa: voc pode ir

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colocando os componentes uma a um e ir interligando com as pistas, conforme a necessidade. Veja o que fica melhor para voc.

4. Interligando os componentes do layoutChegou hora de interligar os diversos componentes colocados no layout. Para isso usamos pistas que vo aparecer desenhadas em azul (camada (layer) Bottom). Veja na figura seguinte como configurar o Eagle para desenhar as pistas.

4.1 O comando Wire O comando Wire permite que voc desenhe as pistas (ou trilhas) que iro interligar os diversos componentes do layout. Est na barra de ferramentas vertical, esquerda, como indicado na figura acima. Basta clicar no Wire, colocar o cursor no ponto onde comea a pista e levar o cursor at onde ela termina. Ai d dois cliques para terminar a pista. As pistas vo aparecer em azul. Antes de partir para o desenho definitivo de todas pistas, voc precisa configurar mais alguns comandos para desenhar corretamente as pistas no seu layout. 4.2 O comando Layer O comando Layer (camada),mostra que camada da placa voc est desenhando. Por default, clicando no Layer, com o comando Wire acionado, voc ir para a camada Bottom que o lado do cobre da PCI, exatamente onde voc quer por as pistas. Ateno: voc vai ver toda a placa, como se fosse um raiosX da mesma, olhando pelo lado dos componentes. Esse comando Layer est na mesma janela que usamos para desenhar o contorno de nossa placa, com Dimension.

4.3 O comando Wire bend

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Esse comando permite definir como ser a trajetria das pistas no layout. Explore as diversas janelinhas que tem ao lado do indicado na figura acima. No aconselhvel usar o comando de ngulo reto pois pode causar problemas nesses cantos da pista, na hora da solda. aconselhado usar o indicado na figura. Experimente os outros... 4.4 O comando Width O Width define a espessura que vo ter as suas pistas. Voc pode ter vrias espessuras num mesmo layout. A dica geral sempre usar a maior possvel, principalmente se voc faz suas PCI em casa. Se as pistas forem muito finas, voc ter problemas no mtodo de transferncia do layout para a placa cobreada e na corroso da mesma. Se voc for montador iniciante e aquecer demais uma pista na hora de soldar um componente e essa pista for fina demais, voc poder inutilizar a PCI. O valor indicado, de 0,05 polegada, d para usar sem problemas na maioria dos projetos de amadores. Se voc errar na configurao de qualquer um dos comandos do Wire, no se esquea do salva-vidas Undo... Ou, apagar tudo, se for o caso...

5. A PCI com todas as pistas desenhadasVeja na figura seguinte como ficou o layout da PCI do amplificador de udio, depois de todas as pistas desenhadas.

Nessa figura, note: 1. As duas pistas que passam entre os terminais do CI1 foram desenhadas mais finas para no ter problemas. Se for o caso, voc pode desenhar partes da pista mais finas ou toda pista. 2. O restante das pistas foram desenhadas com 0,05 polegada. 3. Os furos de fixao da placa j foram desenhados. 4. Os componentes, alm da designao deles no circuito (CI1, C1...R1, etc.) tem tambm o valor (LM386). Muitas vezes no d para colocar o valor pois os componentes so pequenos e as letras

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desse valor no cabem no corpo do componente ou embaralham o desenho. Veja o jeito que fica melhor para voc. 5. Essa PCI, propositadamente, foi feita com um espaamento generoso entre os componentes, para efeito didtico desse tutorial. Muitos dos componentes eram de nossa sucata, com tamanhos avantajados. Voc encontra no comrcio componentes menores, com os mesmos valores do nosso circuito.

6. Conferindo o layout Evitando surpresas...Nesse ponto voc j deve ter conferido: 1. 2. 3. 4. 5. Foram deixados furos de fixao para a PCI na caixa? Foi feito o contorno correto? Todos componentes do circuito foram colocados no layout? O desenho do layout (pistas, ilhas e componentes) foi verificado com o circuito? No tem pistas encostando-se a outras, muito prxima de terminais de componentes, etc. ? 5.1 Se voc for fazer sua PCI em casa, com o mtodo do ferro de passar roupas ou similar, cuidado com a proximidade das pistas e ilhas. 5.2 Se voc estiver com o caixa alto e puder fazer a PCI num profissional, pode usar pistas finas, prximas, etc. 6. As espessuras das pistas so compatveis com a corrente que circula por elas? Como regra geral, use 1 mm para cada 1 A de corrente. No caso da isolao entre pistas, use 1mm para cada 180V.

7. Imprimindo o layoutTanto faz se sua PCI vai ser feita em casa ou num profissional, o Eagle tem os mesmos comandos para imprimir o layout. S a mdia final para a impresso que vai ser diferente: a. Se a PCI for feita em casa (por exemplo, ferro de passar roupas), voc vai imprimir o layout numa folha de papel. Veja mais no site da referncia 1. b. Se a PCI for feita por um profissional, voc vai precisar entregar a ele um filme transparente. Veja com esse profissional como ele quer a mdia impressa.

Na figura acima, mostrada a janela de configurao da impressora. Nessa configurao voc vai ter uma impresso tipo Raios X: voc v os dois lados da PCI ao mesmo tempo. Essa impresso til para

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conferir as ligaes do layout com o digrama esquemtico. Veja como fica essa impresso no desenho seguinte, a esquerda. A direita, na mesma figura, veja o amplificador j montado na PCI.

Para fazer a impresso somente do lado do cobre, para confeccionar a PCI, voc precisa: a. Entrar de novo no menu das Layers (camadas), desligar algumas camadas (como a top, onde esto os componentes) e deixar a camada apropriada que a Bottom (lado do cobre). Veja na figura seguinte, esquerda. b. Agora, vamos novamente na janela da impressora Print para configurar a funo Mirror que permite ver o lado do cobre da PCI como ele . Aqui veja bem que mtodo voc vai usar para fazer sua PCI pois alguns deles exigem que voc imprimia o lado do cobre invertido.

Veja como fica a impresso do layout na viso raios-X e na viso somente do lado do cobre, pronto para a confeco da PCI (veja o mtodo que voc vai usar...) . Na figura seguinte, direita, veja a PCI vista pelo lado do cobre.

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8. Personalizando sua PCINesse ponto vamos ver como voc pode personalizar a sua PCI, colocando seu nome, data, o que a PCI, entradas, sadas, etc. Isso deve ser feito do lado do cobre (Bottom) para ser corrodo junto com as pistas e ilhas. Na figura seguinte voc pode ver que novamente usamos o comando Text (texto) e que a camada selecionada a Bottom.

9. Criando seus prprios componentes (packages)Como j foi falado, no caso de circuitos de RF para amadores, como receptores de rdio e transmissores, nem sempre vamos achar os componentes prontos (packages) nas bibliotecas disponveis no Eagle. Alm disso, voc pode ter em casa uma sucata sortida, com aqueles componentes mais maduros mas ainda funcionando. O jeito ento criar uma biblioteca personalizada para nossos prprios componentes. 9.1 Preparo inicial para editar/criar packages para novos componentes

O ideal partir de um componente j existente em alguma biblioteca do Eagle, como por exemplo a Discrete que j tem velhos conhecidos nossos. Verifique as outras bibliotecas que sempre voc vai achar alguma coisa que possa ser aproveitada. Vamos criar um novo tamanho de resistor, partindo de um resistor j existente na biblioteca Discrete do Eagle. Pesquise antes qual o componente (package) que voc vai editar para criar um novo. No painel de abertura do Eagle (painel de controle inicial), clicar noFile Open Library Selecionar a library que voc j encontrou o componente que voc vai editar (alterar) Vai abrir a tela principal do Eagle, fundo branco, com algumas barras de ferramentas j ativas. Clicar no cone Edit a package, na barra de ferramentas horizontal superior. Veja figura seguinte esquerda. e. A seguir ir aparecer uma janela, mostrando todos os componentes (packages) que esto naquela library. Veja figura seguinte, direita. L deve aparecer o componente que voc j escolheu e vai editar/modificar. f. Selecionar o que vai ser editado/modificado e clicar OK. g. O componente (package) que voc vai editar est agora no centro da tela, fundo preto, que acabou de se abrir. a. b. c. d.

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h. Clicar no cone Group mostrado na figura a seguir e selecione a rea do componente com o cursor do mouse. O componente assim selecionado ficar iluminado. i. Agora a seleo precisa ser recortada (Cut) e enviada para o Clipboard do Eagle. j. Para isso, clicar no cone Cut, mostrado na figura a seguir, esquerda. k. Logo a seguir, coloque o cursor do mouse em qualquer lugar dentro do package e aperte o boto direito do mesmo. Isso ir colocar o componente no Clipboard do Eagle para o trabalho de edio/modificao l. A seguir, voc dever fechar essa tela (sair) do Eagle.

9.2 Criando uma nova library para salvar os seus componentes personalizados Cremos ser interessante modificados/editados. voc criar uma nova library para salvar os seus componentes

a. No painel de abertura do Eagle (painel de controle inicial), clicar no File New Library. b. Abre-se a tela do Eagle, fundo branco, como mostrado na figura a seguir, esquerda. c. Clicar no cone Edit a package, na barra de ferramentas horizontal superior. Veja figura seguinte esquerda. d. Vai abrir uma janela do novo Package. Entre com o nome do componente (package). Note que no o nome da Library. e. A seguir, vai abrir-se a tela normal do Eagle, fundo preto. Agora vamos colar (Paste) que j estava na Clipboard e era um resistor R-7,5. Veja a figura seguinte, esquerda. f. Agora, voc pode editar e modificar o componente R-7,5 (da Library Discrete) e fazer dele seu novo componente Resistor-carbono-2W (nome que voc deu ao componente). g. Note que como voc ainda no salvou esse novo componente, sua library ainda no tem um nome. Veja a seguir.

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9.3 Editando/modificando o componente (package) em uma nova library a. A tela que voc vai ter nesse ponto, para editar o package, a mostrada a esquerda da figura anterior. b. Agora, usando as ferramentas do Eagle o package pode ser alterado para atender as suas necessidades: novo contorno, novas ilhas, novos furos, novos name, value, etc. c. Aqui um aviso importante: Veja a segunda lei do Tarzan... Para criar um novo package e usar ele num layout de uma PCI, voc precisa ter as dimenses exatas, ou seja, voc j deve ter ele em mos... d. No se esquea: o Eagle foi configurado para trabalhar com polegadas e toda vez que voc medir o componente real para desenhar o package no software, precisa ser em polegada. Ou medir em milmetros e transformar em polegadas. Ou configura o Eagle para milmetros. e. Conselho grtis: compre uma pequena rgua que tenha escala em polegadas, de preferncia com divises de 0.05 de polegada. Esse valor metade do espaamento dos pinos de um CI normal (espaamento = 0,1 pol = 2,54mm). Uma alternativa usar uma folha de papel de grfico com essa calibrao da grade do Eagle que usamos, de 0,05 pol. Corte uma tira da folha quadriculada (0.1 x 0,1 pol) e use como rgua... Veja se tem o papel nas livrarias de material para desenho tcnico. f. Use a abuse das diversas ferramentas do Eagle, para fazer as modificaes. g. Quando voc terminar a edio e for salvar o novo componente, a hora do Eagle cobrar de voc o nome da sua library personalizada. Veja a figura anterior, direita. h. Digite o nome da nova library Biblio resistores ou outro qualquer. Clique OK. i. No topo da tela o Eagle j ir mostrar o nome da sua nova library. 9.4 Como modificar/editar? Acabamos de falar: use as diversas ferramentas do Eagle. Pesquise, experimente... Voc j baixou o Manual do Eagle? Leu os tutoriais em portugus e espanhol que tem no site da CADSOFT? Algumas dicas: a. Para modificar o tamanho do package que voc acabou de colar na tela: no precisa apagar tudo, basta clicar o comando Move (Mover) e arrastar as linhas para as novas dimenses do seu resistor de 2W. No se esquea, medidas em polegadas. Veja exemplo na figura a seguir, esquerda. Use o Redraw para restaurar a grade na tela.

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b. para colocar novas linhas (em branco) use o comando Wire, nosso conhecido. c. Veja como ficou nosso componente pronto, j no tamanho de um resistor de 2W, como voc queria, na figura anterior, direita. d. Vamos dizer que voc no gostou do formato, das dimenses e nem do furos das ilhas (pads) que esto agora no novo componente. Vamos alterar: - Para alterar o formato das ilhas (geralmente usamos o redondo = Round) clicamos no comando Change e uma nova janela aberta, como mostrado na figura seguinte, esquerda. Clicar no item Shape (formato) e escolher o formato desejado, no nosso caso, Round. A seguir, clicar nas ilhas, dois cliques em cada e o formato delas muda. - Para alterar o dimetro das ilhas, clique em Change, depois em Diameter e escolha a sua nova medida (em polegadas...) - Para alterar o dimetro dos furos das ilhas, clique novamente em Change, depois em Drill e escolha o novo dimetro do furo da ilha. - E assim por diante...Experimente...Pesquise...

10. Concluses Mais uma vez informo: no sou expert no Eagle. O que eu passei so dicas e muitas vezes no usei a linguagem tcnica apropriada do PCI layout man. Essas dicas compreendem apenas o uso bsico do software e nada falei sobre o uso do desenho de diagramas esquemticos. O software Eagle ainda tem centenas de outros comandos e funes, recursos, etc. e cabe a voc explorlo para aprender o que voc usa. Nosso uso o descrito nesse tutorial e so gerais para um layout de uma PCI para fazer em casa ou mandar fazer num profissional. Foi isso que acreditamos ter feito. Nas referncias 3 e 4 tem mais tutoriais sobre o Eagle e no prprio site da CADSOFT tm uma srie de outros tutoriais, feitos pelos prprios usurios. L tambm voc pode baixar o manual do software, em PDF. Acreditamos que somente em ingls. Com a divulgao e uso desse tutorial acreditamos que ele poder ser aumentando com as dicas e dvidas que devero surgir. Tambm sabemos que esse tutorial pode conter erros e ficaramos gratos se nos fossem comunicados via e-mail. Entre no site da referncia 1 e envie seus comentrios pelo endereo de e-mail que tem l. Devem ser includas as possveis patinadas na ortografia e derrapadas nas concordncias...

REFERNCIAS1. Site do Livro Montagens Eletrnicas: http://br.geocities.com/montagens_eletronicas/index.html 2. Site da CADSOFT: http://www.cadsoft.de/cgibin/download.pl?page=/home/cadsoft/html_public/download.htm.en&dir=eagle/program/4.1 3. Tutoriais: http://www.freewebs.com/eagle411/ 4. Tutoriais: http://www.hobby-elec.org/e_eagle.htm

Copyright 2007 Paulo Edson MazzeiTutorial para Gerar PCI - Verso 00 Pem Maio/07

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