Учебное пособие: Проектирование печатных плат в P–CAD2000

Министерство образования Российской Федерации

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Кафедра «Проектирование и технология радиоаппаратуры»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В

P–CAD2000

Лабораторные работы 1-3

по дисциплинам «Информационные технологии проектирования РЭС»,

«Конструирование и технология РЭС»

для студентов заочной и дневной форм обучения по специальности 200800

и направлениям 551100 и 552500

Великий Новгород 2002г.

Содержание

Введение

Лабораторная работа N1. Разработка условного графического обозначения

элемента схемы

Лабораторная работа N2. Разработка посадочного места

Лабораторная работа N3. Разработка типового компонентного модуля

Введение

В последние несколько лет заметна тенденция резкого сокращения сроков проектирования новых изделий при возрастающих требованиях к их качественным характеристикам. Создание любого электронного устройства включает в себя следующие этапы.

1. Формирование технического задания (ТЗ) на разработку, определение структуры и алгоритмов функционирования системы.

2. Разработка схемы электрической принципиальной и перечня элементов и выпуск соответствующей документации.

3. Моделирование или макетирование отдельных узлов или всего устройства в целом.

4. Разработка конструкции печатной платы и выпуск комплекта конструкторской и технологической документации.

5. Подготовка к производству и изготовление печатных плат.

6. Сборка, настройка и регулировка изделия.

В современных условиях выполнение проекта ведется силами сравнительно небольшого коллектива. Практически все, сколь ни будь серьезные, платы разрабатываются с использованием различных САПР. Более того, несмотря на то, что программное обеспечение САПР печатных плат является наиболее консервативным (до сих пор большинство конструкторов использует Р-САD версии 4.5), появление интегральных микросхем в корпусах с малым шагом, с шариковыми выводами (ВОА), возрастание требований к быстродействию схем и электромагнитной совместимости, совершенствование технологии производства печатных плат, широкое применение многослойных плат, наконец возможность их изготовления за рубежом, либо на импортном высококлассном технологическом оборудовании, приводят к необходимости использовать современные средства САПР, обладающих целым рядом принципиально новых возможностей.

Одной из наиболее распространенных в России САПР печатных плат является система АССЕL ЕDА, последняя версия которой под названием Р-САD 2000 выпущена в продажу в начале 2000 года. Данная система является прямой наследницей широко распространенной системы Р-САD.

Пакет Р-САD 2000 состоит из нескольких взаимосвязанных программ, причем некоторые из них способны функционировать самостоятельно.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N1

Разработка условного графического обозначения элемента схемы

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

-изучение команд графической программы Symbol Editor системы проектирования радиоэлектронной аппаратуры Р-САD2000;

-приобретение навыков создания символических описаний радиоэлектронных компонентов (ИЭТ) для принципиальных электрических схем.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ОЗНАКОМИТЬСЯ С ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМОЙ

Схема выдается преподавателем. Графические изображения ИЭТ смотри справочную литературу.

2 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ Symbol Editor

Для создания схемных элементов используется программа Symbol Editor. Запустить эту программу можно, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы =P-CAD2000 =P-CAD Executive и в развернувшемся рабочем поле выполнить команду Utils = P-CAD Symbol Editor.

В результате будет запущена требуемая программа, и на экране вы увидите ее рабочее поле (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Рабочее поле P-CAD Symbol Editor.

3 УСТАНОВИТЬ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

В строке меню щелкните мышью по команде Option (Установки). Появиться выпадающее меню (рисунок 1.2), позволяющее выбирать элементы настройки рабочего поля.

Рисунок 1.2 – Выпадающее меню команды Option.

Block Selection (Выбор блока). В данном диалоговом окне производятся установки, относящиеся к команде Select(Выбор) В нашем случае надо выставить все по максимуму.

Configure (Конфигурация). После щелчка по данной команде откроется диалоговое окно Options Configure (Установки конфигурации).

В зоне Workspace Size (Размер рабочего поля) установите формат стандартного листа А4.

В зоне Orthogonal Modes (Варианты ортогональности) целесообразно поставить флажки 90/90 Line - Line и 45/90 Line - Line, тогда при работе с командой PlaceLine (Линия) вы сумеете использовать любой из трех режимов ортогональности.

В зоне Units (Единицы измерения) поставьте флажок mm (метрическая система).

В зоне Auto Save (Автосохранение) флажок Enable Auto Save (Необходимость автосохранения) можно не устанавливать.

Остальные установки в диалоговом окне Options Configure можно сохранить без изменений.

Следующая строка выпадающего меню - Grids... (Сетки...). После щелчка по данной команде развернется диалоговое окно Options Grids (Установка параметров сеток). В окне Grids вы увидите перечень заданных размеров сетки. При начальной установке выводится всего одна сетка - 2,54 мм. В этом окне следует указать размер пользовательской сетки. Выбирая и устанавливая сетку для разработки символов, надо согласовывать ее с сеткой, используемой при вычерчивании схемы. Сетки в обоих случаях должны быть одинаковыми (или, в крайнем случае, кратными). Предлагается в качестве основной применять сетку с шагом 2,0 мм.

Для назначения нового шага сетки (2,0 мм) введите параметр 2 в области Grid Spacing (Размер сетки), после чего щелкните по кнопке Add (Добавить). Новый размер сетки появится в зоне Grids (Сетки).

Чтобы установленная по умолчанию сетка 2,54 мм не мешала в работе, ее стоит убрать. Для этого с помощью указателя мыши выделите цветом удаляемый шаг сетки, а затем нажмите на клавишу Delete (Удалить). В результате в области Grids сохранится только один размер шага сетки.

Далее в выпадающем меню следует пункт Current Line (Действующая линия). Если щелкнуть по этой строчке, то откроется диалоговое окно Options Current Line (Установка действующей линии). Здесь можно задать несколько разновидностей линий по ширине и две по конструкции (пунктирная или цепочка точек). В окне постоянно присутствуют две линии с названиями Thick (Толстая) и Thin (Тонкая). Первая из них имеет ширину 0,76 мм, вторая - 0,25 мм. Кроме того, допускается установить линии любой другой ширины.

Последний пункт выпадающего меню Text Style(Стиль текста). Представлены стили, установленные по умолчанию. Начертание у них одинаковое, а различаются они только по высоте. Чтобы установить дополнительный шрифт, щелкните по кнопке Add (Добавить) откроется диалоговое окно Add Text Style (Добавление текстового стиля). Ввести имя стиля (например, 3) и щелкните по кнопке OK. Поставьте флажок Allow True Type (Разрешение на установку шрифта типа True Type), в зоне Display(Экран) установите флажок True Type Font (Шрифт типа True Type)и щелкните по кнопке Font (Шрифт). На экран будет выведено диалоговое окно Выбор Шрифта. Выбираем шрифт, например, Times New Roman, в окне Начертание установите Обычный, а в окне Размер - 10 (размер шрифта в пунктах). В окне Образец вы увидите начертание выбранного шрифта. Завершив установку параметров в диалоговом окне Шрифт, щелкните по кнопке ОК и затем еще раз по ней в диалоговом окне Text Style Properties. Вы вернетесь в диалоговое окно Options Text Style. Выберете новый стиль и закройте окно.

4 ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗБРАЖЕНИЕ ИЭТ

Увеличение изображения осуществляется нажатием клавиши + (плюс).

Уменьшение изображения осуществляется нажатием клавиши - (минус).

Рисование линий. Команда Place Line позволяет вычерчивать прямые отрезки ортогонально и под различными углами. Установленная ширина линии показана в окне Line Width, расположенном в строке состояния (окно становится активным после щелчка по кнопке Place Line). Режим ортогональности Orto (Any, 90, 45) можно переключать горячей клавишей О и в строке состояния. Начало отрезка – щелкнуть левой клавишей мыши (ЛК). Окончание отрезка - щелкнуть ЛК и затем правой клавишей мыши (ПК).

Выбор объектов осуществляется при помощи команды Select (Выбор). (Горячая клавиша S)

Ручное копирование. Нажмите и удерживайте клавишу Ctrl, щелкните ЛК по выбранному объекту и, не отпуская ее, сдвиньте объект на новое место, после чего освободите кнопку мыши. Копия окажется зафиксированной на новом месте.

Только теперь отпустите клавишу Ctrl. Если же продолжать ее удерживать, то, перемещая указатель мыши дальше и щелкая на других местах, можно создать несколько копий.

Мультипликация. Вариант копирования объекта, позволяющий получить множество копий, расположенных с равномерным шагом по горизонтали и вертикали. Количество столбцов и рядов, а также расстояния между ними задаются с клавиатуры.

После того как объект (группа объектов) выбран и выделен цветом, щелкните ПК. Откроется контекстное меню, в котором надо щелкнуть по пункту Copy Matrix (Мультипликация). В развернувшемся диалоговом окне установите требуемые значения в окнах Number of Columns (Количество столбцов), Column Spacing, Number of Rows (Количество рядов) и Row Spacing, а затем щелкните по кнопке ОК. Выбранный объект будет размножен.

Если копии объекта должны находиться слева или ниже исходного объекта, в окнах Column Spacing и Row Spacing следует вводить отрицательные значе­ния этих шагов.

При таком способе мультипликации копии объектов получаются на любых расстояниях, задаваемых в соответствующих окнах, независимо от установленной на рабочем поле сетки. Эту особенность можно использовать для создания копий (или перемещений) на отрезках, не кратных сетке

Для примера рассмотрим вычерчивание элемента – транзистора.

Используя команду Place Line, нарисуйте по клеточкам графическую часть изображения транзистора (одну вертикальную линию и две наклонные). При рисовании наклонных линий в строке состояния должен быть включен режим ортогональности Ortho = Any. Этот режим переключается нажатием клавиши О (латинский алфавит) или Щ (русский алфавит).

Теперь у одного из выводов необходимо нанести стрелку (рисунок 1.3). Это можно сделать при помощи команды Place Polygon. Для этого щелкните по кнопке Place Polygon, подведите указатель мыши к одной из вершин треугольника, образующего контур стрелки, и щелкните ЛК. Переместите указатель мыши к другой вершине и еще раз щелкните ЛК. Для завершения замкнутой фигуры следует вернуться в исходную точку. Но делать это необязательно. После того как вы нанесли вторую (предпоследнюю) точку, щелкните ПК. Программа сама замкнет контур.

Рисунок 1.3 В процессе вычерчивания контура фигура (в данном случае треугольник)

изображается прозрачной светлой линий, а после щелчка ПК она будет заполнена.

Для условного графического обозначения (УГО) транзистора стрелка должна быть сформирована на наклонной линии, что несколько затрудняет выполнение этого несложного элемента рисунка. Чтобы решить данную задачу, придется установить новую, более мелкую, сетку с шагом 0,2 мм. Увеличьте участок, на котором должна быть стрелка, и по мелкой сетке нарисуйте ее. Переключите сетку на шаг 2,0 мм и продолжите работу.

5 ОБОЗНАЧИТЬ КОНТАКТЫ

Используя команду Place Pin, нанесите три вывода транзистора.

Выводы элементов схемы выполняются при помощи команды PlacePin (Вывод), которая позволяет изобразить на УГО (в том числе и микросхем) выводы и снабдить эти изображения необходимой цифровой, текстовой или графической информацией. Длина вывода и размер шрифта (текстовый стиль) для сопровождающих надписей либо назначаются пользователем, либо выбираются из стандартного ряда.

Чтобы нанести вывод, щелкните по кнопке Place Pin, сдвиньте указатель мыши на рабочее поле и щелкните ЛК. Откроется одноименное диалоговое окно (рисунок 1.4), при помощи которого конструируются любые выводы элементов схемы. В этом окне имеется маленький экран с изображением вывода. При работе с окном все ваши установки и действия будут сразу отображаться на маленьком экране. При разработке простейшего УГО в этих окнах должны оставаться установки None (Нет), как показано на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Диалоговое окно Place Pin.

Простейшие элементы схем, такие как резисторы, конденсаторы и многие другие, не требуют нумерации выводов и нанесения около них дополнительной информации, так что у выводов подобных элементов не должно быть никаких обозначений. Поэтому снимите в зоне Display (Экран) флажки в окнах Pin Name (Имя вывода) и Pin Des (Обозначение вывода).

В окне Length (Длина) предлагаются выводы разной длины: Normal (Нормальная) - 7,62 мм, Long (Длинная) - 12,7 мм и Short (Короткая) - 2,54 мм. Кроме того, установив флажок в окне User (Пользователь), вы можете задать любую длину вывода. Другие установки в данном случае не требуются, поэтому щелкните по кнопке ОК, окно свернется, и можно будет приступить непосредственно к нанесению выводов. Сначала займемся левым выводом. Его расположение на элементе схемы точно соответствует показанному на малом экране диалогового окна Place Pin.

Подведите указатель к предполагаемому месту выхода вывода из условного обозначения и щелкните ЛК. Вывод появится на требуемом месте. Теперь нарисуем второй вывод, который должен быть развернут в противоположную сторону.

Подведите указатель к желаемому месту выхода вывода, нажмите и удерживайте левую кнопку. На рабочем поле будет видно изображение вывода, но пока вы удерживаете ЛК, имеется возможность развернуть или перевернуть это изображение. Переворачивается вывод щелчком по кнопке F - при каждом щелчке происходит переворот на 180°. Это очень похоже на построение зеркальной копии.

Если же вам нужно повернуть вывод, то щелкайте по кнопке R - изображение при каждом щелчке будет поворачиваться на 90° против часовой стрелки.

Следующая задача - ввести нумерацию выводов. Какому выводу транзистора будет присвоен тот или иной номер. С практической точки зрения целесообразно, чтобы у всех УГО транзисторов была одинаковая оцифровка, например: эмиттер - 1, база - 2, коллектор - 3.

Недостающие фрагменты линий, подходящих к выводам, дорисуйте при помощи команды Place Line.

6 ЗАДАТЬ ТОЧКУ ПРИВЯЗКИ ИЭТ

Точка привязки наносится при помощи команды Place Ref Point (Точка привязки). Щелкните по соответствующей ей кнопке, подведите указатель мыши к первому контакту и щелкните ЛК. Условный знак точки привязки будет вычерчен.

7 УКАЗАТЬ МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ ИЭТ.

Следующая обязательная составляющая часть УГО — позиционное обозначение элемента, которое состоит из кода обозначения (одна или две буквы) и сквозной цифровой нумерации. Поскольку на этапе создания УГО присвоить элементу истинное позиционное обозначение невозможно, оно заменяется «пустышкой».

Чтобы нанести «пустышку», щелкните по кнопке Place Attribute (Признак). В понятие «признак » входит большая группа данных, определяющих параметры элементов схемы. Этот термин относится также и к элементам печатной платы (к проводникам, контактным площадкам и т.д.). Однако мы введем только один признак, а именно - позиционное обозначение элемента на схеме.

После щелчка по кнопке переведите указатель мыши на рабочее поле и еще раз щелкните ЛК. Откроется диалоговое окно Place Attribute.

В окне Attribute Category (Категория признака) перечислены разделы, к которым отнесены все признаки. Если в этом окне выбрать конкретный раздел, то в соседнем окне Name (Имя) появится список его признаков.

Выделите цветом в области Attribute Category строчку Component (Компонент), а в зоне Name (Имя) - RefDes (это сокращение от Reference Designator «позиционное обозначение»).

Отметив название RefDes цветом, щелкните по кнопке в окне Text Style и укажите в списке стиль текста и щелкните ЛК. Диалоговое окно свернется.

Подведите указатель мыши к свободному месту рядом с нанесенной ранее точкой привязки и еще раз щелкните ЛК. На рабочем поле появится текст {RefDes}. Фигурные скобки свидетельствуют о том, что он временный.

При вычерчивании электрических схем около каждого УГО можно нанести дополнительную информацию. Чаще всего это номинальное значение Value (Значение) и тип Type (Тип) элемента, которые допускается ввести в УГО в виде «пустышек», причем на схеме эти параметры могут присутствовать как явно, так и скрыто.

9 СОХРАНИТЬ СОЗДАННОЕ ОПИСАНИЕ ИЭТ.

9.1 Создать библиотеку графических элементов схемы

Выполните команды Library => New. Откроется диалоговое окно Library New (Новая библиотека).

Прежде всего создадим общую папку для хранения всех библиотек. Для этого в окне Library New щелкните по кнопке Новая папка. В нем появится новый ярлык папки и вы сможете сразу с клавиатуры ввести ее имя. В данном случае напечатайте имя Библиотеки элементов. Затем откройте эту папку и укажите в окне Имя файла данного диалогового окна название первой формируемой библиотеки, например LАB. В эту библиотеку мы поместим часто используемые условные обозначения схем. Записав имя, щелкните по кнопке Сохранить - библиотека создана. Диалоговое окно закроется, и вы вернетесь на рабочее поле программы Symbol Editor. Теперь можно загружать библиотеку.

9.2 Записать объект в библиотеку

Для записи объекта в библиотеку воспользуемся кнопкой Save (Сохранить). Щелчок по этой кнопке открывает одноименное диалоговое окно.

В окне щелкните по кнопке Library (Библиотека), найдите папку для хранения библиотек и сформированную вами ранее библиотеку LAB. Полное имя библиотеки (путь поиска) появится в окне, расположенном рядом с кнопкой. Если вы постоянно работаете с одной библиотекой, то ее название всегда присутствует в данном окне.

В окне Symbol (Символ) будет показан текст Untitled. Замените его новым текстом, соответствующим разработанному объекту. В данном случае наберите PNP.

Обратите внимание, что название в этом окне независимо от установленного регистра печатается прописными (заглавными) буквами.

Начерченное графическое обозначение транзистора будет применяться для рисования схем, поэтому сразу запишем его и как компонент. Для этого оставьте флажок Create Component и наберите в окне Component (Компонент) имя, которое может отличаться от названия символа или повторять его. Введите имена в оба окна и щелкните по ОК.

Не исключено, что прежде чем откроется следующее диалоговое окно, программа выдаст несколько предупреждений:

• Overwrite existing symbol? (Перезаписать существующий символ?). Этот вопрос возникает, когда используется ранее созданный символ со старым названием. Если вы действительно хотите видоизменить символ, то щелкните по кнопке Да;

• Missing type attribute. Save anyway? (Отсутствует обозначение типа элемента. Записать в таком виде?). Если в разрабатываемом компоненте тип элемента преднамеренно не записан, то ответьте Да.

Кроме этого, могут появляться предупреждения об ошибках, например: Error. Missing reference point. Подобные сообщения указывают на конкретную ошибку. В данном случае говорится, что точка привязки не указана. Щелкнув по кнопке ОК, вы вернетесь на рабочее поле, где можете внести исправления и повторить процедуру записи объекта.

Если вы все сделали правильно, то откроется диалоговое окно Save Component As (Сохранить компонент как), в котором выполняются очередные установки.

В зоне Component Type (Тип компонента) ставится один из флажков. Большинство создаваемых компонентов относится к типу Normal (Нормальный), поэтому именно он отмечен флажком по умолчанию, так что вам достаточно щелкнуть по кнопке ОК.

Остальные флажки позволяют разделить компоненты по категориям:

• Power (Питание) - символы, обозначающие элементы, выводы или контакты, подключаемые к цепям питания. Эти УГО обычно не имеют конструктивного исполнения в электрической схеме образуют единую цепь. В элементах данного типа необязательны посадочные места;

• Cheet Connector (Соединение в пределах листа) - условные обозначения, отмечающие на схеме разрыв линии электрической связи в пределах листа схемы. Данный элемент в перечне не отражается, и цепь при наличии такого элемента рассматривается как единая и неразрывная;

• Module (Модуль) - группа элементов, составляющих единый модуль, используемый в дальнейшем как один неделимый элемент схемы. Нумерация элементов модуля при построении схемы объединяется с общей нумерацией элементов всей схемы;

• Link (Соединение) - элемент схемы, выполняющий функцию перемычки.

Кроме того, можно установить флажок в окне Make Jumper Component (Создать компонент с замкнутыми выводами). Это необходимо при разработке конструктивных элементов, служащих перемычками. В составе электрических цепей такие компоненты рассматриваются программой как замкнутые, то есть на электрическую связь не влияющие.

Любые установки в диалоговом окне заканчиваются щелчком по кнопке ОК. Ваш объект будет записан в библиотеку в виде символа, а также сохранится на рабочем поле, поэтому вы сможете работать над следующим символом, пользуясь существующим на рабочем поле объектом как заготовкой или прототипом.

Аналогично создать УГО резистора, конденсатора и микросхемы.

10 СОЗДАТЬ УГО МИКРОСХЕМЫ.

В графическом редакторе символов компонентов P-Cad Symbol Editor предусмотрено довольно удобное средство быстрого создания символов компонентов с использованием текстового ввода - мастер создания символа компонента Symbol Wizard.

Рисунок 1.5 Диалоговое окно Symbol Wizard

Экран мастера создания символа компонента Symbol Wizard представлен на рисунке1.5. Перед началом создания компонента следует установить систему единиц и шаг сетки редактора. В правой половине поля мастера Symbol Wizard отображается создаваемый символ, в левой — вводится информация о нем.

В качестве примера взята микросхема К156ИЕ6.

Работа с Мастером подсказки сводится к заполнению окон в левой части диалогового окна:

• Simbol Width (Ширина символа). Для данной микросхемы зададим ширину 20 мм.,

• Pin Spacing (Шаг выводов). Это расстояние на схеме между соседними выводами микросхемы. Установите значение 4. Важно, чтобы данное число было кратно двум и между выводами размещались надписи высотой 3-3,5 мм,

• Number Pin Left (Количество выводов с левой стороны символа). В нашем случае введите 8;

• Number Pin Right (Количество выводов с правой стороны символа). Наберите число 6;

• Symbol Outline (Контур символа). Сохраните флажок, и тогда программа автоматически изобразит контур символа. Если флажок убрать, то контура не будет;

• Line Width (Ширина линии). Установите значение, равное 0,2 мм;

• Length (Длина). Здесь назначается длина изображаемого вывода микросхемы. Поставьте флажок User (Пользователь) и задайте размер 4 мм;

• Display (Экран). Сохраните флажки Pin Name (Имя вывода) и Pin Des (Обозначение вывода). Теперь имя и обозначение будут присутствовать на изображении символа микросхемы.

Наступил черед нумерации и обозначения выводов. При выполнении графической части выводы микросхем были пронумерованы автоматически, хотя эта информация не отображалась на рабочем поле. Первый вывод находился в верхнем левом углу, и далее номера располагались против часовой стрелки. Приступая к перенумерации, в окне Current Pin Number (Номер вывода) следует задать номер вывода, для которого будут выполняться надписи (по умолчанию здесь установлена цифра 1, но можно указать любой номер - с него и начнется перенумерация).

Поместите в окнах Default PinName (Название или имя вывода) и Default Pin Designator (Обозначение или номер вывода) нужный текст, после чего нажмите клавишу Enter. На рисунке у соответствующего вывода появятся требуемые надписи, а в окне Current Pin Number - следующий номер вывода, который можно перенумеровать.

Для нашего примера в окне Default Pin Name введите С1, а в окне Default Pin Designator - 5.

На этом работа с участием Мастера подсказки завершается. Щелкните по кнопке Finish (Конец) - Мастер подсказки свернется, а созданный рисунок появится на рабочем поле.

Для завершения графической части используя команду Place Text (Текст), введите функциональное обозначение (в нашем примере - СТ10) и имя компонента (К156ИЕ6).

Выводы микросхем могут дополняться специальными символами, а на отдельном поле могут наноситься метки имени вывода в виде графических значков. На примере вывода 11 показаны приемы нанесения в УГО значков для выводов.

В данном случае вывод 11 должен иметь указатель в виде небольшого кружочка.

Щелкните ЛК по данному выводу, чтобы выделить его, и ПК, чтобы открыть контекстное меню. Щелчком по строчке Properties выведите на экран диалоговое окно Pin Properties. Здесь в области Outside Edge (Внутренний конец вывода) поставьте флажок Dot (Окно). На малом экране вы увидите результат выбора, Затем щелкните по кнопке ОК, и вывод микросхемы получит требуемый указатель.

Символ микросхемы готов и его можно записать в библиотеку.

Выполните команду Symbol Save to Library (Сохранить символ в библиотеке), В развернувшемся одноименном диалоговом окне щелкните по кнопке Library, после чего в стандартном диалоговом окне найдите и откройте библиотеку Символы микросхем. В строке Symbol введите имя созданного символа (в данном случае - К156ИЕ6) и щелкните по кнопке ОК. Символ будет записан в библиотеку, но останется на рабочем поле.

Закончить работу в программе Symbol Editor.щелчком по кнопке Х

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ПОСТРОЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКОГО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗА ИЭТ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

- изучение команд графического редактора Pattern Editorсистемы проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD2000;

- приобретение навыков создания конструкторско – технологического образа ИЭТ для печатных плат.

Работа производится средствами программы Pattern Editor.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ОЗНАКОМИТЬСЯ С ГРАФИЧЕСКИМИ ИЗОБРАЖЕНИЯМИ ИЭТ

(см. таблицу 2.1)

2 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ Pattern Editor.

Запустить эту программу Pattern Editor можно, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы =P-CAD2000 =P-CAD Executive и в развернувшемся рабочем поле выполнить команду Utils = P-CAD Pattern Editor.

3 УСТАНОВИТЬ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

Щелкните в строке меню по команде Options (Установки). Откроется выпадающее меню с перечнем команд и параметров, позволяющих последовательно произвести все настойки шаблона.

В диалоговом окне Block Selection (Выбор блока) не следует делать никаких назначений, но необходимо убедиться, что в зоне Items (Виды) установлены флажки. Иначе, работая в этом режиме, вы рискуете столкнуться с тем, что программа откажется выбирать по непонятной для вас причине тот или иной объект.

Диалоговое окно Configure (Конфигурация), в некоторой степени похоже на аналогичные в других программах, но имеет и специфические отличия. Оно состоит только из одной вкладки General (Основные).

В зоне Units (Единицы) поставьте флажок mm.

В зоне Workspace Size (Размер рабочего поля) задаются необходимые размеры рабочего поля - А4, то есть ввести Width (Ширина) -210 мм и Height (Высота) -297мм

В зоне Orthogonal Modes (Варианты ортогональности) должны быть поставлены флажки.

В зоне Auto Save (Автосохранение) флажок Enable Auto Save (Необходимость автосохранения) не требуется.

В окнах Autopan (Автосмещение) и Zoom factor (Коэффициент изменения видимого размера) по умолчанию назначены параметры управления изображением, и без особой необходимости менять их не следует. В окне Rotation Increment (Угол поворота объекта) задается угол поворота выбранного объекта при одновременном нажатии клавиш R и Shift. Обычно значение по умолчанию (45°) изменять не стоит.

В окне Solder Mask Swell (Увеличение размера защитной маски) указывается величина, на которую окна в защитной маске должны быть больше, чем соответствующие контактные площадки. Введите 0,1 мм – оптимальный вариант для большинства случаев.

Установка Paste Mask Shrink (Уменьшение размера паяльной маски) позволяет получить технологическую маску, окна которой меньше, чем контактные площадки. Эта маска может служить не только в качестве паяльной, но и технологической (защитной) при нанесении локальных гальванических покрытий.

Две последние установки необходимы лишь тогда, когда в проекте предусматриваются соответствующие технологические операции. Числовые параметры в обоих случаях должны быть обязательно положительными или равными нулю.

В окне Plane Swell (Зазор на экранных слоях) Это значение вводится при разработке многослойных печатных плат (МПП).

В окне File Viewer (Просмотр файла) может быть указан редактор, предназначенный для просмотра создаваемых программой специальных текстовых файлов. Укажите редактор Notepad, встроенный в операционную систему Windows.

Следующая строчка выпадающего меню - Grids (Сетки). Установки идентичны Symbol Editor.

Величина устанавливаемой сетки проектирования зависит от конструктивных размеров корпуса элемента и (в основном) от шага расположения выводов (наиболее часто используемые: 2,5; 1,25; 1,0; 0,5 мм.)

Следующая строчка выпадающего меню - Display (Экран). Здесь сосредоточены сведения относительно цвета всех слоев проектирования (их 99) и некоторых элементов оформления экрана (рабочего поля, сетки и т.д.).

Очередной пункт выпадающего меню - Layers (Слои). В данном диалоговом окне сосредоточена информация о графических слоях проекта. Здесь можно оставить все без изменений.

Далее в выпадающем меню идет строка Current Line (Используемые линии). Здесь установите конструкционные линии для выполнения графической части проекта (0,6; 0,4 и 0,2 мм по ширине).

Еще две строчки меню: Pad Style (Параметры монтажного отверстия) и ViaStyle (Параметры переходного отверстия). Здесь задаются параметры всех печатных отверстий и любых контактных площадок.

Последний пункт падающего меню - Text Style (Текстовый стиль). В этом диалоговом окне установки такие же, как в программе Symbol Editor.

4 РАЗРАБОТАТЬ КОНТАКТНЫЕ ПЛОЩАДКИ

Во всех системах автоматизированного проектирования печатных плат информация о графике контактных площадок содержится отдельно от графики корпуса компонента. Это связано с тем, что при изготовлении фотошаблона требуется обеспечить сопряжение программных средств и технологического оборудования. Поэтому каждый проект обязательно имеет список используемых контактных площадок и соответствующих им типов выводов компонента и переходных отверстий, а также набор файлов, содержащих так называемые стеки контактных площадок (PadStack). Под стеком контактной площадки понимается файл, содержащий описание графики контактной площадки в физических слоях платы.

4.1 Контактные площадки металлизированных отверстий

Металлизированные отверстия являются самостоятельными конструктивными элементами, применяемыми при разработке посадочных мест многих компонентов и непосредственно при конструировании печатных плат. Информация о металлизированных отверстиях включает в себя параметры отверстия и контактных площадок на наружных слоях.

Щелкните по команде Pad Style, Откроется диалоговое окно Options PadStyle (Установка параметров монтажного отверстия) (рисунок 2.1). При начальной загрузке программы в окне Current Style (Используемый стиль) показан только один стиль [Default] (По умолчанию). Этот стиль, а точнее - монтажное отверстие диаметром 0,97 и с контактной площадкой 1,52 мм, постоянно здесь присутствует и не может быть удален или видоизменен. Стиль [Default] используется как прототип для разработки монтажных (и переходных) металлизированных отверстий и любых контактных площадок, в том числе без отверстий.

Рисунок 2.1 – Окно команды Options/Pad Style

Выберите указателем мыши в окне Current Style стиль прототипа и щелчком по кнопке Copy (Копировать) вызовите диалоговое окно (рисунок 2.2) Copy PadStyle (Копирование монтажного отверстия), где в окне Pad Name (Имя КП) указывается имя создаваемого отверстия.

Рисунок 2.2 – Диалоговое Рисунок 2.3 – Диалоговое

окно Copy Pad Style. Окно Modify Pad Style (Simple).

Введите в окне Pad Name имя первого металлизированного отверстия (в данном случае – Кр08/1,2) и щелкните по ОК. Вы вернетесь к предыдущему диалоговому окну и в области с именами контактных площадок увидите новое имя.

• Modify (Simple) - простая модификация, которая используется при разработке монтажных отверстий для двухслойных и многослойных ПП, но при условии, что на всех слоях размеры и конструкция КП будут одинаковыми. Эта же команда (и диалоговое окно) позволяет создавать КПМ для элементов поверхностного монтажа;

• Modify (Complex) - сложная модификация, предназначенная для формирования монтажных отверстий многослойных плат с КП разных типов и размеров по слоям.

Выделите цветом имя создаваемого металлизированного отверстия и щелкните по кнопке Modify(Simple). Откроется диалоговое окно (рисунок 2.3) Modify Pad Style (Simple) , где в зоне Type (Тип) можно выбрать один из трех вариантов КП:

• Тор (Верхний) и Bottom (Нижний) - относятся к КПМ на соответствующих слоях;

• Thru (Сквозное) - относится к сквозным отверстиям.

В данном случае должен быть установлен флажок Thru (Сквозное). В окне Shape (Форма) выбирается форма КП:

• Ellipse (Эллипс) - позволяет создавать круглые и эллиптические КП. Разновидности зависят от размеров, устанавливаемых в окнах Width (Ширина) и Height (Высота);

• Oval (Овал) - контактная площадка со скругленными углами. Значения Width и Height должны быть разными, иначе КП превращается в круг;

• Rectangle (Прямоугольник) - прямоугольная КП с размерами, задаваемыми в окнах Width и Height;

• Rounder Rectangle (Прямоугольник со скругленными углами) - прямоугольная КП с параметрами, назначенными в окнах Width и Height, у которой углы скруглены радиусом, равным 1/4 меньшего размера;

• Target (Прицел) - технологический знак, который выполняется на фотошаблонах и используется для совмещения рабочих фотошаблонов друг с другом и с заготовкой платы;

• Mounting Hole (Крепежное отверстие) - гладкое отверстие без контактных площадок. Параметры в окнах Width и Height задают размеры зоны, отводимой вод крепежные элементы (головки винтов, шайбы и т.д.). На этом участке запрещается трассировка печатных проводников.

Чтобы создать обычное металлизированное отверстие, выберите вариант Ellipse (Эллипс) и установите в окнах Width и Height два одинаковых размера (1.2).

При назначении размеров во всех окнах данного диалогового окна буквы «mm» указывать необязательно. Можно ограничится числом. Для дробных чисел следует отделять точкой десятичную часть от целой части числа.

В зоне Hole (Отверстие) укажите диаметр отверстия - в данном случае 0.8, Флажок Plated показывает, что оно имеет металлизацию,

В золе Plane Connection (Соединение с экраном) выберите один из двух вариантов подключения к экрану (земляному слою, шине или широкому проводнику):

• Thermal (Температурный барьер). В этом случае подключение осуществляется через специализированную контактную площадку с узкими температурными затворами (перемычками);

• Direct (Непосредственно). Здесь подключение к широким проводникам производится «напрямую», без температурных барьеров.

В нашем примере установите флажок Thermal.

В зоне Plane Swell (Зазор между экраном и проводниками) поставить флажок Use GlobalSwell (Использовать единый зазор), такой, как он задан в диалоговом окне Options Configure (Установка конфигурации).

Закончив со всеми установки, щелкните по кнопке ОК. Отверстие будет создано и записано в память программы, а вы вернетесь к диалоговому окну OptionsPad Style, в котором сможете продолжить работу и сформировать очередное металлизированное отверстие.

Завершающим должен быть щелчок по кнопке Close (Закрыть).

4.2 Плоские контактные площадки

Плоские контактные площадки - это все площадки, не имеющие монтажных отверстий. Основное назначение таких конструкций - обеспечить монтаж элементов на поверхность или создание контактирующих поверхностей для соединителей.

При обозначении контактных площадок поверхностного монтажа используется сокращение КПМ.

Создать контактную площадку для микросхем. Выполните команды Options => Pad Style (Установки => Стиль КП). В открывшемся диалоговом окне щелкните по кнопке Copy (Копировать), а в окне Pad Name (Имя КП) следующего диалогового окна введите имя КПМ08х2,1, затем щелкните по кнопке ОК.

После щелчка по кнопке ОК вы вновь окажетесь в предыдущем диалоговом окне, где надо выделить цветом только что набранное имя КПМ08х2,1 и щелкнуть по кнопке Modify (Simple). В окне Тор (Верхний слой) появившегося диалогового окна Modify Pad Style (Simple) установите флажок.

Затем в окне Shape (Форма) выберите форму Rectangle (Прямоугольник) и введите в окна Width (Ширина) и Hight (Высота) значения 2,1 и 0,8 мм соответственно. Наконец, щелкните по кнопке ОК. Контактная площадка будет готова.

Все установки заканчиваются щелчками по кнопкам ОК и Close.

5 РАЗРАБОТАТЬ ПОСАДОЧНОЕ МЕСТО

Посадочное место (ПМ) - это комплект конструктивных элементов печатной платы, предназначенный для монтажа отдельного элемента (компонента). В него входят в различных сочетаниях контактные площадки (КП), металлизированные отверстия, печатные проводники на наружных слоях и гладкие крепежные отверстия.

Разработка ПМ осуществляется последовательно по слоям. Программа автоматически производит установку КП на нужные слои.

Для примера создадим ПМ для резистора С2-23-0,125 (смотри таблицу 2.1).

Выполнить команды Options => Pad Style (Установки => Стиль КП), в открывшемся диалоговом окне отметить строчку Кр08/1,3 и щелкнуть по кнопке Close.

Щелкнуть по кнопке Place Pad. На экране появится диалоговое окно Place Pad, где нумерация отверстий ПМ начинается с цифры 1, щелкнуть по кнопке ОК. Окно свернется, а указатель мыши будет готов для нанесения первого отверстия.

Выбрать сетку рабочего поля 2,5 мм. Подвести указатель мыши к месту первого отверстия и щелкнуть ЛК. Отверстие будет нарисовано. Передвиньте указатель на 4клетки, что будет соответствовать размеру 10мм, щелкнуть ЛК и ПК. Появится рисунок второго отверстия.

6 ЗАДАТЬ ТОЧКУ ПРИВЯЗКИ ИЭТ

Точка привязки наносится при помощи команды Place Ref Point (Точка привязки). Щелкните по соответствующей ей кнопке, подведите указатель мыши к первому отверстию и щелкните ЛК. Условный знак точки привязки будет вычерчен.

7 ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ИЭТ

В окне Select Layer (Выбор слоя) или (горячая клавиша L) выбрать слой Top Assy (Верхний графический). Установить сетку с шагом 0,5мм и щелкнув по клавише Place Line (Линия) вычертить изображение резистора (см. таблицу 2.1 - вид ИЭТ на экране).

8 ВВЕСТИ ПОЗИЦИОННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ИЭТ

Установить слой Top Silk (Верхний маркировочный).

Позиционное обозначение ИЭТ вводится в виде «пустышки» {RefDes} Щелкнуть по кнопке Place Attribute (Признак). После щелчка по кнопке переведите указатель мыши на рабочее поле и еще раз щелкните ЛК. Откроется диалоговое окно Place Attribute.

В окне Attribute Category (Категория признака) перечислены разделы, к которым отнесены все признаки. Если в этом окне выбрать конкретный раздел, то в соседнем окне Name (Имя) появится список его признаков.

Выделите цветом в области Attribute Category строчку Component (Компонент), а в зоне Name (Имя) - RefDes (это сокращение от Reference Designator «позиционное обозначение»).

Отметив название RefDes цветом, щелкните по кнопке в окне Text Style и укажите в списке стиль текста и щелкните ЛК. Диалоговое окно свернется.

Подведите указатель мыши к свободному месту рядом с графическим изображением резистора и еще раз щелкните ЛК. На рабочем поле появится текст {RefDes}. Фигурные скобки свидетельствуют о том, что он временный.

9 СОХРАНИТЬ СОЗДАННОЕ ОПИСАНИЕ ИЭТ.

9.1 Создать библиотеку корпусов ИЭТ

Выполните команды Library => New. Откроется диалоговое окно Library New (Новая библиотека).

Прежде всего создадим общую папку для хранения всех библиотек. Для этого в окне Library New щелкните по кнопке Новая папка. В нем появится новый ярлык папки и вы сможете сразу с клавиатуры ввести ее имя. В данном случае напечатайте имя Библиотеки элементов. Затем откройте эту папку и укажите в окне Имя файла данного диалогового окна название первой формируемой библиотеки, например LАB. Записав имя, щелкните по кнопке Сохранить - библиотека создана.

9.2 Записать объект в библиотеку

Для записи объекта в библиотеку воспользуемся кнопкой Save (Сохранить). Щелчок по этой кнопке открывает одноименное диалоговое окно.

В окне щелкните по кнопке Library (Библиотека), найдите папку для хранения библиотек и сформированную вами ранее библиотеку LAB. Полное имя библиотеки (путь поиска) появится в окне, расположенном рядом с кнопкой. Если вы постоянно работаете с одной библиотекой, то ее название всегда присутствует в данном окне.

В окне Pattern Name (Имя ПМ) наберите С2-23-0,125 и щелкните по ОК.

Посадочные места для других элементов создаются такими же методами. Для микросхем можно использовать мастер подсказки посадочного места Pattern Wizard.

10 РАЗРАБОТАТЬ ПОСАДОЧНОЕ МЕСТО МИКРОСХЕМЫ

В качестве примера взята микросхема К156ИЕ6. Щелкните по кнопке Pattern Wizard (Мастер подсказки посадочного места), на рабочее поле будет выведено окно. Дальнейшие действия заключаются в заполнении соответствующих областей этого диалогового окна. Результаты работы вы увидите на малом поле.

Произведите установки в окнах Мастера подсказки (последовательность не имеет принципиального значения):

• Pattern Type (Тип посадочного места). Предлагается три варианта:

- DIP - корпус DIP или другие типы с двухрядным расположением выводов, например с планарным;

- QVAD - корпус прямоугольный или с четырехсторонним расположением выводов (PQFP, PLCC и др.);

- ARRAY - корпус со штыревыми либо шариковыми выводами, расположенными по площади на его нижней части (BGA и др.).

Все варианты корпусов могут иметь посадочные места в виде металлизированных отверстий или плоских контактных площадок. Следует помнить, что программа в режиме подсказки не поможет разработать вариант посадочного места с расположением выводов в один ряд, в частности микросхемы серии К224. Установите в области Pattern Type вариант DIP;

• Number Of Pads Down (Общее количество выводов). Задайте число 16;

• Pad to Pad Spacing (Расстояние между выводами); Это расстояние между соседними выводами в ряду, более известное как шаг выводов. Назначьте 2.5 мм (два, точка, пять);

• Pattern Width (Ширина посадочного места). Расстояние между рядами контактных площадок, измеренное между их центрами, независимо от размера, формы и конструкции. Установите 7,5 мм;

• Pad 1Position (Положение первого вывода). По умолчанию первый вывод устанавливается в верхнем левом углу и отсчет ведется против часовой стрелки. Если первый вывод микросхемы находится в другом месте, то в этом окне необходимо ввести номер контакта, который должен стать первым выводом, В нашем примере сохраните 1;

• Pad Style (Pad 1) - стиль первой контактной площадки:

• Pad Style (Other) - стиль остальных контактных площадок. В обоих случаях выбирается вариант контактной площадки (точнее, отверстие с контактными площадками), созданной ранее и хранящейся в памяти компьютера.

Если требуемой КП не оказалось, то можно, не выходя из диалогового окна Мастера подсказки, открыть диалоговое окно Options Pad Style (Установка стиля КП) и в нем разработать новую КП, а затем вернуться к Мастеру подсказки и продолжить работу.

Первый вывод микросхем рекомендуется выполнять с контактной площадкой, отличной от остальных, например прямоугольной формы. В нашем примере установите для первого контакта Пр08/1,2 (металлизированное отверстие с прямоугольной контактной площадкой), а для остальных - Кр08/1,2 (металлизированное отверстие с круглой контактной площадкой);

• Rotate (Вращение). Если контактная площадка должна быть сориентирована не так, как она разработана, то ее можно повернуть на 90°, установив соответствующий флажок;

• Silk Screen (Слой сеткографии). Включите флажок, если предполагается выполнить графический рисунок микросхемы. Тогда окна этой зоны станут активными;

• Silk Line Width (Ширина линии). Здесь необходимо установить ширину линии для выполнения графической части посадочного места. Задайте ширину 0,2 мм;

• Silk Rectangle Width (Ширина);

• Silk Rectangle Height (Высота).

В двух последних строчках устанавливаются соответствующие размеры для корпуса микросхемы, которые (это следует иметь в виду) используются про­граммой с целью определения конструктивных зазоров между элементами (корпусами элементов). Укажите 6,5 мм (ширину) и 22 мм (высоту);

• Notch Type (Тип отметки). Программа предлагает несколько вариантов отметки положения первого вывода микросхемы, которые не соответствуют требованиям отечественных нормативных документов, рекомендующих обозначать первый вывод точкой или кружком. Поэтому установите None (He требуется).

На этом основная часть работы над посадочным местом микросхемы заканчивается. Щелкните по кнопке Finish (Конец) - Мастер подсказки свернется, а рисунок будет перенесен на рабочее поле программы Pattern Editor.

Посадочное место полностью готово, и его можно записать в библиотеку. С этой целью целесообразно создать (или открыть) специальную библиотеку для посадочных мест с названием Микросхемы ПМ, в которой посадочное место можно записать с именем DIP-16.

Закончить работу в программе Pattern Editor.щелчком по кнопке Х

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

СОЗДАНИЕ ТИПОВОГО КОМПОНЕНТНОГО МОДУЛЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

- приобретение навыков создания и ведения библиотек в P-CAD Executive;

- приобретение навыков создания типового компонентного модуля в P-CAD Executive.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ P-CAD Executive

Запустить программу, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы =P-CAD2000 =P-CAD Executive

2 ПОДГОТОВИТЬ БИБЛИОТЕКУ ТИПОВЫХ КОМПОНЕНТНЫХ МОДУЛЕЙ

Библиотеки P-CAD2000 содержат три типа объектов:

компоненты (components);

посадочные места (patterns);

символы УГО (symbols).

Символы УГО (symbols) создаются в программе Symbol Editor (лабораторная работа №1).

Посадочные места (patterns) создаются в программе Pattern Editor (лабораторная работа №2).

Компоненты (components) или типовые компонентные модули создаются в программе P-CAD Executive (P-CAD Library Manager).

Библиотеки подключают по команде Library (Библиотека) = Setup (Установка). Выбрав клавишу Add Sets (Добавить комплекты) создать набор библиотек с именем «№ группы». Внести с помощью клавиши Add Library (Добавить библиотеку) в этот набор ранее созданные библиотеки (библиотеку LAB). Для удобства поиска элементов библиотек используется команда Source Browser, автоматически выполняющаяся при запуске менеджера библиотек P-CAD Executive.

С помощью этой команды удобно переходить к редактированию соответствующей составляющей библиотечного элемента.

Если пункт 2 выполнен, то п.3 пропустить и перейти к п. 4.

3 ОТКРЫТЬ БИБЛИОТЕКУ

Открыть библиотеку с помощью Library => Open. Найдите и откройте ранее созданную библиотеку LAB.

Сначала в нее необходимо скопировать (перезаписать) готовые объекты (символы и посадочные места). Для создания ТКМ можно заимствовать из других библиотек любые части (объекты), входящие в их состав.

Копирование имеющегося библиотечного объекта осуществляется с помощью команд Library => Copy. В открывшемся диалоговом окне (рисунок 3.1) щелкните по кнопке Destination Library (Библиотека назначения) и выберите библиотек, в которую предполагается произвести копирование.

Затем щелчком по кнопке Source Library (Библиотека-источник) вызовите библиотеку, из которой хотите позаимствовать объект.

В зоне Copy Item (Вид копии) установите вид копируемого объекта, тогда в окне Item Names (Имена объектов) будут показаны только имена элементов выбранного вида. Выделите цветом нужный объект в списке и щелкните по кнопке Copy. Произойдет копирование, но диалоговое окно останется на рабочем поле, и вы при необходимости сможете продолжить копирование других объектов, в том числе из любых библиотек.

Рисунок 3.1 – Диалоговом окне Destination Library.

В зоне Copy Item (Вид копии) установите вид копируемого объекта, тогда в окне Item Names (Имена объектов) будут показаны только имена элементов выбранного вида. Выделите цветом нужный объект в списке и щелкните по кнопке Copy. Произойдет копирование, но диалоговое окно останется на рабочем поле, и вы при необходимости сможете продолжить копирование других объектов, в том числе из любых библиотек.

Установите флажок Symbol (Символ) и скопируйте в новую библиотеку ранее созданный символ (например, Резистор).

Готовое посадочное место скопировать, поставив флажок Pattern (Посадочное место).

Закончив копирование, щелчком по кнопке Close закройте диалоговое окно.

4 РАЗРАБОТАТЬ ТИПОВОЙ КОМПОНЕНТНЫЙ МОДУЛЬ

Интегрированный компонент библиотеки включает в себя все три типа объектов и называется типовым компонентным модулем (ТКМ).

Первый ТКМ, который мы создадим, - резистор. Он содержит полную информацию, необходимую для рисования электрической схемы, а также все технические данные, требуемые при проектировании печатной платы

В программе P-CAD Executive щелкните по кнопке Component New (Новый компонент). В появившемся стандартном диалоговом окне (рисунок 3.2) найдите библиотеку для хранения создаваемого ТКМ и щелчком по кнопке Open (Открыть) вызовите диалоговое окно Component Information: UNTITLED (Информация о компоненте: без имени).

4.1 Выбрать посадочное место

Если было разработано посадочное место и скопировано ли оно в текущую библиотеку, то достаточно щелкнуть по кнопке Select Pattern (Выбор посадочного места), в открывшемся диалоговом окне Library Browse (Просмотр библиотеки), выбрать требуемое посадочное место и щелкнуть по кнопке ОК. Имя выбранного посадочного места появится в диалоговом окне Component Information рядом с кнопкой Select Pattern.

Введите в окне Number of Gates (Количество частей) цифру 1 (в разрабатываемом компоненте только одна составная часть).

В окне Refdes Prefix (Код обозначения) введите букву, соответствующую коду элемента (для резистора - R).

Рисунок 3.2 Диалоговое окно Component Information

На данном этапе работы в диалоговом окне Component Information можно ввести дополнительную информацию об элементе.

В зоне Component Type (Тип компонента) необходимо установить соответствующий тип-таблица 1:

Таблица 1

Назначение выводов.

Тип вывода	Назначение
Unknown	Вывод без определенного типа, назначается по умолчанию
Passive	Вывод пассивного компонента
Input	Вход
Output	Выход
Bidirectional	Двунаправленный вывод
Open-H	Вывод с открытым эмиттером
Open-L	Вывод с открытым коллектором
Passive-H	Вывод пассивного компонента, подключаемого к цепи питания
Passive-L	Вывод пассивного компонента, подключаемого к общему проводу
3-State	Вывод с тремя состояниями
Power	Вывод питания или общего провода

В зоне Component Style (Стиль компонента) следует поставить один из флажков:

• Homogeneous (Однородный) - элементы, состоящие из нескольких одинаковых частей. Подавляющее большинство компонентов принадлежит этому типу;

• Heterogeneous (Неоднородный) - элемент, в который входит несколько функционально различных частей, например электромагнитные реле, включающие в себя обмотки и контактные группы.

В зоне Gate Numbering (Нумерация частей) определяется способ обозначения составных частей. В соответствии с требованиями отечественных стандартов нумерация частей выполняется цифрами. Поэтому здесь всегда должен стоять флажок Numeric (Цифровая).

4.2Выбрать символ

Чтобы записать символ элемента в создаваемый ТКМ, следует в диалоговом окне Component Information (Информация о компоненте) щелкнуть по кнопке Symbol View (Просмотр символов). Имейте в виду, что данная команда начинает функционировать только после установки посадочного места и введения конкретных данных в строчках Number of Gates и Refdes Prefix.

В открывшемся диалоговом окне Symbol View щелкните по кнопке Select Symbol (Выбор символа), чтобы вызвать следующее диалоговое окно Library Browse (Просмотр библиотеки), в котором надо выбрать требуемый символ и щелкнуть по кнопке ОК. Диалоговое окно Symbol View закрывается щелчком по команде Component Info

О том, что символ записан, можно судить по таблице в нижней части диалогового окна Component Information - в столбце Normal должно появиться имя символа.

4.3 Упаковать выводы

Термин «упаковка» обозначает введение в ТКМ информации о нумерации выводов, их эквивалентности и функциональном назначении. Существенное значение это имеет при разработке микросхем, а для простейших ТКМ потребуется только аккуратное заполнение двух (или нескольких) строчек в таблице Pins View (Тип вывода).

Щелчком но кнопке Pins View вызовите на экран одноименное диалоговое окно. Часть клеток в нем обычно заполняет программа, а остальные - пользователь.

При создании ТКМ двухвыводного элемента заполните таблицу так, как показано в таблице 2. Для этого последовательно подводите указатель мыши к клеткам и вводите с клавиатуры требуемые цифры, а затем закройте окно, щелкнув по кнопке Component Info.

Таблица 2

пример упаковки выводов для резистора

Pad #	Pin Des	Gate #	Sym Pin #	Pin Name	Gate Eq	Pin Eq	Elec.Type
1	1	1	1	1	1	1	Неизвест.
2	2	1	2	2	1	1	Неизвест.

Поясним содержание таблицы:

• Pad # - номер вывода корпуса. Программа автоматически заполняет этот столбец и отображает сквозную нумерацию от 1 до максимального значения, которое соответствует количеству выводов посадочного места, установленному в строке Number of Pads диалогового окна Component Information (Информация о компоненте);

• Pin Des - обозначение вывода. Как правило, соответствует номерам выводов, но бывают исключения;

• Gate# - номер логической части. Для микросхем, содержащих несколько логических частей. Всем выводам каждой части, независимо от их функционального назначения, присваивается одна и та же (одинаковая в пределах этой части) цифра. Она является номером логической части, отображаемой на электрической схеме. Логические части микросхем обозначаются цифрами от 1 и далее в порядке возрастания;

• Sim Pin # - номер вывода у символа. Каждый символ логической части имеет свою внутреннюю нумерацию выводов, обычно сквозную, от 1 и далее, но допускается и буквенное обозначение. Все логические части в пределах одной микросхемы (одного корпуса) имеют одинаковую нумерацию выводов;

• Pin Name - имя вывода. В данном столбце записывается наименование выводов микросхемы, которое может быть буквенным, цифровым или смешанным;

• Gate Eq - эквивалентность логических частей, которые, как правило, взаимозаменяемы (для однотипных, или гомогенных микросхем). Возможность замены логических частей отмечается в данном столбце введением одинаковых цифр 1 (единиц). Если логические части не взаимозаменяемые (как в не однотипных, или гетерогенных микросхемах), то каждой из них присваивается своя цифра (1, 2 и т.д.);

• Pin Eq - эквивалентность выводов. В пределах логической части бывают равноценные (взаимозаменяемые) выводы, которые при проектировании печатной платы могут свободно меняться местами. Такие выводы отмечаются в каждой логической части одинаковыми цифрами;

• Elec Type - тип вывода (электрическое и функциональное назначение вывода). В данном столбце может содержаться любая информация о выводах в виде текста или условных сокращений, в том числе на русском языке.

5 СОХРАНИТЬ ТКМ

Не закрывая окна Component Information, щелкнуть по кнопке ComponentSave (Сохранение компонента). Появится диалоговое окно ComponentName (Имя компонента). После ввода имени ТКМ щелкнуть по кнопке ОК.

6 УПАКОВКА ВЫВОДОВ МИКРОСХЕМЫ

Находясь в диалоговом окне Component Information (Информация о компоненте) щелчком по кнопке Pin View (Просмотр вывода) откройте одноименное диалоговое окно и установите в нем необходимые параметры для всех выводов устройства.

Для введения информации в любую (пустую) клетку достаточно щелкнуть по ней мышью и после этого набрать любой текст, который будет дублироваться контрольной области, расположенной в верхней части данного диалогового окна. Чтобы провести корректировку содержимого любой ячейки, ее следует выделить - поместить в нее указатель и щелкнуть кнопкой мыши. Информация данной клетки продублируется в контрольном окне. Данные, записанные в одной или нескольких ячейках, можно использовать для заполнения других клеток таблицы. С этой целью одна клетка или группа должны быть выделены.

Если у вас установлена программа P-CAD 2000, то для работы с выделенным фрагментом таблицы щелкните ПК. На экране появится контекстное меню, в котором можно выбрать команды управления:

• Sort Rows Ascending - сортировать в порядке возрастания (на самом деле программа сортирует в порядке убывания);

• Sort Rows Descending - сортировать в порядке убывания (в действительности программа сортирует в порядке возрастания);

• Enumerate Up - пронумеровать в порядке возрастания, или сверху вниз. В этом случае необходимо в одной из клеток ввести начальное число, затем выбрать весь столбец и воспользоваться данной командой. На практике программа производит обратные действия - выполняет нумерацию в порядке убывания;

• Enumerate Down - пронумеровать в порядке убывания (аналогична предыдущей команде). Программа делает все наоборот;

• Cut - вырезать и удалить в буфер обмена;

• Copy - скопировать содержимое выделенных клеток в буфер обмена;

• Paste — поместить в отмеченные (пустые) клетки содержимое буфера обмена. Если вставляется содержимое нескольких клеток, то необходимо выбрать такое же количество пустых ячеек;

• Electrical Type - тип вывода. Имеется в виду электрическое и функциональное назначение вывода. Данная строка в контекстном меню функционирует только тогда, когда обрабатывается столбец Elec Type. Щелчком по строке открывается меню с набором электрических типов выводов.

После ввода имени ТКМ щелкнуть по кнопке ОК.

Сокрытие выводов

Если выводы не должны быть показаны на электрической схеме (как правило, цепи «земля» и «питание»), их можно скрыть.

Для этой цели в колонке Gate # введите буквы PWR (условное сокращение слова Power), а в колонке Sym Pin # клетку оставьте незаполненной.

В столбце Pin Name поместите имя, соответствующее цепи, к которой данный вывод должен быть подключен. Например: +5 В, -12 В, VCC или др,

В колонке Elec Type укажите Power.

В программе P-CAD 2000 буквы PWR появляются в соответствующей клеточке автоматически при записи слова Power в колонку Elec Type. Попытка вначале записать буквы PWR не увенчается успехом.

Свободные выводы

Если в микросхеме имеются свободные выводы (к которым внутри нее не подводятся никакие цепи), то они должны присутствовать в таблице (пропуски выводов в таблице недопустимы). Для таких выводов все клетки, кроме Pin Des и Elec Type, должны остаться незаполненными, а в столбце Elec Type следует задать Unknown.

Объединенные выводы

В некоторых микросхемах, состоящих из однотипных логических частей, выводы отдельных частей могут быть объединены и подключены к одному выводу микросхемы. Для обозначения таких выводов необходимо в строчке соответствующего вывода микросхемы в колонке Gate # ввести текст CMN (условное сокращение слова Common). Остальные ячейки данной строки заполняются как обычно.

Поскольку логические части разных групп не являются взаимозаменяемыми, в столбце Pin Eq следует набрать 0 (ноль) или оставить клетки пустыми.

Микросхемы с разнородными логическими частями

Имеются микросхемы, содержащие логические части разного функционального назначения (разнородные, или гетерогенные микросхемы). Для таких микросхем в зоне Component Style диалогового окна Component Information следует установить флажок Heterogeneous.

Рисунок 3.3 Пример упаковки выводов микросхемы 561ЛА7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

приобретение навыков работы по созданию принципиальных электрических схем из имеющихся библиотечных элементов P – CAD Schematic.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ P-CAD Schematic

Запустить программу, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы =P-CAD2000 =P-CAD Executive = P-CAD Schematic

2 УСТАНОВИТЬ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

Подробно установка рабочих параметров рассматривалась в лабораторной работе №1.

Открыть выпадающее меню Options (Установки).

Выбрать строчку выпадающего меню - Configure. После щелчка по ней откроется диалоговое окно Options Configure (Установка конфигурации).

В области Units (Единицы) поставить флажок mm. В зоне Workspace (Рабочее пространство) задать размер листа (например, формат A3 - 420X297 мм), на котором предполагается выполнять электрическую схему.

В строке выпадающего меню - Grids (Сетки). В открывшемся диалоговом окне следует задать такую же сетку, какая была принята при создании условных графических элементов схем. Для нашего случая это сетка 2 мм.

В строке Current Wire (Действующая линия) задать линии шириной 0,2; 0,4 и 0,6 мм.

3 ЗАГРУЗИТЬ БИБЛИОТЕКУ

Выполнить команды Library (Библиотека) = Setup (Установка), откроется соответствующее диалоговое окно (Рисунок 4.1). Щелкнув в нем по кнопке Add (Добавить), после чего в стандартном диалоговом окне найдем папку и требуемую библиотеку (LAB).

Рисунок 4.1 –диалоговое окно Library Setup

4 РАЗМЕСТИТЬ УГО

Щелкнем по кнопке Place Part (Размещение элемента). Вывести указатель мыши в любое место рабочего поля и щелкнуть ЛК. Откроется одноименное диалоговое окно – рисунок 4.2, в котором после щелчка в строке Library по кнопке развернется список установленных библиотек - выбрать нужную.

Рисунок 4.2-диалоговое окно Place Part

Если в строке Library диалогового окна Place Part щелкнуть по названию установленной библиотеки, то в строке Component Name (Имя компонента) будут показаны имена всех содержащихся элементов. Если мы хотим предварительно просмотреть символ компонента, то выделим его цветом и щелкнем по кнопке Browse (Просмотр). В этом случае откроется дополнительное окно, в котором мы увидим условное графическое обозначение выбранного элемента. Чуть ниже, под окном, появится информация об именах символа и посадочного места (при условии, что последнее присутствует в составе компонента).

В диалоговом окне Place Part, прежде чем вывести элемент на рабочее поле, заменить «пустышки» {RefDes} и {Value}, вводили в УГО, конкретными значениями. Для этого нужно:

• ввести буквенный код элемента, если его еще нет в УГО;

• изменить буквенный код, помещенный в УГО ранее;

• добавить буквенный код и начальную цифру для позиционного обозначения элемента. Первая копия этого элемента, находящаяся на рабочем поле, имеет установленное позиционное обозначение. При многократном воспроизведении элемента на схеме последующие копии снабжаются позиционными обозначениями, каждый раз увеличивающимися на единицу. Если для элемента не определена цифра позиционного обозначения, то первая копия окажется без номера (только с буквой кода элемента), а остальные будут иметь цифры (начиная с единицы). Если же отказаться от буквенного кода, то программа для всех подобных элементов введет единый код U и сквозную нумерацию;

• определить номинальное значение для элемента. При многократном его копировании номинал у всех копий будет одинаковым.

Замена «пустышек» производится в окнах RefDes (Позиционное обозначение) и Value (Значение) диалогового окна Place Part (Размещение элемента), хотя на данном этапе работы делать это необязательно.

При размещении элементов на рабочем поле нет необходимости заботиться о правильном расположении позиционных обозначений, поскольку на заключительном этапе они автоматически будут упорядочены.

Текст {Туре}, входящий в УГО элемента, изменению не подлежит. Эта надпись соответствует имени элемента в библиотеке и устанавливается автоматически.

Завершив все требуемые назначения в диалоговом окне Place Part, щелкнем по кнопке ОК. Окно свернется, а указатель мыши будет готов к нанесению на рабочем поле выбранного элемента.

При каждом нажатии на клавишу R объект поворачивается на 90° против часовой стрелки, а при нажатии на клавишу F - переворачивается (получается зеркальная копия).

После различных манипуляций с УГО надписи, входящие в их состав, могут находиться в неудачных местах. Подобные графические погрешности несложно исправить. Для этой цели щелкнем по кнопке Select (Выбор), нажмем и удерживаем клавишу Shift и щелкнем ЛК по тексту, который требуется переместить или повернуть. Затем, не отпуская левую кнопку, перетащим надпись на новое место и, нажимая клавишу R, развернем текст.

5 ПРОВЕСТИ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ПРОВОДНИКИ

Для этой цели щелкнем по кнопке Place Wire (Проводник), подведем указатель мыши к началу цепи (например, к выводу элемента) и щелкнем ЛК.

Начиная работу с командой Place Wire, обратить внимание на строку состояния - там отображен режим ортогональности. При рисовании схемы установим Ortho = 90. Если в этой строке указан другой режим, изменим его нажатием клавиши О.

Подведем указатель мыши к началу рисуемой цепи и щелкнем ЛК.

Порядок вычерчивания отрезков цепи можно оперативно менять, нажимая на клавишу F. И если в процессе рисования цепи мы щелчком ЛК обозначили ее вторую точку и не отпустили кнопку мыши, то нажатиями клавиши F можете менять путь прокладки цепи, визуально наблюдая, как она будет располагаться.

При точном совмещении начала или конца цепи с выводом элемента (или концом другой цепи), что при включенном режиме привязки к узлам сетки сделать просто, происходит автоматическое их соединение. Зрительно это отмечается на экране исчезновением желтых квадратиков на концах незадействованных (висячих) выводов элементов (или других цепей).

Если вновь рисуемую цепь подвести к ранее вычерченной, то в месте соединения будет автоматически нанесена точка, в результате чего образуется единая электрическая цепь.

Если же при вычерчивании провести цепь над имеющейся, то цепи не соединятся. Соединение произойдет после щелчка мышью по линии вычерченной цепи. Однако если формируемая цепь проходит над выводом элемента (желтым квадратиком), то она подключается к этому выводу независимо от нашей воли. В подобных ситуациях цепи следует изображать в стороне от выводов «чужих элементов».

Построение цепи заканчивается щелчком ПК, а щелчок ЛК возобновляет действие команды рисования, так что после него можно приступать к вычерчиванию очередной цепи.

Если только что сделанная цепь оказалась неудачной, то щелкнем по кнопке Undo (Возврат). Но не забываем, что опция Undo действует только после завершения последней команды. При рисовании линий и цепей действие команды завершается щелчком ПК.

Нередко длинные (да и короткие) цепи бывают многоэлементными, с большим числом перегибов. Такая цепь рисуется последовательными щелчками в ее углах (точках перегиба). Если в процессе вычерчивании мы хотим изменить последний отрезок ломаной линии, то нажимаем клавишу Backspace (Возврат) - он будет удален. При очередном нажатии на эту клавишу исчезнет следующий фрагмент и т.д.

6 ПРИСВОИТЬ ИМЕНА ЦЕПЯМ «ЗЕМЛИ» И ПИТАНИЯ

Щелчком ПК на выделенном участке цепи открыть окно Wire Properties (редактирование свойств цепи). На закладке Net в поле Net Name изменить имя цепи на нужное (GND, +5V и т.д.).

7 НАНЕСТИ ПОЗИЦИОННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, НОМИНАЛЫ И ТИПЫ ИЭТ

Необходимость в определении или уточнении буквенных кодов компонентов возникает в том случае, когда символы были записаны с заведомо неверными кодами или без них. Обычно при разработке символа (или УГО) в программе Symbol Editor компонент помешается в библиотеку с «дежурным» кодом элемента - буквой U (очевидно, от слова Untitled - «без названия»), и именно с ним выводится на рабочее поле. Поэтому, прежде чем нумеровать позиционные обозначения, необходимо привести в порядок буквенные коды элементов.

Установим режим Select (Выбор) и щелкнем мышью по элементу, код которого следует ввести или изменить. Компонент вместе с сопроводительными текстами будет выделен. Затем щелкнем ПК на рабочем поле (положение указателя мыши не имеет значения) и в контекстном меню по строчке Properties (Свойства). Откроется диалоговое окно Part Properties (Свойства элемента) – рисунок 4.3. Оно состоит из пяти вкладок, содержащих обширную информацию по выбранному компоненту.

Рисунок 4.3- диалоговое окно Part Properties

Посмотрим на строчку RefDes, в которой записан код элемента. С помощью приемов редактирования текстов поменяем код, а затем внесем номинальное значение элемента в строке Value.

Закончив изменения и дополнения, щелкнем по кнопке ОК.

В соответствии с требованиями ГОСТов обозначения на схемах должны быть пронумерованы по возрастанию слева направо и сверху вниз. Выполним команды Utils (Служебные программы) = Renumber (Перенумерация). Откроется соответствующее диалоговое окно –рисунок 4.4.

Рисунок 4.4 -диалоговое окно Utils Renumber

Чтобы перенумеровать позиционные обозначения элементов, поставим флажок RefDes, а затем Left to Right (Слева направо), что будет соответствовать требованиям ГОСТа к расстановке позиционных обозначений. Назначения в зоне RefDes используются при работе с микросхемами, включающими в себя несколько однотипных устройств. В данном случае их можно сохранить без изменения. В областях Starting Number (Начальный номер) и Increment Value (Величина приращения) должны быть введены единицы. Щелкнем по кнопке ОК. Прежде чем выполнить команду, программа выдаст предупреждение: Warning 5140/ This operation is not undoable/ Continue? (Эта операция необратима. Продолжить?). Если ответить Да, то произойдет перенумерация всех элементов схемы. Щелчок по кнопке Нет вернет вас к предыдущему диалоговому окну. Дополнительные поясняющие тексты выполняются при помощи команды Place Text. Щелчком по этой кнопке выведем указатель мыши к месту, где должен начинаться текст, и щелкнем ЛК. В точке начала надписи появится курсор, а на рабочем поле откроется диалоговое окно Place Text (Выполнение текста). Схему записать в свою папку.

8 ГЕНЕРАЦИЯ СПИСКА СОЕДИНЕНИЙ

Список соединений включает в себя список компонентов и цепей с указанием номеров выводов компонентов, к которым они подключены. Он используется для размещения на поле ПП корпусов компонентов с указанием их электрических связей согласно принципиальной схеме.

Для генерации списка соединений используется команда Utils/Generate Netlist (Утилиты/Список соединений), окно которой представлено на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 –диалоговое окно Utils Generate Netlist

Формат списка цепей зависит от применяемого редактора печатных плат. Для разработки ПП с помощью графического редактора P-CAD PCB выбирается формат Tango.

С помощью кнопки Netlist Filename (Имя файла) определяется имя файла списка цепей. При выводе списка соединений в формате P-CAD создается текстовый файл списка соединений с расширением NET.

9 ВЕРИФИКАЦИЯ СХЕМЫ

Проверку схемы на наличие синтаксических ошибок выполняют с помощи команды Utils/ERC. (ERC - electrical rules check — проверка правильности выполнения правил электрических соединений). На рисунке 4.6 приводится окно этой команды.

Рисунок 4.6 – диалоговое окно команды Utils

Кнопка File name позволяет выбрать файл, в который записывается отчет о проверке. Расширение файла отчета о верификации схемы — ERC.

В группе параметров Report Options (см. таблицу 1) выбираются параметры, подлежащие контролю при выполнении верификации схемы.

Таблица 1

группа параметров Report Options

Single Node Nets	Поиск цепей, имеющих единственный узел
No Node Nets	Поиск цепей, не имеющих узлов
Electrical Errors	Поиск электрических ошибок, как правило, соединение выходов компонентов, их подключение к общим цепям и т.п.
Unconnected Pins	Поиск неподключенных (висячих) выводов компонентов
Unconnected Wires	Поиск неподключенных цепей
Bus/Net Errors	Поиск ошибок групповой связи
Component Errors	Поиск ошибок компонентов, например, расположение символа поверх других компонентов
Net Connectivity Errors	Поиск неправильного подключения цепей земли и питания
Hierarchy Errors	Поиск ошибок в иерархических структурах

Файл сообщений об ошибках .ERC имеет текстовый формат.

Установка флажка View Report вызывает просмотр файла сообщений об ошибках по окончании верификации схемы, флажком Annotate Errors включается цветовое выделение ошибок.

После внесения изменений сохранить схему.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ (ПП)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

подготовка конструктива ПП с ИЭТ к автоматической трассировке;

приобретение навыков управления процессом трассировки;

получение трассировки ПП.

Работа проводится средствами программы P-CAD PCB.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ P-CAD PCB.

Запустить эту программу P-CAD PCB можно, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы =P-CAD2000 =P-CAD Executive и в развернувшемся рабочем поле выполнить команду Utils = P-CAD PCB.

2 ЗАГРУЗИТЬ БИБЛИОТЕКУ

Обеспечить доступ к библиотекам, в которых находятся компоненты. Библиотеки подключают по команде Library/Setup. Выбрав клавишу Add, добавляют имена библиотек в список открытых библиотек (Open Libraries), но не более 10. С помощью клавиши Delete удаляют библиотеки из этого списка, чтобы освободить место для других.

3 УСТАНОВИТЬ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

Разработку новой ПП начнем с выполнения команды File/New и настройки конфигурации, выбрав в меню Options команды Configure, Display, Layers, Grids и др. Параметры конфигурации сохраняются вместе с файлом текущего проекта.

3.1 Система единиц. По команде Options/Configure в графе Units выбирают метрическую (mm) систему единиц. В графе Workspace Size указывают размер рабочей области, немного превышающий габаритные размеры печатной платы. В графе Orthogonal Modes включают все режимы, и на этом настройку конфигурации завершают нажатием панели OK.

3.2 Структура слоев печатной платы. При создании новой ПП по умолчанию устанавливается следующая структура слоев:

Top Assy – вспомогательные данные (атрибуты) на верхней стороне платы;

Top Silk — шелкография с верхней стороны ПП;

Top Paste – графика пайки на верхней стороне платы;

Top Mask – графика маски пайки на верхней стороне платы;

Top – верхняя сторона печати платы (сигнальный слой-S);

Bottom – нижняя сторона печати платы (сигнальный слой-S);

Bot Mask – графика маски пайки на нижней стороне платы;

Bot Paste – графика пайки на нижней стороне платы;

Bot Silk — шелкография с нижней стороны ПП;

Bot Assy – вспомогательные данные (атрибуты) на нижней стороне платы;

Board – границы ПП.

3.3 Ширина проводников. Список значений ширины проводников и геометрических линий составляется по команде Options/Current Line.

После этого на слое Board по команде Place/Line наносится контур ПП. Перед размещением компонентов на плату в меню Options/Grids устанавливают шаг сетки, в частности, при размещении компонентов со штыревыми выводами обычно задают шаг 2,5 мм. Размер каждой стороны ПП должны быть выбраны по ГОСТ 10317 – 79.

4 УПАКОВКА СПИСКА СОЕДИНЕНИЙ НА ПП

Вызвать команду Utils /Load Netlist (Утилиты /Загрузить список соединений), окно которой приведено на рисунке 5.1. Кнопкой Netlist Filename выбирать файл списка соединений, созданный в программе P-CAD Schematic.

Рисунок 5.1 Диалоговое окно Load Netlist

В окне Netlist Format выбрать формат списка соединений TangoPro, включающий информацию об атрибутах компонентов и цепей, расширение имени файла .NET.

Флажком Optimize Nets включается режим минимизации длин соединений на плате путем перестановки логически эквивалентных вентилей и выводов. Разумнее при упаковке схемы не заниматься оптимизацией, оставив этот флажок неотмеченным.

Установкой флажка Reconnect Copper разрешается подключение уже имеющихся на плате участков металлизации к цепям упаковываемой схемы. Как правило, предварительную разводку цепей до упаковки всей схемы проводят нечасто, поэтому этот флажок следует сбросить.

Опция Check for Copper Sharing позволяет, включить проверку платы с предварительно размещенными компонентами и предварительной разводкой части цепей на наличие ошибок.

Если компонент не имеет созданного посадочного места (Pattern), отмечается флажок Create Pseudo Pattern, в этом случае создается так называемое мнимое посадочное место (Pseudo Pattern) и выдается соответствующее предупреждение.

Непосредственная загрузка осуществляется при нажатии кнопки ОК. При этом в рабочей области размещаются компоненты и отображаются связи между ними. В случае если размер рабочего пространства при загрузке платы недостаточен для размещения компонентов, появится сообщение об ошибке. В этом случае необходимо изменить размер рабочего пространства (Workspace) с помощью команды Options /Configure.

После сделанных установок нажать ОК, и тогда на рабочем поле внутри контура ПП размещаются конструктивы компонентов согласно их перечню в файле списка соединений, а так же на экране изображаются линии электрических связей.

5 РАЗМЕСТИТЬ ИЭТ ПО ПОЛЮ КОНСТРУКТИВА

Оптимальное размещение компонентов предопределяет успешную трассировку проводников и работоспособность реального устройства. Размещение компонентов на ПП произвести вручную.

При размещении компонентов поворот их на угол 90° по часовой стрелке осуществляется нажатием на клавишу R, а перенос на противоположную сторону печатной платы - нажатием клавиши F.

"Паутина" линий, изображающих связи, перемещается вместе с перемещаемым компонентом. Можно включить подсветку линий связи, разрешить или запретить их отображение и т.п. Для этих целей служит команда EditNets (Правка/Цепи), окно которой приведено на рисунке 5.2

В поле Nets отображается список всех цепей проекта. В поле Nodes выводятся имена выводов компонентов, подсоединенных к выбранной цепи. С помощью кнопки Rename можно сменить имя цепи.

После выбора щелчком курсора одной или нескольких цепей их можно сделать невидимыми нажатием на панель Hide Conns (Скрыть соединения); выбранные цепи становятся видимыми после выбора панели Show Conn (Показать соединения). Для фокусирования внимания на определенных цепях, например цепях “земли” или питания, их по очереди делают видимыми.

Кнопка Set All Nets позволяет выбрать все цепи в списке. С помощью кнопки Set Nets By Attr можно выделить все цепи, имеющие то или иное значение атрибута (в частности, ширины проводника WIDTH).

Рисунок 5.2 Диалоговое окно Edit Nets

Для выполнения оптимизации путем перестановки вентилей и выводов используется команда Utils/Optimize Nets (Утилиты/Оптимизировать цепи), где можно выбрать ручную и автоматическую оптимизацию и перестановку логически эквивалентных вентилей и выводов.

6 ТРАССИРОВКА ПП

При подготовки к трассировке по команде Options/Design Rules установим допустимые зазоры для каждого слоя трассировки в меню Global (глобальные правила):

Pad to Pad – контактная площадка–контактная площадка;

Pad to Line – контактная площадка–проводник;

Line to Line – проводник–проводник;

Pad to Via – контактная площадка–переходное отверстие;

Line to Via – проводник–переходное отверстие;

Via to Via – переходное отверстие–переходное отверстие.

Выберем везде 0.3 мм, как и было, установлено.

Трассировку проведем с помощью автотрассировщика Quick Route, он является пригодным для быстрой разработки не очень сложных печатных плат.

6.1 Программа автоматической трассировки ПП QuickRoute

Автотрассировщик QuickRoute вызывается из окна команды Route/Autorouters (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3 Диалоговое окно Route Autorouters

Данный автотрассировщик не требует обязательного наличия границы платы в слое Board, он также не изменяет топологию предварительно проложенных вручную проводников. При использовании команды Place/KeepOut можно задать области запрета трассировки проводников.

Группа параметров Strategy содержит следующие кнопки.

Strategy File - определяет файл стратегии трассировки (расширение STR). При нажатии вызывается стандартный диалог выбора файла Windows.

Output РСВ File - определяет выходной файл от трассированной печатной платы. По умолчанию имеет то же имя, что и входной файл, но перед названием добавляется префикс R.

Output Log File - файл отчета о трассировке с расширением LOG, в него заносится информация о ходе трассировки, которая анализируется при каждом новом запуске

Кнопка Load позволяет загрузить готовый файл стратегии, Save - сохранить выбранный файл стратегии. Кнопка Set Base дает возможность установить параметры стратегии трассировки по умолчанию.

Кнопкой Layers вызывается окно команды Options/Layers.

Кнопкой Net Attrs вызывается окно команды EditNets.

Кнопкой Via Style вызывается окно команды Options/ ViaStyle. При использовании автотрассировщика QuickRoute следует помнить, что поддерживаются только простые стили контактных площадок и переходных отверстий. Кроме того, с помощью атрибута VIASTYLE можно задать переходные отверстия для различных цепей. Переходные отверстия всегда находятся в узлах сетки. Диаметр площадки переходного отверстия не должен быть больше удвоенного шага сетки трассировки.

В списке Routing Grid определяется сетка трассировки. Всего имеется 4 варианта:

25 mil; 20 mil; 16.7mil-16.6mil-16.7mil; 12.5 mil.

Заметим, что возможны только эти значения, другие, в том числе и метрические, недопустимы.

Список Line Width предназначен для выбора ширины проводников печатной платы. Минимально возможно выбрать 0,1mil, максимальная ширина проводников ограничивается выбранной сеткой трассировки. При необходимости ширину отдельного проводника можно задать с использованием команды Edit/Nets и атрибута WIDTH.

Нажатие кнопки Passes приводит к появлению окна управления проходами трассировки, приведенного на рисунке 5.4. Установкой соответствующих флажков выбираются типы проходов автотрассировщика P-Cad QuickRoute.

Рисунок 5.4 - Диалоговое окно Pass Selection

Проход Wide Line Routing осуществляет разводку «широких» цепей перед выполнением других проходов. Для этого цепь должна иметь атрибуты AUTOROUTEWIDE и WIDTH. При этом широкие цепи автоматически разводятся только вертикальными и горизонтальными отрезками, диагональная трассировка в этом проходе невозможна. Обычно рекомендуется запустить авторазводчик QuickRoute, разрешив только проход Wide Lines routing и запретив остальные проходы. Если QuickRoute не в состоянии полностью выполнить трассировку широких линий, она доводится до конца вручную с использованием ACCEL РСВ. Затем вновь несколько раз запускается QuickRoute с разрешением всех проходов трассировки, кроме оптимизирующих проходов Route Cleanup и Via Minimization, до тех пор, пока не будут разведены все цепи.

Проход Horizontal обеспечивает выполнение трассировки простых трасс на любом слое в горизонтальном направлении без переходных отверстий и с минимальными отклонениями от прямой горизонтальной линии.

Проход Vertical обеспечивает выполнение трассировки простых трасс на любом слое в вертикальном направлении без переходных отверстий и с минимальными отклонениями от прямой вертикальной линии.

Проход L Routes (I via) формирует соединения между двумя контактными площадками в виде одного вертикального и одного горизонтального отрезков, выполненных в разных слоях и соединенных переходным отверстием. Внешний вид трасс напоминает букву L с произвольной ориентацией. Проводники располагаются на сторонах прямоугольника с вершинами, расположенными в центрах соединяемых контактных площадок, при этом отклонение от прямоугольника не превышает 100 mils. Обычно этот проход используется во всех случаях, за исключением вариантов, когда противоположные слои платы имеют взаимную ориентацию, отличающуюся от ортогональной. В таких случаях данный проход отменяется.

В проходе Z Routes (2 vias) производится разводка с использованием соединений в виде трех отрезков и двух переходных отверстий, имеющих форму буквы Z с произвольной ориентацией. Так же, как и в L Routes (I via), проводники располагаются на расстоянии не более 100 mils от сторон прямоугольника с вершинами в центре соединяемых контактных площадках. Проход применяется в тех же случаях, что и L Routes (I via).

Проход С Routes (2 vias) реализует трассировку связи с использованием трех отрезков двух переходных отверстий, трасса имеет форму буквы С, которая может иметь произвольную ориентацию. Этот проход позволяет производить трассировку в более сложных случаях, чем L Routes или Z routes, так как проводники могут располагаться на расстоянии более 100 mils от сторон прямоугольника.

В проходе Any Node (2 vias) делается попытка выполнить трассировку связей между двумя контактными площадками с использованием только двух переходных отверстий без оптимизации длины трассы, в отличие от предыдущих проходов, обеспечивающих соединение минимально возможной длины.

Проход Maze Routes реализует лабиринтный алгоритм, позволяющий определить оптимальный маршрут трассы, если такой вообще существует. Этот режим не имеет ограничений на ориентацию проводников. Направление текущего проводника может отличаться от принятого на данном слое направления, при этом возможны повороты и петли. В случае лабиринтной трассировки переходные отверстия создаются в количестве, необходимом для завершения трассы. Следует определить максимальное число переходных отверстий для одной цепи с помощью атрибута MAXVIAS, который по умолчанию равен 10. Необходимо учитывать, что петли и повороты уменьшают число свободных каналов трассировки, поэтому рекомендуется выполнить трассировку платы без использования прохода Maze Routes, затем выполнить ручную разводку сложных участков, стараясь не занимать свободные каналы, и вновь запустить автотрассировку QuickRoute, разрешив проход Maze Routes.

Проход Any Node (Maze) использует те же лабиринтные алгоритмы и стратегии, что и проход Maze Routes. Отличие состоит в том, что при выполнении прохода Any Node (Maze) не накладываются ограничения на оптимальную длину трассы. Проход Any Node (Maze) обеспечивает максимальное возможное число законченных трасс, при этом анализируется каждая цепь и делается попытка выполнить трассу между любыми узлами в цепи.

Проход Route Cleanup предназначен для улучшения внешнего вида платы путем спрямления некоторых участков трасс, если, конечно, это возможно. Рекомендуется выполнять этот проход только после полного завершения трассировки всех проводников. Кроме того, удаление лишних точек излома трасс позволяет несколько уменьшить размер файла печатной платы.

Проход Via Minimization позволяет уменьшить число переходных отверстий на плате. В случае если это возможно, QuickRoute удаляет переходное отверстие, перенося сегмент трассы с одного слоя на другой.

Следует отметить, что последние два прохода нужно использовать совместно и только после выполнения трассировки всех соединений.

Запуск автотрассировщика QuickRoute выполняется с помощью кнопки Start. При этом одновременно изменяется вид экрана.

Файл ПП записать в свою папку.

7 ПРОВЕРКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ DRC

Перед завершением разработки ПП и выпуском фотошаблонов необходимо по команде Utils/DRC (Design Rule Check) проверить печатную плату на соответствие принципиальной схеме и соблюдение допустимых технологических зазоров. В меню этой команды выбирают правила проверок:

Netlist Compare – сравнение списка соединений текущей ПП с принципиальной схемой или другой ПП, список соединений которой задают по дополнительному запросу. Поддерживаются форматы списков соединений ACCEL ASCII, Tango и P-CAD ALT;

Netlist Violations – проверка соответствия электрических соединений проводников текущей ПП с исходным списком электрических связей проекта. При выполнении проверок объекты считаются физически соединенными, если они перекрывают друг друга или зазор между ними равен нулю;

Unrouted Nets – неразведенные цепи;

Clearance Violations – нарушения зазоров;

Text Violations – нарушения зазоров между текстом, расположенным на сигнальных слоях, и металлизированными объектами;

Silk Screen Violations – нарушения зазоров между контактными площадками или переходными отверстиями и шелкографией;

Unconnected Pins – неподсоединенные выводы;

Copper Pour Violations – наличие изолированных областей металлизации, нарушения зазоров между такими областями, нарушения зазоров контактных площадок с тепловыми барьерами;

Drilling Violations – проверка правильности сверления штыревых выводов, сквозных и глухих переходных отверстий;

Plane Violations – обнаружение наложенных друг на друга областей металлизации, неправильного подсоединения к ним контактных площадок и переходных отверстий, изолированных областей на слоях металлизации.

После внесения изменений сохранить файл ПП повторно.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ВЫВОД НА ПРИНТЕР СОЗДАННЫХ ФАЙЛОВ

6.1 Вывод на печать схемы электрической принципиальной

Схема электрическая принципиальная должна быть выполнена в соответствии с ГОСТ. Существует несколько способов автоматизации выполнения и обращения КД.

Создать файл основной надписи и штампа ("форматки"). Можно импортировать готовый файл форматки из AutoCAD через формат DXF. Файл форматки имеет расширение TTL. Этот файл получают путем переименования бинарного файла SCH. То есть необходимо сохранить файл форматки как бинарный файл схемы (Binary SCH). Только в этом случае команда Options/Sheet корректно выполнится.

В программе имеется механизм размещения информационных полей с помощью команды Place / Field. Окно команды Place / Field представлено на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Окно Place Field

Заполнение полей форматки выполняется по команде File/Design info/Fields.

В P-cad 2000 есть возможность генерации текстовых отчетов о введенной схеме проекта. Во-первых, легко посмотреть общую статистику проекта, используя команду File/Design info/Statistics. Генерация текстового файла отчета выполняется по команде File/Reports. Создание файлов отчетов выполняется при нажатии кнопки Generate.

Для вывода схемы на печать необходимо настроить, устройство вывода с помощью команды File/Print setup. Данная команда запускает стандартное окно настройки принтера Windows. Установив параметры принтера, нужно выполнить команду File/Print (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 - Окно File Print

В поле Override Settings можно задать либо печать текущего окна (Current Window), либо так масштабировать изображение, чтобы оно заполнило страницу принтера целиком (Scale to Fit Page). В поле Sheets указывают имена листов схемы, которые требуется напечатать. Печать выполняется после нажатия кнопки Generate Printouts.

Параметры страницы задаются в окне Page Setup. В поле Sheets отображаются имена листов принципиальной схемы, которые будут напечатаны. В группе параметров Image Scale выбирается размер выводимого чертежа. Отметим, что выбранный формат вывода листа может отличаться от формата, заданного в окне команды Options/Sheets. При желании можно ввести свой коэффициент масштабирования при выводе (User scale Factor).

Параметры Image Options разрешают поворот чертежа при печати на 90° по часовой стрелке (Rotate) и печать "форматки" (Title). Имя форматки предварительно должно быть выбрано в окне команды Options/Sheets.

Расстояние до края бумаги задается в полях Х offset и Y offset. Область печати определяется в группе параметров Print Region. Можно заполнить весь лист, отметив флажок Sheet Extents. Если требуется вывод в заданную область, то в соответствующих графах задаются координаты нижнего левого угла (Lower Left Corner) и правого верхнего угла (Upper Right Corner) области вывода. Установка параметров листа завершается нажатием кнопки Update Sheet. Использование кнопки Print Options (рисунок 6.1) позволяет выбрать объекты схемы, выводимые на печать. Выбирая цвет объекта, можно сделать его видимым или невидимым. В целом работа с Print Options аналогична работе с окном команды Options/Display.

6.2 Вывод на принтер сборочного чертежа

Набор утилит Document ToolBox содержит ряд средств, позволяющих во многих случаях обойтись без использования других графических САПР.

Оформление чертежей начинается с создания основной надписи и границ формата листа. Поскольку графический редактор печатных плат P-Cad РСВ имеет структуру слоев, то для создания "форматки" удобно с помощью команды Option/Layers ввести новый слой Titles, в котором и рисуется рамка и основная надпись. Готовую "форматку" можно сохранить в виде файла с расширением или РСВ, или ТВК (Title Block). В первом случае файл форматки может быть введен в проект с помощью команд Edit/Paste From File, во втором случае "форматку" можно будет подгрузить с использованием панели Titles команды Option/Layers.

Для вывода на печать используется команда File Print, окно которой приведено на рисунке 6.3.

Поскольку для сборочного чертежа и послойных чертежей печатной платы требуется информация, заключенная в различных слоях, то для формирования заданий на печать (Print Jobs) используется кнопка Setup Print Jobs, после чего появляется окно, представленное на рисунке 6.4.

При формировании заданий на печать в поле Print Job Name задается имя задания с последующим нажатием кнопки Add. В поле Print Jobs отображается список заданий.

В поле Layers выводится список слоев проекта. Щелчком по имени слоя при удерживаемой клавише Ctrl выбираются слои, которые будут выведены из данного чертежа.

Группа параметров LayerSets содержит три кнопки, позволяющие выбрать все слои (Select All), сбросить все слои (Clear All) и выбрать определенный набор слоев (Apply LayerSet).

Масштабирование изображения задается в группе параметров Print Adjustments. Для того чтобы изображение полностью заполнило лист, отмечается флажок Scale to Fit Page. В противном случае задаются масштабы в поле Scale. Расстояние до края бумаги задается в полях Х offset и Y offset.

Рисунок 6.3 - Окно File Print

Область печати задается в группе параметров Print Region. Можно заполнить весь лист, отметив флажок Design Extents. Если требуется вывод в заданную область, то в соответствующих графах задаются координаты нижнего левого угла (Lower Left Corner) и правого верхнего угла (Upper Right Corner) области вывода.

В группе параметров Display Options определяются поворот изображения на 90 градусов (Rotate), зеркальность (Mirror), черновая печать в виде контуров линий (Draft), а также перечень объектов, выводимых на печать.

Параметры вывода условных обозначений отверстий задаются в поле Drill Symbols. Установка флажка Print Drill Symbols разрешает печать символов отверстий. Флажки Plated, Non-Plated или All Holes определяют типы отверстий, включаемые в задание на печать.

Для принятия изменений служит кнопка Modify. Предварительный просмотр выполняется при нажатии кнопки Preview.

Рисунок 6.4 - Формирование заданий на печать

Собственно печать выполняется после нажатия кнопки Generate Printouts.

С помощью команды File/ Reports выводятся различные отчеты.

Заключение

Программа подразумевает подготовку платы к производству, за счет программ доработки ПП. Программы семейства CAM350 фирмы Advanced CAM Technologies служат связующим звеном между программами CAD (Computer Aided Design, системы автоматизированного проектирования) и CAM (Computer Aided Manufacturing, системы автоматизированного изготовления). В них загружают файлы ПП, разработанные с помощью ACCEL PCB, P-CAD и ряда других систем, или управляющие файлы наиболее популярных фотоплоттеров Gerber и ряда других для просмотра и редактирования перед изготовлением фотошаблонов. Дело в том, что изображения слоев ПП на экране ACCEL PCB могут не соответствовать в точности фотошаблону из-за возможных ошибок ввода информации о размерах апертур фотоплоттера. Кроме того, технологи должны иметь возможность нанести на фотошаблоны дополнительную информацию. Поэтому перед изготовлением фотошаблона целесообразно воспользоваться одной из программ CAM350, которая автоматически преобразует таблицу апертур в их графическое изображение. В состав этого семейства входят программы, имеющие одно и то же назначение, но различные функциональные особенности:

CAM350 – наиболее совершенная программа семейства, имеющая возможности автоматического определения формата загружаемых данных, непосредственной загрузки и создания баз данных в форматах других САПР. Например, можно преобразовать Gerber-файлы в базу данных, содержащую информацию о компонентах, цепях и апертурах, отредактировать ее и вернуть обратно в формате САПР или в виде Gerber-файлов. Выводятся также управляющие файлы для сверлильных и фрезерных станков с ЧПУ. Имеется язык написания макросов и сценариев для нанесения на фотошаблоны технологической информации;

ECAM-II – обладает всеми возможностями программы PCGerber-II и кроме того возможностью мультиплицировать ПП, создавать управляющие файлы для фрезеровальных станков и ряд других;

PCGerber-II – наиболее популярная программа просмотра и редактирования Gerber-файлов;

GerberView-II – программа просмотра Gerber-файлов.

Список литературы

Уваров А. P-CAD 2000, ACCEL EDA. Конструирование печатных плат. Учебный курс Питер. Серия: Учебный курс ("Питер"); 320 стр., 2001 г

Разевиг В. Система P-CAD 2000. Справочник команд. "Горячая Линия - Телеком". 256 стр. 2001 г

Стешенко В. ACCEL EDA. Технология проектирования печатных плат. "Нолидж". 512 страниц. 2000г