Разработка на основании схемы электрической принципиальной субмодуля коррекции растра СКР-1 печатной платы и сборочного чертежа с использованием программы "P-CAD 2006 SP2"

Размещено на http://www.allbest.ru/

55

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО Дагестанский государственный технический университет

Факультет: РТ и МТ

Кафедра микроэлектроники

Дисциплина: Системы автоматизированного проектирования в сервисе

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Разработка на основании схемы электрической принципиальной субмодуля коррекции растра СКР-1 печатной платы и сборочного чертежа с использованием программы "P-CAD 2006 SP2"

Составил: студент 4-го курса гр. Р-931

Газиев Г.М.

Проверил: ст. преп. Цикалов Е.И.

Махачкала 2012



Аннотация

В данном курсовом проекте проводится разработка печатной платы и сборочного чертежа на основании схемы электрической принципиальной субмодуля коррекции растра СКР-1. Для разработки схемы печатной платы и сборочного чертежа, используется специальная для этого программа которая пользуется популярностью в сфере систем автоматизированного проектирования (САПР), программа «P-CAD 2006».

В пояснительной записке курсового проекта содержатся следующие разделы:

- Техническое описание схемы рассматриваемого модуля;

- Возможности программы САПР «P-CAD 2006» а именно:

· Создание библиотечного элемента

· Создание посадочного места

· Ввод графического изображения

· Создание и редактирование чертежа принципиальной электрической схемы

· Тестовые описание электрических связей и создание текстового файла проекта

· Автоматическая трассировка соединений на печатной плате

· Подготовка к трассировке: введение границ и областей трассировки.

· Построение сборочного чертежа.



Содержание

Введение

1. Техническое описание структурной схемы субмодуля коррекции растра СКР-1

2. Возможности программы и структура программы «P-CAD 2006 SP2»

2.1 Возможности и структура программы «P-CAD 2006 SP2»

3. Работа с системой САПР «P-CAD 2006 SP2»

3.1 Анализ создания библиотечного элемента САПР «P-CAD 2006 SP2»

3.2 Анализ создания посадочного места

3.3 Анализ ввода графического изображения в «P-CAD 2006 SP2»

4. Создание чертежа схемы электрической принципиальной в САПР «P-CAD 2006 SP2»

4.1 Анализ создания и редактирования электрической принципиальной схемы

4.2 Анализ текстового описания электрических связей и создания текстового файла описания проекта

4.3 Трансляция текстового файла описания проекта в САПР «P-CAD 2006 SP2»

5. Автоматическая трассировка соединений на печатной плате с использованием программы САПР «P-CAD 2006 SP2»

5.1 Анализ автоматической трассировки соединений

5.2 Подготовка исходного файла проекта, введение границ областей трассировки, и запрета

5.3 Анализ формирования управляющих программ

6. Сборочный чертеж печатной платы с использованием САПР «P-CAD 2006 SP2»

6.1 Анализ сборочного чертежа печатной платы

6.2 Анализ формирования управляющих программ

Заключение

Список литературы

Введение

Задачей ТВ систем является воспроизведение изображений наблюдаемые в пространстве. В настоящее время тождественность передаваемого и воспроизводимого изображения в первую очередь ограничивает основные параметры системы вещательного телевидения: формат кадра, число строк, передаваемых в одну секунду, число мельканий, число полутонов и их распределение в динамическом диапазоне изменения яркости репродукции, цветовой охват и др. Кроме этих ограничений, соответствие ТВ изображения нарушается из-за искажений изображения, возникающих практически во всех элементах ТВ системы. Геометрические искажения в основном возникают из-за неодинаковой скорости передвижения лучей в передающих и приемных трубках. На рис. 1 показаны часто встречаемые геометрические искажения в ТВ системе.

а б в г

Рис. 1. Геометрические искажения ТВ системы

На рис. 1 (а) показана бочкообразное искажение.

На рис. 1 (б) показана подушкообразное искажение

На рис. 1 (в) показана трипециодальное искажение

На рис. 1 (г) показана искажение возникающая из-за несоответствия формата кадра при передаче и приеме.

печатная плата субмодуль растр



1. Техническое описание структурной схемы субмодуля коррекции растра СКР-1

Рис. 2. Принципиальная схема субмодуля коррекции растра СКР-1

Субмодуль коррекции растра СКР-1, предназначенный для управления диодным модулятором, состоит из усилителя-формирователя параболического напряжения на транзисторе VT1, импульсного модулятора на транзисторах VT2, VT3 и выходного ключа на транзисторе VT4.

Усилитель-формирователь параболического напряжения представляет собой интегрирующий усилитель, на вход которого через контакт 6 соединителя Х7 (А7.1) и резистор R2 поступает пилообразный сигнал кадровой частоты, пропорциональный току вертикального отклонения. Снимается сигнал с резистора обратной связи модуля кадровой развертки R27 и R28. Резисторы R27 и R28 включены последовательно в цепь кадровых отклоняющих катушек.

В коллекторной цепи транзистора VT1 с помощью конденсатора обратной связи С1 происходит интегрирование пилообразного сигнала - превращение его в сигнал параболической формы.

С коллекторной нагрузки транзистора VTI параболическое напряжение кадровой частоты снимается на базу транзистора VT2, который, вместе с транзистором VT3 образует дифференциальный усилитель. Из-за наличия общего сопротивления R10 в эмиттерной цепи изменение напряжения на базе одного из транзисторов вызывает изменение коллекторного тока на нагрузке другого. Особенностью усилителя являются стабильность усиления, возможность получить на выходе усиленный сигнал, линейно зависящий от разности двух других сигналов для коррекции нелинейных искажений. Делитель напряжения, образованный резисторами R7, R8, определяет смещение на базе транзистора VT2. Для того чтобы регулировки размаха параболы резистором R5 («Коррекция вертикальных линий») и размера по горизонтали (R13) не были взаимосвязанными, уровень сигнала, снимаемого с резистора R5, не должен изменять режим по постоянному току транзистора VT2. С этой целью правый вывод резистора R5 подсоединен к делителю напряжения R7, R8 так, что потенциалы на его крайних выводах оказываются примерно одинаковыми.

Наряду с параболическим напряжением на базу транзистора VT2 через конденсатор С5 поступают пилообразные импульсы строчной частоты, которые формируются из импульсов обратного хода с помощью интегрирующей цепи R18, С6, связанной через контакт 5 соединителя Х7 (А7.1) с выводом 3 ТВС. Размах пилообразных импульсов составляет несколько вольт, из-за чего транзистор VT2 работает в режиме ограничения. Кадровый импульс понижает потенциал базы. Открывание транзистора VT2 определяется соотношением размаха напряжения пилообразного импульса и мгновенным значением параболического напряжения кадровой частоты. При этом на резисторе R9 выделяются прямоугольные импульсы строчной частоты. Импульсы имеют положительную полярность, а их длительность изменяется относительно некоторого среднего значения, наименьшего в начале периода, затем постепенно возрастающего до максимального в середине периода и вновь уменьшающегося до минимума.

С резистора R9 импульсы поступают на базу транзистора ключевого каскада VT4 и открывают его. При этом через открытый транзистор VT4 разряжается конденсатор С6 в выходном каскаде строчной развертки. Как уже упоминалось, напряжение на этом конденсаторе направлено навстречу ЭДС самоиндукции отклоняющих катушек.

Таким образом, в зависимости от продолжительности открытого состояния транзистора VT4 изменяется размах отклоняющего тока и осуществляется его модуляция пилообразным током кадровой частоты.

Для повышения устойчивости работы дифференциального усилителя применена цепь отрицательной обратной связи. С коллектора транзистора VT4 модулированные по ширине импульсы напряжения поступают на цепь R16, С9, где происходит их интегрирование. Полученное в результате интегрирования параболическое напряжение отрицательной обратной связи подается в противофазе на второй вход дифференциального усилителя - базу транзистора VT3.

На этот же вход дифференциального усилителя с делителя, образованного переменным резистором R13 и резисторами R12, R14 и R17, поступает постоянное напряжение. Регулировка этого напряжения вызывает изменение тока, который протекает через транзистор VT2 и резистор R10, что, в свою очередь, приводит к изменению потенциала между базой и эмиттером транзистора VT3. В результате устанавливается новое начальное значение длительности импульсов на выходе модуля и связанный с этим размер растра.

В субмодуле осуществляется стабилизация размера по горизонтали. Для этого цепь базы транзистора VT2 соединена через резистор R15 и контакт 4 соединителя Х7 (А7.1) с выпрямителем на диоде VD7 в выходном каскаде строчной развертки. Увеличение тока лучей кинескопа приводит к возрастанию пульсаций напряжения 106

на выходе умножителя Е1 и соответственно к возрастанию переменной составляющей на резисторе R23. Эта переменная составляющая преобразовывается выпрямителем VD7, С12, R20 в постоянное напряжение, которое, поступая через контакт 4 соединителя Х7 (А7), изменяет потенциал базы транзистора VT2 субмодуля СКР-2 и тем самым влияет на длительность импульсов на входе диодного модулятора.

Усилитель-формирователь (VT1) и модулятор (VT2, VT3) питаются от источника напряжения 28 В через контакт 3 соединителя Х7 (А7 1) и фильтр R12C7. Элементы устройства VD1, R20, L1 в коллекторной цепи транзистора VT4 предназначены для уменьшения импульсных помех.



2 Возможности программы и структура программы "P-CAD 2006 SP2"

2.1 Возможности и структура программы "P-CAD 2006 SP2"

Программа PCAD 2006 - это целый пакет программ, предназначенный для профессиональной разработки печатных плат. Процесс разработки печатной платы в программе PCAD 2006 включает в себя следующие этапы и подэтапы:

PCAD 2006 - это целый пакет программ, предназначенный для профессиональной разработки печатных плат. Процесс разработки печатной платы в программе PCAD 2006 включает в себя следующие этапы и подэтапы:

1. Создание принципиальной электрической схемы будущего устройства.

Создание схемных изображений радиоэлементов. Размещение элементов на схеме. Ввод схемных соединений между радиоэлементами

2. Перенос информации о связях радиоэлементов в редактор печатных плат для автоматической или ручной разводки.

Ввод информации о соответствии схемных изображений радиоэлементов и их посадочных мест на печатной плате. Автоматический перенос связей со схемы на плату.

3. Разводка печатной плате в редакторе печатных плат.

Автоматическое и/или ручное размещение радиоэлементов на поверхности будущей печатной платы. Автоматическая и/или ручная разводка печатных соединений с использованием информации о соединениях радиоэлементов, перенесенной из электрической схемы.

4. Проверка и доводка печатной платы.

Автоматическая проверка платы согласно требованиям для зазоров между соседними дорожками, между дорожками и контактными площадками, между соседними контактными площадками. Корректировка найденных узких мест. И это только общий план действий. На самом деле порядок действий еще сложнее.

Дополнительная информация:

Система P-CAD 2006 выполняет полный цикл проектирования печатных плат, а именно:

- графический ввод электрических схем;

- смешанное аналого-цифровое моделирование на основе ядра SPICE3;

- упаковку схемы на печатную плату;

- интерактивное размещение компонентов;

- интерактивную и автоматическую трассировку проводников;

- контроль ошибок в схеме и печатной плате;

- выпуск документации;

- анализ целостности сигналов и перекрестных искажений;

- подготовку файлов Gerber и NC Drill для производства печатных плат;

- подготовку библиотек символов, топологических посадочных мест и моделей компонентов.

Основные возможности P-CAD 2006:

- Удобный пользовательский интерфейс, похожий на большинство популярных программ для Windows.

- Хранение проектной информации в бинарных и текстовых файлах.

- Удобная справочная система.

- Проект схемы может содержать 999 листов, проект платы - до 999 слоев (11 из них стандартных).

- Число цепей в проекте - до 64000.

- Число вентилей в компоненте - до 5000.

- Максимальное число выводов у компонента - 10000.

- Максимальные размеры листа схемы или чертежа печатной платы 60х60 дюймов.

- Поддержка дюймовой и метрической систем мер.

- Предельное разрешение 0.0001 дюйма (0.1 мила) или 0.01 мм (10 микрон).

- Минимальный угол поворота компонентов на плате - 0.1 град.

- Длина имен компонентов - до 30 символов, максимальный объем текстовых надписей и атрибутов - до 20000 символов.

- Механизм переноса изменений печатной платы на схему и наоборот (Engineering Change Order, ECO).

- Библиотеки компонентов, содержащие более 27000 элементов и сертифицированные по стандарту ISO 9001.



3. Работа с системой САПР «P-CAD 2006 SP2» и «Autocad»

3.1 Анализ создания библиотечного элемента САПР «P-CAD 2006 SP2»

Так как Российские стандарты отличаются от ГОСТ, а использовать мы будем отечественные элементы, то их (элементы) придётся создавать заново. Следует заранее учесть, что в России используется метрическая система, а «за рубежом» дюймовая, так что первое, что необходимо сделать - это переключиться в метрическую систему (в последних САПР P-CAD такая возможность есть) как изображено на рисунке 3. Сделать это нужно в каждом из трёх, описанных выше, приложений.

Рис. 3. Начальные настройки P-CAD

Приступим к созданию самой библиотеки.

Для создания библиотеки откроем редактор «LibraryExecutive». Внутри редактора выполним команду File>New>Library>Schematic Library.

После этого сохраним пока пустую библиотеку, а затем, сразу добавим её в перечень наших библиотек для редактирования, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Создание библиотеки компонентов

Далее будем по одному создавать компоненты каждого элемента путём создания его схемного обозначения, посадочного места и указания правил их связи.

Добавление в библиотеку элемента «Резистор»

Создадим в редакторе «Symbol Editor» схемное обозначение резистора (рисунок 3, слева), путём рисования линий. Кроме этого, следует выполнить системные правила P-CAD, позволяющие ему «понимать» где начало компонента или его конец, или просто вывод и что это за компонент. Для этого добавим командой Place ->Pin «пины» элемента, поясняющие системе P-CAD, что это вывода, атрибуты элемента, поясняющие что это за элемент и его номинал: RefDes и Value через команду Place ->Attribute, а также Referencepoint (квадратик), который указывает на начало элемента. После чего если командой Utils ->Validate получаем сообщение, что ошибок не обнаружено - сохраняем (наш случай).

Следует отметить, что созданное условно-графическое обозначение (далее - УГО) может соответствовать нескольким компонентам, так же как и ему внутри компонента могут соответствовать несколько посадочных мест, выбираемых при проектировании печатной платы.

Аналогично в редакторе «PatternEditor» создаём посадочное место для резистора (рисунок 4, справа). Значение RefDes можно делать невидимым (чтобы не мешалось). Очень важно не забывать о размере отверстий для различных элементов: после постановки контактной площадки (командой Place ->Pad) из контекстного меню выбрать его свойства и отредактировать стиль площадки путём создание собственного. При этом следует диаметр отверстия делать чуть больше, чем диаметр вывода элемента, а разность между диаметром контактной площадки и диаметром отверстия не должна быть слишком маленькой - иначе контактная площадка будет плохо связана с материалом печатной платы (текстолит или другой) и может «отойти» при монтаже или эксплуатации, что в свою очередь может привести в будущем к поломке и другим последствиям.

Далее созданные УГО и посадочное место элемента следует собрать в единый компонент. Для этого необходимо создать компонент, что можно сделать при сохранении УГО или посадочного места или специальной командой в LibraryExecutive.

Рис. 5. Обозначение резистора на принципиальной схеме

Рис. 6. Редактирование стиля контактной площадки

Перейдём к созданному компоненту. Дадим ему имя и выберем заранее созданные обозначение и посадочное место (рисунок 7, слева). В графе GateEquivalent (рисунок 7, справа) поставим единицы для обоих пинов, т.к. резистор - симметричное устройство.

Рис. 7. Создание компонента

После успешной проверки на ошибки командой Utils ->Validate сохраняем элемент в библиотеке. Теперь этот элемент можно использовать и в последующих проектах.

Добавление в библиотеку элементов «Транзисторы»

Оба транзистора npn-типа. Значит, УГО будет одно на двоих.

Рис. 8. Обозначения транзисторов КТ817

В таблицах соответствия выводов (рисунок 9) указываем, какому выводу соответствует эмиттер, коллектор и база (в соответствие с их спецификацией, рисунок 10).

Рис. 9. Таблицы параметров выводов для транзисторов

Рис. 10. Спецификации транзисторов

Добавление в библиотеку элемента «Конденсатор электролитический»

Создадим элемент требуемого конденсатора (рисунок 12) в соответствии со спецификацией (рисунок 9).

Рис. 11. Спецификация поляризованного конденсатора

Рис. 12. Обозначение поляризованного конденсатора и его таблица соответствия

Добавление в библиотеку элемента «Конденсатор неполярный»

Создадим элемент требуемого конденсатора (рисунок 13) аналогично предыдущему пункту.

Рис. 13. Обозначение не поляризованного конденсатора

3.2 Анализ создания посадочного места

Загрузим программу P-CAD Pattern Editor. Сформируем установочное место для микросхемы К561ЛА7.

Настроим конфигурацию программы (см. выше). Установим шаг сетки рабочего поля равным 1,25 мм, а число сигнальных слоев - два.

Если еще не сформированы стеки контактных площадок, выполним команды Options/PadStyle и Options/ViaStyle и сформируем нужное количество стеков контактных площадок и переходных отверстий, количество и тип которых зависит от применяемой нами элементной базы и перечня элементов проекта. В нашем случае формируем два простых стека: первый стек (квадрат со стороной 1,2 мм, диаметр внутреннего отверстия - 0,8 мм) - для первого (ключевого) контакта, второй стек (площадка диаметром 1,2 мм, диаметр внутреннего отверстия - 0,8мм) - для всех остальных контактов; отверстия - сквозные (Thru).

Командой Pattern/Open подключим ранее созданную библиотеку или создадим новую - Library/New.

После выполнения указанных действий еще раз выберем команду Options/PadStyle, выберем нужный стиль стека (например, стиль первого контакта компонента) и нажмем кнопку Close.

На панели PlacementToolbar нажмем кнопку PlacePad и установим первый контакт (необходимо следить за стилем первого контакта!) в нужную точку рабочего поля.

Повторим команду Options/PadStyle и, последовательно выбирая стиль всех прочих контактов компонента, разместим их, сообразуясь с чертежом установочного места конкретного компонента. В нашем случае расстояние между контактами в вертикальном ряду - 2,5 мм, а расстояние между двумя вертикальными рядами - 7,5 мм. Все контакты будут автоматически нумерованы в заданной последовательности. Увеличим изображение, если номера контактов не видны на экране.

Если необходимо перенумеровать контакты, то выполним команду Utils/Renumber. В диалоговом окне в области Туре активизируем флажок PinNumber, проследите, чтобы в окнах StartPadNumber (начальный номер контакта) и IncrementValue (приращение нумерации) были установлены единицы. Нажмем кнопку ОК.

Внимание!

При размещении контактов нужно следить за именами слоев, на которых размещаются контакты.

Выберем команду Place/KefPoint (точка привязки компонента) и щелкнем по первому контакту. В результате этого на первый контакт будет наложен квадрат с диагоналями, отображающий точку привязки компонента.

Выберем команду PlaceAttribute и щелкнем в любом месте экрана монитора, В области AttributeCategory появившегося диалогового окна установим категорию Component, а в области Name установим значение RefDes и установим флажок Visible (видимый). Щелкнем на кнопке ОК и в верхней части изображения установочного места компонента укажем место размещения для указанного атрибута RefDes. При необходимости атрибут можно передвинуть в другую позицию (в месте установки указанного атрибута при размещении компонента в рабочем поле в дальнейшем появится схемное обозначение компонента, задаваемое пользователем - DD1, DD5, R12, С8 и т. д.).

Еще раз щелкнем в любом месте экрана монитора и в области AttributeCategory появившегося диалогового окна установим категорию Component, а в области Name установим значение Туре и установим флажок Visible (видимый). Щелкнем кнопку ОК и разместим атрибут в поле графического изображения корпуса компонента (в месте установки указанного атрибута при размещении компонента в рабочем поле в дальнейшем появится обозначение типа компонента, задаваемого пользователем. Например, K561IE10, К176ТМ2, K561LA7, GRPPM7-18SH1 и т.д.). При необходимости можно перетащить или развернуть на нужный угол имя атрибута.

Командой Options/Layers установим слой TopSilk и после выбора команды PlaceLine или PlaceArc нарисуем контур компонента так, как этого требуют нормативные документы.

Проверим правильность создания файла командой Utils/Validate. Результат формирования установочного места компонента со штыревыми выводами представлен на рис. 14

Выполним команду Pattern/SaveAs. В диалоговом окне (рис. 15) установим имя библиотеки, в которую будет произведена запись изображения установочного места компонента. В окно Pattern введем имя посадочного места (например, DIP14), включимфлажокCreateComponent, в окно Component введем имя компонента (например, К561ЛА7) и нажмем кнопку ОК. Будет произведена запись созданного установочного места компонента в заданную нами библиотеку.

Рис.14. Установочное место компонента со штыревыми выводами

Рис. 15. Запись установочного места компонента в библиотеку

3.3Анализ ввода графического изображения в «P-CAD 2006 SP2»

Рисование контура изображения символа производится при помощи команд Place/Line и Place/Arc линиями выбранной толщины.

Рисование линии (Place/Line) производится указанием начальной точки линии и последующем перемещении курсора с нажатой левой кнопкой мыши (будущая линия видна) или перемещением курсора с отжатой левой кнопкой мыши (будущая линия не видна). В местах изгиба линии, в зависимости от указанного способа рисования, отпускается (или нажимается) левая кнопка мыши. В процессе рисования курсор имеет форму косого креста, что указывает на возможность продолжения рисования. По окончании рисования линии нажимают правую кнопку мыши или клавишу Esc. Проявляется линия заданной ширины и конфигурации.

Рисование дуги (Place/Arc) производится в следующем порядке: курсор помещается в начальную точку дуги, затем нажимается левая кнопка мыши и курсор протягивается в конец дуги, кнопка мыши отпускается. В результате подсвечивается дуга с центром, расположенным посередине линии, соединяющей конечные точки дуги. Поместить курсор в центр линии и щелкнуть мышью. Дуга рисуется окончательно. Для редактирования дуги ее нужно выделить, и, перетаскивая появившиеся на дуге метки, можно придать дуге нужную форму и размеры.

После выделения дуги можно использовать клавишу R для поворота на 90° (нажатие клавиш Shift+R поворачивает дугу в обратную сторону) и клавишу F - для зеркального отображения дуги относительно оси Y.

Для рисования окружности необходимо вначале указать точку на линии окружности, а затем щелкнуть в точке центра окружности.

4. Создание чертежа схемы электрической принципиальной в САПР «P-CAD 2006 SP2»

Электрические схемы выполняются без соблюдения масштаба. Реальное расположение компонентов на монтажно-коммутационном поле не учитывается при рисовании электрических схем. Выбранный размер форматки листа, на который выводится рисунок схемы, должен обеспечить компактность и ясность при чтении деталей схемы.

На электрической схеме изображаются символы компонентов, электрические связи между ними, текстовая информация, таблицы, буквенно-цифровые обозначения и основные надписи на форматке схемы.

Линии на всех схемах одного проекта выполняются толщиной от 0,2 до 1 мм. Соединения и условные обозначения компонентов выполняются линиями одинаковой толщины. Утолщенными линиями рисуются жгуты (общие шины). Каждая связь при ее соединений со жгутом помечается номером или своим именем и должна подключаться под прямым углом или под углом 45°.

После настройки конфигурации графического редактора P-CAD Schematic и при наличии в библиотеке всех символов компонентов, содержащихся в заданной электрической схеме (текущем проекте), можно приступать к созданию последней. Последовательность действий при этом такова:

Загрузить графический редактор P-CAD Schematic.

Настройка конфигурации редактора. При настройке щелкнем кнопку EditTitleSheets, затем в заставке Titles в области TitleBlock щёлкнем кнопку Select, выберем файл с готовой форматкой и щелкнем кнопку Открыть. Закроим все предыдущие окна. На экране появится изображение форматки с полями.

Выполним команду для заполнения информации о проекте File/ DesignInfo/Fields, затем последовательно выделяя нужные строчки, нажмем кнопку Properties и заполним окно Value нужным текстом в заставке FieldProperties. После ввода каждой категории данных нажимем кнопку ОК. Данные, вносимые при редактировании схемы:

Autor - фамилия автора; Date - дата создания схемы; Revision - дата изменения схемы; Time - время создания схемы; Title - название проекта.

Список данных можно расширить (кнопка Add) или сократить (кнопка Delete).

Текущие данные, которые периодически обновляются:

Current Date - текущая дата;

Current Time - текущее время;

Filename - имя файла;

Number of Sheets - числолистовпроекта;

Sheets Number - номертекущеголиста.

Выполним команду Place/Field. В результате откроется одноименное диалоговое окно, в котором выберем имя информационного поля Title (наименование чертежа) и нажмем ОК. Затем установим курсор в нужное поле форматки (поле должны быть достаточно промасштабировано) и щелкнем мышкой. Появится текст с именем проекта или текущего листа, если имя было введено ранее по команде Options/Sheets.

Повторим команду Place/Field необходимое число раз для заполнения требуемых полей форматки.

Загрузим нужные библиотеки командой LibrarySetup (рис. 16), добавляя их имена в область OpenLibraries после нажатия кнопки Add.

Рис.16. Установка библиотек проекта

4.1 Анализ создания и редактирования электрической принципиальной схемы

Размещение библиотечных элементов в поле форматки. Настроим рабочее окно так, чтобы была видна вся форматка. После этого выполним команду Place/Part и в появившемся диалоговом окне (рис. 17) выберем требуемый символ, активизировав нужную строку появившегося списка элементов открытой ранее библиотеки (либо нужно открыть нужную библиотеку, нажав кнопку LibrarySetup). Предварительно изображение выбранного символа можно просмотреть после нажатия на кнопку Browse. В окне PartNum по умолчанию указывается номер секции 1, однако можно изменить номер секции в окне.

Рис.17. Выбор символа компонента (ComponentName), назначение номера секции (PartNum) и вид позиционного обозначения (RefDes) символа на схеме

NumParts обозначает число логических секций, входящих в компонент, a PartNum - номер вводимой логической секции. Позиционные обозначения RefDes размещаемых элементов и их секций на электрической схеме проставляются автоматически. Например, если элементу в окне RefDes присвоено позиционное обозначение DD1, то последовательно размещаемые элементы получат имена DD1, DD2, DD3 и т. д., а элементы, состоящие из нескольких секций, получают имена DD1:A, DD1:B, DD1:C и т. д.

После выбора соответствующих параметров нажать ОК.

Чтобы секции компонента вместо буквенных обозначений имели последовательную числовую нумерацию, необходимо в программе P-CAD LibraryExecutive в меню Component Information выбратьспособчисловойнумерациисекций Gate Numbering: Numeric.В этом случае секции получают обозначения DD1:1, DD1:2, DD1:3 и т. д. Позиционное обозначение составного элемента можно ввести без указания номера первой секции в виде атрибута пользователя (userdefined) вручную после выделения соответствующей секции и вызова команды PlaceAttribute (см. ниже).

Если секции примыкают друг к другу, то на схеме позиционные обозначения отдельных секций не указываются. Для этого необходимо параметры RefDes всех секций, кроме первой, сделать невидимыми. С этой целью правой кнопкой мыши выделяется изображение на схеме соответствующей секции и выполняется команда Properties. Затем в окне PartProperties (рис. 18) в закладке Symbol в области Visibility убирается флажок RefDes и нажимается кнопка ОК. В окне Value можно проставить значение номинала компонента, например конденсатора или резистора.

Рис.18. Закладка Symbol окна Part Properties

Если необходимо сделать невидимыми Туре элемента или имена, или номера его контактов, то необходимо выделить размещенный элемент (или его вентиль), нажать правую кнопку мыши и в меню Properties, в разделе Symbol и его области Visibility убрать флажок Туре, а в разделе SymbolPins в областях PinDesignator или PinName убрать соответствующие флажки. При этом необходимо после операции с каждым контактом нажимать кнопку Apply (применить). По окончании операций по удалению с экрана монитора ненужной информации нажать ОК.

После проведения перечисленных подготовительных операций для размещения символа щелкните в нужном месте форматки - появится изображение выбранного элемента схемы. Если требуется размножить элемент, то щелкнем в разных местах форматки. В результате появятся копии выбранного элемента с разными позиционными номерами. До тех пор, пока нажата кнопка мыши, символ компонента можно перемещать по полю экрана, поворачивать его (клавиша R), зеркально отображать (клавиша F).

При вводе многосекционных символов перед их размещением порядковый номер секции можно увеличить при нажатии на клавишу Р, а при увеличении позиционного обозначения - при нажатии на клавишу D.

Для размещения других элементов схемы требуется повторить команду Place/Part столько раз, сколько разных символов содержит схема. Размещенные элементы после их выделения можно передвигать по рабочему полю в нужное место, поворачивать их или зеркально отображать. Для выделения отдельного элемента символа (вывод символа, элемент графики, позиционное обозначение и т. п.) необходимо удерживать клавишу Shift. Для одновременного выделения нескольких символов надо удерживать клавишу Ctrl.

В дальнейшем выделенный элемент символа можно редактировать после нажатия на правую кнопку мыши и последующего выбора опции Properties.

Электрическое соединение контактов размещенных элементов производится после выполнения команды Place/Wire. Ширина линии связи устанавливается по команде Options/CurrentWire: Thick -(широкая) шириной 0,381 мм (15 mil), Thin (узкая) шириной 0,254 мм (10 mil) и User - задается пользователем в пределах от ОД до 100 mil. Щелкая мышкой в соответствующих местах рабочего поля можно соединять контакты линиями связи различной конфигурации. Нажатие клавиши О до отпускания кнопки мыши изменяет угол ввода линии из числа разрешенных углов, задаваемых в меню Options/Configure, а нажатие клавиши F изменяет ориентацию линии. При окончании проведения очередной электрической цепи щелкнем правую кнопку мыши или клавишу Esc. Для включения в цепь дополнительной точки излома выполняется команда Rewire/Manual.

Неподсоединенные выводы символов («висячие» контакты) и выводы цепей, не подключенные к другим контактам или другим фрагментам цепи, помечаются подсвеченными квадратиками, которые гаснут после их электрического соединения. Места соединений фрагментов одной и той же цепи помечаются точкой (рис. 19).

Рис. 19. «Висячие» контакты, неподсоединенный фрагмент электрической цепи и Т-образное соединение фрагмента цепи

В строке информации монитора автоматически выводится имя выделенной цепи, присвоенное системой. Изменить имя цепи можно двумя способами.

Первый способ: выделить нужную цепь (или ее фрагмент), щелкнуть правой кнопкой мыши и выбрать меню редактирования Properties. В закладке Wire активизировать окно Display (если имя цепи должно быть видимым), а в закладке Net в окне NetName ввести имя цепи и нажать ОК. В результате у выделенного участка цепи появится заданное имя. Тип и размеры шрифта имени цепи устанавливаются после нажатия на кнопку TextStyles закладки Wire.

Второй способ: если группа цепей имеет однородные имена типа А1, А2, A3 и т. д., то для автоматической нумерации таких цепей необходимо выполнить команду Utils/RenameNets. Щелкнуть по первой цепи и затем в появившемся диалоговом окне Utils/RenameWire/ Port дать имя цепи с начальным номером (например, А1), активизировать флажок IncrementName-и щелкнуть ОК. Затем прощелкать нужные цепи, имена которым задаются автоматически в зависимости от очередности их указания мышкой (при указании цепь выделяется цветом). Чтобы визуализировать имена цепей, необходимо выделить нужную(ые) цепь(и), щелкнуть правой кнопкой мыши и в меню Properties в разделе Wire активизировать флажок Display.

Имя цепи можно перемещать, если при нажатой клавише Shift выделить имя цепи, отпустить клавишу Shift и переместить имя цепи в нужное место.

Электрическое соединение отрезков линий, изображающих одну и ту же цепь, на схеме обозначается точкой (по умолчанию - зеленого цвета). На Т-образных соединениях точка проставляется автоматически. Для соединения пересекающихся отрезков цепей необходимо при построении второй цепи щелкнуть курсором в точке пересечения цепей, а затем продолжить нужные построения цепи.

Если между компонентом заземления GND и каким-либо контактом элемента схемы провести связь, то проведенная цепь автоматически получит имя GND. Это происходит потому, что выводу компонента в библиотеке присвоен тип Power, что и обеспечивает автоматическую простановку имени цепи, к которой вывод подключен. При последующем выделении этой цепи, нажатии на правую кнопку мыши и активизации строчки Properties в появившемся диалоговом окне в области Wire можно активизировать окно Display. В результате имя цепи будет выведено на экран.

При установке курсора (без нажатия левой кнопки мыши) на объект схемы появляется рамка с именем объекта и его обозначения - схемный номер символа, его Туре, номер цепи, подсоединенной к контакту и т. п.

Для проведения общей шины выполнить команду Place/Bus и провести линию нужной конфигурации. Ширина линии 0,76 мм = 30 мил устанавливается автоматически программой и изменить ее нельзя.

Если проводится несколько шин, то имена шинам система задает автоматически (BusXXXXX, где ХХХХХ - пятизначный порядковый номер шины). Для изменения имени шины необходимо выделить ее, вызвать контекстное меню, выбрать строчку Properties, ввести новое имя шины и, в случае необходимости визуализации имени шины на экране монитора, активизировать флажок Display. После выделения (при нажатой клавише Shift) имени (номера) шины его можно перенести в другое место.

Имена электрических цепей, подводимых к шине, задаются командой Place/Port для подключения к цепи портов. Порт - специальный элемент схемы, который присваивает имя подключенной к нему цепи и определяет ее для всех листов проекта (глобальная цепь) или нескольким частям (фрагментам) цепи на одном листе схемы. Такая цепь представляет собой единую компоненту связности, а порт используется для объединения элементов шины в одну компоненту связности. Порту присваивается имя цепи. У порта может быть один или два контакта для подсоединения к цепи.

Для выбора способа подключения порта к шине предварительно нужно выбрать команду Options/Display и переключатель BusConnectionMode установить в соответствующую позицию.

После вызова команды Place/Port щелкнуть в любом месте экрана -появится диалоговое окно (рис.20).

Рис.20. Окно команды Place/Port

В окно NetName можно ввести имя электрической цепи. Если желательна упорядоченная последовательность имен цепей подводимых к шине, установите флажок IncrementPortName. Переключатели PinCount, PinLength и PinOrientation (число контактов порта, длина, вывода и ориентация контакта соответственно) установить в нужное положение. Установить форму порта PortShape и нажать кнопку ОК.

Теперь можно подключать порты к именуемым цепям щелчком мыши. Текущее имя цепи отображается автоматически (рис. 21). Именованные таким образом цепи являются глобальными (Global) и их можно переименовывать командой Edit/Nets.

Рис.21. Шина (слева), порты и подведенные к ним цепи

Имя шины можно вывести на экран после выделения шины или ее фрагмента, нажатия правой кнопки мыши, выделения опции Properties, введения в окно BusName имени шины и установки флажка Display.

Имя локальной (в пределах текущего листа схемы) цепи, подходящей к шине, можно задать (после выделения цепи и последовательном нажатии правой кнопки мыши и кнопки Properties) в окне NetName закладки Net окна Wire/Properties.

4.2. Анализ текстового описания электрических связей и создания текстового файла описания проекта

Список соединений включает в себя информацию о соединении вывода компонента с определенной цепью (указывается номер или имя электрической цепи). Эта информация используется при «упаковке схемы на печатную плату», т. е. при размещении корпусов-компонентов на монтажно-коммутационном поле - ПП.

Список соединений формируется после выполнения команды Utils/ GenerateNetlist. В диалоговом окне (рис.22) в окне NetlistFormat выбирается требуемый формат записи списка соединений

Рис.22. Выбор формата списка соединений

В нашем случае выбирается формат P-CAD ASCII. Имя файла списка соединений предлагается по умолчанию, а изменить имя можно е нажатия на кнопку NetlistFilename. При включении флажка IncludeLibraryInformation в файл включается информация, необходимая для формирования в проекте библиотеки символов компонентов с помощью программы LibraryExecutive (команда Library/ Translate).

4.3 Трансляция текстового файла описания проекта в САПР «P-CAD 2006 SP2»

По команде File/Reports (рис.23) создается ряд текстовых отчетов схеме, количество и содержание которых может устанавливать пользователь. Заданные в диалоговом окне команды установки параметров сохраняются в файле конфигурации проекта SСH.INI.

В области ReportstoGenerate устанавливается перечень видов текстовых отчетов проекта:

Attributes - список атрибутов;

Bill of Materials - список компонентов;

GlobalNets - список глобальных цепей с указанием номера листа;

LastUsedRefdes - список последних значений позиционных обозначений компонентов всех типов;

LibraryContents - список всех компонентов, содержащихся во всех открытых пользователем библиотеках;

PartsLocations - список позиционных обозначений всех компонентов схемы и координат их расположения с указанием номера листа;

PartsUsage - список неиспользованных секций многосекционных компонентов.

Расширения имен файлов отчетов указаны в скобках.

В области ReportDestination указывается место вывода отчета - на экран (Screen), в файл (File) или непосредственно на принтер (Printer).

В области StyleFormat выбирается стиль составления отчетов:

SeparatedList - в виде списка, данные в котором разделяются символом, устанавливаемым в окне ListSeparator;

P-CAD Report - стандартный стиль.

Рис.23. Окно команды File/Reports

Дополнительные атрибуты выбранного отчета можно сформировать после нажатия на кнопку Customize (рис. 24), активизации кнопки Add, вводе имени нового отчета (например, ТУ и РТМ) и нажатии кнопки ОК.

В закладке Format в окнах Header и Footer задается информация для колонтитулов отчета, а в области PageFormat можно активизировать следующие флажки:

UseHeader, UseFooter - включение в отчет информации, введенной в панелях Header и Footer;

DesignInfo - включение в отчет информации, введенной по команде File/DesignInfo;

Date/Page - включение в отчет текущей даты и номера страницы;

Pagination - автоматическое разбиение отчета на страницы (задание числа строк на странице - окно LinesperPage).

В закладке Selection (рис. 25) этого же меню в графе Show устанавливается разрешение на вывод в отчет полей данных (Field) выбранного атрибута.

Рис.24. Конфигурирование файлов отчетов

Рис.25. Меню выбора полей отчета для компонентов схемы

В закладке Sort (рис. 26) устанавливается последовательность вывода данных выбранного отчета. В окне AvailableFields устанавливается полный список полей для выбранного отчета. После выделения нужного атрибута в окне AvailableFields его можно перенести в окно SelectedFields при нажатии кнопки Append. Последовательность вывода данных можно менять после выделения строки в окне AvailableFields и нажатии на кнопку Insert.

После установки всех данных создание указанных в меню File/ Reports текстовых файлов начинается после нажатия на панель Generate в меню FileReports.

Рис.26. Меню установки последовательности вывода данных в отчете



5. Автоматическая трассировка соединений на печатной плате с использованием программы САПР «P-CAD 2006 SP2»

5.1 Анализ автоматической трассировки соединений

Бессеточный трассировщик P-CAD Shape-BasedRouter

Автотрассировщик предназначен для интерактивной и автоматической трассировки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения компонентов. Особенно эффективен для компонентов с планарными контактами, выполненных в разных системах единиц измерения. Автотрассировщик обрабатывает печатные платы, имеющих до 30 слоев, до 4000 компонентов, до 5000 контактов в одном компоненте до 1000 цепей и до 16 000 электрических соединений в проекте.

Запускается программа или непосредственно из редактора P-CAD РСВ или автономно из среды WINDOWS (файл SR.EXE).

Автоматическая трассировка производится после выполнения команды Tools/StartAutorouter в меню автотрассировщика P-CAD Shape Based Router (рис. 27). В процессе трассировки в строке состояний отражается ход трассировки: название текущего прохода трассировки, число разведенных цепей и количество введенных переходных отверстий, наличие конфликтов и т. д.

Перед началом трассировки система выполняет анализ печатной платы и выбирает подходящую стратегию трассировки. В случае появления сообщения One more connection cannot be routed (одно или более соединений не может быть проведено) проанализируйте текстовый файл *.LOG, внесите нужные исправления и начните трассировку заново.

На начальных этапах трассировки программа Shape-BasedRouter прокладывает трассы с нарушением технологических зазоров и даже с пересечением(!) трасс на одном слое. Такие конфликты указываются на экране кружочками желтого цвета. На последующих проходах конфликты устраняются, а если это не удается сделать трассировщику, то результаты трассировки вместе с оставшимися конфликтами передаются в редактор РСВ Editor и редактируются самим пользователем.

Автотрассировку можно остановить по команде Tools/PauseAutorouter, возобновить по команде Tools/RestartAutorouter и прекратить по команде Tools/StopAutorouter.

Рис.27. Автоматическая трассировка

При автотрассировке возможно задание еще нескольких ее локальных режимов (для этого необходимо остановить процесс автоматической трассировки):

AutorouteConnection (автоматическая трассировкга отдельных фрагментов электрической цепи) - автоматическая трассировка производится при последовательном выборе того или иного контакта электрической цепи;

AutorouteNet (автоматическая трассировка всей электрической цепи) - выбирается любой контакт нужной электрической цепи, а затем вся цепь разводится в автоматическом режиме;

AutorouteComponent (автоматическая разводка всех связей компонента) - автоматическая разводка производится после указания на любой контакт выбранного компонента;

AutorouteArea - автоматическая трассировка области, выбранной пользователем.

5.2 Подготовка исходного файла проекта, введение границ областей, трассировки, и запрета

Настройка стратегии трассировщика производится после его запуска с помощью диалогового окна Options/Auto-Router (рис.28).

Диалоговое окно имеет три закладки: RoutingPasses, Parameters и Testpoints.

В закладке RoutingPasses в областях RouterPasses и ManufacturingPasses устанавливаются различные процедуры (проходы) трассировки:

Рис.28. Настройка стратегии трассировки

Memory (память) - трассирует модули типа «память» в одном, горизонтальном или вертикальном, направлении. Используются эвристические (Heuristic) или регулярные методы поиска (Search). Эту процедуру рекомендуется включать всегда, даже в том случае, если даже нет схем «памяти».

FanOutUsedSMDPins (веер) - эта процедура позволяет генерировать веерообразное расположение стрингеров контактных площадок компонентов. Неудачные места расположения стрингеров помечаются на экране небольшой окружностью желтого цвета с символом X в центре окружности. Процедура используется при наличии пленарных выводов компонентов на верхнем, нижнем или обеих сторонах печатной платы. Рекомендуется провести данную процедуру для предварительной трассировки, и если примерно 10% стрингеров не будут сформированы, то компоненты необходимо переразместить.

Рис.29. Установка параметров автотрассировщика

Pattern (шаблон) - использование стандартных шаблонов (алгоритмов) трассировки, имеющихся в программе. Рекомендуется данный проход включать всегда.

ShapeRouter - PushandShove (вставка и расталкивание) - является основным алгоритмом трассировки. При вставке проводников соседние проводники раздвигаются по диагонали без ограничения расстояния при раздвижке проводников. Возможно «перескакивание» проводников через переходные отверстия и контактные площадки.

ShapeRouter - RipUp (разрыв) - после выполнения процедуры PushandShove еще возможны некоторые конфликты между проведенными цепями (помечаются небольшими окружностями желтого цвета). Данная процедура принудительно разрывает уже проложенные цепи и прокладывает их заново с целью ликвидации таких конфликтов.

CleanDuringRouting - спрямление проводников в процессе трассировки.

CleanAfterRouting - спрямление проводников после окончания трассировки.

EvenlySpaceTraces - раздвижка проводников с целью более равномерного заполнения ими всей площади печатной платы.

AddTestpoints - разрешение на вставку контрольных точек электрических цепей согласно установкам, сделанным во вкладке Testpoints.

В окне RoutedCorners закладки RoutingPasses устанавливается допустимое значение угла изломов проводников - 45° или 90°.

В закладке Parameters (рис. 29) устанавливаются параметры трассировки для различных слоев платы.

В заголовке Layer перечислены доступные слои трассировки, а справа от имени слоя можно установить предпочтительную ориентацию проводников на этом слое.

Auto - ориентация проводников выбирается автоматически после нажатия на кнопку AnalyzeDirections.

Disabled - запрет трассировки.

FanOut - генерация стрингеров в виде веера.

Plane - внутренний слой металлизации.

Vertical - вертикальная ориентация проводников.

Horizontal - горизонтальная ориентация проводников.

AnyDirection - любое направление проводников при трассировке.

AngledDirectionperLayer - предпочтительная ориентация проводников под разными углами 45/, 45\\, 1 o'clock, 2 o'clock, 4 o'clock, 5 o'clock. Такая ориентация может назначаться для всех слоев печатной платы. На практике для верхнего и нижнего слоев задаются либо горизонтальная, либо вертикальная ориентация проводников.

В окнах закладки Parameters задаются следующие параметры.

Units - выбор системы единиц измерения.

ViaType - запрет или разрешение для ввода переходных отверстий ( NoVias, ThruholeOnly).

Channel - установка ширины канала трассировки (ширина трассы плюс величина зазора). Оптимальное значение параметра вычисляется системой, но значение может быть установлено и пользователем (выбор из десяти значений предлагается системой). Для выбора бессеточного алгоритма трассировки ширина канала выбирается равной Шил и менее.

ViasunderSMD - запрет(No) или разрешение (Yes) размещения переходных отверстий под планарными контактными площадками.

PrimaryPadSize - установка диаметра наиболее типичных штыревых контактных площадок.

PrimaryViaWidth - установка диаметра наиболее типичных переходных отверстий.

PrimaryTraceWidth - диаметр текущего переходного отверстия, установленного в графическом редакторе.

PrimaryClearance - типичный зазор между объектами на печатной плате.

В закладке Testpoints задаются параметры генерации контрольных точек электрических цепей, в качестве которых могут использоваться существующие контактные площадки и переходные отверстия, появившиеся в результате трассировки. Можно добавлять площадки контрольных точек для тех цепей, которые не имеют таких точек или переходных отверстий. Напомним, что для автоматической генерации контрольных точек на закладке RoutingPasses (рис. 30) должен быть включен флажок AddTestpoints.

Параметры закладки Testpoints следующие.

ExistingVia - существующие переходные отверстия.

ComponentPad (BottomOnly) - контактные площадки (только на нижней стороне печатной платы).

TestpointPad (TopOnly) - ранее вставленные программой трассировки контрольные точки (только на верхней стороне платы).

TestpointPad (BottomOnly) - ранее вставленные программой трассировки контрольные точки (только на нижней стороне платы).

TestpointPad (Thruhole) - ранее вставленные программой трассировки сквозные контрольные точки.

TestpointGrid - шаг сетки, в узлах которой размещаются контрольные точки.

TestpointReferenceDesignator - префикс позиционных обозначений контрольных точек (Testpoint, TP,T).

Lockdownexistingusedtestpoints - разрешение пользовать контрольные точки, которые созданы в предыдущем сеансе трассировки.

...