4. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Explorer.- М.: Радио и связь, 2006. - 230 с.

5. Саврушев Э.Ц. P-CAD для Windows 2008, 2002. ACCEL EDA 15.0. Система проектирования печатных плат. - СПб.: БХВ - Петербург, 2012. - 320 с.

6. Самгин Э.Б. Освещение рабочих мест. - М.: МИРЭА, 2009. - 186с.

7. Стешенко В.Б. P-CAD: технология проектирования печатных плат. - СПб.: БХВ - Петербург, 2003. - 230 с.

8. Уваров А.С. P-CAD: Проектирование и конструирование электронных устройств. - СПб.: Горячая линия - Телеком, 2014. - 760 с.

9. Патов Ю. Выбор САПР для проектирования печатных плат // Электронные компоненты. - 2013. - №8. - с. 67-73.

10. Тархов А. Nexar 2004 - система проектирования // Электроника: Наука, Технологии, Бизнес. - 2014. - №4. - с. 64-65.

11. ГОСТ 12.2.033-78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.

12. ГОСТ 17.4.1.02-83. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения.

13. ГОСТ 50923-96. Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения.

14. ГОСТ 12.0.003-74 "ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация".

15. ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность

16. ГОСТ 12.4.124-83 Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования

17. ГОСТ 12.1.004 Основы противопожарной защиты предприятий.

18. НПБ 105-95. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.

19. СаНПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Санитарные правила и нормы. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.

20. СНиП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение.

21. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

22. СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

23. Федеральный закон от 10 января 2002 г. 7-ФЗ "Об охране окружающей природной среды".

Приложения

Приложение А

Technical modellin

P-CAD 2004 uses the module of modelling (Simulator) systems Altium Designer 2004 (Protel 2004). At modelling analog devices are used SPICE 3f5 algorithms. At modelling digital devices is used algorithm XSPICE with the description of models of digital elements in language Digital SimCode.

The basic scheme of the modelled device is created by means of circuit editor P-CAD Schematic. At a choice of a mode of modelling in P-CAD Schematic, data about the basic scheme are automatically transmitted in an operating environment of system Designer in a kind of the list of connections for drawing up of the task for modelling, actually modelling and viewing of its results. The basic problem at modelling is development of models of radioelements, especially not imported, as accuracy of construction of model determines adequacy of modelling.

With the aid of the powerful Mixed-Signal Circuit Simulator, you can perform an array of mixed-signal simulations on your P-CAD Schematic designs.

The Simulate menu offers two commands - Run and Setup - which allow you to run a simulation on your design directly or run a simulation after analysis criteria has been set up. Both commands become available only when a schematic design is open.

In order to perform a simulation, all parts contained within the design must be simulatable - i.e. have simulation models associated to them. A design containing non-simulatable parts will not be simulated. Instead, an error log will be generated, showing all errors that are preventing the simulation of the design from being carried out. In order to check if a component has a simulation model associated with it, use the Library Index Spreadsheet.

If the Simulate » Run command was chosen, the simulation is run straight away. If the Simulate » Setup command was chosen, the Analyses Setup dialog will appear, giving you the option to set analysis citeria (picture 21).

Picture 21 - Analyses Setup dialog

Analyses that can be carried out include:

- Operating Point Analysis - Calculation of an operating mode on a direct current (calculation of «a working point») at linearization models of nonlinear components;

- Transient/Fourier Analysis - The analysis of transients and the spectral analysis

- DC Sweep Analysis - Calculation of a mode on a direct current at a variation of one or two sources of a constant pressure or a current;

- AC Small Signal Analysis - The frequency analysis in a mode of small signals (for nonlinear schemes it is carried out in linearized a mode in a vicinity of a working point on a direct current)

- Noise, Pole-Zero Analysis - Calculation of spectral density of internal noise;

- Transfer Function Analysis - Calculation of transfer functions in a mode of small signals

- Temperature Sweep Analysis - The mode of change of temperature

- Parameter Sweep and Monte Carlo Analysis - Change of parameters of elements and the statistical analysis on Monte Carlo method.

The modelling of the electric basic scheme of the electronic device created in circuit editor PCAD Schematic, can be lead after of some preparatory operations:

1) The components which are not having mathematical models are excluded from the scheme (sockets, elements of switching and Item).

2) From the scheme it is recommended to exclude the functional units which are directly not influencing results of modelling, or such functional units with which it is possible to replace with sources of signals and constant pressure and currents (for example, generators of clock frequencies, sources and stabilizers of pressure of a feed and item). Exception of such functional units can essentially reduce time of modelling of the scheme.

3) Circuits of external switching of the scheme (the elements connected to sockets at carrying out of checks of the scheme, etc.) are added if necessary.

4) In the scheme it is necessary to add power supplies and the sources forming entrance signals, and also to set necessary parameters of these sources.

5) Circuits "ground" should be given standard name GND.

6) To Circuits of a feed of digital microcircuits should be given standard names (usually VCC, VDD) which should correspond to names of conclusions of a feed in components of microcircuits.

7) In properties of passive components of the scheme (resistors, condensers and т. The item) on menu «Symbol» are corrected or set rating values of parameters of these components (parameter «Value»). For all passive components of the scheme should be set rating values of their parameters. All active components of the scheme should have the attributes of modelling belonging a category of attributes «Simulation».

8) It is necessary to provide presence of files of mathematical models of all components used in the scheme in which attributes there are links to such files. Files of models should be placed in the directories specified in attributes «SimFile» of these components.

9) To Circuits which enter into those units, signals in which are necessary for estimating visually after modelling, it is recommended to give unique names, for convenience of the link to them.

After preparation of the scheme for modelling it is recommended to lead its preliminary check, having chosen a command «Utils > Generate Netlist» editor P-CAD and having generated the list of connections in format XSpice. If by preparation of the scheme errors at generation of the list of connections the list of these errors is displayed have been allowed and the «name of the project».ERR is located in a file. Such check traces errors of type «for a component the file of model is not found», «in the scheme there is no circuit with name GND» and Item

For the task in the modelled scheme of pressure of a feed, currents and entrance signals, both constant, and varying in time, are applied the special components describing sources of constants and variable pressure and currents. These components are in the standard libraries delivered with P-CAD. Sources of pressure and currents of the simple standard form (constant, periodic pulse, the sine wave form), and also sources of pressure and currents of the any form (set кусочнолинейной approximation), are in library Simulation Source.lib.

Modelling of basic electric schemes in P-CAD the complex form, such, as packs of impulses, sine wave signals of variable frequency, sequence of rectangular impulses with the variable period, signals of the triangular and sawtooth form and item, are used special components, and combinations from these components and sources of signals of the simple form.

All sources of pressure and currents have an item designation «Ref Des» U. Parameters of sources of signals are set by means of attributes by updating their parameters in properties of components. Sets of attributes are defined by the models of these components built in system, therefore to add and delete any attributes in components of sources of signals it is forbidden (unfortunately, P-CAD allows to make it). Also is inadmissible to change names of parameters of attributes.

The first time a simulation is run on a design, the default analyses settings in the Analyses Setup dialog will be used. After simulation, saving the project will store these initial setting in the project file (*.PrjPcb). When you make any changes in the Analyses Setup dialog, they are stored in the project file (when saved) and subsequently applied to future simulations of that particular design.

The Spice netlist generated from the schematic document contains no analyses setup information. When the simulation is run, the defined analyses setup information (from the project file) is combined with the schematic-generated netlist to produce a modified Spice netlist (DesignName_tmp.nsx). It is this netlist file that is passed to the Simulator.

When the simulation is run, a simulation data file will be generated (DesignName_tmp.sdf) and opened as the active document in the Design Explorer. The results of simulation will be displayed in the Waveform Analysis window as a series of tabs - one per type of analysis performed (picture 22).

Picture 22 - The result of modeling

The Design Explorer project file (*.PrjPcb) is created if it does not already exist (in the same directory as the .sch and .nsx files). If it does exist, the netlist file generated will replace the previous version of the same name.

The Projects panel in the Design Explorer application shows each open project and its constituent files. The schematic-generated Spice netlist appears in the panel under the Mixed Sim Netlist Files sub-folder. The modified Spice netlist (combining original schematic-generated netlist and analyses setup information) appears under the Generated Mixed Sim Netlist Files sub-folder. The results of the simulation are stored in the simulation data file (*.sdf) and appear under the Generated SimView Data Files sub-folder.

The output path for generated files (DesignName_tmp.nsx and DesignName_tmp.sdf) is set in the Options tab of the Options for Project dialog, in the Design Explorer application. By default, the output path is set to a sub-folder under the folder that contains the project file and has the name: Project Outputs for ProjectName. The output path can be changed as required. If the option to use a separate folder for each output type has been enabled in the Options tab, then the generated files will be written to a further sub-folder, named: AdvSim Output.

Before performing a simulation run, you need to select which analyses will be performed, the signals for which data will be collected and which variable waveforms will be automatically displayed when the simulation has finished. All of these options are defined in the Analyses Setup dialog. Each analysis type ids defined on its own page of the dialog.

Only one simulation may be run at any one time. If a simulation is running in the Design Explorer and you attempt to run a simulation from the P-CAD schematic for the same or different design, a dialog will appear informing you that the client is busy and to try again later.

You can also generate the Spice netlist from your P-CAD schematic design, using the Utils Generate Netlist command. You are then free to open the netlist in Design Explorer and run the simulation at a later stage.

You can edit the Spice netlist file directly in the Design Explorer, using the associated Text Editor. This is particularly useful if you wish to make changes without going back to the schematic (e.g. to change the value of a resistor). The netlist used by the Simulator is always the *_tmp.nsx one. If you edit this directly, it will be used straight away. If you edit the original (schematic-generated) netlist, the *_tmp.nsx will be regenerated, overwriting that which currently exists.If you do modify the schematic-generated .nsx file, you should save it under a different name, otherwise it will be overwritten the next time the netlist is generated from the schematic document.

The attributes that must be specified in order to make a part simulatable, are all part of the Simulation category in the Place Attribute dialog / Attribute Properties dialog. These attributes consist of:

SimType - In a simulation-ready component, the first simulation attribute to be defined in the Attributes tab of the part's Properties dialog.

The Value field of this attribute must contain the following information: The type of device that is to be simulated, and the SPICE Prefix.

Syntax: <Device Type>(<SPICE Prefix>)

The <Device Type> and <SPICE Prefix> must follow standard SPICE conventions

SimModel - In a simulation-ready component, the second simulation attribute to be defined in the Attributes tab of the part's Properties dialog.

The Value field of this attribute must contain the following information: The name of the model to use when simulating the device.

Syntax: <model_name>

If the string "<parttype>" is entered into the attribute's Value field, then the value of the Type field on the Symbol tab of the Properties dialog is inserted as the model name. Many of the components in the simulation libraries are constructed in this way to allow the simulation model to be easily changed.

Component types, such as standard resistors, capacitors, inductors and sources, which are internally defined and modeled in SPICE do not need an entry in this field.

Digital components use a model file to call a Digital SimCode file.

SimFile - In a simulation-ready component, the third simulation attribute to be defined in the Attributes tab of the part's Properties dialog.

The Value field of this attribute must contain the following information:

The location of the file in which the model specified in the SimModel attribute can be found.

Syntax: {model_path}\<subpath>\<model_name>.<ext>

SimPins - In a simulation-ready component, the fourth simulation attribute to be defined in the Attributes tab of the part's Properties dialog.

The Value field of this attribute must contain the following information: The pin listing for each component part.

Syntax: <part_no>:[<pin1>,<pin2>,<pin3>,...]...

The order in which pins are entered is not important, however it is convenient to enter the pin numbers in the order that they are required by the simulation model. This makes it straightforward to specify the mapping numbers in the SimNetlist attribute. The order information is often detailed in the header of the model file.

SimNetlist - In a simulation-ready component, the fifth simulation attribute to be defined in the Attributes tab of the part's Properties dialog.

The Value field of this attribute must contain the following information:

Netlist data for the SPICE netlist file. If you need to specify more than one line of netlist information use the vertical bar (pipe symbol) as a line delimiter.

Syntax: <SPICE Data>|<SPICE Data line 2>|...

As well as entering SPICE data directly in this line, you can also reference information in the other Simulation Attributes, as well as the 16 Simulation Field Attributes. The percent sign (%) indicates a reference to another field, the letter or number that follows the % indicates what field to use. The following options can be used on this line:

%D - Device designation: Inserts the device designator. If the first character of the designator does not match the spice prefix then the prefix is automatically inserted at the beginning of the string in the netlist.

%1, %2, %3, .. %n: Device pins to be added to the netlist, in the order required by the SPICE model. The numbers are not used directly, each is used as an index to the component pin number specified in the SimPins attribute (for this part of the component).

SimDefaults -In a simulation-ready component, the sixth simulation attribute to be defined in the Attributes tab of the part's Properties dialog.

The Value field of this attribute must contain the following information (Note: this information is optional):

Default parameters that are required in the component SimField attributes.

Syntax: F1:<def1>,F2:<def2>,...

SimFields 1-16 - In a simulation-ready component, the simulation attributes SimField 1-16 can be set up in the Attributes tab of the part's Properties dialog, to contain parameters that can be specified once a component has been placed on the schematic.

Use the %F1-16, %P, %P1-16 or %PARAMS syntax in the Value field of the SimNetlist attribute to include these fields in the simulation netlist.

When using these attributes, the parameter name must be declared as a prefix when entering the value in the attribute's Value field.

Configuring a schematic for simulation

Before you can successfully simulate your circuit you need to ensure that your schematic documents contain all the necessary information. The following rules must be adhered to before you will be able to run any of the available simulations:

- All components and parts in the schematic must properly reference a simulation device model.

- You must place and wire up suitable signal sources to provide drive to the circuit during simulations.

- You must add meaningful net names to identify nodes in the circuit for which you wish to plot simulation data.

- If necessary, you must set the initial simulation conditions of the circuit.

Identifying simulation circuit nodes

Before a simulation is performed on a circuit, a SPICE netlist is produced from the schematic. To enable the circuit to be netlisted, each node in the circuit is given a unique default name. These node names are then used to identify nodes during simulation data collection.

In order to easily identify points of interest in your circuit, it is a good idea to use meaningful net names on the schematic. You can view the net name associated with a node in your circuit by selecting the node and then right-clicking and choosing the Net Info command from the popup menu. The Net Information dialog appears. The Net Name field (read only) shows the associated net name for the particular node.

The Net Name will then be used in the netlist to identify these nodes.

Setting initial conditions for simulation

Certain designs, such as astable and bistable circuits, may require node voltages to be pre-defined before a simulation will converge. There are two special devices for this purpose that you can place on your schematic: Nodeset and Initial Condition. The symbols for both these devices can be found in the Simulation Control Statement.lib library located in \P-CAD 2004\Lib\Simulation Control Statement.lib, within the drive and directory where you installed your P-CAD 2004 software.

.NS Device (Nodeset)

The Nodeset device is used to specify the starting voltage for a node in the circuit during a preliminary pass of the operating point analysis. After the preliminary pass the restriction is released and the iterations continue to the true bias solution.

After placing the .NS device you will need to specify its properties. Enter Select mode and double-click the source to open its Properties dialog, then set the fields in the Symbol tab as follows:

Ref Des - Each Nodeset device must have a unique designator

Value - Initial amplitude of the node voltage

.IC Device (Initial Condition)

The Initial Condition device is used for setting the initial conditions for a Transient Analysis. During a Transient Analysis, if the Use Initial Conditions option in the Transient/Fourier Analysis page of the Analyses Setup dialog (Simulate » Setup) is NOT enabled, the node voltage is held at the value specified by the IC device during operating point analysis. During the subsequent transient analysis this constraint is removed. This is the preferred method since it allows the SPICE engine to compute a consistent DC solution. If the Use Initial Conditions option is enabled, the value set by the IC device is used as the starting level of that node for each iteration of the transient analysis.

After placing the .IC device you will need to specify its properties. Enter Select mode and double-click the source to open its Properties dialog, then set the fields in the Symbol tab as follows:

Ref Des - Each IC device must have a unique designator

Value - Amplitude of the node voltage

Note: You can also specify the Initial Conditions for each component as a property of that component. Refer to the Selecting schematic components for simulations topic in the links section below for details on setting the simulation properties for specific component types.

Selecting simulation-ready schematic components

To perform simulation analyses, all components/parts placed on your schematic must contain special simulation-specific information which tells the Simulator how these components/parts are to be treated. This means that schematic components/parts must include a reference to an appropriate SPICE device model.

Приложение Б

Список сообщений об ошибках

P-CAD Electrical Rules Check Report

C:\Documents and Settings\Натали\Рабочий стол\Наташа\ДИПЛОМ\my_project\prob_pro

ject.erc:

ERC Report Options:

-------------------

Single Node Nets: On

No Node Nets: On

Electrical Rules: On

Unconnected Pins: On

Unconnected Wires: On

Bus/Net Rules: On

Component Rules: On

Net Connectivity Rules: On

Hierarchy Rules: On

ERC Errors:

-----------

SINGLE NODE NETS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

NO NODE NETS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

ELECTRICAL RULES:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

UNCONNECTED PINS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

UNCONNECTED WIRES:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

BUS/NET RULES:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

COMPONENT RULES:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

NET CONNECTIVITY RULES:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

HIERARCHY RULES:

Hierarchy is simple.

Hierarchy is resolved.

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

ERC Summary:

------------

Single Node:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

No Node:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Electrical:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Unconnected Pin:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Unconnected Wire:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Bus/Net:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Component:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Net Connectivity:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Hierarchy:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

P-CAD Design Rule Check Report

C:\Documents and Settings\Натали\Рабочий стол\Наташа\ДИПЛОМ\my_project\R1.drc:

Design Clearances (in mm):

-------------------------------

Silk Screen Clearance: 12.0mil

Hole-Hole Clearance: 13.0mil

Board Edge Clearance: Not Defined

Layer Clearances (in mm):

-------------------------------

Layer Name Pad-Pad Pad-Line Line-Line Pad-Via Via-Line Via-Via

Top 0.300 0.300 0.300 0.300 0.300 0.300

Bottom 0.300 0.300 0.300 0.300 0.300 0.300

Net Class Clearances (in mm):

-------------------------------

Net Class Name Pad-Pad Pad-Line Line-Line Pad-Via Via-Line Via-Via

Net Clearances (In mm):

-------------------------

Net Name Pad-Pad Pad-Line Line-Line Pad-Via Via-Line Via-Via

Net Class To Net Class Clearances (in mm):

--------------------------------------------

Net Class Names Pad-Pad Pad-Line Line-Line Pad-Via Via-Line Via-Via

Area Checked:

-------------

DRC Extents: Entire Workspace

DRC Report Options:

-------------------

Net List Compare: On

Clearance Violations: On

Text Violations: On

Net List Violations: On

Unrouted Nets: On

Unconnected Pins: On

Net Length Violations: On

Silk Violations: On

Copper Pour Violations: On

Plane Violations: On

Component Violations: On

Drill Violations: On

Test Point Violations: Off

06-Jun-07 23:53 Page 1

P-CAD Design Rule Check Report

DRC Errors:

NETLIST COMPARE:

Netlist filename: C:\Documents and Settings\Натали\Рабочий стол\Наташа\ДИПЛОМ\m

y_project\prob_project.net

Warning: line 3005

* Component DD3 pattern mismatch between board (DIP14) and netlist file (210

1.14-1)

Warning: line 3020

* Component DD4 pattern mismatch between board (DIP16) and netlist file (210

3.16-1)

Warning: line 3043

* Component DD6 pattern mismatch between board (DIP20) and netlist file (214

0.20-4)

Warning: line 3058

* Component DD2 pattern mismatch between board (DIP20) and netlist file (214

0.20-4)

Warning: line 3063

* Component DD1 pattern mismatch between board (DIP20) and netlist file (214

0.20-4)

Warning: line 3068

* Component DD5 pattern mismatch between board (DIP20) and netlist file (214

0.20-4)

Warning: line 3078

* Component DD8 pattern mismatch between board (DIP20) and netlist file (214

0.20-4)

Warning: line 3083

* Component DD7 pattern mismatch between board (DIP20) and netlist file (214

0.20-4)

Warning: Net 0В has less than two nodes.

9 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

NETLIST VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

CLEARANCE VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

NETLIST LENGTH VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

SILK SCREEN CLEARANCE VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

TEXT VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

WIDTH VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

COPPER POUR VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

PLANE VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

COMPONENT VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

DRILL VIOLATIONS:

0 warning(s) detected.

0 error(s) detected.

DRC Summary:

Netlist Compare:

Errors: 0

Warnings: 9

Netlist:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Clearance:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Unrouted Nets:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Unconnected Pins:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Net Length:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Silk Screen:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Text:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Width:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Copper Pour:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Plane:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Component:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Drilling:

Errors: 0

Warnings: 0

Ignored Errors: 0

Приложение В

Проектирование печатных плат электронных устройств в САПР P-CAD 2004

Методическое указание к выполнению лабораторных работ по курсу «Автоматизация проектирования систем и средств управления» для студентов направления 550200 «Автоматизация и управление» и специальности 210100 «Управление и информатика в технических системах»

Цель работы: получение основных знаний и навыков по созданию принципиальных электрических схем и проектированию печатных плат при использовании программного продукта P-CAD 2004

1. Основные сведения о системе проектирования P-CAD

Проектирование современной радиоэлектронной аппаратуры не возможно без применения средств автоматизированного проектирования. На сегодняшний день наиболее распространённой системой автоматизированного проектирования печатных плат в нашей стране является система проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD.

Данная система позволяет выполнять полный цикл проектирования печатных плат (ПП), включающий создание условных графических обозначений (УГО) электрорадиоэлементов, ввод и редактирование электрических схем, упаковку схем на ПП, ручное и интерактивное размещение компонентов на ПП, ручную, интерактивную и автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и печатной плате, смешанное аналого-цифровое моделирование и выпуск конструкторско-технологической документации.

В настоящее время система P-CAD позволяет проводить сквозное проектирование аналоговых цифровых и аналого-цифровых устройств. Она состоит из нескольких основных модулей и ряда вспомогательных программ.

Кратко рассмотрим назначение составных частей системы.

Schematic - графический редактор для ввода принципиальных схем изделий. Позволяет создавать сложные многолистовые схемы, в том числе с иерархической структурой. Обладает средствами проверки схем. Может использоваться для создания и размещения в библиотеках символов новых компонентов и редактирования существующих.

РСВ - графический редактор для работы с односторонними, двухсторонними и многослойными ПП. Позволяет в ручном режиме создавать контур печатной платы, проводить размещение компонентов. В ручном и интерактивном режимах может быть осуществлена трассировка и редактирование проводников. Осуществляет контроль за соблюдением установленных технологических норм и правил.

Автотрассировщики. Для проведения автоматической трассировки проводников на печатной плате система комплектуется набором автотрассировщиков. Простейший сеточный трассировщик Quick Route, штатно входящий в состав системы, позволяет проводить автоматическую трассировку несложных двухсторонних печатных плат на фиксированных сетках. По желанию пользователя система может комплектоваться более мощным сеточным трассировщиком ProRoute, не имеющим ограничений на сложность проекта, или бессеточным трассировщиком Situs, обеспечивающим по сравнению с сеточными трассировщиками лучшее качество и скорость трассировки при использовании современной элементной базы с большим числом выводов и малым расстоянием между ними. Кроме этого, в комплект поставки входит интерфейс к самому мощному и эффективному на сегодняшний день бессеточному трассировщику для персональных компьютеров SPECCTRA фирмы Cadence.

Библиотеки. Система P-CAD комплектуется большим набором библиотек базовых компонентов (резисторов, диодов, транзисторов, соединителей и т. д.) и компонентов ведущих мировых производителей (Motorola, Analog Devices, AMD, Texas Instr. и т. д.). Также библиотеки могут корректироваться и создаваться пользователем самостоятельно. Для этого в системе предусмотрены специальные инструменты.

Library Executive - диспетчер библиотек с расширенными возможностями. Предназначен для работы с интегрированными библиотеками, которые содержат графическую информацию о символах и типовых корпусах компонентов и текстовую упаковочную информацию. В этом принципиальное отличие от Master Designer (P-CAD для DOS), имеющем отдельные библиотеки символов и корпусов, содержащих как графическую, так и повторяющуюся текстовую информацию. Символами и посадочными местами библиотеки пополняются с помощью графических редакторов. Задачей диспетчера библиотек является координация в электронных таблицах упаковочной информации о цоколевке компонентов, логической эквивалентности выводов и т. п. Диспетчер библиотек имеет средства поиска, импорта и экспорта атрибутов компонентов и верификации библиотек и проектов.

Symbol Editor - специализированный графический редактор для формирования символов (условных графических обозначений) библиотечных компонентов. Имеет средства автоматизации разработки логических компонентов и средства проверки правильности создания символа.

Pattern Editor - специализированный графический редактор для формирования типовых посадочных мест компонентов. Имеет средства автоматизации для создания корпусов логических микросхем с различным расположением выводов и средства для их проверки.

Document Toolbox - дополнительная опция РСВ и Schematic для размещения на чертежах схем или печатных плат различных диаграмм и таблиц, составления списков и отчетов, которые динамически обновляются, таблиц сверловки, данных о структуре платы, технологической и учетной информации, размещения на чертежах схем списков соединений, выводов подключения питания и другой текстовой информации. Document Toolbox позволяет автоматизировать создание конструкторской документации, необходимой для производства проектируемых печатных плат.

Interroute Gold и Advanced Route - дополнительные наборы команд для РСВ, позволяющие в интерактивном режиме прокладывать проводники, автоматически раздвигая мешающие. Существенно облегчают и ускоряют процесс ручной и интерактивной трассировки проводников.

С 2001 года в системе P-CAD стало возможным моделирование цифровых, аналоговых и смешанных схем. Принципиальная схема моделируемого устройства создается с помощью схемного редактора Schematic, а само моделирование производится средствами программы Protel Advanced Sim с использованием специализированных библиотек компонентов.

Для анализа влияния конструкции печатной платы на условия распространения сигналов (задержка, потери, паразитные наводки, согласование с источниками и нагрузками) используется специальная программа P-CAD Signal Integrity.

Этапы проектирования печатной платы в системе P-CAD

Проектирование печатной платы в системе P-CAD начинается с ввода принципиальной электрической схемы в графическом редакторе Schematic. Перед началом работы редактор необходимо настроить - выбрать размеры рабочего поля, установить шаги сетки и стили текста, подключить библиотеки и т. д.

Ввод схемы начинается с размещения на рабочем поле символов (УГО) компонентов и линий групповой связи. Далее выводы компонентов соединяются проводниками. При необходимости отдельные сегменты цепей, расположенные на разных листах и не имеющие прямого физического контакта, объединяются специальными элементами - портами. Отредактированная схема проверяется на наличие ошибок и создается список компонентов и соединений для передачи в редактор печатных плат.

Проектирование собственно печатной платы производится конструктором в графическом редакторе РСВ. Для этого к редактору печатных плат РСВ предварительно подключаются необходимые библиотеки, и настраивается его конфигурация. Начинается проектирование печатной платы с загрузки списка соединений, созданного в схемном редакторе, так называемая упаковка схемы на печатную плату. При этом на рабочем поле появляются группы компонентов с индикацией электрических связей между ними.

Далее в ручном режиме размещаются компоненты на поверхности печатной платы с учетом общей компоновки изделия, электрических, механических и тепловых связей между ними. При этом используются инструменты перемещения (Move), вращения (Rotate) и выравнивания (Align) компонентов и их атрибутов.

Раскладка проводников и металлизированных областей проводится конструктором в ручном, интерактивном или автоматическом режимах в зависимости от назначения платы и условий производства.

После окончания трассировки проект обязательно проверяется на наличие ошибок и нарушений технологических норм, проект редактируется с учетом результатов проверки.

На заключительном этапе с учетом конкретного производства готовятся файлы для изготовления шаблонов и сверловочные файлы для сверления монтажных, переходных и крепежных отверстий и проект передается в производство.

2. Создание принципиальной электрической схемы

Создание принципиальной схемы в P-CAD осуществляется в схемном редакторе Schematic. Окно данного редактора показано на рисунке 1.



Рисунок 1- Экран схемного редактора

Основными элементами рабочего экрана редактора схем является главное меню, верхняя и левая инструментальные панели и рабочее поле. Описание пиктограмм, расположенных на левой панели приведено в таблице 1:

Таблица 1 Назначение пиктограмм

Пиктограмма	Эквивалентная команда меню
	Place/Part (разместить элемент)
	Place/Wire (разместить цепь)
	Place/Bus (разместить шину)
	Place/Port (разместить порт)
	Place/Pin (разместить вывод)
	Place/Line (разместить линию)
	Place/Arc (разместить дугу)
	Place/Polygon (разместить полигон)
	Place/Point (разместить точку привязки)
	Place/Text (разместить текст)
	Place/Attribute (разместить атрибут)

В нижней части экрана расположена строка подсказки, куда выводятся сообщения системы о необходимых действиях пользователя и статусная строка, отображающая координаты курсора (25.000; 25.000), тип сетки (Abs) и её шаг (2.5), текущую толщину линий (0.254), название текущей страницы. Окно в статусе команд доступно для редактирования, т.е. здесь возможно установить перечисленные выше параметры.

2.1 Выбор и установка системы единиц измерения и размеров чертежа

Система P-CAD допускает работу в двух системах измерения: дюймовой и метрической. Для установки необходимых параметров в меню Options (Опции) необходимо выбрать Options Configure (Параметры конфигурации). Окно данной команды представлено на рисунке 2

Рисунок 2-Окно команды Options Configure

В данном окне выбирается необходимый размер рабочей зоны (Workspace Size). Установки флажков А4-А0 приведут к установке европейского формата, флажки A,B,C,D,E соответствуют американскому стандарту.

Также возможно размер рабочей зоны установить самостоятельно, установив флажок User.

В качестве единиц измерения необходимо выбрать миллиметры (флажок mm)

2.2 Установка параметров сетки

Для облегчения работы все элементы схемы на рабочем поле привязываются к узлам специальной сетки. Параметры сетки (расстояние между узлами, вид сетки, её тип) устанавливаются по команде Options Grid (окно данной команды представлено на рисунке 3)

Рисунок 3-Установка параметров сетки

Шаг сетки устанавливается в поле ввода (Grid Spacing). Сетка представлена видимой (установка флажка Visible).

Вид отображения сетки устанавливается в группе Visible Grid Stile (Стиль видимой сетки): в виде точек (Dotted); в виде вертикальных и горизонтальных линий (Hatched).

Тип сетки устанавливается в группе Mode (Режим). Сетка может быть абсолютной (Absolute) либо относительной (Relative). Абсолютная сетка имеет начало координат в левом нижнем углу рабочего поля, а относительная - в точке с координатами, указанными в группе Relative Grid Origin (Начало относительной сетки), или в точке, отмеченной пользователем щелчком левой кнопки мыши при установленном флажке Prompt for Origin (Установка начала координат).

2.3 Создание стилей текста

По умолчанию в системе встроены несколько служебных стилей для обозначения текстовых атрибутов типовых элементов, но они не соответствуют российским требованиям.

Для создания нового необходимого стиля в меню команд Options необходимо выбрать Text Stile (Стиль текста). Для добавления нового стиля в появившемся окне необходимо нажать кнопку Add (Добавление). В новом окне необходимо указать имя стиля (Style Name). После нажатия кнопки ОК появится окно Text Style Properties (Свойства стиля текста), показанного на рисунке 4.

Рисунок 4-Установка параметров стиля текста

В данном окне устанавливается размер шрифта в поле ввода Size (Размер), из стандартного меню Windows выбирается стиль

2.4 Задание ширины линий и проводников

По умолчанию в системе установлены две ширины линии и проводников - Thin (тонкая 0.254 мм), Thick (толстая 0.762 мм для линии и 0.381 мм для проводников). Данные значения удовлетворяют требованиям российских стандартов. При необходимости список доступных ширин линий и проводников может быть расширен.

2.5 Загрузка библиотек и размещение компонентов на схеме

Перед вводом и размещением компонентов на схеме необходимо подключить библиотеки с необходимыми компонентами. Для этого необходимо в меню Library выбрать настройки библиотеки (Library Setup), в которых устанавливаются необходимые библиотеки.

При нажатии клавиши «разместить компонент» появится диалоговое окно Place Part (рисунок 5).



Рисунок 5-Выбор компонента из библиотеки

Для работы с обозначениями близкими к российским стандартам необходимо выбрать вариант графики IEEE.

В списке Library отображаются подключенные библиотеки. Так же можно добавить библиотеки, не выходя из данного меню (кнопка Library Setup).

Размещение символа компонента выполняется нажатием кнопки мыши в необходимой точке рабочего поля.

Для перемещения компонента его необходимо выделить с помощью . С помощью клавиши <R> можно поворачивать компонент на угол 90 градусов; с помощью клавиши <F> создавать его зеркальное отображение.

Также возможно копирование компонента или группы компонентов путём удерживания клавиши Ctrl и перемещением мыши.

2.6 Размещение электрических цепей и шин

Разместив все необходимые компоненты на рабочее поле, необходимо осуществить их соединение.

При нажатии пиктограмм «шина» или «цепь» курсор принимает вид перекрестия. Щелчком мыши отмечается начальная точка цепи (шины). Каждое нажатие левой клавиши мыши фиксирует точку излома.

Завершение ввода цепи (шины) осуществляется нажатием правой кнопки мыши. После соединения выводов компонентов и выводов цепей с другими цепям или выводам других компонентов метка вывода (квадратик) гаснет.

Для соединения цепей и шины необходимо сначала разместить шину, а затем к ней подсоединить необходимые цепи.

2.7 Проверка схемы и отображение ошибок

Созданная схема в редакторе Schematic должна быть проверена на наличие ошибок, так как при наличии таковых проектирование ПП не может быть произведено. После устранения недостатков можно приступать к проектированию ПП.

Для отображения ошибок на схеме в опциях дисплея (Options Display) на вкладке Miscellaneous (Разное) в группе ERC Errors устанавливается режим отображения выявленных ошибок схемы. При выборе переключателя Show (Показать) обнаруженные ошибки указываются на схеме специальным индикатором (рисунок 6)

В поле ввода Size (Размер) этой группы можно задать размер индикатора ошибки, который может варьироваться в пределах от 0.025 до 10 мм.Проверка схемы на ошибки осуществляется по команде Utils>ERC. В меню данной команды задаётся перечень проверок, результаты которых приводятся в текстовом отчёте (рисунок 7).

Рисунок 7 - Настройка конфигурации ERC

Таблица 2 Правила проверки схем

Правило проверки	Что проверяется
Single Node Nets	Цепи, имеющие единственный узел
No Node Nets	Цепи, не имеющие узлов
Electrical Rules	Электрические ошибки, когда соединяются выводы несовместимых типов, например, выход логической микросхемы подключается к источнику питания
Unconnected Pins	Неподключенные выводы символов
Unconnected Wires	Неподключенные сегменты цепей
Bus/Net Rules	Входящие в состав шины цепи встречаются только один раз или к шине не подходит ни одного провода
Component Rules	Компоненты, расположенные поверх других компонентов
Net Connectivity Rules	Неправильное подключение цепей "земли" и питания
Hierarchy Rules	Ошибки в создании иерархических проектов

Для просмотра отчёта об ошибках необходимо включить опцию View Report (просмотр отчёта), для индикации ошибок на схеме - Annotate Errors. Приоритет ошибок устанавливается в окне Severity Levels (Ранжирование ошибок)

Errors - ошибка

Warning - предупреждение

Ignored - игнорирование ошибки

2.8 Генерация списка соединений

Важным этапом работы со схемой является получение списка соединения компонентов, который может быть использован в редакторе ПП для трассировки проводников.

В данном окне в списке Netlist Format (формат списка соединений) необходимо выбрать формат P-CAD ASCII. Нажав кнопку Netlist Filename (Имя файла списка цепей), необходимо выбрать файл списка соединений. В названиях директорий, в названиях проектов и именах атрибутов не использовать маленькую букву «я», т.к. система воспринимает её как конец файла и в этом случае первая строка файла не будет прочитана до конца

2.9 Редактирование проводников

Сдвиг сегмента цепи возможен в режиме выбора объёктов после его выделения, но при этом его нельзя разделить на части или изменить форму.

Команда Rewire > Manual (Редактирование проводников > Ручное) позволяет добавить точки излома к существующим сегментам цепей и изменить их форму.

После активации команды на существующем участке цепи указывается точка излома проводник и отмечается щелчком левой кнопки мыши.

Удалить добавленный сегмент клавишей «Backspace». Заканчивается редактирование сегмента при нажатии правой кнопки мыши или клавиши «Escape».

2.10 Замена компонентов в проекте

Замена компонента указанного типа в проекте на новый библиотечный компонент осуществляется командой Utils > Force Update (Утилиты > Принудительное обновление).

3. Вывод схемы на принтер

Созданная схема может быть выведена на печать. Распечатка проекта или отдельной части текущей работы производится в различных режимах.

Масштаб распечатываемого изображения и его расположение на листе могут регулироваться. Для установки параметров печати необходимо открыть окно настройки печати File Print. В разделе Page Setup устанавливается масштаб печати. Для печати форматки необходимо установить флажок Title.

4. Создание печатной платы

Графический редактор P-CAD РСВ предназначен для выполнения работ, связанных с технологией разработки и конструирования узлов печатных плат. Он позволяет упаковывать схемы на плату, задавать размеры ПП, ширину проводников и величину индивидуальных зазоров для разных проводников, задавать размеры контактных площадок и диаметры переходных отверстий, экранные слои. Редактор позволяет проводить ручную, интерактивную и автоматическую трассировку проводников и формировать управляющие файлы для технологического оборудования.

Таблица 3 Назначение пиктограмм

Пиктограм.	Эквивалентная команда	Пиктограм.	Эквивалентная команда
	Place/Component (разместить элемент)		Place/Text (разместить текст)
	Place/Connection (ввести электрическую связь)		Place/Attribute (разместить атрибут)
	Place/Pad (разместить стек контактных площадок)		Place/Field (разместить строку данных)
	Place Via (разместить переходные отверстия)		Place/Dimension (проставить размер)
	Place/Line (разместить линию)		Rote/Manual (провести проводники вручную)
	Place/Arc (разместить дугу)		Rout/Miter (сгладить изгиб проводника)
	Place/Polygon (разместить закрашенный полигон, не обладающий электрическими свойствами)		Rout/Bus (проложить шину)
	Place/Point (разместить точку привязки)		Rout/Funout (создать стрингеры)
	Place/Copper Pour (разместить область металлизации с разными штриховками)		Rout/Multi Trace (проложить несколько трасс)
	Place/Cutout (разместить вырез в области металлизации)		Maximize Hugging (улучшить огибание препятствий)
	Place/Keepout (создать барьер трассировки)		Minimize Length (уменьшить длину)
	Place/Plane (создать линию раздела слоя металлизации)		Visible Routing Area (отобразить область трассировки)
	Utils/Record ECOs (начать/ закончить запись файла изменений)		Push trace (оттолкнуть трассы)

4.1 Настройка конфигураций редактора РСВ

Настройка конфигураций производится по команде Options > Сonfigure (Параметры > Конфигурации). Для работы необходимо установить метрическую систему единиц и размер рабочей области. (На рисунке 11 вкладка General группа Units и Workspace Size соответственно). Размер рабочей зоны должен превышать размеры проектируемой ПП. (Остальные конфигурации на данной вкладке можно оставить без изменения)

В окне редактора Options Grid, так же как в Schematic задаётся размер сетки и вид её отображения (точками или линиями).

Параметры трассировки задаются на вкладках Route (для ручной трассировки) и Advanced Route (для улучшенной трассировки).

Рассмотрим параметры улучшенной трассировки:

В группе Routing Angle (Углы трассировки) задаются возможные режимы раскладки проводников

45 Degree - проведение проводников под углом 45 и 90 градусов

90 Degree - использование только вертикальных и горизонтальных проводников

Any Angle - проведение проводников под любым углом

В области Routing Mode (Режим трассировки) выбирается один из следующих режимов раскладки проводников:

- Ignore Rules (Игнорирование правил) - трассы проводятся без учёта заданных правил проектирования. Трассировка в этом режиме производится без учёта имеющихся препятствий и уже проложенных трасс.

- Hug Obstacles (Охват препятствий) - трассы проводятся с учётом правил проектирования в обход существующим препятствиям. Объекты, принадлежащие трассируемой цепи, препятствием не считаются.

- Click Plow (Сдвиг после щелчка) - первоначально трасса проводится в первом режиме, но после щелчка левой кнопки мыши автоматически перестраивается с учётом правил проектирования.

- Interactive Plow (Интерактивный сдвиг) - аналогичен режиму Click Plow

В группе Clossing Effort (Уровень сглаживания) задаётся степень спрямления проводимого участка трассы: None (нет), Weak (слабый), Strong (Сильный). Установка производственных параметров осуществляется на вкладке Manufacturing. Здесь задаются параметры необходимые при производстве ПП

4.2 Установка конфигурации слоёв

Top - проводники на верхней стороне ПП

Top Assy - дополнительные атрибуты на верхней стороне ПП

Top Silk - шелкография на верхнем слое ПП (графика посадочного места, позиционное обозначение)

Top Paste - графика пайки на верхней стороне ПП

Top Mask - графика маски пайки на верхней стороне ПП

Bottom - проводники на нижней стороне ПП

Bottom Assy - атрибуты на нижней стороне ПП

Bottom Silk - шелкография на нижнем слое ПП

Bottom Paste - графика пайки на нижней стороне ПП

Bottom Mask - графика маски пайки на нижней стороне ПП

Board - границы ПП

4.3 Установка толщины линий и проводников

Требуемая толщина линий и проводников задаётся по команде Options > Current line (Параметры > Текущая линия)