1

Федеральное агентство по образованию

Государственное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра радиоэлектроники

Разработка печатной платы

«УМЗЧ с обратной связью по вычитанию искажений.»

с использованием САПР P-CAD 2002

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

“Основы компьютерного проектирования моделирования РЭС”

Тула

2004Федеральное агентство по образованию

Государственное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра радиоэлектроники

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

По курсу “Основы компьютерного моделирования и проектирования радиоэлектронных средств”

Студенту                Овчинников П.В.           группы    220311              

1. Тема     «УМЗЧ с обратной связью по вычитанию искажений.» с использованием САПР P-CAD 2002

2. Срок предоставления к защите________________________________

3. Исходные данные для   курсовой работы: _______________________

схема  УМЗЧ с обратной связью по вычитанию искажений

4. Содержание пояснительной записки

4.1. Общие сведения о системе проектирования печатных плат P-CAD

4.2. Создание компонентов и менеджер библиотек проекта

4.3. Создание схем электрических принципиальных

4.4. Бессточный трассировщик P-CAD Shape-Based Router

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

5. Перечень графического материала

схема электрическая принципиальная,

рисунок проводников печатной платы

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Руководитель_________________________________________________

^{Подпись, дата, фамилия, инициалы}

Студент_____________________________________________________ ^{Подпись, дата, фамилия, инициалы}

Аннотация

В данной работе производится создание проекта в САПР P_CAD 2002 с последующей автоматической трассировкой проводников на печатной плате. Трассировка производится с помощью программы P-CAD Shape-Based Router

Содержание

Введение

1.Моделирование функционального узла схемы электрической принципиальной.

1.1 Моделирование узла с помощью Electronics Workbench.

2. Разработка печатной платы с использованием САПР P-CAD.

2.1 Общие сведения о системе проектирования печатных плат P-CAD.

2.2 Создание компонентов и менеджер библиотек проекта.

2.2.a.Создание символов компонента для схем электрических принципиальных.

2.2.b. Запись созданного элемента в библиотеку.

3. Создание схем электрических принципиальных.

4. Бессточный трассировщик P-CAD Shape-Based Router.

4.a. Настройка стратегии трассировки.

4.b. Ручная трассировка.

4.c. Интерактивная трассировка.

4.d. Автоматическая трассировка.

Заключение.

Список использованных источников.

Введение

Современную жизнь трудно представить без достижений радиоэлектроники. Они применяются почти во всех сферах человеческой деятельности в самых разнообразных формах - от простейших электрических схем до сложнейших вычисли-тельных комплексов. Основу всех этих устройств составляют печатные платы, создание которых требует от разработчика и конструктора учета самых разнообразных, а порой и противоречивых требований. Постоянное совершенствование электронных устройств, в частности, внедрение микросхем и многослойных печатных плат, привело к тому, что их конструирование стало почти невозможным без применения программных средств автоматизации. Такими САПР являются ACCEL EDA, P-CAD 2002, OrCAD и др.

В данной работе рассмотрим приемы проектирования печатных плат в P-CAD 2002.

1.Моделирование функционального узла схемы электрической принципиальной.

рис.1.1 узел принципиальной схемы

1.1 Моделирование узла с помощью Electronics Workbench.

рис.1.2 схема моделированного узла.

рис.1.3 результат моделирования

2. Общие сведения о системе проектирования печатных плат P-CAD

Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) вычислительных и радиоэлектронных устройств. В состав P-GAD входят четыре основных модуля - P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters и ряд других вспомогательных программ.

P-CAD Schematic и P-CAD PCB - соответственно графические редакторы принципиальных электрических схем и ПП. Редакторы имеют системы всплывающих меню в стиле Windows, а наиболее часто применяемым командам назначены пиктограммы. В поставляемых вместе с системой библиотеках зарубежных цифровых ИМС имеются три варианта графики: Normal - нормальный (в стандарте США), DeMorgan -- обозначение логических функций, IEEE -- в стандарте Института инженеров по электротехнике (наиболее близкий к российским стандартам).

Редактор P-CAD PCB может запускаться автономно и позволяет разместить модулл на выбранном монтажно--коммутационном поле и проводить ручную, полуавтоматическую и автоматическую трассировку проводников. Если P-CAD PCB вызывается из редактора P-CAD Schematic, то автоматически составляется список соединений схемы и на поле ПП переносятся изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами. Эта операция называется упаковкой схемы на печатную плату. Затем вычерчивается контур ПП, на нем размещаются компоненты и, наконец, производится трассировка проводников.

Применение шрифтов True Type позволяет использовать на схеме и ПП надписи на русском языке.

Автотрассировщики вызываются из управляющей оболочки P-CAD РСВ, где и производится настройка стратегии трассировки. Информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести на этапах создания принципиальной схемы или ПП. Первый трассировщик QuickRoute относится к трассировщикам лабиринтного типа и предназначен для трассировки простейших ПП. Второй автоматический трассировщик PRO Route трассирует ПП с числом сигнальных слоев до 32. Трассировщик Shape-Based Autorouter - бессеточная программа автотрассировки ПП. Программа предназначена для автоматической разводки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения элементов. Эффективна при поверхностном монтаже корпусов элементов, выполненных в различных системах координат. Имеется возможность размещения проводников под различными углами на разных слоях платы, оптимизации их длины и числа переходных отверстий.

Document Toolbox - дополнительная опция P-CAD РСВ и P-CAD Schematic для размещения на чертежах схем или ПП различных диаграмм и таблиц, составления различных 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. Программа предназначена для расширения возможностей выпуска технической документации без использования чертежных программ типа AutoCAD. Document Toolbox позволяет автоматизировать создание конструкторской документации, необходимой для производства проектируемых ПП.

SPECCTRA - программа ручного, полуавтоматического и автоматического размещения компонентов и трассировки проводников. Трассирует ПП большой сложности с числом слоев до 256. В программе используется так называемая бессеточная Shape-Based - технология трассировки. За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью размещения компонентов, а также обеспечивается трассировка одной и той же цепи трассами различной ширины. Программа SPECCTRA имеет модуль AutoPlace, предназначенный для автоматического размещения компонентов на ПП. Вызов программы производится автономно из среды Windows или из программы P-CAD РСВ.

P-CAD Library Executive - менеджер библиотек. Интегрированные библиотеки P-CAD содержат как графическую информацию о символах и типовых корпусах компонентов, так и текстовую информацию (число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и т.д.). Программа имеет встроенные модули: Symbol Editor -- для создания и редактирования символов компонентов и Pattern Editor -- для создания и редактирования посадочного места и корпуса компонента. Упаковка вентилей компонента, ведение и контроль библиотек осуществляются модулем Library Executive. Модуль имеет средства просмотра библиотечных файлов, поиска компонентов, символов и корпусов компонентов по всем возможным атрибутам.

Вспомогательные утилиты, образующие интерфейс DBX (Data Base Exchange), в частности, производят перенумерацию компонентов, создают отчеты в требуемом формате, автоматически создают компоненты, выводы которых расположены на окружности или образуют массив, рассчитывают паразитные параметры ПП и т. п.

Основные характеристики системы проектирования P-CAD приведены ниже.

Общие характеристики:

· 32-разрядная база данных;

· разрешающая способность P-CAD РСВ и других программ равна 0,001мм;

· до 100 открытых одновременно библиотек;

· число компонентов в одной библиотеке - неограничено;

· до 64 000 электрических цепей в одном проекте;

· до 10 000 выводов в одном компоненте;

· до 5000 секций (вентилей) в одном компоненте;

· до 2000 символов в атрибуте компонента;

· до 2000 символов в текстовой строке;

· до 20 символов в имени вывода, имени цепи, позиционном обозначении вывода (пробелы, знаки табуляции, точки и скобки не допускаются);

· до 16 символов в имени типа компонента (пробелы и знаки табуляции не допускаются);

· до 30 символов в позиционном обозначении компонента (двоеточие, пробелы, знаки табуляции, точка и точка с запятой не допускаются);

· до 8 символов в имени файла (в том числе и при работе в среде Windows);

· многошаговый «откат» вперед и назад. По умолчанию количество запоминаемых шагов установлено равным 10, но эту величину можно при необходимости изменить, редактируя файл конфигурации *.ini.

· минимальный шаг сетки 0,1 mil в английской системе и 0,001 мм в метрической системе (1 mil = 0,001 дюйма = 0,0254 мм, 1 мм = 40 mil). Систему единиц можно изменять в любой фазе проекта.

Графический редактор принципиальных схем P-CAD Schematic:

· до 99 листов схем в одном проекте, максимальный размер листа 60 х 60 дюймов;

· поддержка стандартных форматов листов от А до Е, АО-А4 и др. форматов;

· дискретность угла поворота компонента 90°;

· работает утилита ERC для просмотра и сортировки ошибок в принципиальных схемах;

· перекрестные связи между P-CAD Schematic и P-CAD РСВ позволяют для выбранной на схеме цепи высветить на ПП соответствующий ей проводник и наоборот;

· возможна передача данных в программу моделирования Dr. Spice A/D.

Графический редактор печатных плат, P-CAD РСВ:

· до 99 слоев в ПП, из них 11 слоев предварительно определены;

· максимальный размер ПП 60 х 60 дюймов;

· автоматическая коррекция принципиальных схем по изменениям в печатной плате и наоборот (коррекция «назад» и «вперед»);

· до 64 000 типов контактных площадок в проекте;

· ширина проводника на ПП до 10 мм;

· до 64 000 стилей стеков контактных площадок в проекте;

· контактные площадки различных форм: эллипс, овал, прямоугольник, скругленный прямоугольник, сквозное переходное отверстие, перекрестье для сверления (target), непосредственное соединение, тепловой барьер с 2 или 4 перемычками;

· контроль соблюдения зазоров и полноты разводки ПП;

· минимальный дискрет угла поворота текста и графических объектов -- 0,1 град;

· поддержка управляющих файлов фотоплоттеров Gerber и сверлильных станков с ЧПУ типа Excellon.

3.Создание компонентов и менеджер библиотек проекта

Если при проектировании пользователь и применяет уже созданные им ранее или кем-либо другим библиотеки компонентов, то в процессе работы неизбежно возникает задача или создания новых, или редактирования ранее созданных компонентов для привязки их к требованиям конкретного проекта.

3.1. Создание символов компонента для схем электрических прин

ципиальных

В текущем параграфе описываются последовательность создания символьных образов компонентов и правила занесения их в личную библиотеку. Приведен пример создания символа компонента, отображающего на схеме контакт заземления.

Для решения поставленной задачи используется встроенный в систему специальный графический редактор P-CAD Symbol Editor. Указанный редактор может быть запущен автономно исполняемым модулем SYMED.EXE, или из редактора P-CAD Schematic, или из редактора P-Cad PCB, или из менеджера библиотек P-CAD Library Executive после выполнения команды Utils/P-CAD Symbol Editor.

На рис. 3.1 представлен экранный интерфейс указанного редактора, основные элементы которого описаны выше. Отличием данного интерфейса является наличие четырех дополнительных кнопок:

Рис. 3.1. Экран редактора P-CAD Symbol Editor

· Validate Symbol - средства проверки правильности созданного символа;

· Renumber Pins - средства перенумерации выводов символа; »

· Symbol Attributes - средства просмотра атрибутов символа; Symbol Wizard - мастер создания символа компонента.

Слева расположена панель Placement Toolbar с пиктограммами для размещения вывода символа, рисования линии, дуги, полигона, установки точки привязки символа, ввода текста, задания атрибутов символа и размещения стандартного символа IEEE, указывающего функциональное назначение символа.

После загрузки редактора P-CAD Symbol Editor для создания символа компонента необходимо проделать операции, указанные ниже.

1. Настройка конфигурации графического редактора

Выполнить команду Options/Configure. Установить систему единиц -- мм, размер форматки - А4. Нажать кнопку ОК. Размер рабочего поля составит примерно 280x210 мм.

Выполнить команду Options/Grids. Появится диалоговое окно для определения списка нужных сеток. Для установки сетки с нужным шагом надо в поле Grid Spasing ввести числовое значение шага (например, 5 мм) и нажать кнопку Add (добавить), а затем -кнопку ОК. В случае необходимости можно добавить и другие размеры шагов сетки. После ввода каждого значения шага сетки необходимо нажимать кнопку Add. Переключение шагов сетки в дальнейшем можно производить непосредственно в окне

В области Width (ширина) установить Thin (тонкая линия -- толщиной 0.254 мм - по умолчанию), в области Style установить Solid (сплошная линия) и нажать кнопку ОК. Пользователь может установить нестандартную толщину линии после активизации флажка User и ввода в окно нужного значения толщины линии. Переключение на нужную толщину линии можно производить в процессе рисования установкой соответствующих значений толщины линии в окне строки состояний.

После выполнения команды Options/Display (рис. 3.2) в области Item Colors диалогового окна закладки Colors устанавливаются цвета для различных частей символа: контакта (Pin), линии (Line), полигона (Polygon), текста (Text), свободного вывода (Open End). В области Display Colors устанавливаются цвета для фона экрана (Background), основной сетки (1x Grid), сетки с увеличенным шагом (10х Grid), для подсвечиваемых объектов (Highlight), для выбранных объектов (Selection). При выборе стиля курсора в области Cursor Style закладки Miscellaneous активизируют соответствующие флажки: стрелка (Arrow), маленькое перекрестье (Small Cross), перекрестье во весь экран (Large Cross).

Рис. 3.2. Настройка параметров дисплея

2. Рисование контура графического изображения символа компо

нента

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.

3. Создание символов компонентов

Приведем последовательность операций для создания-образа символа на примере вентиля (секции) для микросхемы К155ЛАЗ.

Условимся, что шаг между выводами символа кратен 5 мм.

Установите шаг сетки 2,5 мм и нарисуйте прямоугольник размером 7,5x10 мм.

Создаем выводы символа. Выбрать команду Place/Pin и щелкнуть левой кнопкой мыши. В появившемся диалоговом окне (рис. 3.3) в поле Length (длина) установить флажок Normal (нормальная длина контакта).

Рис. 3.3. Диалоговое окно для создания контактов символа

В поле Outside Edge (выходной контакт) выбрать значение Dot (кружок инверсии). В окне Default Pin Des (позиционное обозначение первого вывода) проставить единицу. В поле Display включить флажки Pin Des (позиционное обозначение контакта на схеме) и Pin Name (имя контакта). Включить флажок Increment Pin Des (приращение номера очередного размещаемого контакта на единицу). В поле Text Style в строках Pin Name и Pin Des выбрать стиль текста DefaultTTF.Нажать ОК.

Переместить курсор в ту точку (в нашем случае отступить сверху от правого верхнего угла прямоугольника на 5 мм) графического изображения символа, где будет размещен выход вентиля, нажать левую кнопку мыши (появится изображение контакта с инверсным выходом) и, не отпуская кнопку мыши, нажать два раза клавишу R для разворота контакта в нужное положение, а затем отпустить кнопку мыши. Контакт установлен. Нажать правую кнопку мыши или клавишу Esc.

Нажать кнопку левую кнопку мыши для ввода входных контактов. В открывшемся диалоговом окне в поле Outside Edge выбрать None (убрать кружок инверсии) и в окне Default Pin Des проставить цифру 2 (позиционный номер следующего вывода символа). Нажать кнопку ОК.

Для построения первого входного контакта установить курсор в точку с координатами, определяющими пропорции изображения символа (в нашем случае отступить сверху от левого верхнего угла прямоугольника на 2,5 мм), нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, дважды нажать клавишу R (для разворота изображения вывода на 180°), а затем отпустить кнопку мыши.

Для построения второго входного контакта установить курсор в нужную точку (на 5 мм ниже линии первого контакта) и щелкнуть левой кнопкой мыши.

В результате появится изображение символа компонента с нумерованными двумя входными и одним инверсным выходным контактами.

Для ввода текста выполнить команду Place/Text, затем установить курсор внутрь контура изображения символа и щелкнуть мышью. В поле Text открывшегося диалогового окна набрать символ &, установить выравнивание текста (Justification) по центру как по вертикали, так и по горизонтали. В списке стилей текста (Style) выбрать стиль DefaultTTF. Нажать кнопку Place. Если выделить текст, то его можно развернуть, нажав клавишу R необходимое число раз, или переместить в нужное место, если первоначальное размещение оказалось не очень удачным.

При необходимости для перенумерации контактов выполняется команда Utils/Renumber. В области окна Туре установить режим Pin Number.

В окнах Starting Pin Number (стартовый номер контакта) и Increment Value (приращение, нумерации) установить значение единица. Нажать кнопку ОК.

Устанавливайте курсор на нужный контакт и нажимайте левую кнопку мыши (см. рисунок компонента в документации!). В результате изображения контактов изменят свой цвет и будут пронумерованы в указанной вами последовательности (номера контактов не видны).

Для изменения позиционных обозначений контактов вновь вызовите команду Utils/ Number, включите флажок Default Pin Designator, в окнах Starting Pin Designator и Increment Value проставьте единицу и нажмите ОК. Затем прощелкайте контакты в нужной последовательности. На экране появятся позиционные номера контактов, после выделения которых (нажать клавишу Shift) можно изменить их местоположение на рисунке.

Выполните команду Place/Ref Point для задания точки привязки символа. Переместите курсор в точку первого контакта символа и щелкните мышью. В результате сверху изображения первого контакта появится светлый прямоугольник с диагоналями.

Выполните команду Place/Attribute для задания атрибутов символа: места для размещения позиционного обозначения элемента на схеме и надписи типа элемента. Для этого щелкните мышью и в появившемся диалоговом окне в области категорий атрибута (Attribute Category) укажите назначение атрибута для элемента (Component). В области имен атрибутов (Name) выбрать имя атрибута позиционного обозначения (Refdes). В списке Text Style установить стиль текста Default TTF. В области выравнивания текста (Justification) установить выравнивание текста по вертикали -- вниз, а по горизонтали -- центр. Нажать кнопку ОК. Установить курсор сверху изображения символа и щелкнуть мышью. После выделения позиционного обозначения символа его можно перетащить надпись в нужное место рисунка.

Повторите предыдущую операцию для вывода имени компонента (Туре) в соответствующем месте рисунка символа.

Результат создания символа компонента представлен на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Вентиль (секция) символа библиотечного элемента К155ЛАЗ

Имя контакта выводится на экран после выделения контакта, выбора в контекстном меню строки Properties, активизации флажка Pin Name, простановке в окне Default Pin Name имени контакта и нажатии на кнопку ОК.

Для проверки правильности создания символа выполните команду Utils/Validate. Появится соответствующее ситуации сообщение -- правильно или неправильно выполнено кодирование символа компонента.

3.2. Запись созданного элемента в библиотеку

А) Запись символа в имеющуюся библиотеку

Вызвать команду Symbol/Save As. Откроется диалоговое окно Symbol Save To Library (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Подсоединенная к проекту библиотека

В поле Library выбрать имя нужной библиотеки. Включить метку занесения информации в библиотеку как отдельного элемента - Create Component. В окне Symbol набрать имя символа NAND, в окне Component - имя компонента К155ЛАЗ и нажать кнопку ОК. В появившемся диалоговом окне Save Component As в области Component Туре установить флажок Normal и нажать ОК.

Если выполнить команду Save To File As, то можно сохранить файл с новым именем, не включая его в библиотеку (расширение файла .sym).

Если выполнить команду Save To File, то можно сохранить файл со старым именем, не включая его в библиотеку (расширение файла .sym).

Б) Запись символа в новую библиотеку

Выбрать команду Library/New и в открывшемся диалоговом окне установить нужный диск, открыть(создать) папку, дать имя библиотеке с обязательным расширением .lib и нажать кнопку Сохранить.

Для записи символа в созданную библиотеку повторить действия пункта А.

4. Создание схем электрических принципиальных

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:

· Загрузите графический редактор P-CAD Schematic.

· Настройте конфигурацию редактора. При настройке щелкните кнопку Edit Title Sheets, затем в заставке Titles в области Title Block щёлкните кнопку Select, выберите файл с готовой форматкой и щелкните кнопку Открыть. Закройте все предыдущие окна. На экране появится изображение форматки с полями.

· Выполните команду для заполнения информации о проекте File/ Design Info/Fields, затем последовательно выделяйте нужные строчки, нажимайте кнопку Properties и заполняйте окно Value нужным текстом в заставке Field Properties. После ввода каждой категории данных нажимайте 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 -- число листов проекта;

Sheets Number -- номер текущего листа.

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

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

· Загрузите нужные библиотеки командой Library Setup, добавляя их имена в область Open Libraries после нажатия кнопки Add.

Размещение библиотечных элементов в поле форматки. Настройте рабочее окно так, чтобы была видна вся форматка. После этого выполните команду Place/Part и в появившемся диалоговом окне выберите требуемый символ, активизировав нужную строку появившегося списка элементов открытой ранее библиотеки (или откройте нужную библиотеку, нажав кнопку Library Setup). Предварительно изображение выбранного символа можно просмотреть после нажатия на кнопку Browse. В окне Part Num по умолчанию указывается номер секции 1, однако вы можете изменить номер секции в окне.

Напомним, что Num Parts обозначает число логических секций, входящих в компонент, a Part Num - 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 нажмите ОК.

Чтобы секции компонента вместо буквенных обозначений имели последовательную числовую нумерацию, необходимо в программе P-CAD Library Executive в меню Component Information выбрать способ числовой нумерации секций 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 (user defined) вручную после выделения соответствующей секции и вызова команды Place Attribute (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 Part Properties (рис. 4.1) в закладке Symbol в области Visibility убирается флажок Ref Des и нажимается кнопка ОК. В окне Value можно проставить значение номинала компонента, например конденсатора или резистора.

Рис. 4.1. 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 Symbol Pins в областях Pin Designator или Pin Name 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 щелкните 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 повторите 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 удерживайте 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/Current Wire: 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 щелкните правую кнопку мыши или клавишу Esc. Для включения в цепь дополнительной точки излома выполняется команда Rewire/Manual.

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 Net Name 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 Text Styles 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/Rename Nets. Щелкнуть по первой цепи и затем в появившемся диалоговом окне Utils/Rename Wire/ Port дать имя цепи с начальным номером (например, А1), активизировать флажок Increment Name-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.

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 выполните команду Place/Bus и проведите 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 Bus Connection Mode установить в соответствующую позицию.

После вызова команды Place/Port щелкните в любом месте экрана -появится диалоговое окно. В Net Name можно ввести имя электрической цепи. Если желательна упорядоченная последовательность имен цепей подводимых к шине, установите флажок Increment Port Name. Переключатели Pin Count, Pin Length и Pin Orientation (число контактов порта, длина, вывода и ориентация контакта соответственно) установите в нужное положение. Установите форму порта Port Shape и нажмите кнопку ОК.

Теперь можно подключать порты к именуемым цепям щелчком мыши. Текущее имя цепи отображается автоматически (рис. 4.3). Именованные таким образом цепи являются глобальными (Global) и их можно переименовывать командой Edit/Nets.

Рис. 4.3. 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 Bus Name 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 Net Name закладки Net окна Wire/Properties.

5. Бессеточный трассировщик P-CAD Shape-Based Router

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).

5.1. Настройка стратегии трассировки

Настройка стратегии трассировщика производится после его запуска с помощью диалогового окна Options/Auto-Router (рис. 5.1).

Диалоговое окно имеет три закладки: Routing Passes, Parameters и Testpoints.

В закладке Routing Passes в областях Router Passes и Manufacturing Passes устанавливаются различные процедуры (проходы) трассировки:

Рис. 5.1. 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».

Fan Out Used SMD Pins (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.

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

Shape Router - Push and Shove (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.

Shape Router - Rip Up (разрыв) - после выполнения процедуры Push and Shove 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.

Clean During Routing - спрямление проводников в процессе трассировки.

Clean After Routing - спрямление проводников после окончания трассировки.

Evenly Space Traces -- раздвижка проводников с целью более равномерного заполнения ими всей площади печатной платы.

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

В окне Routed Corners закладки Routing Passes устанавливается допустимое значение угла изломов проводников -- 45° или 90°.

В закладке Parameters (рис. 5.2) устанавливаются параметры трассировки для различных слоев платы.

Рис. 5.2. Установка параметров автотрассировщика

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 Analyze Directions.

· Disabled - запрет трассировки.

· Fan Out -- генерация стрингеров в виде веера.

· Plane - внутренний слой металлизации.

· Vertical - вертикальная ориентация проводников.

· Horizontal - горизонтальная ориентация проводников.

· Any Direction - любое направление проводников при трассировке.

· Angled Direction per Layer - 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.

· Via Type -- запрет или разрешение для ввода переходных отверстий (No Vias, Thruhole Only).

· 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.

· Vias under SMD -- запрет(No) или разрешение (Yes) размещения переходных отверстий под планарными контактными площадками.

· Primary Pad Size -- установка диаметра наиболее типичных штыревых контактных площадок.

· Primary Via Width - установка диаметра наиболее типичных переходных отверстий.

· Primary Trace Width - диаметр текущего переходного отверстия, установленного в графическом редакторе.

· Primary Clearance -- 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 Routing Passes должен быть включен флажок Add Testpoints.

Параметры закладки Testpoints следующие.

· Existing Via - существующие переходные отверстия.

· Component Pad (Bottom Only) -- контактные площадки (только на нижней стороне печатной платы).

· Testpoint Pad (Top Only) - ранее вставленные программой трассировки контрольные точки (только на верхней стороне платы).

· Testpoint Pad (Bottom Only) -- ранее вставленные программой трассировки контрольные точки (только на нижней стороне платы).

· Testpoint Pad (Thruhole) - ранее вставленные программой трассировки сквозные контрольные точки.

· Testpoint Grid -- шаг сетки, в узлах которой размещаются контрольные точки.

· Testpoint Reference Designator - префикс позиционных обозначений контрольных точек ((Testpoint, TP,T).

· Lockdown existing used testpoints - разрешение пользовать контрольные точки, которые созданы в предыдущем сеансе трассировки.

Для каждой электрической цепи можно задать индивидуальный набор атрибутов, который будет использоваться при автотрассировке. Нужные атрибуты цепей устанавливаются в окне Net Attributes, которое вызывается командой Edit/Net Attributes

В этом окне можно задать:

· Display - режим отображения цепи на экран (True/False);

· Priority -- очередность автотрассировки цепей (до 20 цепей);

· Length Minimize - режим минимизации длины конкретной цепи: None - нет требований к длине цепи, Min Dist - минимизация общей длины цепи, Daisy -- сохранение последовательного соединения контактных площадок (стиль Daisy-chain), Horizontal -- горизонтальная прокладка цепи (обычно используется для цепей «питание» и «земля», Vertical - вертикальная прокладка цепи (обычно используется для цепей «питание» и «земля»);

· Route Action -- стиль автотрассировки: Default -- стандартный стиль автотрассировки (если печатная плата двухслойная, то стрингеры создаются только для планарных контактных площадок), Route -- трассировка цепи без генерации стрингеров, No Route - запрет трассировки цепи, Locked - запрет перетрассировки ранее проложенной цепи, Fan Out/Route - предварительная генерация стрингеров для планарных контактных площадок (если таковые имеются) выбранной цепи, а затем ее трассировка, Fan Out/Plane -предварительная генерация стрингеров для планарных контактных площадок (если таковые имеются) выбранной цепи, без ее трассировки (для слоев «земли» и «питания»);

· Route Layers - выбор слоев трассировки для конкретной цепи: Аll Routing - трассировка на всех сигнальных слоях, Тор - трассировка только на верхнем слое, Bottom - трассировка только на нижнем слое;

· Width - ширина трассы конкретной цепи (по умолчанию всем трассам назначается ширина, определенная в поле Primery Trace Width закладки Parameters окна Autorouter Setup).

Для быстрого поиска нужной цепи в окне Find Net диалогового окна Net Attributes можно указать имя (номер) этой цепи.

Перед началом трассировки рекомендуется выполнить команду Reports/Pre-Route Synopsis, которая кратко информирует о возможных будущих результатах трассировки (файл SR.RPT). При анализе файла пользователь принимает решение о начале трассировки или о частичном изменении параметров стратегии трассировки или параметров печатной платы.

По команде View/Density можно получить цветную графическую карту плотности трассировки печатной платы. На этой карте красным цветом обозначена наибольшая плотность трасс, голубым -- наименьшая плотность. Если на печатной плате одно или несколько пятен красного цвета, занимающие более 10-20% площади печатной платы, то для успешной трассировки рекомендуется переразместить компоненты.

5.2. Ручная трассировка

Ручная трассировка новых соединений или редактирование существующих трасс производится после выполнения команды Tools/ Manual route. Перед началом работы на печатной плате должны быть размещены компоненты и определены соединения между контактами компонентов по команде Place/Connection или загружена полученная ранее информация о соединениях командой Utils/Load Netlist. Необходимо проверить также наличие всех слоев для трассировки (в противном случае необходимо выполнить команду Options/Layers и настроить слои трассировки). Трассировка производится только в сигнальных слоях. При попытке использовать для трассировки несигнальные слои появляется сообщение об ошибке.

Трасса на печатной плате фиксируется щелчками левой кнопки мыши в местах начала трассы, ее изломов и конца трассы. В случае нарушения допустимых зазоров между объектами на печатной плате ошибка помечается маркерами (кружками) желтого цвета.

Переход трассы из одного слоя на другой с автоматической вставкой переходного отверстия производится нажатием на клавишу номера сигнального слоя. Клавиша L позволяет переключать сигнальные слои.

Для удаления последнего сегмента трассы в контекстном меню нажимается строчка Undo.

Если нужно прервать трассировку в том месте, где находится курсор (при нажатой левой клавиши мыши), можно воспользоваться клавишей / (прямой слэш). Эта клавиша либо прерывает прокладку трассы, либо показывает кратчайший путь от прерванного места до контакта. Этот кратчайший путь называется оптимизацией частично выполненной трассировки, и этот режим включается флажком Optimize Partial Route команды Options/Configure.

В процессе выполнения ручной трассировки после нажатия на правую кнопку мыши появляется контекстное меню, которое позволяет выполнить следующие операции:

· Exit - завершение прокладки трассы (трасса остается неразведенной);

· Finish -- автоматическое завершение трассы программой;

· Lock - прекращение прокладки трассы (трасса остается недоразведенной).

5.3. Интерактивная трассировка

Интерактивная трассировка выполняется с помощью набора команд меню Tools.

· Autorowte Connection (автоматическая трассировка одного соединения) -- пользователь последовательно, цепь за цепью, указывает порядок трассировки соединений.

· Autoroute Net (автоматическая трассировка одной цепи) -- после выбора нужной цепи будет произведена ее трассировка с соблюдением всех обусловленных ранее ограничений на трассировку указанной цепи.

· Autoroute Component (автоматическая трассировка всех связей компонента) -- выбор компонента производится указанием мышью на один из его выводов. Затем автоматически проводятся все цепи, инцидентные всем контактам выбранного компонента.

· Autoroute Area (автоматическая трассировка в выбранной области) -- необходимо очертить область печатной платы, после чего все соединения, начинающиеся или заканчивающиеся в этой области, будут проведены автоматически.

Для соединения контактов надо щелкнуть по контакту (или по электрической связи, проложенной ранее), к которому подходит нужная связь. От контакта к контакту будет проложена трасса с возможными переходами из слоя в слой.

При интерактивной трассировке выполняются заданные атрибуты цепей:

· WIDTH - ширина трассы;

· VIASTYLE -- стиль переходного отверстия;

· CLEARANCE - величина любого зазора;

· PADTOPADCLEARANCE -- зазор между контактами компонента;

· PADTOLINECLEARANCE - зазор между контактом и линией трассы;

· LINETOLINECLEARANCE - зазор между линиями трасс;

· VIATOPADCLEARANCE - зазор между контактной площадкой и переходным отверстием;

· VIATOLINECLEARANCE -- зазор между контактной площадкой и линией трассы;

· VIATOVIACLEARANCE - зазор между контактными площадками.

Если результаты трассировки не удовлетворяют пользователя, то можно выполнить следующие команды:

· Unroute All Nets - удаление всех проложенных цепей.

· Unroute Conflicts -- удаление всех цепей, имеющих помеченные на печатной плате конфликтные точки.

· Unroute Net -- удаление всей трассы одной цепи.

· Unroute Connections - удаление трассы, соединяющей две контактные площадки.

· Unroute Segment -- удаление сегмента цепи.

При интерактивной трассировке рекомендуется перед окончательным проведением цепи использовать команду Tools/Sketch Route. При указании на цепь подсвечивается вся электрическая цепь. Далее указывается один из контактов цепи и, не отпуская левую клавишу мыши, вычерчивается (неровной линией) предполагаемая трасса, которая после отпускания клавиши мыши проводится окончательно с соблюдением всех установленных правил трассировки.

5.4. Автоматическая трассировка

Автоматическая трассировка производится после выполнения команды Tools/Start Autorouter в меню автотрассировщика P-CAD ShapeBased Router (рис. 5.4). 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 or more connection cannot be routed (одно или более соединений не может быть проведено) проанализируйте текстовый файл *.LOG, внесите нужные исправления и начните трассировку заново.