Автоматизированное проектирование электронных модулей Лабораторный практикум

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ'ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

О. Л. Смирнов, С. Ю. Питерский

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ Лабораторный практикум

Санкт'Петербург 2005

УДК 621.396:681.3.02 ББК 39.965 С50

Смирнов О. Л., Питерский С. Ю. С50 Автоматизированное проектирование электронных модулей: Лаб. практикум / СПбГУАП. СПб., 2005. 168 с.: ил. В лабораторный практикум входят девять лабораторных работ по всем этапам автоматизированного проектирования электронных моду' лей первого уровня в пакетах P'CAD и AutoCAD, начиная с создания библиотеки элементов электрической схемы и кончая конструкторс' кой документацией, состоящей из чертежей электрической схемы, печатной платы и сборочного чертежа электронного модуля. Лабораторный практикум предназначен для студентов специально' стей «Проектирование и технология электронных средств», «Проекти' рование и технология электронно'вычислительных средств», «Техно' логия приборостроения», выполняющих лабораторный практикум на дневном и вечернем факультетах, а также слушателей факультета по' вышения квалификации преподавателей.

Рецензенты кафедра микроэлектроники и технологии радиоаппаратуры Санкт'Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ»; доктор технических наук профессор Е. Э. Чернышев

© 2

ГОУ ВПО «СПбГУАП», 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ Изделия радиоэлектроники и вычислительной техники исполь' зуются почти во всех сферах человеческой деятельности от простей' ших электрических схем до сложнейших вычислительных комплек' сов. Основу этих устройств составляют электронные модули на пе' чатных платах, создание которых требует от разработчика и конст' руктора учета многих противоречивых требований. Постоянное со' вершенствование электронных устройств, использование микросхем и многослойных печатных плат привело к тому, что их конструиро' вание стало невозможным без средств автоматизации. Одними из наиболее широко используемых пакетов прикладных программ САПР ЭВС и РЭС являются пакеты P'CAD 2002 и AutoCAD 2002. Система проектирования P'СAD 2002 содержит пять основных компонентов: Symbol Editor, в среде которого производится разработка электри' ческих символов элементов; Pattern Editor, применяющийся при разработке посадочных мест корпусов элементов; Library Executive, используемый при создании компонентов элект' рических схем; Schematic, служащий для автоматизированного проектирования принципиальных схем; PCB, в котором осуществляется разработка топологии печатной платы. Пакет AutoCAD 2002 является мощным пакетом автоматизиро' ванного конструирования и широко используется на предприятиях радиоэлектронного профиля, выпускающих как специальную, так и гражданскую продукцию. Знание возможностей пакета и наличие практических навыков по работе с ним является необходимым усло' вием для успешной адаптации выпускников в научных организаци' ях и промышленных предприятиях. Применение этих пакетов позволяет создать завершенный цикл этапов конструкторского проектирования электронных модулей пер' вого уровня: выбора варианта принципиальной схемы, создания биб' 3

лиотеки ее нестандартных электрорадиоэлементов, формирования принципиальной схемы, разработки топологии печатной платы, со' хранения в формате обмена файлами необходимых видов печатной платы и схемы, проектирования фрагментов рабочего и сборочного чертежей платы и электронного модуля и сборки этих фрагментов в рабочий и сборочный чертежи модуля. Представленный в данном методическом материале цикл лабора' торных работ предназначен для студентов вычислительных, прибо' ростроительных и радиотехнических специальностей, обучающих' ся на кафедре технологии аэрокосмического приборостроения. Лабораторный практикум построен на принципе последователь' ного проектирования электронного модуля с развитием и закреп' лением знаний и навыков работы с пакетами прикладных программ P'CAD 2002 и AutoCAD 2002. Структурно лабораторный практикум объединяет девять лабора' торных работ, каждая из которых содержит теоретический матери' ал, порядок выполнения работы и оформления результатов. Резуль' таты работы представляются, как правило, в виде файлов, формат и наименование которых определяются требованиями по оформлению результатов. Каждая работа заканчивается контрольными вопросами, позво' ляющими провести самоконтроль и укрепить теоретические знания и практические навыки. Библиографический список включает учебные пособия и научно' техническую литературу, предназначенные для более глубокого изу' чения дисциплины.

4

Лабораторная работа № 1 ФОРМИРОВАНИЕ БИБЛИОТЕКИ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ Цель работы: изучение методики создания библиотек и библио' течных компонентов электрических схем в системе автоматизиро' ванного проектирования печатных плат P'CAD. 1. Методические указания по подготовке к работе В процессе выполнения лабораторной работы студенты должны освоить методики: настройки пользовательского интерфейса редакторов Symbol Editor и Pattern Editor; создания условно'графических обозначений элементов схемы в редакторе Symbol Editor; создания посадочных мест элементов схемы в редакторе Pattern Editor; создания компонентов элементов схемы в менеджере библиотек Library Executive. Настройка пользовательского интерфейса описана во втором раз' деле работы. Последовательность создания компонентов описывается на двух примерах: интегральной схемы однородной структуры со штыревы' ми выводами К155 ЛАЗ с четырьмя логическими элементами 2И'НЕ (компоненты с планарными выводами создаются так же) и потенци' ометра типа СП5'35Б. 1.1. Создание символа компонента в редакторе Symbol Editor Сначала по команде Options/Configure выбирают систему единиц (мм) и по команде Options/Grids устанавливают необходимый шаг сетки 5 мм. Затем по командам Place/Line, Place/Arc рисуется контур символа линиями шириной 0,25 мм. Текстовые надписи наносят по коман' де Place/Text, выводы по команде Place/Pin. В меню этой команды графе Display нужно включить опции Pin Name и Pin Des (видимость на схеме имен и номеров выводов) в графе Length указать длину 5

вывода (Short – 2,5 мм, Normal – 7,5 мм, Long – 12,5, мм, User – назначается пользователем). Графику вывода выбирают в графе Display Characteristics. После этого щелчками мыши размещаются выводы символа. Вращение выводов (не отпуская кнопки мыши) на 90° выполняется клавишей R, а зеркальное отображение – кла' вишей F (при этом изменяется ориентация позиционного обозна' чения вывода, которое, при необходимости, в дальнейшем переме' щается вручную). В результате рисуется заготовка символа ИС К155ЛАЗ. Далее по команде Place/Attributes размещают атрибуты RefDes и Туре. Все выводы символа получают одинаковое позиционное обозначение по умолчанию. Выводы нумеруют по команде Utils/Renumber. В гра' фе Туре выбирают режим нумерации выводов Default Pin Des и на стро' ках Starting Number и Increment Value задаются начальные значение и приращение позиционных обозначений выводов. Для нумерации выводов их по очереди выбирают курсором, начиная с первого. В качестве точки привязки по команде Place/Point обычно отмечают верхний левый вывод символа элемента. З а м е ч а н и е . При создании символа многосекционного ком' понента таким образом нумеруются только выводы первой секции, а выводы остальных секций нумеруются позже в таблице выводов Pins View. В заключение все объекты, относящиеся к символу компонен' та, выделяются в окне и выполняется команда его занесения в биб' лиотеку Library/Pattern Save. В меню этой команды выбирают имя одной из открытых библиотек, куда нужно занести созданный сим' вол, и вводят его имя, например К155 LA3. При этом нельзя вклю' чать параметр Create Component, если компонент будет создан поз' же с помощью Library Executive. Проще всего УГО микросхемы рисовать командой Symbol/Symbol Wizard. На экране справа видно рабочее поле с изображением УГО микросхемы, а слева видна панель управления параметрами УГО микросхемы. На ней расположены команды: Symbol Width, Pin Spacing, Number Pins Left, Number Pins Right, Line Width, Default Pin Name, Default Pin Designator, Current Pin Number, Length, Display, Exit, Finish. Назначение команд понятно из названия команд. Команда Exit оз' начает выход из команды Wizard без установленных значений пара' метров, а команда Finish – c установленными значениями парамет' ров изображения УГО микросхемы. В случае создания символа потенциометра устанавливаются два значения шага сетки: 2.5 и 1.25 мм. Первый шаг нужен для про' 6

верки правильности расположения выводов элемента относитель' но координатной сетки. Для соединения проводников электричес' ких цепей с выводами элементов без разрывов необходимо, чтобы центры выводов элементов находились в узлах координатной сет' ки. При формировании схемы используется сетка с шагом линий 2.5 мм (или 2.54 мм при использовании импортных микросхем и других элементов). Любые линии, в том числе и цепи, можно рисо' вать только по линиям координатной сетки. Если выводы элемен' та находятся не на пересечении линий сетки, то цепь невозможно подвести к выводу этого элемента. Второй шаг нужен для рисования УГО элемента с правильными соотношениями его частей. Потенциометр на схеме имеет вид пря' моугольника с размерами 7.5´2.5 мм. Продольная и поперечная оси прямоугольника должны совпадать с линиями координатной сетки. Вдоль поперечной оси над прямоугольником рисуется не' большая стрелка, обозначающая движок потенциометра, а вдоль продольной – два небольших отрезка по разные стороны прямоу' гольника, обозначающие основание выводов потенциометра. Рас' стояние между этими отрезками и сторонами прямоугольника кратно 1.25 мм. Это означает, что рисунок УГО потенциометра можно выполнить только в сетке с шагом 1.25 мм. Концы этих отрезков и стрелки могут оказаться между точками сетки с шагом 2.5 мм. Тогда нужно перейти в сетку с шагом вдвое меньшим и сдвинуть УГО потенциометра так, чтобы концы отрезков и стрел' ки оказались в узлах сетки. Перед рисованием УГО необходимо клавишами «плюс» и «ми' нус» на цифровой клавиатуре установить такой вид рабочего поля редактора, на котором будут видны точки сетки не 10´ Grid, а 1´ Grid. Они отличаются своим цветом. Их цвета можно посмотреть в окне команды Option Display, в закладке Colors. Затем командой Place/ Line прорисовываем контур, стрелку и ос' нования выводов УГО потенциометра. Переходом с сетки 2.5 мм на 1.25 мм и обратно нужно убедиться, что концы всех трех отрез' ков находятся на пересечении линий сетки с шагом 2.5 мм. Далее командой Place/Pin присоединяют к УГО выводы слева под № 1, справа под № 2 и к стрелке под № 3. Выводы лучше брать короткими, Default Pin Des и Pin Name лучше нумеровать как Pin Numbers, и в поле Display имеет смысл поставить галочку только в окошке Pin Des. После прорисовки выводов следует командой Place Ref Point по' ставить точку привязки на первый вывод, командой Place Attribute 7

расположить над УГО потенциометра указатель {RefDes} положе' ния позиционного обозначения потенциометра (например, R1) и указатель {Value} положения номинального значения сопротивления потенциометра (например, 50 К). Командой Validate нужно убедиться в отсутствии ошибок и после этого сохранить УГО потенциометра в библиотеке пользователя под именем, например, VarRes. 1.2. Создание корпуса компонента в редакторе Pattern Editor В этом разделе рассмотрим создание посадочного места (изображе' ния корпуса с выводами ) элемента схемы на пример логической мик' росхемы и потенциометра СП5'35Б. Сначала по команде Options/Configure выбирают систему единиц и по команде Options/Grids устанавливают необходимый шаг сетки, рав' ный расстоянию между выводами. Затем в два ряда размещают 14 выводов с шагом 2,5 мм между выводами и расстоянием между рядами 7,5 мм. В качестве стиля сте' ка контактных площадок с помощью команды Options/Pad Style выби' рают стиль по умолчанию Default или любой другой. Сначала по ко' манде Place/Pad размещают первый вывод компонента. Остальные выводы можно разместить двумя способами. Во'первых, их можно разместить вручную, продолжая выполнение команды Place/Pad. Од' нако удобнее скопировать первый вывод, выделить его и по команде Edit/Copy Matrix: установить в появившемся окне число рядов Number of Columns – 2, расстояние между рядами Column Spacing – 7,5 мм, чис' ло строк Number of Rows – 7, и расстояние между выводами Row Spacing – 2,5 мм. Затем шаг сетки уменьшают до 0.5 мм, и на слое Top Silk рисуется контур компонента с помощью команд Place/Line, Place/Arc линиями шириной 0.2 мм. Далее на слой Top Silk по команде Place/Attributes/Component разме' щают атрибуты RefDes и Туре (последний повернут на 90°). При размещении выводов все они по умолчанию получили по' рядковый номер 0. Автоматическая нумерация выводов выполня' ется по команде Utils/Renumber с предварительно включенным ре' жимом выбора. В диалоговом меню команды указывают тип нуме' рации Pad Num, начальный номер 1 (Starting Number) и приращение номеров 1 (Increment Value). Для присвоения номеров выводы по очереди помечают курсором согласно цоколевке корпуса. В каче' стве точки привязки по команде Place/Point/Ref Point отмечают вер' хний левый (или нижний левый) вывод компонента (при необхо' димости также отмечают Glue Dot, Pick and Place и Test Point). 8

В заключение все объекты, относящиеся к корпусу компонента, выделяют и выполняют команду занесения его в библиотеку Library/ Pattern Save As. В меню этой команды указывают имя одной из откры' тых библиотек, куда нужно занести корпус, и вводят имя корпуса, например DIP14. З а м е ч а н и е . При выполнении команды Library/Pattern Save As нельзя выбирать опцию Create Component, если компонент будет со' здан позже с помощью Library Executive. Опцию Match Default Pin Des to Pad Numbers, наоборот, нужно включить, чтобы позиционные обозна' чения выводов Pin Designators по умолчанию совпали с введенными ранее номерами выводов компонента Pad Numbers. Как и в редакторе Symbol Editor, посадочное место микросхемы мож' но создать по команде Pattern/Pattern Wizard. Окно этой команды так' же разделено на две части. В правом окне изображено посадочное ме' сто микросхемы, а в левом – панель управления изображением. В панели расположены команды: Pattern Type, Number Of Pads Down, Number Of Pads Across, Pad To Pad Spacing, Pattern Width, Pattern Hight, Pad 1 Position, Pad Style, команды Silk Screen, Exit, Finish. Меняя значения параметров изображения посадочного места, используя эти команды, можно быстро получить требуемое изображение посадочного места для мик' росхем типа DIP, QUAD, ARRAY. Посадочное место потенциометра СП5'35Б имеет вид окружности с радиусом 3.75 мм с выводом для движка в центре окружности и двумя концевыми выводами, расположенными на расстоянии 2.5 мм от центрального вывода с центральным углом между ними, равным 90є. По команде Place/Pad в соседних точках сетки с шагом 2.5 мм проставляются три вывода в соответствии с описанным их располо' жением. Сначала проставляются концевые выводы, а потом цент' ральный вывод движка потенциометра. Затем, командой Place Arc рисуется окружность в слоях Top Silk и Top Assy. По этой команде в сетке с шагом 1.25 мм ставится точка нажатием левой кнопки мыши сначала в точке сетки на расстоянии 375 мм от центра бубущей ок' ружности, затем вторая точка аналогичным образом в центре этой окружности. На экране появляется окружность, означающая кон' тур корпуса потенциометра. Далее, аналогично ставится точка при' вязки в первом выводе и аттрибут {RefDes}. После этого посадочное место потенциометра записывается в библиотеку пользователя. 1.3. Создание компонента с помощью Library Executive 1.3.1. Загрузка библиотеки пользователя. После загрузки Library Executive выполняется команда Component/New создания нового ком' 9

понента, и в ее диалоговом окне указывают файл библиотеки, в который ранee занесены корпус и символ компонента. Затем на экран выводится окно Component Information. В нем сначала нажи' мают кнопку Select Pattern для подключения графики корпуса ком' понента. В открывшемся окне Library Browse из списка корпусов, помещенных в открытую библиотеку, выбирают нужный – в рас' сматриваемом примере DIP14. 1.3.2. Установка параметров создаваемого компонента. Установ' ка параметров компоненнта выполняется в следующем порядке: 1. В строке Number of Gates указывают число секций, в данном примере – 4. Число выводов компонента проставляется на строке Number of Pads автоматически, на строке Refdes Prefix указывают пре' фикс позиционного обозначения компонента, в данном примере DD. После этого становится доступной панель Select Symbol, после нажатия на которую выбирают имя основного изображения сим' вола компонента в данном примере K155 LA3. 2. В графе Component Type выбирают тип компонента Normal. 3. В графе Component Style для однородного компонента выбира' ют строку Homogeneous. 4. В графе Gate Numbering выбирают буквенный способ именова' ния секций Numeric компонента (первая секция в графе Gate # в таб' лице получит номер 1, вторая – 2 и т. п.). Все секции однородных компонентов по умолчанию получают одинаковый код логической эквивалентности Gate Eq, что позволит их автоматически перестав' лять в процессе размещения компонентов на ПП. 5. В графе Alternate View можно включить альтернативные вари' анты изображения символа компонента. Если сделать это, то в таблице помимо графы Normal появятся дополнительные графы (IEEE и DeMorgan). 1.3.3. Редактирование таблицы выводов компонента. Созда' ние компонента завершается заполнением таблицы выводов, ко' торая выводится на экран нажатием кнопки Pins View. Это самая трудоемкая часть работы по созданию компонента. Во'первых, нужно установить соответствие между номерами вы' водов всех секций Sym Pin # и позиционными обозначениями выво' дов корпуса Pin Des (порядковые номера выводов Pad Numbers обыч' но полагают равными Pin Des). Заметим, что в таблице Pins View строки выводов 7 и 14 пустые, потому что четыре секции 2И'НЕ имеют только 12 выводов, а два оставшихся вывода предназначе' ны для цепей питания. В ИС серии К155 вывод 7 соединяется с «землей», а вывод 14 – с источником питания. 10

Сначала скопируем содержание столбца Pad # в столбец Pin Des. Далее заметим, что информация о номерах выводов секций 3 и 4 не соответствует ИС серии К155 и исправим ее, перемещая соответ' ствующие строки. Затем в колонке Pin Name введем имена выводов первой секции. Для этого курсором выделим соответствующую ячейку и введем необходимую информацию, которая появляется на строке над таб' лицей. Нажатием Enter введенные данные переносятся в выделен' ную ячейку. Нажатие Esc отменяет ввод. Копирование данных выделенной ячейки производят нажати' ем клавиши Ctrl+С, затем выделяют ячейку, куда нужно эти дан' ные скопировать, и нажимают комбинацию клавиш Ctrl+V (обыч' ная техника для Windows). В графах Gate Eq и Pin Eq эквивалентным секциям и входным вы' водам каждой секции присваивается одинаковый код эквивалент' ности, в данном случае 1 (что разрешит менять их местами в про' цессе автотрассировки). В графе Elec. Type указывают тип вывода, используемый при поис' ке ошибок в принципиальных электрических схемах. Нажатие на правую кнопку мыши открывает список типов выводов (Electrical Type). Для быстрого выбора типа вывода достаточно напечатать пер' вый символ его имени. Например, ввод символа I присваивает тип Input. Если имеется несколько типов выводов, начинающихся на один и тот же символ, этот символ вводят второй раз, затем третий и т. д., циклически перебирая все варианты. Например, набор символа Р присваивает тип вывода Passive, набор РР – тип PassiveH и т. д. З а м е ч а н и е . Для простановки символа логической инверсии в имени вывода используется знак «~». Так, имя G следует ввести как ~G, имя GC2A как ~GC~2A. Сохранение компонента в библиотеке. Перед сохранением в биб' лиотеке компонента необходимо выполнить команду проверки Component/Validate. При обнаружении ошибок выводятся информаци' онные сообщения, например: Missing Pin Des in row 1. Only ‘unused’ pads are allowed to have a blank Pin Des. (Пропущен номер вывода в строке 1. Только неиспользуемые выводы могут не иметь информации в графе Pin Des.) или: The gate equivalence specified in Component Information for gate 4 does not match the pin’s gate equivalence specified in row 14. (Код логической эквивалентности, введенный в окне Component Information для сек' 11

ции 4, не соответствует коду логической эквивалентности, ука' занному в строке 14.) Если же ошибок не обнаружено, программа сообщает: No errors found! После исправления всех ошибок выполняется команда сохране' ния компонента в текущей библиотеке Component/Save или Component/ Save As. Однако перед выполнением этих команд все равно проверяет' ся наличие ошибок, и пока ошибки не исправлены, компонент со' хранить нельзя. Имя нового компонента указывают по дополнитель' ному запросу. Поскольку создание компонента потенциометра значительно про' ще, чем для микросхемы и выполняется аналогично, описание его создания в пособии не приводится. 2. Описание лабораторной установки Работа выполняется на персональном компьютере с установ' ленной системой автоматизированного проектирования много' слойных плат печатного монтажа P'CAD 2002 для Windows 95/ 98/NT/ 2000/XP. Система P'CAD 2002 состоит из четырех основных модулей: Library Executive, Schematic, PCB, Autorouters и ряда вспомогатель' ных программ, таких как Symbol Editor и Pattern Editor. Library Manager (Library Executive) – менеджер библиотек. Система Р'CAD имеет интегрированные библиотеки, которые содержат гра' фическую и текстовую информацию о компонентах элементов схе' мы. В графическом виде представлена информация о графике сим' волов и корпусов компонентов; в текстовом виде – число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и секций и т. п. Schematic и PCB – графические редакторы схем и печатных плат. Symbol Editor и Pattern Editor – редакторы условно'графических обозначений (Symbol) элементов схемы и их посадочных мест (Pattern). Графические редакторы Schematic, PCB, Symbol Editor и Pattern Editor имеют интерфейсы, выполненные в одном стиле. С помощью редактора Symbol Editor создается УГО (символ) эле' мента и сохраняется в библиотеке элементов пользователя. В ре' дакторе Pattern Editor выполняется посадочное место (чертеж кор' пуса с контактными площадками под выводы) элемента и также сохраняется в той же библиотеке. В менеджере библиотек Library 12

Executive УГО и посадочное место элемента схемы соединяются в компонент, приводятся в соответствие выводы элемента на УГО и выводы на чертеже. Компонент элемента схемы сохраняется в той же библиотеке. 2.1. Редактор символов Symbol Editor Редактор Symbol Editor предназначен для создания и редактирова' ния условных графических обозначений (УГО) элементов. Он имеет набор команд, необходимых для редактирования символов компо' нентов. Symbol Editor работает с файлами библиотек (*.LIB) и отдель' ных символов (*.SYM). Настройка пользовательского интерфейса заключается в установ' ке параметров редактора в диалоговых окнах. 2.1.1. Options Configure. Сначала в графе Workspace Size основного диалогового окна (рис. 1) выбирают один из стандартных форматов листа схемы в американской (А, В... Е) или европейской (А4, A3... А0) системах. Габаритные размеры выбранного листа отображаются в строках Width (ширина) и Height (высота). В стандартных форматах длинная сторона листа располагается по горизонтали. Нестандарт' ные размеры листа схемы устанавливаются нажатием кнопки User.

Рис. 1. Окно задания параметров конфигурации

13

В графе Units выбирают систему единиц: mil – милы (1 мил = 0,001 дюйма = 0,0254 мм), mm – миллиметры, inch – дюймы. Из' менить систему единиц можно на любой фазе работы со схемой без потери точности. О текущей системе единиц можно судить по раз' мерности ширины линий, указываемой на строке состояний. Режим ввода линий устанавливают в графе Orthogonal Modes: 90/ 90 LineLine – ввод ортогональных линий, 45/90 LineLine – ввод ди' агональных линий. При включении режима 90/90 LineLine линии проводятся по осям координат или под произвольным углом, при включении режима 45/90 LineLine – по диагоналям или под произ' вольным углом. Рекомендуется включить оба режима, тогда ли' нии проводятся по осям координат, по диагоналям или под произ' вольным углом, что определяется дополнительным нажатием кла' виши О. В нижней части меню в графе Zoom Factor указывают масштаб изменения изображения по командам Zoom. В графе Autopan (%Display) задают смещение окна изображения (панорамирование) при нажатии на одну из клавиш стрелок (¬, ­,®, ¯), когда курсор располагается на границе экрана (в процентах к размеру экрана). Так, при Autopan = 50% экран смещается в указанном стрелкой направлении на половину своего размера. 2.1.2. Options Display (рис. 2). В меню Options/Display задают цвета различных объектов, стиль изображения и ряд других параметров. На закладке Colors в графе Item Colors устанавливают цвета следую' щих элементов схемы: Pin – вывод компонента; Line – линия; Polygon – полигон; Text – текст; Open End – неподсоединенный (открытый) вывод компонента или цепи. В графе Display Colors указывают цвета вспомогательных элемен' тов: Background – фон; 1´Grid – обычная сетка; 10´Grid – сетка с шагом, в 10 раз большим обычного; Highlight – выделенный объект; Selection – выбранный объект. Для изменения цвета какого'либо объекта следует нажать соот' ветствующую клавишу и в открывшейся палитре выбрать нужный цвет. 14

15

Рис. 2. Окно установки параметров дисплея, закладки Colors и Miscellaneous

На закладке Miscellaneous выбираются параметры: На панели Cursor Style выбирают тип курсора: Arrow – стрелка; Small Cross – маленькое перекрестье; Large Cross – большое перекрестье. На панели Miscellaneous задают разнообразные параметры: Draft Mode – изображение контуров линий и полигонов (не зали' вая их краской); Display Default PinDes – отображение на экране номеров выводов символов компонентов, заданных по умолчанию; Display Open Ends – отображение неподсоединенных выводов или цепей; Scroll Bars – размещение на экране линий прокрутки; Show Data Tips – вывод подсказок на рабочем поле (они не выво' дятся при использовании курсора большого размера и при выпол' нении команды View/Snap to Grid); Thin Stroke Text – установка тонких линий векторных шрифтов; Drag by Outline – изображение символов компонентов линиями контура при их перемещении или копировании (для ускорения пе' речерчивания экрана). Нажатие клавиши Defaults назначает всем параметрам значения по умолчанию, ОК – внесение изменений, Cancel – их отмена. Вся информация располагается на одном слое, и с помощью меню Options/Display можно любую информацию, например атрибу' ты компонентов (Part Attr), сделать невидимой – для этого ее нужно окрасить в цвет фона (Background). 2.1.3. Options Current Line. По команде Options/Current Line опре' деляют набор ширины линий Line (графические линии не обеспе' чивают электрическое соединение). В меню Options/Text Style выбирают стиль текста, устанавливае' мый по умолчанию и при необходимости редактируют стили вы' полнения отдельных надписей: Default – векторный шрифт Stroke по умолчанию (расстояние меж' ду строками 5 мм, не редактируется); PinStyle – стиль имен выво' дов компонентов; PartStyle – стиль имен компонентов; WireStyle – стиль имен цепей; PortStyle – стиль имен портов; DefaulTTF – контур' ный шрифт TrueType по умолчанию (шрифт Arial, размер 17 мм, не редактируется). Какой'либо стиль назначают текущим (Current Text Style) двой' ным щелчком мыши по его имени. Для добавления нового стиля выбирают команду Add, для редактирования – Properties. В меню 16

редактирования шрифта выбирают тип шрифта: Stroke Font (век' торные шрифты) или TrueType Font (контурные шрифты), имя шриф' та (Font) и его размер. Все стили надписей сохраняются в файле символа. 2.1.4. Option Grids. Шаг сетки устанавливают в меню Option/Grids. Нажатием на панель Add к списку шагов сетки добавляют новые зна' чения. Текущее значение шага сетки выбирают курсором в списке Grids или, что более удобно, непосредственно на строке состояний. 2.1.5. Symbol Wizard. При создании символов компонентов с боль' шим количеством выводов удобен Мастер Символов, вызываемый по команде Symbol Wizard меню Symbol. В его диалоговом окне (рис. 3) указывается следующая информация: Symbol Width – ширина символа; Pin Spacing – расстояние между смежными выводами; Length – длина вывода (Short, Normal, Long, User); Number Pin Left (Right) – количество выводов на левой (правой) стороне символа; Symbol Outline – необходимость изображать контур символа; Line Width – ширина линии контура символа; Display Pin Name (Pin Des) – необходимость указывать на чертеже символа имена (номера) выводов; Default Pin Name – имя первого вывода, принимаемое по умолча' нию 20 символов); Default Pin Designator – номер первого вывода, принимаемый по умолчанию; Current Pin Number – порядковый номер текущего вывода. Exit прекращает создание символа, а команда Finish завершает его создание, после чего изображение созданного символа перено' сится на основной экран программы Symbol Editor (в связи с тем, что мастер всегда создает прямоугольный символ без разбиения на зоны, графику символов обычно требуется редактировать), и он заносится в библиотеку по команде Symbol/Save или Symbol/Save As. 2.1.6. Place. При ручном рисовании символа полезна команда Place/Pin, диалоговое окно которой в удобной форме содержит всю информацию, необходимую для настройки режима размещения вы' водов символов, и окно для просмотра их графики. Кроме того, в меню Utils включена команда Validate, предназначенная для про' верки корректности создания символа компонента: при наличии ошибок такой символ не разрешается заносить в библиотеку. С редактора Symbol Editor вводятся атрибуты символов, сохра' няемые и библиотеках, в то время как введенные с помощью ре' 17

18 Рис. 3. Окно Мастера символов для настройки параметров УГО

дактора Schematic атрибуты сохраняются только в базе данных те' кущей схемы. В частности, символам присваиваются атрибуты мо' делирования. Эти атрибуты вводятся и редактируются по команде Symbol/Attributes. Однако при создании библиотеки компонентов с однотипными атрибутами проще их ввести один раз, копировать вместе с символом и затем редактировать. Для копирования сим' вола он сначала загружается по команде Symbol/Open. Если символ находится не в отдельном файле, а в библиотеке, предварительно указывается ее имя. После внесения изменений в атрибуты сим' вол сохраняется по команде Symbol/Save As. При этом, если отме' тить опцию Create Component, созданный символ можно сразу же наносить на схему (в противном случае придется с помощью ме' неджера библиотек создать полноценный компонент, введя дан' ные о его корпусе и упаковочную информацию). 2.2. Редактор корпусов Pattern Editor Редактор предназначен для создания и редактирования корпу' сов компонентов. Pattern Editor имеет набор команд, необходимых для редактирования корпусов компонентов Pattern Editor работает с файлами библиотек (*.LIB) и отдельных корпусов (*.РАТ). В PCAD Pattern Editor параметры конфигурации сохраняются в файлах отдельных символов *.РАТ. Поэтому можно установить необходимый набор сеток и сохранить «пустой» файл шаблона кор' пуса по команде File/Copy To File As, присвоив ему, например, имя Template. PAT. Перед вызовом программы Pattern Editor устанавли' вается нужный файл конфигурации и по команде File/Open загру' жается шаблон корпуса. 2.2.1. Настройка конфигурации. В начале работы с редактором Pattern Editor следует настроить его конфигурацию, выбрав в меню Options команды Configure, Display, Layers, Grids и др. Параметры кон' фигурации сохраняются в файле текущего проекта и устанавлива' ются по молчанию для последующего сеанса проектирования. 2.2.1.1. Задание глобальных параметров. По команде Options/ Configure на закладке General в графе Units выбирают английскую (mils) или метрическую (mm) систему единиц (рис. 4). В графе Workspace Size указывают размеры рабочей области (по умолчанию устанавливается 254´254 мм, максимальные размеры ПП 60´60 дюймов или 1524´1524 мм). 2.2.1.2. Настройка параметров дисплея. Цвета объектов на раз' личных слоях и ряд других параметров экрана устанавливают по команде Options/Display на закладке Сolors (рис. 5). Для каждого 19

Рис. 4. Окно задания глобальных параметров

объекта можно назначить одинаковый цвет на всех слоях или все объекты, принадлежащие одному слою, окрасить в одинаковый цвет или отдельным объектам на различных слоях задать индивидуаль' ные цвета. Здесь устанавливают цвета следующим объектам: Via – переходные отверстия (ПО); Pad – выводы компонентов, контактные площадки (КП); Line – проводники и линии; Poly – полигоны; Text – текст. На закладке Miscellaneous (рис. 5) настраивают дополнительные па' раметры. В графе Glue Dots устанавливают параметры вывода на экран точек приклеек, используемых при автоматическом монтаже ПП: Show – показать на экране; Hide – скрыть; No Change – не изменять. В графе Pick and Place аналогично устанавливают параметры точек привязки компонентов для автоматического монтажа, а в графе Free Pads выбирают стиль обозначений неподсоединенных выводов ком' понентов. В графе Cursor Style задают вид изображения курсора: 20

21

Рис. 5. Окно настройки параметров дисплея, закладки Colors и Miscellaneous

Arrow – стрелка; Small Cross – маленькое перекрестье; Large Cross – большое перекрестье. Кроме того, на этой закладке устанавливают разнообразные па' раметры: Draft Mode – изображение только контуров проводников (для ус' корения перечерчивания экрана); Display Pad Holes – изображение внутренних отверстий в КП; Display Pin Designators – изображение номеров выводов компонен' тов; Drag by Outline – изображение объектов контурными линиями при их перемещении для ускорения перечерчивания экрана; Silkscreen in Background – изображение графики шелкографии на заднем плане; Scroll Bars – вывод на экране линейки прокрутки; Show Data Tips – вывод краткой информации об объекте, на кото' рый указывает курсор, например [U9, Type = 7400]. 2.2.1.3. Структура слоев печатной платы (ПП). По умолчанию устанавливаются 11 стандартных слоев: Тор – верхняя сторона ПП; Bottom – нижняя сторона ПП; Board – контур ПП; Top Mask – маска пайки на верхней стороне ПП; Bot Mask – маска пайки на нижней стороне ПП; Top Silk – шелкография на верхней стороне ПП (контуры компо' нентов и т. п.); Bot Silk – шелкография на нижней стороне ПП (контуры компо' нентов и т. п.); Top Paste – паста пайки на верхней стороне ПП; Bot Paste – паста пайки на нижней стороне ПП; Top Assy – вспомогательные данные на верхней стороне ПП; Bot Assy – вспомогательные данные на нижней стороне ПП. Слои Тор и Bottom, Top Silk и Bot Silk, Top Assy и Bot Assy и т. п. являются парными. Понятие парности слоев используется при пе' реносе компонента на другую сторону ПП нажатием на клавишу F (сокращение от Flip – зеркальное отображение), при этом вся гра' фическая и текстовая информация переносится на соответствую' щие парные слои (при зеркальном отображении простых графи' ческих объектов – линий, полигонов и т. п. – они остаются на пер' воначальном слое). Всего может быть до 99 слоев. Слои создают и удаляют по ко' манде Options/ Layers (рис. 6). 22

Рис. 6. Структура слоев ПП

Слои подразделяются на следующие типы: Signal – слой разводки проводников сигналов, помечают симво' лом S; Plane – слой металлизации для подключения цепей «земли» и «питания», помечают символом Р; Non Signal – вспомогательные (несигнальные) слои, помечают символом N. Изменение физического порядка следования слоев, что необ' ходимо при использовании несквозных, глухих ПО производится с помощью клавиш Move Up, Move Down. Каждый слой может быть включен (Enable, символ Е) или вык' лючен (Disable, символ D). Признаки слоев размещают во второй колонке таблицы Layers. Слои металлизации подключают к цепям, имена которых вво' дят при создании такого слоя после нажатия на кнопку Add и изме' 23

няют нажатием Modify (слои металлизации декларируются после упаковки схемы на ПП). Индивидуальные слои включают и выключают нажатием на па' нели Enable, Disable. Все слои, кроме текущего, можно выключить нажатием Disable All или включить – нажатием Enable All. Отдельные группы слоев (сиг' нальные, металлизации) включают на закладке Sets. Удалять можно слои, введенные пользователем, не являющиеся текущими и в которых не содержится информация; стандартные слои удалять нельзя. 2.2.1.4. Установка ширины проводников. Список значений ши' рины трасс проводников и графических линий составляется по ко' манде Options/Current Line (рис. 7). Ширину текущего проводника или графической линии выбирают из этого списка с помощью стро' ки состояний.

Рис. 7. Окно задания ширины проводников и графических линий

2.2.1.5. Стеки контактных площадок (КП) и переходных отвер@ стий (ПО). По команде Options/Pad Style открывают список стеков КП, а по команде Options/Via Style – список стеков ПО (рис. 8). Выбранные курсором в этих списках стеки являются текущими и помещаются на ПП при выполнении команд Place/Pad, Place/Via. Имеются п р о с т ы е (Simple) и с л о ж н ы е (Complex) стеки КП (Pad Stacks) и ПО (Via Stacks). Выводы ш т ы р е в ы х компонентов, имею' щие одинаковую форму КП на всех слоях, и п л а н а р н ы х ком' понентов, имеющие КП только на одном слое, образуют простые стеки. Сложные стеки имеют различные КП на нескольких слоях. Для стеков КП планарных компонентов задаются их геометричес' кие размеры на том слое (Тор или Bottom), на котором наносится 24

25

Рис. 8. Окна выбора КП и ПО

графика корпуса (при переносе планарного компонента на другой слой автоматически будет перенесена и графика КП выводов). Нажатием на кнопку Modify (Simple) открывают меню редактирова' ния простых стеков КП (рис. 9).

Рис. 9. Окно редактирования простых стеков КП

В графе Туре выбирают тип КП: Thru – штыревые выводы; Тор – вывод планарного компонента на верхней стороне ПП; Bottom – вывод планарного компонента на нижней стороне ПП. Для штыревых выводов в графе Plane Connection указывается тип КП на слоях металлизации: Thermal – КП с тепловым барьером; Direct – сплошная КП (непосредственное подключение). В графе Shape выбирают форму КП: Ellipse – эллипс; Oval – овал; Rectangle – прямоугольник; Rounded Rectangle – скругленный прямоугольник. Target – перекрестье для сверления; Mounting Hole – крепежное отверстие. Геометрические размеры КП устанавливают в графах Width (ши' рина), Height (высота) и Hole Diameter (диаметр отверстия). Включение опции Plated отображает на фотошаблоне изображение отверстия в штыревой КП. Включение опции Prohibit Copper Pour Connections предотвращает соединение между КП и областями металлизации на определенных слоях. 26

На панели Hole задают диаметр отверстия Diameter и смещение цен' тра отверстия относительно центра апертуры по горизонтали X Offset и по вертикали Y Offset. Нажатием на кнопку Modify (Complex) открывают меню редактиро' вания сложных стеков КП (рис. 10). В графе Pad Definition в строке Layer по очереди указывают имена слоев, в строке Shape – форму КП и вводят геометрические размеры Width – ширина, Height – высота, Spoke Width – ширина теплового барьера.

Рис. 10. Окно редактирования сложных стеков КП

Сложные стеки КП имеют и другие формы: Polygon – в виде полигона (многоугольника), параметры которого задаются в диалоговом окне Polygonal Pad Shape, открываемом нажа' тием на кнопку Modify; Thermal 2 Spoke – два тепловых барьера, расположенных по гори' зонтали; Thermal 2 Spoke/90 – два тепловых барьера, повернутых на угол 90°; Thermal 4 Spoke – четыре тепловых барьера; Thermal 4 Spoke/45 – четыре тепловых барьера, повернутых на угол 45°; Direct Connect – сплошной контакт; No Connect – отсутствие соединения на слое металлизации. Нажатие на панель Modify Hole Range открывает экран просмотра сечения стеков КП. В графе Styles выбирают имя стека, изображение которого выводится в правой части экрана. После этого щелчком курсора в графе Hole Range Layers выделяют имена смежных слоев, ко' 27

торые должны быть объединены. Слои располагаются в порядке воз' растания их номеров Layer Number, присваиваемых в меню Options/Layers. Таким образом, в частности, создают глухие многослойные ПО (blind and buried vias). По команде Options/Via Style открывают список стеков ПО. Выб' ранный курсором в этом списке стек ПО является текущим и поме' щается на ПП при выполнении команды Place/Via. Стеки ПО редакти' руют так же, как и стеки КП. 2.2.1.6. Выбор стиля текста. Стиль текста, устанавливаемый по умолчанию, и стили выполнения отдельных надписей редактируют' ся по команде Options/Text Style так же, как и в редакторе P'CAD Symbol Editor. 2.2.1.7. Создание корпусов командой Pattern Wizard. По команде Pattern Wizard вызывается Мастер создания корпусов компонентов (рис. 11). В его диалоговом окне указывается следующая информация Pattern Type – тип корпуса (посадочного места) компонента: DIP – корпус типа DIP (с двурядным расположением выводов), QUAD – корпус с выводами, расположенными с четырех сторон, ARRAY— прямоугольный корпус с массивом выводов; Number of Pads Down – число строк выводов (для корпусов DIP, QUAD, ARRAY); Number of Pads Across – число столбцов в массиве выводов (для кор' пусов QUAD, ARRAY); Pad to Pad Spacing (On Center) – расстояние между центрами выводов; Cutout Pads Down – число вырезанных строк в центральной области массива выводов (для корпуса ARRAY); Cutout Pads Across – число вырезанных столбцов в центральной об' ласти массива выводов (для корпуса ARRAY); Total Pads – общее количество выводов (для корпуса ARRAY, не редактируется); Corner Pads – исключение выводов во внешних или внутренних вер' шинах массива выводов (для корпуса ARRAY); Default Pin Designator – назначение позиционных обозначений выво' дов по Умолчанию (для корпуса ARRAY); Pattern Width – расстояние между крайними столбцами выводов (для корпусов DIP, QUAD); Pattern Height – расстояние между крайними строками выводов (для корпуса QUAD); Pad 1 Position – расположение первого вывода (для корпусов DIP, QUAD); Pad Style – тип стека КП; 28

29

Рис. 11. Окно Мастера создания корпусов компонентов

Silk Screen – необходимость изображения контура корпуса; Silk Line Width – ширина линий контура корпуса; Silk Rectangle Pattern Width – ширина корпуса компонента; Silk Rectangle Pattern Height – высота корпуса компонента; Rotate – признак поворота контактных площадок на 90°; Silk Line Width – ширина линий габаритов корпуса; Notch Type – тип скоса графики корпуса компонента (в верхнем левом углу, в нижнем левом углу и т. п.). По умолчанию в центре корпуса располагаются две опорные точ' ки: Glue Point и Pick Point. Нажатие на клавишу Finish завершает создание корпуса компо' нента, после чего его изображение переносится на основной экран программы Pattern Editor. Здесь его графику можно обычным способом отредактировать и затем занести в библиотеку по команде Pattern/ Save или Pattern/Save As. 2.3. Менеджер библиотек компонентов В системе PCAD поддерживаются два типа библиотек: интегриро' ванные библиотеки компонентов и отдельные библиотеки символов и корпусов компонентов. В интегрированную библиотеку заносятся данные трех типов: текстовая информация о компонентах, графика корпусов и графика символов компонентов. Графика корпусов и сим' волов создается в графических редакторах PCB и Schematic. Менеджер библиотек Library Executive заносит эти данные в интегрированную библиотеку и добавляет текстовую информацию о компонентах. Если проект от начала и до конца выполняется в P'CAD, т. е. сначала с помощью Schematic рисуется принципиальная схема, кото' рая затем переносится на ПП, то можно использовать только интег' рированные библиотеки, так как это позволяет выполнять: горячую связь между графическими редакторами; прямую и обратную корректировку проекта; перестановку логически эквивалентных выводов и секций компо' нентов. Содержание загруженных библиотек просматривают в графичес' ких редакторах по команде Place/Part или Place/Component или в ме' неджере библиотек по команде Component/Open. Приведем краткое описание интерфейса менеджера библиотек. После загрузки программы Library Executive на строке инструмен' тов доступны только пиктограммы Component/New, Component/Open и View/Source Browser (недоступные пиктограммы и строки меню ок' рашены в серый цвет, при вызове Source Browser щелчком правой кнопки мыши открывается выпадающее меню, содержание кото' 30

рого зависит от типа объекта, выбранного в окне). После загрузки существующего компонента или открытия нового по командам Component/Open, Component/New на экране появляется диалоговое окно Component Information. Всего меню Library Executive имеет четы' ре основных окна. 2.3.1. Окно Component Information. В этом окне представлена об' щая информация о компоненте (рис. 12):

Рис. 12. Окно с информацией о компоненте

в строке Select Pattern выбирается тип корпуса компонента, напри' мер DIP14; в строке Number of Gates – задается число секций в компоненте; в строке Number of Pads – указывается общее число выводов; в строке Refdes Prefix – задается префикс позиционного обозначе' ния компонента; в разделе Component Type выбирают тип компонента (который при' нимают во внимание при составлении списков соединений и заполне' нии граф отчетов о проекте): Normal – обычный компонент; Power— источник питания (компоненты такого типа, в частности, не включаются в списки соединений для «упаковки» схемы на ПП, но включаются списки соединений для выполнения моделирования; при подсоединении таких компонентов к цепям последние получают имя этого компонента); 31

Sheet Connector – соединитель листов схемы; Module – символ (модуль) иерархической структуры; Link – связь символа модуля иерархической структуры с его схемой; в разделе Component Style выбирают: Homogeneous – однородный компонент (все секции однотипны); Heterogeneous – неоднородный компонент (секции разных типов); в разделе Gate Numbering задают способ нумерации секций: Alphabetic – буквенный; Numeric – числовой; в разделе Alternate Views указывают альтернативные изображения символа: IEEE – в стандарте Института инженеров по электротехнике и элек' тронике; DeMorgan – в стандарте обозначения логических функций. В нижней части окна располагается таблица, где для каждого типа секций указаны: Gate # – номер секции; Gate Eq – код логической эквивалентности секции (секции, имеющие одинаковый, отличный от нуля код эквивалентности, переставляются при выполнении команды Utils/Optimize Net редактора ПП P'CAD РСВ); Normal – имя символа в нормальном изображении; IЕЕЕ – имя символа в стандарте Института инженеров по электро' технике и электронике; DeMorgan – имя символа в стандарте DeMorgan. Альтернативные обозначения символов можно использовать и для введения изображений по ЕСКД. Если курсором выбрать ячейку таблицы в графах Normal, IEEE или DeMorgan и нажать на кнопку Select Symbol, то открывается список сим' волов, входящих в текущую библиотеку. Выбор имени символа в этом списке переносит его в таблицу, если совпадают количества выводов символа и текущего компонента. Вверху располагаются кнопки Symbol View и Pins View, Pattern View для открытия окон редактирования параметров выводов компо' нентов. 2.3.2. Окно Symbol View. В нем приведено изображение символа текущего компонента и таблица с информацией о его выводах. Каж' дому выводу компонента отведенa одна строка (рис. 13). В столбцах указана следующая информация: Pin Des – физический номер вывода компонента (согласно цоко' левке); Gate # – номер секции компонента; 32

Рис. 13. Окно Symbol View

Sym Pin # – порядковый номер вывода символа секции компонента; Pin Name – имя вывода символа секции компонента; Gate Eq – код логической эквивалентности секции компонента; Pin Eq – код логической эквивалентности вывода секции; Elec. Туре – электрический тип вывода, необходимый для проверки принципиальной схемы; Unknown – неизвестный; Passive – вывод пассивного компонента; Input – вход; Output – выход; Bidirectional – двунаправленный вывод; ОреnН – вывод секции с открытым эмиттером; OpenL – вывод секции с открытым коллектором; PassiveH – вывод пассивного компонента, подключенный к источ' нику высокого потенциала; PassiveL – вывод пассивного компонента, подключенный к источ' нику низкого потенциала; ЗState – тристабильный вывод; Power – вывод цепи питания. Нажатием кнопок Prev. Sym., Next Sym. переключают курсор на стро' ку, соответствующую выводу с тем же именем в предыдущей или сле' дующей секции, кнопок Prev. Pin, Next Pin – предыдущему или следую' щему выводу той же секции. 33

Нажатие на кнопку Select Symbol позволяет изменить символ, на' значенный текущему компоненту. 2.3.3. Окно Pattern View. В нем приведено изображение корпуса теку' щего компонента и таблица с информацией о его выводах (рис. 14).

Рис. 14. Окно Pattern View

Нажатие на кнопку Select Pattern позволяет изменить корпус, на' значенный текущему компоненту. Нажатием кнопок Prev. Pad, Next Pad переключают курсор на строку, соответствующую предыдущему или следующему выводу. Нажатием кнопок Prev. (Next) Pattern Graphics переключают альтернативные изображения корпусов, ассоциируе' мые с данным компонентом (не более 8 вариантов, из которых основ' ное изображение по умолчанию носит название Primary), альтерна' тивные изображения присоединяются к основному в редакторе Pattern Editor по команде Pattern>Add Pattern Graphics. 2.3.4. Окно Pins View. В нем приведена таблица с информацией о всех выводах компонента, наиболее удобная для редактирования (рис. 15). После выбора курсором какой'либо ячейки выше таблицы появляется строка с информацией о занесенных в нее данных и па' нель для их редактирования. Структура библиотек Интегрированные библиотеки содержат компоненты (Components), корпуса (Patterns) и символы (Symbols) элементов схемы. Каждый ком' 34

Рис. 15. Окно Pins View

понент состоит из одной или нескольких логических секций (gates), которые упаковываются в корпус. Несколько разных компонентов могут упаковываться в один и тот же типовой корпус, например в корпус DIP14. Редактор РСВ не может использовать информацию только о ком' поненте (так как это только текстовая информация) или только о корпусе (так как это только графическая информация), для него не' обходимы совместные данные компонент/корпус. Аналогично для редактора Schematic необходимы совместные данные компонент/сим' вол. Когда компонент размещается на ПП или на схеме, использует' ся графика корпусов или символов, на которые сделаны ссылки в описании компонента. Разные компоненты могут ссылаться на одну и ту же графику корпусов или символов. Корпуса и символы, на ко' торые имеются ссылки в компонентах, должны находиться в одной и той же библиотеке. В P'CAD 2002 к этим библиотекам в каталоге P'CAD 2002\Lib добавлены еще 334 библиотеки, которые одновременно помещены на сайте фирмы www.pcacl.com, их каталог записан в файл Library Index.xls. Библиотеки создаются в PLDC (Р'САD Library Development Center) совместно с фирмами'производителями электронных компо' нентов. Библиотеки сертифицированы согласно стандарту ISO 9001, причем корпуса компонентов выполнены в метрической системе еди' 35

ниц. Работа с библиотеками значительно облегчается с помощью окна просмотра Source Browser и команды поиска Query. Окно просмотра Source Browser открывается по команде View/Source (рис. 16).

Рис. 16. Окно Source Browser

36

В нем отображается дерево библиотек, открытых по команде Library/Setup. Каждая библиотека состоит из разделов Components, Patterns и Symbols. Двойной щелчок курсора мыши по символу или компоненту открывает окно просмотра их изображения. Щелчок правой кнопки мыши по компоненту открывает всплывающее меню, содержащее две строки: Open и Place. Выбор варианта Open открывает окно Component Information с предоставлением возможностей редакти' рования параметров компонента. Выбор варианта Place позволяет по дополнительному выбору (РСВ, Schematic) разместить символ компо' нента на схеме или его корпус на ПП (для этого предварительно дол' жна быть открыта программа PCI или Schematic). Изображение икон' ки компонента в окне просмотра свидетельствует о наличии у него присоединенного корпуса и/или символа, как показано ниже.

Команда Query имеется в составе Executive и Schematic, РСВ. С ее по' мощью производится поиск компонентов по набору их параметров. Поиск производится в библиотеке, предварительно выбранной в окне Source Browser. 3. Порядок выполнения работы 1. Подготовка информации о создаваемом компоненте (поиск на справочном CD УГО и чертежа корпуса элемента). 2. Настройка программного интерфейса (установка параметров дисплея и конфигурации рабочей области, формата поля (210´297/ А4), единиц измерения (мм), шагов сетки (2.54, 1.27 мм)). 3. Создание посадочного места (чертежа корпуса) элемента в ре' дакторе Pattern Editor (установка вида экрана с точками сетки 1´ Grid, установка слоя Top Silk, установка выводов, прорисовка корпуса в слоях Top Silk и Top Assy, установка точки привязки, установка атри' бута {RefDes}, сохранение в библиотеке). 4. Создание УГО элемента в редакторе Symbol Editor в соответ' ствии с требованиями ГОСТа (установка вида экрана с точками сетки 1´ Grid, прорисовка корпуса, установка выводов, установка точки привязки, установка атрибутов {RefDes} и {Value} или {Type}, сохранение в библиотеке). 37

5. Соединение УГО элемента и графики корпуса в менеджере биб' лиотеки Library Executive с сопоставлением выводов (создание нового компонента, открытие библиотеки с исходными данными создавае' мого компонента, установка числа секций компонента, выбор сим' вола и корпуса для компонента, установка на экране символа, кор' пуса и таблицы связи между их выводами, редакция таблицы связи, ручная и автоматическая проверка правильности редакции табли' цы, сохранение компонента в библиотеке). 6. Сохранение промежуточных данных и конечного результата (компонента) в файл библиотеки P'CAD с расширением *.lib. 4. Требования к отчету Отчет должен содержать: назначение и условия применения устройства; перечень элементов принципиальной схемы с типономиналами, и обозначением ТУ на эти элементы; файл библиотеки ****.lib, с УГО (Symbol), посадочными местами (Pattern) и компоненами (Component) элементов схемы. 5. Контрольные вопросы 1. Классификация ЭВС по объекту'носителю. 2. Классификация климатических исполнений устройства. 3. Классификация категории размещения устройства. 4. Порядок проектирования символа элемента. 5. Порядок проектирования символа микросхемы. 6. Порядок проектирования посадочного места микросхемы. 7. Порядок проектирования посадочного места элемента. 8. Порядок создания компонента элемента. 9. Порядок создания компонента микросхемы.

38

Лабораторная работа № 2 ФОРМИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ ЭВС В ПАКЕТЕ P@CAD Цель работы: изучение процедуры создания, редактирования и верификации принципиальных электрических схем в редакторе Schematic на основе созданных и имеющихся компонентных баз. 1. Методические указания по подготовке к работе Содержание работы: ознакомление с программным интерфейсом редактора Schematic, настройка параметров конфигурации и дисплея, освоение методики размещения компонентов, электрических цепей, шин на принципиальной схеме, а также изучение процедуры верифи' кации (ERC) и коррекции схемы после проверки и создание списка со' единений. 1.1. Настройка конфигурации После запуска редактора схем Schematic рекомендуется выбрать размер листа схемы и настроить другие параметры в меню команд Options/Configure (рис. 1). Сначала в графе Workspace Size основного ди' алогового окна выбирают один из стандартных форматов листа схе' мы в американской (А, В ... Е) или европейской (А4, A3 ... А0) системах. Габаритные размеры выбранного листа отображаются в строках Width (ширина) и Height (высота). В стандартных форматах длинная сторо' на листа располагается по горизонтали. Нестандартные размеры ли' ста схемы устанавливаются нажатием кнопки User. Форматка листа (рамка, основная и дополнительные надписи) наносится на лист схе' мы после нажатия клавиши Edit Title Sheets (рис. 2). Чертежи форма' ток создают заранее с помощью Schematic и заносят в файлы с расши' рениями имени *.TTL (стандартные форматки, созданные вместе с рамками листов, занесены в каталог PCAD\TITLES). Внешняя рамка листа чертежа становится видимой после выбора опции Display Border. Отсоединение форматки производится нажатием кнопки Remove. Сохранение внесенных изменений – нажатием кноп' ки Modify. Включение опции Annotate Zone Information наносит по пери' 39

Рис. 1. Окно настройки параметров конфигурации

ферии рамки зоны, помечаемые цифрами (Numeric) или буквами (Alpha) в восходящем (Ascending) или нисходящем (Descending) порядке. Ко' личество зон отдельно по вертикали и горизонтали указывается на панелях # of Zones. В графе Units выбирают систему единиц: mil – милы (1 мил = 0,001 дюйма = 0,0254 мм), mm – миллиметры, inch – дюймы. Изменить си' стему единиц можно на любой фазе работы со схемой без потери точ' ности. О текущей системе единиц можно судить по размерности ши' рины линий, указываемой на строке состояний. Режим ввода цепей и линий устанавливают в графе Orthogonal Modes: 90/90 LineLine – ввод ортогональных линий, 45/90 LineLine – ввод диагональных линий. При включении режима 90/90 LineLine линии проводятся по осям координат или под произвольным углом, при включении режима 45/90 LineLine – по диагоналям или под произ' вольным углом. Рекомендуется включить оба режима, тогда линии 40

Рис. 2. Окно настройки параметров форматки

проводятся по осям координат, по диагоналям или под произволь' ным углом, что определяется дополнительным нажатием клавиши О. Нажатие клавиши F определяет при этом характер первого сег' мента линии. В нижней части меню в графе Zoom Factor указывают масштаб изме' нения изображения по командам Zoom. В графе Autopan (%Display) за' дают смещение окна изображения (панорамирование) при нажатии на одну из клавиш стрелок (¬, ­, ®, ¯), когда курсор располагается на границе экрана (в процентах к размеру экрана, так, при Autopan = 50% экран смещается в указанном стрелкой направлении на поло' вину своего размера). Переключатель DDE Hotlinks устанавливает ре' жим взаимного выделения цепей между графическими редакторами Schematic и РСВ (так называемую горячую связь). 41

Шаг сетки устанавливают в меню Option/Grids. Нажатием на па' нель Add к списку шагов сетки добавляют новые значения. Текущее значение шага сетки выбирают курсором в списке Grids или, что более удобно, непосредственно на строке состояний. В меню Options/Display задают цвета различных объектов, стиль изображения шин и ряд других параметров. На закладке Colors (рис. 3) в графе Item Colors устанавливают цвета следующих элементов схемы: Wire – цепь; Part – символ компонента; Bus – шина (линия групповой связи); Junction – точка соединения цепей; Pin – вывод компонента; Line – линия; Polygon – полигон; Text – текст; Open End – неподсоединенный (открытый) вывод компонента или цепи.

Рис. 3. Окно настройки параметров дисплея, закладка Colors

42

В графе Display Colors указывают цвета вспомогательных элементов: Background – фон; 1´Grid – обычная сетка; 10´Grid – сетка с шагом, в 10 раз большим обычного; Highlight – выделенный объект; Selection – выбранный объект; Title – форматка схемы; Wire Attr – атрибуты цепей; Part Attr – атрибуты компонентов. Для изменения цвета какого'либо объекта следует нажать соответ' ствующую клавишу и в открывшейся палитре выбрать нужный цвет. В окне Bus Connection Mode указывают один из трех стилей изобра' жения подсоединения цепей к шине. В окне Junction Size выбирают размер точки электрического соеди' нения цепей (точки «пайки»): Small – малый (диаметр 20 мил); Large – большой (диаметр 30 мил); User – задаваемый пользователем (от 1 до 394 мил). На закладке Miscellaneous (рис. 4) на поле ERC Errors выбираются параметры: Show – разрешение вывода на схему маркеров ошибок ERC; Hide – запрет вывода на схему маркеров ошибок ERC; No Change – запрет изменения на схеме маркеров ошибок ERC. На поле Reference Points указывают размер точек привязки. На поле Cursor Style выбирают тип курсора: Arrow – стрелка; Small Cross – маленькое перекрестье; Large Cross – большое перекрестье. На панели Sheet Connector Cross Referencing устанавливаются пара' метры соединителей страниц. На панели Miscellaneous задают разнообразные параметры: Draft Mode – изображение контуров линий и полигонов (не заливая их краской); Display Default PinDes – отображение на экране номеров выводов сим' вола компонентов, заданных по умолчанию; Display Open Ends – отображение неподсоединенных выводов или цепей; Display Overridden Errors – отображение на экране перекрывающихся маркеров ошибок; Display Part Gate Number – отображение на экране номеров секций компонентов; 43

Рис. 4. Окно настройки параметров дисплея, закладка Miscellaneous

Scroll Bars – размещение на экране линий прокрутки; Show Data Tips – вывод подсказок на рабочем поле (они не выводят' ся при использовании курсора большого размера и при выполнении команды View/Snap to Grid); Thin Stroke Text – установка тонких линий векторных шрифтов; Drag by Outline – изображение символов компонентов линиями кон' тура при их перемещении или копировании (для ускорения перечер' чивания экрана). Нажатие клавиши Defaults назначает всем параметрам значения по умолчанию, ОК – внесение изменений, Cancel – их отмена. Обратим внимание, что в Schematic нет понятия слоев изображе' ния, которые можно сделать видимыми или невидимыми. Вся ин' формация располагается на одном слое, и с помощью меню Options/ Display можно любую информацию, например атрибуты компонентов (Part Attr), сделать невидимой – для этого ее нужно окрасить в цвет фона (Background). По командам Options/Current Wire и Options/Current Line (рис. 5) опре' деляют набор ширины цепей Wire (осуществляют электрические со' 44

единения) и Line (графические линии не обеспечивают электрическо' го соединения).

Рис. 5. Окна настройки ширины электрических соединений и графических линий

В меню Options/Text Style (рис. 6) выбирают стиль текста, устанав' ливаемый по умолчанию, и при необходимости редактируют стили выполнения отдельных надписей:

Рис. 6. Окно выбора и настройки стиля текста

Default – векторный шрифт Stroke по умолчанию (расстояние между строками 2,5 мм не редактируется); PinStyle – стиль имен выводов компонентов; PartStyle – стиль имен компонентов; WireStyle – стиль имен цепей; 45

PortStyle – стиль имен портов; DefaulTTF – контурный шрифт TrueType по умолчанию (шрифт Arial, размер 17 мм, не редактируется). Какой'либо стиль назначают текущим (Current Text Style) двойным щелчком мыши по его имени. Для добавления нового стиля нажима' ют клавишу Add, редактирования – Properties. В меню редактирова' ния шрифта выбирают тип шрифта: Stroke Font (векторные шрифты) или TrueType Font (контурные шрифты), имя шрифта (Font) и его раз' мер. Все стили надписей сохраняются в файле схемы. Параметры настройки конфигурации программы Schematic зано' сят в файл SCH.INI и сохраняют при последующей работе с ней. Кро' ме того, параметры проекта (стили линий, стили шрифта и др.) зано' сятся в файл схемы. Поэтому целесообразно создать «шаблоны» пу' стых схем, например, в файлах templatel.sch, template2.sch..., зано' ся в них только параметры конфигурации (включая список шагов сетки, список стилей линий и т. п.), и загружать их перед началом создания новых схем. 1.2. Создание принципиальных схем После настройки конфигурации Schematic приступают к созданию принципиальной схемы. 1.2.1. Загрузка библиотек. Перед нанесением на схему символов компонентов по команде Library/Setup (рис. 7) обеспечивается доступ к необходимым библиотекам. Нажав клавишу Add, добавляют имена библиотек в список открытых библиотек (Open Libraries).

Рис. 7. Окно подключения библиотек

46

С помощью клавиши Delete удаляют библиотеки из этого списка, чтобы освободить место для других. С помощью клавиш Move Up, Move Down изменяют порядок их расположения в списке (нужно учиты' вать, что при поиске компонентов библиотеки просматриваются в списке в направлении сверху'вниз). 1.2.2. Размещение компонентов на схеме. В режим размещения символов компонентов на схеме переходят по команде Place/Part (рис. 8). После этого щелчок курсором в любой точке схемы откры' вает меню выбора компонента.

Рис. 8. Окно выбора размещаемого компонента

На панели Library указывается имя одной из открытых библиотек, список ее компонентов выводится в окне Component Name. Имя нужного компонента выбирают из этого списка или вводят в верхней строке (до' статочно ввести одно или несколько первых символов имени, чтобы курсор переместился в указанную позицию). Нажатие клавиши Browse позволяет просмотреть графическое изображение символа компонента. При создании символа компонента в графе Alternate можно задать не' сколько альтернативных вариантов: Normal – нормальный, DeMorgan – обозначение логических функций, IEEE – в стандарте Института инже' неров по электротехнике и электронике. В библиотеках, поставляемых вместе с P'CAD 2002, альтернативные варианты реализованы для мно' гих, но не для всех цифровых ИС (пользователи могут дополнить их по своему усмотрению, придерживаясь отечественных стандартов). 47

В графе Num Parts указывается общее число секций компонента (из' менять их на этом этапе нельзя). В окне Part Num по умолчанию ука' зывается номер секции 1, но при необходимости его можно изменить перед размещением символа компонента на схеме Нажатие клавиши Query (рис. 9) активизирует средства поиска компонента в открытых библиотеках. Сначала в диалоговом окне Query в столбцах Criteria задают критерии поиска и в столбце Show от' мечают, какие характеристики найденных компонентов нужно ото' бражать в таблицах результатов поиска.

Рис. 9. Окно поиска компонента в открытых библиотеках

При задании критериев поиска используются следующие операторы: = – в точности равно. Если используются символы обобщения * или ?, то проверяется равенство текстовых переменных; < – меньше, чем; > – больше, чем; <= – меньше, чем или равно; >= – больше, чем или равно; <> – не равно; IsLike – при использовании символов обобщения IsLike означает «подобно». Например, IsLike 5* может быть равно 50, 510, 5 и т. п.; IsNotLike – при использовании символов обобщения IsNotLike экви' валентно «не равно». Например, IsNotLike 5* может быть 14, 20 или 42, но не 50, 510 или 5; 48

Exist – атрибут существует; NotExist – атрибут не существует; AnyValue – атрибут существует и имеет некоторое значение; NoValue – атрибут существует, но значение ему не присвоено. Позиционные обозначения компонентов на схеме проставляются автоматически. Например, если из импортной библиотеки интеграль' ных микросхем ТТЛ серии 7400 последовательно размещать на схе' ме 4'секиионную ИС 7408, то первый элемент приобретет позицион' ное обозначение U1:A. Префикс позиционного обозначения U назна' чен при создании компонента (при необходимости его можно заме' нить, например, на DD), номер первого компонента 1 и имя первой секции А проставляются автоматически, т. е. первый элемент полу' чит позиционное обозначение U1:A, второй элемент – позиционное обозначение U1:B, третий – U1:C, четвертый – U1:D, пятый – U2:A и т. д. Для изменения назначенного в библиотеке префикса позицион' ного обозначения его надо указать в поле RefDes в явном виде. Для компонентов, состоящих из одной секции, имя секции не проставля' ется. По ЕСКД секции нумеруют цифрами (1, 2...). Для этого в про' грамме Library Executive необходимо в меню Component Information выб' рать способ числовой нумерации секций Gate Numbering: Numeric. В ре' зультате секции компонентов получат обозначения DD1:1, DD2:2 и т. д., почти так, как этого требует ЕСКД (в точности по ЕСКД требу' ется отделять номер секции не двоеточием, а точкой: DD1.1, DD1.2 и т. д.). При изображении многосекционных компонентов совмещен' ным способом (изображения смежных секций примыкают друг к дру' гу) позиционные обозначения отдельных секций обычно не указыва' ются, для этого необходимо параметры RefDes всех секций, кроме пер' вой, сделать невидимыми (выключить кнопку Visibility), тогда будет видно позиционное обозначение только первой секции, например DD9:1. Если это решение не устроит службы нормоконтроля, то по' зиционное обозначение вводят как атрибут пользователя (user' defined) вручную. На строке Value проставляют номинал компонента, например со' противление резистора. После выбора в меню Place/Part нужного компонента и введения всех необходимых параметров нажимают ОК – курсор примет форму перекрестья с разрывом в центре для точного позиционирования в узлах сетки. Непосредственное размещение символа компонента на схеме выполняется после щелчка курсором в любой точке рабочего окна. До тех пор пока не отпущена левая кнопка мыши, символ пе' 49

ремещается по экрану. Он поворачивается на 90° в направлении про' тив часовой стрелки и зеркально отображается нажатием клавиш R и F соответственно. Повторный щелчок курсором размещает на схе' ме очередную копию символа выбранного компонента, присваивая ему следующее позиционное обозначение, которое одновременно вы' водится в строке информации. Для увеличения на единицу номера секции компонента перед размещением символа нажимают клавишу Р, а для увеличения позиционного обозначения – клавишу D. Умень' шить эти значения можно одновременным нажатием клавиш Shift+P или Shift+D. Нажатие правой кнопки мыши или Esc прекращает ввод символов. В режиме Edit/Select – щелчок курсора в любой точке внутри кон' тура символа компонента производит его выбор с возможностью пе' ремещения, поворота и удаления символа вместе с принадлежащими ему атрибутами. Нажатие клавиши Shift и удерживание ее до щелч' ка курсора позволяет выбрать отдельный элемент символа: вывод, элемент графики, позиционное обозначение и др. 1.2.3. Размещение электрических цепей. После выбора команды Place/Wire курсор принимает форму перекрестья. Щелчком мыши от' мечается начальная точка цепи. Каждое нажатие левой кнопки мыши фиксирует точку излома. Нажатие клавиши О до отпускания левой кнопки мыши изменяет угол ввода линии из числа разрешенных (за' даваемых в меню Options/Configure), нажатие клавиши F изменяет ее ориентацию. В связи с тем, что на схеме обычно преобладают гори' зонтальные или вертикальные цепи, в меню Options/Configure доста' точно включить только режим ввода ортогональных цепей 90/90 Line Line. Завершается ввод цепи нажатием правой кнопки мыши (или Esc). Ширина прокладываемой цепи устанавливается по команде Options/Current Wire: Thick – широкая (шириной 0,381 мм = 15 мил); Thin – узкая (шириной 0,254 мм = 10 мил); User – задаваемая пользователем (в пределах от 0,1 до 100 мил). Неподсоединенные выводы компонентов и открытые концы це' пей, не подсоединенных к другим цепям или к выводам компонентов (Open End), помечаются квадратиками, которые гаснут после выпол' нения электрического соединения. Причем если два вывода компо' нентов соприкоснутся, то между ними образуется электрическое со' единение, сохраняющееся при раздвижении компонентов. Включение в цепь дополнительной точки излома для последую' щего редактирования выполняется по команде Rewire/Manual. 50

Обратим внимание, что в строке информации выводится присваива' емое автоматически имя размещаемой цепи, причем при буксировке курсора до отпускания правой кнопки мыши дополнительно выводит' ся расстояние по осям X, Y предыдущей точки излома, например Net: NET00003, dX=2.50, dY=0.00. Здесь NET00003 – присваиваемое ав' томатически имя цепи. Следующая цепь получит имя NЕТ00004. Присвоить цепи другое имя можно двумя способами. Во'первых, индивидуально выбрать каждую цепь и щелчком правой кнопки мыши открыть в меню редактировании пункт Properties (Свойства). На экране появится информация о выбранной цепи. На закладке Net можно изменить имя цепи, заменив на строке Net Name назначенное системой имя другим, например заменить NET00001 на А1. Это имя будет в и д и м ы м , если включить на закладке Wire переключатель Display. Тип и размер шрифта имени указывают после нажатия на клавишу Text Styles. На закладке Net можно также задать значения различным а т р и б у т а м цепи, нажав на клавишу Net Attrs. Можно упростить ввод имен групп цепей, имеющих однородные имена типа D1, D2, ..., и их переименование. Для этого нужно выб' рать команду Utils/Rename Nets, щелкнуть курсором в любой точке схе' мы и в открывшемся меню на строке Net Name ввести префикс имени, например In, и выбрать параметр Increment Name (режим приращения имени). После закрытия этого меню щелчком курсора по первой цепи ей присваивается имя InO, по второй – Inl и т.д. Чтобы начать нуме' рацию цепей не с нуля, нужно начальное имя ввести в явном виде, например DATA5. Тогда первая цепь получит имя DATA5, вторая – DATA6 и т. д. Обратим внимание, что если к цепи подсоединить компонент за' земления GND, то она автоматически получит имя GND, так как выводу компонента заземления присвоен тип Power, что обеспечивает автоматическую замену имени цепи, к которому он подключен, на имя этого компонента. Этот же прием часто используется для под' ключения цепей питания и других стандартных цепей. Обычно имя цепи перемещается вместе с самой цепью, однако если в режиме выбора нажать клавишу Shift и затем щелкнуть на имени цепи курсором, то имя цепи будет перемещаться отдельно. Электрическое соединение пересекающихся цепей обозначается точкой «пайки» (Junction), которая автоматически проставляется на Т'образных соединениях. Чтобы проставить точку соединения пересекающихся цепей, нуж' но при вводе второй цепи щелкнуть курсором в точке пересечения и затем продолжить ее построение. 51

1.2.4. Размещение шин. Выбор команды Place/Bus активизирует режим ввода шин. Щелчком курсора отмечают начало шины и точки ее излома. Построение шины завершается нажатием правой кнопки мыши или Esc. После этого по команде Place/Wire размещают цепи. При рисова' нии цепи, входящей в состав шины, ее начало или конец должны располагаться в любой точке шины. При этом при подключении к шине автоматически изображается излом цепи под углом 45° (стиль этого изображения устанавливают в меню команды Options/DispIay). З а м е ч а н и е . Шина изображается на схеме линией шириной 30 мил = 0,76 мм и изменить ее ширину нельзя. Однако при необходи' мости можно поверх нее нарисовать линию нужной ширины по ко' манде Place/Line. Имена цепей, образующих шину, задаются подклю' чением к цепям по команде Place/Port специальных портов (команда' ми Edit/Nets и UtiIs/Rename Nets в этих целях пользоваться не рекомен' дуется). После выбора команды Place/Port щелчком мыши на любой точке схемы открывается меню выбора порта. На расположенной вверху в строке Net Name указывают имя первой цепи, например D1. Если включить переключатель Increment Port Name, то при размеще' нии портов они автоматически получат имена D1, D2, D3 и т. п. Наи' более удобно включать порт в разрыв цепи, для этого он должен иметь два вывода (Two Pin) и располагаться горизонтально (Horizontal). Если изображение порта в виде прямоугольника не устраивает, то выбира' ется порт с одним выводом (One Pin), расположенный вертикально (Vertical) и не имеющий рамки (None), в результате имя цепи (порта) будет расположено над ней. После закрытия меню нажатием ОК пор' ты подключаются последовательными щелчками мыши по именуе' мым цепям (текущее имя цепи отображается в строке информации). Именованные таким образом цепи являются г л о б а л ь н ы м и (Global), их можно переименовывать по командам Edit/Nets и Utils/ Rename Nets. Видимость имени шины устанавливается с помощью пе' реключателя Display меню Bus Properties. 1.2.5. Редактирование схемы. Для перемещения компонента или цепи нужно выбрать их щелчком курсора и затем перемещать движением мыши. Если одновременно нужно переместить несколь' ко объектов, например компонент и связанные с ним сегменты це' пей, то дополнительные объекты выбирают щелчком курсора с од' новременным нажатием и удерживанием клавиши Ctrl. Выделен' ная группа объектов перемещается как единое целое. Если после перемещения сегментов цепей часть из них будет расположена не' аккуратно, щелчком курсора выбирают отдельный сегмент и пере' 52

мещают его вершину. Выбор для редактирования элемента слож' ного объекта (например, позиционного обозначения компонента) производится щелчком левой клавиши мыши при одновременном нажатии кнопки Shift. Перед перемещением группы объектов полезно щелчком правой кнопкой мыши выбрать команду Select Point для нанесения точки при' вязки (имеет форму перекрестья, заключенного в квадрат). При пе' ремещении объектов в строке информации выводятся значения сме' щения точки привязки dX, dY относительно ее первоначального рас' положения. Скопировать выделенную группу объектов можно последователь' ным выполнением команд Edit/Copy, Edit/Past или, что более удобно, удерживанием клавиши Alt при перемещении мыши. При копирова' нии группы объектов входящие в них глобальные цепи не изменяют своих имен (к глобальным относятся цепи, к которым подключены порты или выводы компонентов, имеющие тип Power), остальные цепи переименовываются. Компонентам присваиваются новые позицион' ные обозначения. После размещения символов нескольких одинаковых компонен' тов всем им сразу можно присвоить одинаковые атрибуты. Напри' мер, выбрав несколько резисторов, после щелчка правой кнопки мыши в открывшемся меню выбирают команду Properties и вводят значение атрибута Value – в результате обновляются значения атри' бутов Value всех выбранных резисторов. Все однотипные компоненты удаляют следующим образом. В меню команды Options/Block Select нажимают клавишу Clear All (Очистить все) и двойным щелчком по выключателю панели Part окрашивают его в серый цвет. Затем нажимают на панель Part и в открывшемся меню на строке Туре вводят имя удаляемого компонента, например С2'6, и нажимают ОК. В заключение в графе Select Mode выбирают вариант Outside Block (вне блока). Возвратившись в рабочее окно, на любом свободном месте движением курсора создают прямоугольный блок, после чего все указанные компоненты оказываются выбранны' ми. Удаляют их нажатием клавиши Delete. 1.2.6. Изменение позиционных обозначений. Перед завершением создания схемы целесообразно переименовать позиционные обозна' чения компонентов по команде Utils/Renumber. В меню этой команды выбирают объект перенумерации RefDes и порядок простановки пози' ционных обозначений Top to Bottom (сверху вниз) или Left to Right (сле' ва направо), что не совпадает с требованиями ЕСКД. После нажатия на клавишу ОК позиционные обозначения перенумеровываются в за' 53

данном порядке. Перенумерация согласно ЕСКД производится вруч' ную или с помощью специальной утилиты DBX. 1.2.7. Сохранение проекта. По команде File/Save отредактирован' ный проект сохраняется в исходном файле, по команде File/Save As проект сохраняется в другом файле, причем предварительно можно выбрать его формат: Binary Files – бинарный формат (расширение имени *.SCH); ASCII Files – текстовый формат (расширение имени *.SCH). Файлы обоих форматов имеют одно и то же расширение имени *.SCH. З а м е ч а н и е . Некоторые параметры конфигурации схемного ре' дактора заносятся в файл SCH.INI, к ним, в частности, относятся: список значений ширины линии; имена загружаемых библиотек; размер листа схемы. Другие параметры хранятся в файле схемы (чтобы убедиться в этом, достаточно сохранить файл схемы в текстовом формате PCAD ASCII и проанализировать его): система единиц; набор шагов сетки; стили текста; шаблоны отчетов. Чтобы не вводить эти данные всякий раз для каждой новой схе' мы, рекомендуется завести один или несколько отдельных файлов, не имеющих графической информации, ввести типичные параметры и сохранить эти шаблоны схем под уникальными именами, напри' мер TEMPLATE_1.SCH и т. п. Тогда создание новой схемы будет на' чинаться с загрузки одного из таких файлов, устанавливающих не' обходимые параметры конфигурации. 1.3. Верификация схемы ERC После создания принципиальной электрической схемы целесооб' разно выявить синтаксические ошибки, исправить их и только пос' ле этого перейти к разработке ПП. Проверку схемы выполняют по команде Utils/ERC (Electrical Rules Check, рис. 10). В основном меню этой команды задают перечень проверок, результаты которых приводят' ся в текстовом отчете: Single Node Nets – цепи, имеющие единственный узел; No Node Nets – цепи, не имеющие узлов; Electrical Rules – электрические ошибки, когда соединяются выводы несовместимых типов (например, соединяются два выходных вывода или выходной вывод подключается к выводу источника питания); 54

Рис. 10. Окно утилиты верификации ERC

Unconnected Pins – неподключенные выводы компонентов; Unconnected Wires – неподключенные (плавающие) цепи; Bus/Net Errors – входящие в состав шины цепи, встречающиеся толь' ко один раз (т. е. они входят в шины, но не выходят из них); Component Rules – компоненты, расположенные поверх других ком' понент: Net Connectivity Rules – неправильное подключение цепей земли и питания, которое может быть вызвано одной их трех причин: символ источника питания подключен к цепи, имеющей другое имя; скрытый глобальный вывод компонента подсоединен к цепи, имя которой совпадает с именем по умолчанию; две цепи А и В объединены под именем А, в то время как цепь В существует отдельно. При появлении этого предупреждения необхо' димо с помощью команды Edit/Nets переименовать цепи; Hierarchy Rules – ошибки иерархической структуры. Степень серьезности отдельных ошибок (Error, Warning или Ignored) назначается диалоговом окне, открываемом после нажатия на па' нель Severity Level. Кроме того, в меню необходимо включить опцию View Report (Про' смотр отчета сообщений об ошибках) и Annotate Errors (Индикация ошибок на схеме). Сообщения об ошибках заносятся в файл <имя схемы>.ЕRС, из' менение это имени производят после выбора панели Filename. 55

Поиск ошибок в соответствии с заданной конфигурацией начина' ется после нажатия панели ОК. Информация об ошибках помечается на схеме индикаторами и выводится в текстовый отчет. Для индикации ошибок на схеме предварительно нужно по ко' манде Options/Block Selection настроить параметры блока выбора. Сначала в меню нажатием клавиши Clear All нужно отключить все объекты и затем отметить строку ERC Errors. В разделе Select Mode следует нажать кнопку Inside Block (Выбор объектов во внутренней области окна). Затем включить режим выбора Edit/Select и заклю' чить всю схему или ее фрагмент в прямоугольную рамку. После этого находящиеся внутри нее ошибки будут помечены символами U. Для вывода текстовой информации об ошибках нужно выбрать фрагмент схемы, содержащей одну или несколько ошибок, и вы' полнить команду Edit/Properties. На экране появится диалоговое окно с диагностическим сообщением об одной ошибке. Для полу' чения информации о следующей ошибке нажимают клавишу Next, предыдущей – Previous. В текстовом файле с расширением имени *.ERC приводится кон' фигурация настройки программы ERC, перечень всех ошибок и пре' дупреждений и статистики ошибок. Координаты ошибок приводятся в той системе единиц, которая выбрана в меню команды Options/Configure. 1.4. Создание списка соединений Список соединений включает в себя список компонентов и цепей с указанием номеров выводов компонентов, к которым они подключе' ны. Он используется для так называемой процедуры «упаковки схе' мы на печатную плату» – размещения на поле ПП корпусов компо' нентов с указанием их электрических связей согласно принципиаль' ной схеме. По команде Utils/Generate Netlist (рис. 11) открывают меню настройки параметров.

Рис. 11. Окно утилиты генерации списка соединений

56

В пункте меню Netlist Format выбирается формат списка соедине' ний: PCAD ASCII, Tango, FutureNet Netlist, FutureNet Pinlist, Master Designer, EDIF 2.0.0, PSpice, XSpice. Для разработки ПП с помощью графического редактора PCAD PCB рекомендуется выбирать формат PCAD ASCII (пос' ледний передает атрибуты схем на ПП). Для моделирования схемы с помощью программы PSpice выбирают одноименный формат. Для моделирования с помощью системы Protel выбирают формат XSpice (этот список соединений составляется автоматически после выбора команды Simulate/Setup). Имя файла списка соединений задают после нажатия клавиши Netlist Filename. Нажатием кнопки Include Library Information включают в файл спис' ка соединений (только для формата PCAD ASCII) информацию, необ' ходимую для составления с помощью Library Executive библиотеки сим' волов компонентов, находящихся в данной схеме (по команде Library/ Translate). При разработке ПП эта информация не используется. 2. Описание лабораторной установки Работа выполняется на персональном компьютере с установленной системой автоматизированного проектирования многослойных плат печатного монтажа PCAD 2002 для Windows 95/98/ NT/2000/XP. Принципиальная электрическая схема заданного устройства со' здается в редакторе Schematic. Весь экран занимает рабочее поле для редактирования принципиальных схем. В самой верхней строке пе' речисляются названия однородных групп команд для работы со схе' мой: File, Edit, View, Place, Rewire, Options, Library, Utils, Simulate, DocTool, Macro, Window. Слева развернуты команды группы Place. Снизу указы' ваются координаты курсора, шаг сетки, название схемы и ширина линий. Среди групп команд чаще всего используются первые шесть групп. Это File –для работы с файлами, Edit – для редактирования схем, View – для увеличения или уменьшения просматривамой части схемы, Place – для размещения элементов, цепей и шин схемы (и даже создания символов элементов схемы), Options – для настройки редак' тора Schematic, Library – для работы с библиотеками компонентов схе' мы, Utils – для верификации схем, записи списков цепей для редакто' ра плат и для загрузки любого редактора системы P'CAD. На основе созданных библиотек компонентов, а также существу' ющих в P'CAD, выполняется верификация схема и, если требуется, корректировка. Проверенная схема сохраняется в файл с расшире' нием *.SCH (ASCII Files). С помощью соответствующей утилиты гене' рируется список соединений для данной схемы и сохраняется в файл с расширением *.net. 57

3. Порядок выполнения работы 1. Настройка программного интерфейса (установка параметров дисплея и конфигурации рабочей области, формата, единиц измере' ния, шага сетки). 2. Загрузка необходимых библиотек компонентов. Установка видимости на экране точек сетки с шагом 1´ Grid. 4. Размещение УГО элементов, электрических цепей и шин на схе' ме. 5. Сохранение принципиальной электрической схемы в файле про' екта с расширением *.SCH. 6. Верификация схемы и работа с файлом отчета. 7. Создание списка соединений утилитой генерации. 4. Требования к отчету Отчет должен содержать: технические требования, предъявляемые к схеме; описание принципа действия схемы; файл схемы с расширением *.SCH; файл списка соединений с расширением *.net; файл схемы с расширением *.DXF. 5. Контрольные вопросы 1. Загрузка библиотек. 2. Просмотр символов и посадочных мест элементов в библиоте' ках. 3. Размещение элементов на схеме. 4. Размещение электрических цепей на схеме. 5. Размещение шин на схеме. 6. Верификация схемы командой Erc. 7. Работа с файлом отчета и редакция схемы. 8. Создание списка соединений схемы командой Netlist. 9. Сохранение схемы на диске. 10. Экспорт принципиальной схемы в формате *.DXF для созда' ния чертежа со схемой.

58

Лабораторная работа № 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ МОДУЛЯ ЭВС В ПАКЕТЕ P@CAD Цель работы: изучение процесса разработки, проверки (DRC) и корректирования печатных плат модулей ЭВС в графическом редак' торе P'CAD PCB. 1. Методические указания по подготовке к работе Содержание работы: ознакомиться с программным интерфейсом редактора P'CAD PCB, научиться настраивать параметры конфигура' ции и дисплея, изучить процедуру упаковки схемы на печатную пла' ту, размещение компонентов на плате, варианты ручной и интерак' тивной трассировок соединений, а также проверку соблюдения тех' нологических ограничений с помощью утилиты DRC. 1.1. Настройка конфигурации В начале работы с редактором ПП РСВ следует настроить его кон' фигурацию, выбрав в меню Options команды Configure, Display, Layers, Grids и др. Параметры конфигурации сохраняются в файле текущего проекта и устанавливаются по умолчанию для последующего сеанса проектирования. 1.1.1. Задание глобальных параметров проекта. По команде Options/Configure (рис. 1) на закладке General в графе Units выбирают английскую (mils) или метрическую (mm) систему единиц. В графе Workspace Size указывают размеры рабочей области, немного превы' шающие габаритные размеры ПП (по умолчанию устанавливается 254´254 мм, максимальные размеры ПП 60´60 дюймов или 1524´1524 мм). На закладке Routе отмечают опцию Т'Route by Default для разреше' ния образования Т'образных соединений проводников, в графе Orthogonal Modes включают все режимы и на этом настройку конфигу' рации завершают нажатием панели ОК (остальные параметры прини' мают значения по умолчанию, их настраивают позже по мере надоб' ности). На закладке Manufacturing (рис. 2) задают значения глобаль' 59

Рис. 1. Окно параметров конфигурации закладка General

ных параметров: Solder Mask Swell – отступ масок пайки, располагае' мых на слоях Top Mask и Bottom Mask, от границ КП (маска пайки по' вторяет форму КП и больше ее по размеру); Past Mask Shrink – отступ масок пасты, располагаемых на слоях Top Past и Bottom Past, от границ КП (маска пасты повторяет форму КП и меньше ее по размеру); Plane Swell – зазор между областью металлизации на слое типа Plane и отвер' стием в КП или ПО, не подсоединенным к ней (это не относится к КП или ПО, имеющим тепловые барьеры или непосредственный кон' такт). Глобальные параметры Solder Mask Swell, Past Mask Shrink принима' ются во внимание при создании масок простых планарных КП. Для сложных КП форма и размеры масок, а также слой их размещения указываются индивидуально. На панели Solder Flow Direction выбирают направление пайки вол' ной припоя (в направлении Top to Bottom, Left to Right, Right to Left, Bottom to Top). 60

Рис. 2. Окно параметров конфигурации закладка Manufacturing

1.1.2. Настройка параметров дисплея. Цвета объектов на различ' ных слоях и ряд других параметров экрана устанавливают по коман' де Options/Display на закладке Colors (рис. 3). Для каждого объекта можно назначить одинаковый цвет на всех слоях или все объекты, принадлежащие одному слою, окрасить в одинаковый цвет, или от' дельным объектам на различных слоях задать индивидуальные цве' та. Здесь устанавливают цвета следующим объектам: Via – переходные отверстия (ПО); Pad – выводы компонентов, контактные площадки (КП); Line – проводники и линии; Poly – полигоны; Text – текст. На закладке Miscellaneous (рис. 4) настраивают дополнительные параметры. В графе Glue Dots устанавливают параметры вывода на экран точек приклеек, используемых при автоматическом монтаже ПП: 61

Рис. 3. Окно настройки параметров дисплея, закладка Colors

Show – показать на экране; Hide – скрыть; No Change – не изменять. В графе Pick and Place аналогично устанавливают параметры точек привязок компонентов для автоматического монтажа, в графе DRC Errors – ошибок контроля соблюдения технологических норм, а в гра' фе Free Pads выбирают стиль обозначений не подсоединенных выводов компонентов. В графе Cursor Style задают вид изображения курсора: Arrow – стрелка; Small Cross – маленькое перекрестье; Large Cross – большое перекрестье. Кроме того, на этой закладке устанавливают разнообразные пара' метры: Draft Mode – изображение только контуров проводников (для уско' рения перечерчивания экрана); Thin Stroked Text – изображение векторных шрифтов Stroke тонкими линиями; Display Pad Holes – изображение внутренних отверстий в КП; 62

Рис. 4. Окно настройки параметров дисплея, закладка Miscellaneous

Display Pin Designators – изображение номеров выводов компонен' тов; Display Plane Indicator – индикация ПО, подсоединенных к слою метал' лизации с помощью перекрестья, окрашенного в цвет этого слоя; Display Pad Net Names – изображение имен (номеров) цепей, подсое' диненных выводам компонентов; Display Override Errors – отображение перекрывающихся маркеров ошибок; Drag by Outline – изображение объектов контурными линиями при их перемещении для ускорения перечерчивания экрана; Silkscreen in Background – изображение графики шелкографии на зад' нем плане: Translucent Drawing – полупрозрачное изображение объектов; Used Fixed Colors – использование фиксированных цветов; Scroll Bars – вывод на экране линейки прокрутки; Show Data Tips – вывод краткой информации об объекте, на который указывает курсор, например U9, Туре = 7400. 63

1.1.3. Структура слоев печатной платы. При создании новой ПП по умолчанию устанавливаются 11 стандартных слоев: Тор – верхняя сторона ПП; Bottom – нижняя сторона ПП; Board – контур ПП; Top Mask – маска пайки на верхней стороне ПП; Bot Mask – маска пайки на нижней стороне ПП; Top Silk – шелкография на верхней стороне ПП (контуры компо' нентов и т. п.); Bot Silk – шелкография на нижней стороне ПП (контуры компо' нентов и т. п.); Top Paste – паста пайки на верхней стороне ПП; Bot Paste – паста пайки на нижней стороне ПП; Top Assy – вспомогательные данные на верхней стороне ПП; Bot Assy – вспомогательные данные на нижней стороне ПП. Слои Тор и Bottom, Top Silk и Bot Silk, Top Assy и Bot Assy и т. п. являются п а р н ы м и . Понятие парности слоев используется при переносе компонента на другую сторону ПП нажатием на клавишу F (сокращение от Flip – зеркальное отображение), при этом вся гра' фическая и текстовая информация переносится на соответствую' щие парные слои (при зеркальном отображении простых графи' ческих объектов – линий, полигонов и т. п. – они остаются на пер' воначальном слое). Всего может быть до 99 слоев. Слои создают и удаляют по команде Options/Layers (рис. 5). Слои подразделяются на следующие типы: Signal – слой разводки проводников сигналов, помечают симво' лом S; Plane – слой металлизации для подключения цепей «земли» и «пи' тания», помечают символом Р; Non Signal – вспомогательные (несигнальные) слои, помечают сим' волом N. Изменение физического порядка следования слоев, что необходи' мо при использовании не сквозных, глухих ПО, производится с по' мощью клавиш Move Up Move Down. Каждый слой может быть включен (Enable, символ Е) или выклю' чен (Disable, символ D). Признаки слоев размещают во второй колон' ке таблицы Layers. Слои металлизации подключают к цепям, имена которых вводят при создании такого слоя после нажатия на панель Add и изменяют нажатием Modify (слои металлизации декларируются после упаков' ки схемы на ПП). 64

Рис. 5. Окно структуры слоев ПП

В графе Routing Bias указывают приоритетную ориентацию провод' ников на каждом слое при автоматической трассировке: Auto – выбирается автоматически, символ А; Horizontal – горизонтальная, символ Н; Vertical – вертикальная, символ V. Индивидуальные слои включают и выключают нажатием на панели Enable, Disable. Все слои, кроме текущего, можно выключить нажатием Disable All или включить – нажатием Enable All. Отдельные группы слоев (сигнальные, металлизации) включают на закладке Sets. Удалять можно слои, введенные пользователем, не являющиеся текущими и на которых не содержится информация; стандартные слои удалять нельзя. 65

1.1.4. Ширина проводников. Список значений ширины трасспро' водников и геометрических линий составляется по команде Options/ Current Line (рис. 6). Ширину текущего проводника или графической линии выбирают из этого списка с помощью строки состояний.

Рис. 6. Окно задания и выбора ширины проводника

1.1.5. Стеки контактных площадок (КП) и переходных отвер@ стий (ПО). По команде Options/Pad Style открывают список стеков КП, а по команде Options/Via Style – список стеков ПО (рис. 7). Выбранные курсором в этих списках стеки являются текущими и помещаются на ПП при выполнении команд Place/Pad, Place/Via. Имеются простые (Simple) и сложные (Complex) стеки КП (Pad Stacks) и ПО (Via Stacks). Выводы штыревых компонентов, имеющие одинаковую форму КП на всех слоях, и планарных компонентов, имеющие КП только на одном слое, образуют простые стеки. Сложные стеки имеют различ' ные КП на нескольких слоях. Для стеков КП планарных компонен' тов задаются их геометрические размеры на том слое (Тор или Bottom), на котором наносится графика корпуса (при переносе планарного компонента на другой слой автоматически будет перенесена и графи' ка КП выводов). Нажатием на кнопку Modify (Simple) (рис. 8) открывают меню ре' дактирования простых стеков КП. В графе Туре выбирают тип КП: Thru – штыревые выводы; Тор – вывод планарного компонента на верхней стороне ПП; Bottom – вывод планарного компонента на нижней стороне ПП. Для штыревых выводов в графе Plane Connection указывается тип КП на слоях металлизации: Thermal – КП с тепловым барьером; Direct – сплошная КП (непосредственное подключение). 66

67

Рис. 7. Окно выбора и настройки параметров КП и ПО

Рис. 8. Окна настройки параметров простых и сложных КП

В графе Shape выбирают форму КП: Ellipse – эллипс; Oval – овал; Rectangle – прямоугольник; Rounded Rectangle – скругленный прямоугольник. Сложные стеки КП имеют и другие формы: Polygon – в виде полигона (многоугольника), параметры которого задаются в диалоговом окне Polygonal Pad Shape, открываемым нажа' тием на кнопку Modify; Thermal 2 Spoke – 2 тепловых барьера, расположенных по горизон' тали; 68

Thermal 2 Spoke/90 – 2 тепловых барьера, повернутых на угол 90°; Thermal 4 Spoke – 4 тепловых барьера; Thermal 4 Spoke/45 – 4 тепловых барьера, повернутых на угол 45°; Direct Connect – сплошной контакт; No Connect – отсутствие соединения на слое металлизации; Target – перекрестье для сверления; Mounting Hole – крепежное отверстие. Геометрические размеры КП устанавливают в графах Width (ши' рина), Height (высота) и Hole Diameter (диаметр отверстия). Включение опции Plated отображает на фотошаблоне изображение отверстия в штыревой КП. Включение опции Prohibit Copper Pour Connections предотвращает соединение между КП и областями металлизации на определенных слоях. На панели Hole задают диаметр отверстия Diameter и смещение цен' тра отверстия относительно центра апертуры по горизонтали X Offset и по вертикали Y Offset. В графе Plane Swell задают значения зазора между областями ме' таллизации и не подсоединенными к ним КП или ПО. Глобальное значение параметра Use Global Swell устанавливается по команде Options/Configure на закладке Manufacturing в графе Plane Swell. В про' тивном случае в графе Local Swell указывают его локальное значение. З а м е ч а н и е . Данный зазор не применяется для КП с тепловыми барьерами и при непосредственном подключении к слою металлизации. Параметр Solder Mask Swell задает зазор между контуром КП и за' щитной маской, Past Mask Shrink – зазор между контуром КП и маской пайки для простых КП (для сложных КП форма, размер и слой рас' положения маски задаются индивидуально). Формы масок совпада' ют с формой КП, но имеют другие размеры и располагаются на других слоях. Нажатием на кнопку Modify (Complex) (рис. 8) открывают меню ре' дактирования сложных стеков КП. В графе Pad Definition в строке Layer по очереди указывают имена слоев, в строке Shape – форму КП и вво' дят геометрические размеры: Width – ширина, Height – высота, Spoke Width – ширина теплового барьера. Нажатие на кнопку Modify Hole Range (рис. 9) открывает экран про' смотра сечения стеков КП. В графе Styles выбирают имя стека, изоб' ражение которого вы водится в правой части экрана. После этого щелчком курсора в графе Hole Harm Layers выделяют имена смежных слоев, которые должны быть объединены. Слои располагаются в по' рядке возрастания их номеров Layer Number, присваиваемых меню 69

Options/Layers. Таким образом, в частности, создают глухие межслой' ные ПО (blind and buried vias).

Рис. 9. Окно просмотра сечения КП

По команде Options/Via Style открывают список стеков ПО. Выб' ранный курсором в этом списке стек ПО является текущим и поме' щается на ПП при выполнении команды Place/Via. Стеки ПО редакти' руют так же, как и стеки КП. 1.1.6. Выбор стиля текста. Стиль текста, устанавливаемый по умолчанию, и стили выполнения отдельных надписей редактируют' ся по команде Options/Text Style так же, как и в редакторе Schematic. 1.1.7. Подключение библиотек. Перед размещением на ПП ком' понентов вручную или с помощью процедуры упаковки принципи' альной схемы на ПП необходимо обеспечить доступ к библиотекам, в которых находятся эти компоненты. Библиотеки подключают по команде Library/Setup. Выбрав клавишу Add, добавляют имена биб' лиотек в список открытых библиотек (Open Libraries). С помощью кла' виши Delete удаляют библиотеки из этого списка, чтобы освободить место для других. З а м е ч а н и е . Некоторые параметры конфигурации редактора ПП заносятся в файл PCB.INI, к ним, в частности, относятся: список значений ширины линий; имена загружаемых библиотек; размер рабочей области; соответствие слоев ПП в форматах MD и PCB; размеры отверстий в КП и ПО, устанавливаемые по умолчанию: 70

DefaultPadHoleSize=0.51mm, DefaultViaHoleSize=0.25mm. Другие параметры хранятся в файле ПП: система единиц; набор шагов сетки; стили текста; стили стеков КП и ПО; имена и состояния слоев ПП. Чтобы не вводить эти данные каждый раз при разработке новой ПП, рекомендуется завести отдельный файл, не имеющий графичес' кой информации, ввести типичные параметры и сохранить этот файл под уникальным именем, например для двухслойной схемы TEMPLATE2.PCB, для четырехслойной – TEMPLATE4.PCB и т. п. Тогда создание новой ПП будет начинаться с загрузки одного из та' ких файлов, устанавливающих необходимые параметры конфигура' ции. Кроме того, можно воспользоваться возможностями команды File/Design Technology Parameters. 1.2. Разработка печатных плат Разработку новой ПП начинают с выполнения команды File/New и настройки конфигурации или загрузки шаблона. После этого на слое Board no команде Place/Line наносится к о н т у р ПП в виде замкнутой линейно'ломаной линии (дуги не разрешаются). Программы Shape Based Router и SPECCTRA трассируют только внутри этого контура, а программа QuickRoute на него не обращает внимания. Причем если этот контур не замкнут, имеет в своем составе не ортогональные ли' нии или вообще отсутствует, то программа ShapeBased Router нарису' ет его самостоятельно, охватывая все размещенные на ПП компо' ненты. Для программы SPECCTRA линии замкнутого контура могут иметь любой угол наклона. Рассмотрим основные этапы разработки ПП. 1.2.1. Упаковка схемы на печатную плату. При отсутствии прин' ципиальной схемы проекта компоненты расставляют на ПП по ко' манде Place/Component и по команде Place/Connection вводят электри' ческие связи между их выводами, что очень неудобно. При наличии принципиальной схемы для переноса (упаковки) ее на ПП по коман' де Utils/Load Netlist (рис. 10) загружают файл списка соединений (ко' торый создается в редакторе Schematic в форматах Tango или PCAD ASCII). В меню этой команды выбираются следующие опции: Netlist Format (выбор формата списка соединений): PCAD ASCII – текстовый формат, включающий информацию об ат' рибутах компонентов и цепей (расширение имени файла по умолча' нию *.NET), 71

Рис. 10. Окно утилиты загрузки списка соединений

Tango – стандартный формат систем PCAD и TangoPro (расширение имени файла по умолчанию *.NET), Master Designer ALT – формат системы MD (расширение имени файла по умолчанию *.ALT); Netlist Filename – задание имени файла списка соединений; Xreference File – имя файла перекрестных ссылок (только для фор' мата MD); Optimize Nets – включение/выключение режима оптимизации списка соединений для минимизации длин соединений на ПП пу' тем перестановки логически эквивалентных секций компонентов и их выводов. Если этот режим выключен, то соединения произво' дятся в том порядке, в котором они указаны в списке соединений. Однако оптимизацию логических соединений имеет смысл выпол' нять не в процессе упаковки схемы на ПП, когда компоненты раз' мещаются на ПП хаотически, а после упорядочивания их разме' щения (см. ниже); Reconnect Copper – включение/выключение режима подсоединения к цепям имеющихся на ПП участков металлизации. Рекомендуется 72

этот режим выключить, тогда процесс загрузки списка соединений производится намного быстрее, а области металлизации, не подсое' диненные ни к одной цепи, останутся изолированными; Check for Copper Sharing – включение/выключение режима проверки наличия ошибок на ПП с предварительно размещенными компонен' тами. При включении этой опции проверяется наличие пересечения проводников и пересечения проводниками центров КП и ПО; Create Pseudo Pattern – обеспечение возможности загрузки списка соединений, содержащего ссылки на компоненты, не имеющих присоединенных корпусов. При этом таким компонентам поста' вят в соответствие подходящие корпуса, имеющиеся в открытых библиотеках, и будут созданы так называемые псевдокорпуса, а их перечень помещен в отчет; Enable Auto swapping for incoming components and synchronize all component with solder flow direction – разрешение автоматической за' мены корпуса размещаемого компонента альтернативным, кото' рый выбирается в зависимости от стороны ПП, на которой разме' щается компонент, и его ориентации. При выборе формата PCAD ASCII доступны две дополнительные графы задания атрибутов Attribute Handling и классов цепей Net Class and Rules Handling: Merge Attributes (Favor Netlist) – слияние атрибутов с текущими атри' бутами проекта, приоритет за атрибутами списка соединений; Merge Attributes (Favor Design) – слияние атрибутов с текущими атрибутами Проекта, приоритет за атрибутами проекта; Replace Existing Attributes – замена существующих атрибутов про' екта; Ignor Netlist Attributes – игнорирование атрибутов проекта; Replace Existing Net Classes – замена существующих классов цепей; Ignore Netlist Net Classes – игнорирование существующих классов цепей. Обычно схема упаковывается на ПП, на которой предваритель" но размещены разъемы, крепежные отверстия и другие компонен' ты, имеющие фиксированное положение (в диалоговом окне Properties этих компонентов необходимо отметить опцию Fixed), и проложен ряд трасс. В этом случае после загрузки команды UtiIs/ Load Netlist выводится сообщение (рис. 11), информирующее о не' обходимости соблюдения следующих ограничений: компоненты с совпадающими на ПП и на схеме позиционными обозначениями (RefDes) должны иметь одинаковые типы корпуса (Туре). При обнаружении конфликтов упаковка не производится; 73

Рис. 11. Окно предупреждения при загрузке списка соединений

все присутствующие на ПП компоненты, не входящие в список соединений, будут сохранены; на ПП переносятся все компоненты из списка соединений, кото' рые не установлены на ней предварительно; электрические связи, проложенные предварительно на ПП и от' сутствующие в списке соединений, удаляются (обновляется вся ин' формация об электрических связях), однако все проложенные ранее проводники сохраняются, даже если они отсутствуют в списке соеди' нений; после выполнения команды нельзя восстановить первоначальный вид ПП с предварительно размещенными компонентами, поэтому ее рекомендуется сохранить в отдельном файле. После нажатия Yes просматриваются открытые библиотеки (необ' ходимые библиотеки нужно открыть до загрузки списка соединений), внутри контура ПП (если он есть) размещаются посадочные места компонентов согласно их перечню в файле списка соединений и на экране изображаются линии электрических связей. 1.2.2. Размещение компонентов на плате. После загрузки списка соединений (упаковки схемы) на ПП приступают к размещению ком' понентов внутри контура ПП. Оптимальное размещение компонен' тов предопределяет успешную трассировку проводников и работос' пособность реального устройства поэтому размещение компонентов 74

на ПП обычно производят вручную. В частности, нажатие клавиши R поворачивает выбранный объект против часовой стрелки на 90°, одновременное нажатие Shift+R поворачивает его на угол, заданный в меню Options/Configure на закладке General (параметр Rotation Increment), нажатие клавиши F зеркально отображает объекты отно' сительно оси Y и переносит компоненты на противоположную сторо' ну ПП (первоначально компоненты обычно устанавливаются на вер' хнюю сторону ПП Тор), одновременно с этим переносится вся инфор' мация, содержащаяся на парных слоях Тор и Bottom, Top Assy и Bot Assy и т. п. Линии электрических связей, перемещаемые вместе с компонен' тами, помогают правильно их разместить. С помощью команды Edit/ Nets (рис. 12) можно сделать видимыми/невидимыми электрические связи одной или нескольких цепей. В меню этой команды в графе Nets приведен список имен всех цепей проекта, в графе Nodes – имена вы' водов компонентов, подсоединенных к выбранным цепям. После выбора щелчками курсора одной или нескольких цепей их электри' ческие связи можно сделать невидимыми нажатием на панель Hide (Скрыть соединения); или видимыми – нажатием на панель Show (По' казать соединения). Для фокусирования внимания на определенных цепях, например цепях «земли» или питания, цепях синхронизации и т. п., их по очереди делают видимыми. При размещении однотипных компонентов удобно их автомати' чески выровнять. Для этого выравниваемые компоненты по очереди выбираются щелчком курсора (при выборе второго и последующих компонентов нажимают и удерживают клавишу Ctrl). При большом количестве выравниваемых однотипных компонентов удобно выпол' нить операцию выбора в блоке. После этого щелчком Правой кнопки мыши открывают меню, в котором выбирают опцию Selection Point (Выбор точки отсчета) и щелчком левой кнопки мыши на экране ука' зывается точка отсчета. Затем выбирают опцию Align (Выравнива' ние) и в открывшемся меню отмечают одну из опций: Horizontal Aboute Selection Point – выравнивание по горизонтали относительно точки отсчета; Vertical Aboute Selection Point – выравнивание по вертикали относи' тельно точки отсчета; Onto Grid – выравнивание в ближайшие узловые точки сетки; Space Equally – выравнивание на равном расстоянии, указываемом в графе Spacing. После автоматического выравнивания компонентов их положе' ние уточняют вручную. При необходимости корпуса компонентов 75

76 Рис. 12. Окно редактирования свойств цепей

заменяют. Для этого щелчком курсора указывают компонент и вы' бирают команду Edit/Properties (активизируемую также щелчком пра' вой кнопки мыши). В меню этой команды в графе Туре выбирают из списка другой тип корпуса компонента. Электрические связи заме' няемого компонента сохраняются при условии полной идентичнос' ти выводов компонентов. После завершения размещения компонентов полезно выполнить минимизацию длин соединений путем перестановки логически экви' валентных секций компонентов и их выводов по команде Utils/Optimize Nets (перестановка возможна, если в ней не участвуют уже проложен' ные проводники). В меню команды выбирают метод оптимизации: Auto – автоматическая оптимизация; Manual Gate Swap – перестановка эквивалентных секций компонен' тов вручную: Manual Pin Swap – перестановка эквивалентных выводов компонен' тов вручную При выборе автоматической оптимизации включаются следующие опции: Gate Swap – разрешение перестановки эквивалентных секций; Pin Swap – разрешение перестановки эквивалентных выводов ком' понентов Entire Design – оптимизация всего проекта; Selected Objects – оптимизация выбранных объектов. Логически эквивалентные секции переставляются не только в пре' делах одного корпуса компонента, но и в разных корпусах компонен' тов (ИС, резисторы, конденсаторы), имеющих одинаковый корпус и одинаковое значение параметра Value. Перестановка в отдельных ком' понентах запрещается с помощью атрибута NoSwap (Yes). Возможность перестановок секций между компонентами запрещается с помощью атрибута SwapEquivalence (No). Перестановка отдельных цепей запре' щается присвоением атрибуту Optimize значения NO. В ручном режиме переставляемые секции или отдельные выводы отмечаются щелчком курсора – и на ПП высвечиваются возможные варианты перестановок, из которых нужно выбрать один. После это' го выводится информация о возможном изменении длины связей (вы' бор панели Swap подтверждает выполнение перестановки). Резуль' таты перестановок, выполненных в автоматическом режиме, отра' жаются в отчетах. 1.2.3. Задание правил проектирования. Перед началом трасси' ровки в меню Options/Grids задают необходимый шаг сетки. Для обес' печения возможности при интерактивной или автоматической трас' 77

сировке проложить один или два проводника между соседними выво' дами можно использовать н е р е г у л я р н у ю сетку. Например, если шаг выводов компонентов составляет 100 мил и диаметр выводов 60 мил, то можно использовать нерегулярную сетку 42, 8, 8, 42 мил. Для добавления нерегулярной сетки в меню Options/Grids выбирают режим Relative Mode, на строке Grid Spacing вводят значения 42 8 8 42, разделенные пробелами, и нажимают клавишу Add. Проследите, что' бы режим Prompt for Origin был выключен, и в графе Relative Grid Origing введите смещение нерегулярной сетки относительно начала коорди' нат по осям X, Y. В заключение подготовки к трассировке по команде Options/Design Rules на закладке Layers устанавливают д о п у с т и м ы е з а з о р ы для каждого слоя трассировки: Pad to Pad – КП—КП; Pad to Line – КП—проводник; Line to Line – проводник—проводник; Pad to Via – КП'ПО; Line to Via – проводник—ПО; Via to Via – ПО—ПО. Нажатием клавиши Set All выбирают все слои или курсором указы' вают группу слоев, характеризуемых одинаковыми зазорами. Значе' ния зазоров вводят в соответствующие графы и затем нажатием кла' виши Update они переносятся на выбранные слои. Кроме того, для ПП в целом на закладке Design задают зазоры: Silkscreen Clearance – зазор между шелкографией и КП или ПО (наруше' ние зазора может ухудшить качество пайки); Hole To Hole Clearance – крепежное отверстие—крепежное отверстие. Перед началом ручной трассировки целесообразно включить режим текущей проверки допустимых зазоров, пометив на закладке Online DRC команды Options/Configure строку Enable Online DRC. При автотрассировке или проверке ПП допустимый зазор для ка' кого'нибудь объекта устанавливается в соответствии с набором пра' вил, имеющих различный п р и о р и т е т . Перечислим их в порядке его уменьшения: Class To Class – правила класс – класс (высший приоритет); Net – правила для индивидуальных цепей; Net Class – правила для классов цепей; Global – глобальные правила (низший приоритет). Внутри каждого класса устанавливаются такие приоритеты: правила для пары объектов, например зазор КП'проводник; общие правила установки зазоров. 78

В таком порядке устанавливает зазоры только программа провер' ки плат PCAD DRC. Автотрассировщик ShapeBased Router использует только глобальные правила установки зазоров Global и правила трас' сировки Net. Глобальные правила зазоров устанавливают на закладке Layer ко' манды Options/Design Rules. Выбор закладок Design. Net Class. Rooms, Net и Class To Class позволяет задать остальные правила трассировки. 1.2.4. Ручная трассировка соединений. Перед началом трассиров' ки какого'нибудь проводника задают его ширину и выбирают нуж' ный слой. Трассу проводника можно начать только от тех КП, кото' рые имеют электрические связи. При необходимости электрические связи устанавливают вручную по команде Р1аce/Connection, удаляют щелчком курсора на ненужной связи в точке ее подключения к выво' ду компонента и нажатием клавиши Delete. Ручную трассировку проводников выполняют по команде Route/ Manual Предварительно масштаб изображения устанавливают та' ким образом, чтобы были видны узловые точки сетки для облегче' ния трассировки. Щелчком курсора внутри контура КП (в любой точке), ПО или существующей трассы фиксируют начало трассы. Удерживая нажатую левую кнопку мыши и перемещая курсор, ри' суют сегмент проводника, отпускание курсора фиксирует точку из' лома. При нажатой кнопке курсор можно перемещать также с по' мощью функциональных стрелок ¬, ­,®, ¯ на один шаг сетки. При этом значения приращений координат курсора dX, dY отно' сительно последней точки излома появляются на строке сообще' ний. Нажатием клавиши О при нажатой кнопке циклически пере' ключают характер излома (ортогонально, по диагонали), а клави' ши F – меняют расположение точки излома. Дальнейшее нажатие клавиши О позволяет скруглить излом, что полезно при разводке высокочастотных устройств. Для облегчения создания Т'образно' го соединения трасс выполняют его при нажатой клавише Shift или заранее на закладке Route диалогового окна команды Options/ Configure включают опцию TRoute by Default. При смене в процессе прокладки трассы текущего слоя нажатием клавиш L, Shift+L или с помощью строки состояний трасса продол' жается на другом слое, при этом автоматически вставляется ПО те' кущего типа (заданного заранее по команде Options/Via Style). Не прерывая прокладку трассы, можно изменить ширину про' водника по команде Options/Current Line или с помощью строки со' стояний.

79

Нарушение зазора между трассой проводника и выводом компо' нента ПО или другой цепи отмечается индикаторами ошибок в виде круга с перекрестием, если включен режим Online DRC. Нажимая кла' вишу Backspace, можно последовательно стереть проложенные сег' менты трассы одновременно с индикаторами ошибок. По команде Edit/ Undo (или нажатием на пиктограмму) стирают целиком всю после' днюю трассу после завершения ее прокладки. Нажатие правой кнопки мыши или выбор любой команды завер' шает трассировку проводника по кратчайшему расстоянию до кон' тактной площадки вывода компонента. Нажатием косой черты «/» или «\» прекращают прокладку трассы без ее завершения. Завершение трассы точно на контактной площадке пункта назна' чения обозначается ромбом с перекрестьем. Выбор команды Add Vertex во всплывающем меню, открываемом щелчком правки мыши, создает точку излома в середине выбранного сегмента проводника, что позволяет его п е р е т р а с с и р о в а т ь . В процессе трассировки полезно обращать внимание на строку информации, в которой выводятся следующие данные: приращения координат dX, dY каждого сегмента, пока нажата ле' вая кнопка общая длина трассы до точки излома Total length (с учетом длин дуг); число ошибок при прокладке трассы « error(s) during routing» (выводится после ее завершения). 1.2.5. Интерактивная трассировка соединений. По команде Route/ Interactive выполняется интерактивная трассировка проводников. Трассу начинают щелчком курсора на КП компонента, имеющую элек' трическую связь (в любой ее точке, не обязательно в центре), или в любой точке ранее проложенной трассы. Трассу прокладывают дви' жением курсора при нажатой левой кнопке, при этом автоматически огибаются препятствия (проводники, КП, ПО и области металлиза' ции), соблюдаются допустимые зазоры. Отпустив левую кнопку мыши, фиксируют проложенный сегмент трассы. Нажатием правой кнопки мыши в процессе прокладки трассы открывают следующее меню: Complete – завершение прокладки трассы (если это возможно) с со' блюдением установленного ранее режима ввода проводников (орто' гонально или по диагонали) и допустимых зазоров; Push Traces – включение режима отталкивания мешающих провод' ников; Suspend – прекращение прокладки трассы с сохранением проло' женного участка; 80

Cansel – прекращение прокладки трассы с отменой ввода последне' го сегмента (аналог нажатия клавиши Esc); Options – изменение параметров конфигурации проекта по коман' де Options/ Configure; Layers – открытие окна команды Options/Layers для изменения струк' туры слоев платы; Via Style – открытие окна Options/Via Style для выбора типа ПО или его редактирования; Unwind – отмена прокладки последнего сегмента проводника (ана' лог нажатия клавиши Backspace). Клавиши О, F, «/», «\» и стрелки имеют такие же назначения, как и при ручной прокладке трасс. Единственное отличие – не произ' водится скругление трасс по дуге. Переход на другой слой и проста' новка ПО выполняются аналогично. Когда в процессе прокладки трассы левую кнопку мыши отпуска' ют в точке окончания линии электрической связи, прокладка трассы завершается и можно переходить к прокладке следующей. 1.2.6. Сглаживание прямоугольных изгибов проводников. Пря' моугольные изгибы проводников скашиваются под углом 45° или сгла' живаются дугами по команде Route/Miter. Режим сглаживания уста' навливают на панели Miter Mode закладки Route команды Options/ Configure. Сглаживание начинают щелчком курсора в точке излома трассы, не отпуская левую клавишу мыши, перемещают курсор и устанавливают необходимые размеры изгиба проводника. По завершении ручной трассировки проводников полезно выпол' нить команду Utils/Trace Cleanup для удаления наложенных друг на друга сегментов трасс и лишних точек излома. 1.2.7. Области металлизации. На слоях сигналов могут распо' лагаться области металлизации, электрически подсоединяемые к одной из цепей и автоматически отделяемые зазорами от других цепей и КП. Эти области создают в два этапа. Сначала по команде PIace/Copper Pour рисуют внешний контур области металлизации в виде полигона (пересечения сторон полигона не допускаются). За' тем эту область выбирают щелчком курсора, в выпадающем меню выбирают строку Properties и затем на закладке Connectivity открыв' шегося меню Copper Pour Properties (рис. 13) указывают имя цепи, к которой она должна быть подключена. Здесь же выбирают необ' ходимость использования КП с тепловыми барьерами (Thermals) или непосредственного соединения (Direct Connection) и задают ширину теплового барьера. После этого на закладке Style заполня' ют следующие графы: 81

Рис. 13. Окно настройки параметров области металлизации

Pattern – способ металлизации (сплошная заливка или штриховка разного типа); Line Width – ширина линий штриховки; Line Spacing – расстояние между линиями штриховки; Backoff (зазор до других объектов, которые могут быть внутри по' лигона металлизации и близко расположены вне него): Fixed – фиксированный зазор (его значение задается); Use Design Rules – используются значения зазоров, указанные в пра' вилах трассировки для отдельных цепей; Backoff Smoothness (способ апроксимации полигонами вырезов для обеспечения зазоров): Low – в виде полигонов с 8–10 сторонами; Medium – в виде полигонов с 12–14 сторонами; High – в виде полигонов с 16–18 сторонами; State (состояние): Poured – металлизация области; Unpoured – отсутствие металлизации; Repour – металлизация области с повторным расчетом зазоров в связи с изменением топологии проводников. Вырезы в области металлизации выполняют по команде PIace/ Cutout. При прокладке проводников через область металлизации за' зоры образуются автоматически, если на закладке General команды Options/Configure включена опция Auto Plow Copper Pours. Если эта оп' 82

ция выключена, то для образования новых зазоров после ввода но' вой цепи, пересекающей область металлизации, нужно включить режим Repour. После включения на закладке Polygon опции Show Fillet Handles на изображении полигона изображаются точки, перемещение которых курсором производит скругления его углов; скругления апроксими' руются хордами, длина которых задается на панели Chord Height. 1.2.8. Проверка печатных плат DRC. Перед завершением разра' ботки ПП и выпуском фотошаблонов необходимо по команде Utils/ DRC (Design Rule Checking, рис. 14) проверить ПП на соответствие прин' ципиальной схеме и проверить соблюдение технологических ограни' чений. В меню этой команды выбирают правила проверок: Netlist Compare – сравнение списка соединений текущей ПП с прин' ципиальной схемой или другой ПП, список соединений которой за' дают по дополнительному запросу. Поддерживаются форматы спис' ков соединений PCAD ASCII, Tango и MD ALT (в последнем случае допол' нительно задают имя файла перекрестных ссылок Xref Filename); Clearance Violations – нарушения зазоров; Text Violations – нарушения зазоров между текстом, расположен' ным на сигнальных слоях, и металлизированными объектами; Netlist Violations – проверка соответствия электрических соедине' ний проводников текущей ПП с исходным списком электрических связей проекта. При выполнении проверок объекты считаются физически соеди' ненными, если они перекрывают друг друга или зазор между ними равен нулю; Width Violations – проверка выполнения ограничений на ширину трасс, заданных с помощью атрибутов Width; Unrouted Nets – неразведенные цепи; Unconnected Pins – неподсоединенные выводы; Net Length – проверка выполнения ограничений на длину цепей, заданных с помощью атрибутов MaxNetLength, MinNetLength; Silk Screen Violations – нарушения зазоров между КП или ПО и шел' кографией. Copper Pour Violations – наличие изолированных областей металли' зации, нарушения зазоров между такими областями, нарушения за' зоров КП с тепловыми барьерами; Plane Violations – обнаружение наложенных друг на друга областей металлизации, неправильного подсоединения к ним КП и ПО, изо' лированных областей на слоях металлизации; 83

84 Рис. 14. Окно утилиты верификации ПП

Component Violations – несоблюдение допустимых зазоров между компонентами или ограничений на высоту размещаемых компонен' тов; Drilling Violations – проверка правильности сверления штыревых выводов, сквозных и глухих ПО; Test Point Violations – проверка правильности простановки КТ. После выполнения проверок перечень ошибок заносится в файл с расширением имени *.DRC. Нажатием на клавишу Filename мож' но изменить имя текстового файла, в который заносится отчет о проверках. Включение опции View Report выводит текст отчета на экран, опции Annotate Errors – помечает на ПП места ошибок специ' альными индикаторами U. Выбор индикатора ошибки щелчком левой кнопки мыши и щелчок затем правой кнопкой открывает текстовое сообщение об ошибке. Выбор клавиши Next позволяет просмотреть сообщение о следующей ошибке, Previous – о предыду' щей. После исправления ошибки ее индикатор автоматически уда' ляется. Оперативная проверка DRC При включении опции Enable Online DRC на закладке Online DRC команды Options/Configure, дублируемом нажатием на иконку, вы' полняется оперативный контроль соблюдения технологических требований при ручной трассировке с немедленным выводом мар' керов U в местах расположения ошибок на ПП. При оперативном контроле проверяется соблюдение допустимых зазоров между объектами и нарушение требований к ширине трасс. Перечень вы' полняемых проверок устанавливается на закладке Online DRC ко' манды Options/Configure. Сохранение проекта По команде File/Save отредактированный проект сохраняется в исходном файле, по команде File/Save As проект сохраняется в другом файле, причем предварительно можно выбрать его формат: Binary Files – бинарный формат (расширение имени *.РСВ); ASCII Files – текстовый формат (расширение имени *.РСВ). Файлы обоих форматов имеют одно и то же расширение имени *.РСВ. Для разработки чертежа платы и сборочного чертежа необходи' мо создать три файла в формате DXF: лицевую сторону платы, об' ратную сторону платы и плату с элементами на лицевой стороне. Для этого запускают команду File/Export/DXF. Возникает окно File DXF Out, в котором нужно записать имя файла командой DXF FileName, установить единицу измерения «мм» в панели DXF Units, устано' 85

Рис. 15. Окно для экспорта рисунка платы в формате PCB

вить имена сверел командой Setup в панели Drill Symbols (возникнет окошко, в котором нужно выбрать имена сверел командой Automatic Assign, и закрыть окошко командой Close), выделить слои, соответ' ствующие одному из трех указанных файлов и выполнить коман' ду OK. Для лицевой стороны платы нужно выделить все слои с префик' сом Top и слой Board. Последний выделяется во всех трех случаях. Для обратной стороны платы выделяются слои с префиксом Bot и, естественно, слой Board. Эти два файла нужны для разработки рабо' чего чертежа платы. Для создания сборочного чертежа нужен вид платы сверху, на котором видны элементы и маркировка элементов и выводов, но не видны проводники. Для такого вида нужно выделить все слои с префиксом Top, кроме слоя с именем Top. Кроме того нужно не забыть выделить слой Board. Целесообразно этим файлам дать сле' дующие имена: Top, Bot, Silk. 86

2. Описание лабораторной установки Работа выполняется на персональном компьютере с установленной системой автоматизированного проектирования многослойных плат печатного монтажа P'CAD 2002 для Windows 95/98/NT/2000/XP. Редактор плат PCB предназначен для ручного и автоматизирован' ного проектирования печатных плат: размещения элементов схемы на рабочем поле платы и трассировки печатных проводников, соеди' няющих элементы в единую схему. Для этого у него имеется боль' шой набор инструментов размещения элементов и цепей схемы, при' веденный слева от рабочего поля в виде набора писктограмм группы команд Place. Над рабочим полем расположена строка с именами групп команд: File, Edit, View, Place, Route, Options, Library, Utils, DocTool, Macro, Window. Состав и назначение этих групп такое же, как и для редакто' ра схем. Отличие лишь в наличии специфической группы Route, уп' равляющей трассировкой печатных проводников на плате. Созданный на последнем этапе формирования электрической схе' мы файл списка соединений с расширением *.net (в редакторе Schematic) загружают в редакторе PCB для переноса электрической схе' мы на печатную плату. Выполняется расстановка компонентов на печатной плате, ручная и/или интерактивная трассировка электри' ческих соединений, проверка печатной платы с помощью утилиты DRC и, если требуется корректировка, сохранение проекта в файл с расширением *.pcb (ASCII Files). 3. Порядок выполнения работы 1. Настройка программного интерфейса (установка параметров дисплея и конфигурации рабочей области). 2. Нанесение контура печатной платы на слое Board. 3. Загрузка файла списка соединений. 4. Размещение компонентов на печатной плате. 5. Редактирование маркировки элементов схемы, а также выво' дов полярных и многовыводных элементов схемы. 6. Ручная и/или интерактивная трассировка электрических со' единений. 7. Верификация топологии (DRC) и работа с файлом отчета. 8. Сохранение печатной платы в файле проекта с расширением *.pcb. 9. Экспорт файла лицевой стороны печатной платы в формате *.DXF. 10. Экспорт файла обратной стороны печатной платы в формате *.DXF. 11. Экспорт файла с элементами схемы на лицевой стороне печат' ной платы в формате *.DXF. 87

4. Требования к отчету Отчет должен содержать: технические требования к печатной плате, технические требования к изготовлению печатной платы, технические требования к сборке и монтажу элементов на печат' ной плате, файл печатной платы с расширением *.PCB, файл лицевой стороны печатной платы в формате *.DXF, файл обратной стороны печатной платы в формате *.DXF, файл с элементами схемы на лицевой стороне печатной платы в формате *.DXF. 5. Контрольные вопросы 1. Установка параметров дисплея. 2. Настройка программного интерфейса. 3. Нанесение контура печатной платы на слое Board. 4. Загрузка файла списка соединений. 5. Размещение компонентов на печатной плате. 6. Трассировка электрических соединений. 7. Верификация топологии (DRC). 8. Работа с файлом отчета. 9. Сохранение лицевой стороны печатной платы с расширением DXF. 10. Сохранение обратной стороны печатной платы с расширением DXF. 11. Сохранение лицевой стороны модуля ЭВС с расширением DXF. 12. Сохранение схемы печатной платы с расширением DXF.

88

Лабораторная работа № 4 ФОРМИРОВАНИЕ ЛИЦЕВОЙ СТОРОНЫ ПЛАТЫ В ПАКЕТЕ AUTOCAD 2002 Цель работы: формирование фрагмента лицевой стороны пе' чатной платы, необходимого для вставки в рабочий (деталировоч' ный) чертеж платы на основе полученного в пакете P'CAD файла типа DXF и содержащего необходимый для лицевой стороны пла' ты набор слоев. 1. Методические указания по подготоке к работе Последовательность действий, необходимых для формирования фрагмента лицевой стороны печатной платы, вытекает из требова' ний, предъявляемых к этому виду на рабочем чертеже платы. На ли' цевой стороне должны быть изображены помимо контура платы, от' верстий и проводников: маркировка элементов и выводов полярных и многовыводных эле' ментов; шкалы для нумерации горизонтальных и вертикальных линий координатной сетки; габаритные (без допусков) и присоединительные (с допусками) размеры платы. Если маркировка должна быть выполнена на этапе проектирова' ния печатной платы в пакете P'CAD, то остальные перечисленные элементы вида формируются в пакете AutoCAD. В связи с этим необходима следующая последовательность дей' ствий: загрузка AutoCAD и файла с лицевой стороной печатной платы в формате DXF настройка редактора (установка единиц и точности измерения, шага и границ прорисовки сетки и стилей размерности); проверка размеров платы и масштабирование ее в случае несовпа' дения с размерами, полученными в пакете P'CAD; совмещение центров монтажных отверстий на плате с узлами ко' ординатной сетки; 89

зачернение всех слоев изображения платы; формирование шкал для горизонтальных и вертикальных линий координатной сетки; простановка размеров; сохранение фрагмента с лицевой стороной платы на диске в фома' те DWG. 1.1. Загрузка редактора и файла с лицевой стороной платы После загрузки файла с лицевой стороной печатной платы в фор' мате DXF на экране возникает пустая страница Model редактора AutoCAD. Для редактирования платы нужно перейти в страницу LayOut1 и в появившмся окне параметров установить в странице Макет размер бумаги – «А4» и единицу измерения – «мм». На экра' не появляется цветное изображение верхней стороны платы в про' странстве листа (Paper) (рис. 1), а в нижней строке экрана – строч' ка часто использующихся команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model (привязка к сетке, сетка, ортогональ' ный, полярный, привязка к объекту, отслеживание объектов, включение веса линии, пространство листа/модели) (рис. 2).

Рис. 1. Лицевая сторона платы в режиме Paper

90

Рис. 2. Панель текущего состояния редактора

Рис. 3. Требуемые размеры платы на экране

В режиме Paper размеры листа и платы изменяются одновременно, а в режиме Model при изменении размеров платы размер листа остает' ся неизменным. Чтобы плата вместе с проставляемыми размерами заняла весь экран монитора, надо в режиме Paper увеличить лист так, чтобы его границы вышли за пределы экрана, а в режиме Model умень' шить рисунок платы до требуемых размеров 1.2. Настройка редактора Далее нужно выполнить настройку редактора: установить едини' цу (мм) и точность (0.00) измерения, шаг сетки (2.54 мм), границы 91

прорисовки сетки (весь экран) и стили размерностей (без допуска, с симметричным и несимметричным допуском). Единицы измерения устанавливаются в окне Юниты рисования (рис. 4) команды Формат/Модули. В появившемся окне нужно установить в окошке Тип значение Десятичный», в окошке Точность – значение 0.00, в окошке Юниты рисования для блоков – значение Миллиметры.

Рис. 4. Установка единиц (мм) и точности измерения (0.00)

Шаг сетки устанавлиается командой Инструменты/Установки черче ния. В странице Привязка и сетка в окне Расстояние Х сетки панели Сетка установить шаг 2.54 мм.

Рис. 5. Установка шагов сетки (2.54 мм)

Границы прорисовки сетки устанавливаются командой Формат/ Ограничения чертежа. На экране появляется перекрестие, а в двух нижних строках экрана надписи: Reset Paper space limits и Specify lower left corner or [ON/OFF]. После установки перекрестия в левом нижнем углу экрана и фиксации его левой кнопкой мыши в ниж' 92

ней строке возникает сообщение: Specify upper right corner or [ON/ OFF]. После фиксации перекрестия в правом верхнем углу экрана при включенной сетке на экране в режиме Model возникает сетка из черных точек с шагом 2.54 мм, размеры которой определены поло' жениями зафиксированных двух точек в левом нижнем и правом верхнем углах экрана монитора.

Рис. 6. Вид на плату с двумя ограничивающими сетку перекрестиями

Стили размерности устанавливаются командой Формат/Стиль раз мерности. В окне Dimension style manager необходимо создать три стиля для габаритных и присоединительных межосевых и диаметральных размеров: Gabarit, Axes, Hole. Для создания стиля Gabarit (размеры без допуска) нужно активи' зировать курсором кнопку New (рис. 7). Возникает окно Create New Dimension Style. В поле New Style Name пишем Gabarit, а в поле Use for ставим все измерения и нажимаем кнопку Continue (рис. 8). Возникает окно Новый стиль измерения Gabarit со страницами: Линии и стрелки, Текст, По месту, Основные Единицы, Альтернативные Единицы, Допуски. 93

Рис. 7. Панель управления стилями измерений

Рис. 8. Создание нового стиля Gabarit

В первой странице нужно в окнах Baseline spacing, Extend beyond dim lines и Size поставить значение: 1.5, в окне Arrow Size – значение: 1.5, в окне Offset from origin – значение 0.625. Во второй странице нужно в окне Text Hight поставить значение: 1.5, в окнах Vertical и Horizontal – значение: Центрированный, в окне Offset from dim line – значение 0.625, в поле Text Alignment – значение ISO Standart. В тре' тьей странице нужно в поле Fit Options поставить значение: Arrows, в поле Text Placement – значение: Besides the dimension line, в поле Fine Tuning – значение Always draw dim line… . В четвертой странице нуж' но в окне Unit Format поставить значение: Decimal, в окне Precision – 94

значение: 0. Пятую страницу – пропустить, и в шестой странице в окне Method – поставить значение: Нет.

Рис. 9. Первая страница окна «Новый стиль измерения»

Для создании межосевого стиля Axes (размеры с симметричны' ми допусками) нужно вновь активизировать кнопку New, записать имя стиля Axes и после нажатия кнопки Continue отредактировать в окне Новый стиль измерения Axes только последнюю страницу. В окне Method этой страницы нужно поставить значение: Симметрич ный, в окне Precision – значение: 0.00 и в окне Upper value – значе' ние: 0.15. Для создания диаметрального стиля в окне Новый стиль измерения Hole редактируем только страницы Текст и Допуски. В первой, в окне Vertical ставим значение Выше, а в поле Text Alignment – значение ISO Standard. Во второй странице, в окне Method ставится значение: Откло нение, в окне Precision – значение: 0.00, в окне Upper value – значение: 0.15, а в окне Lower value – значение: 0. В зависимости от наличия галочки в окне Trailing нижнее значение отклонения печатается в виде «0» или «0.00». 95

Рис. 10. Указание симметричного допуска

Рис. 11. Установка «Текста» для диаметрального размера

96

1.3. Проверка размеров платы Масштабирование выполняется в том случае, если размер платы в редакторе AutoCAD не совпадает с размером платы, измеренным в редакторе PCB пакета PCAD.

Рис. 12. Проверка совпадения размеров платы в P@CAD и AutoCAD

Для проверки длины платы нужно выполнить команду Размер ность/Линейный. Появившееся перекрестие нужно совместить сна' чала с левым углом платы и нажать левую кнопку мыши, затем повторить эти действия для правого угла платы. Появившийся размер установить на некотором расстоянии от края платы пере' мещением мыши и фиксировать нажатием левой кнопки мыши. Если значение размера совпадает с размером, измеренным в пакете P'CAD, то можно приступить к совмещению монтажных отвер' стий на плате с узлами координатной сетки. В противном случае необходимо выполнить масштабирование рисунка платы. Для это' го нужно выполнить команду Модификация/Масштабирование. Кур' сор принимает форму небольшого квадрата, а в нижней строке по' является сообщение Select objects. Нажимая и удерживая левую кнопку мыши, охватываем прямоугольником всю плату и отпус' каем кнопку. Изображение платы становится бледным. Для пре' кращения режима выделения объектов нужно нажать клавишу пробела на клавиатуре. Курсор принимает форму перекрестия, а в нижней строке появляется сообщение Specify Base Point. Перекрес' тие устанавливается в левый нижний угол платы и нажимается левая кнопка мыши. В нижней строке появляется сообщение Specify scale factor or [Reference]. В первом случае надо в нижней стро' ке ввести число, равное отношению размера платы, измеренного в пакете P'CAD к размеру платы, измеренному в редакторе AutoCAD, и нажать Enter. Во втором случае нужно ввести символ R, нажать Enter, отмерить перекрестием длину платы, затем отмерить тре' буемую длину и нажать левую кнопку мыши. Размеры платы из' менятся в соответствии с указанной длиной. 97

1.4. Совмещение центров отверстий платы с линиями координатной сетки Совмещение центров отверстий с точками сетки необходимо для нанесения шкалы номеров линий сетки, проходящих через центры отверстий. Шкала наносится на левую и нижнюю стороны платы для быстрого определения координат отверстий относительно левого ниж' него угла платы, называемого базовым. Кстати, все стороны платы также должны совпадать с линиями координатной сетки. Для сме' щения платы относительно сетки нужно выполнить команду Моди фикация/Перемещение. Выделение объекта, прекращение выделения и указание перекре' стием базовой точки происходит так же, как и в команде масштаби' рования. Перекрестие совмещается с центром какого'нибудь монтаж' ного отверстия и после первого нажатия левой кнопки мыши этот центр нужно совместить с одной из точек координатной сетки. По' вторное нажатие левой кнопки мыши заставит рисунок платы переместиться так, что центры всех монтажных отверстий (и стороны платы) окажутся совмещенными с линиями координат' ной сетки с шагом 2.54 мм. 1.5. Зачернение всех слоев изображения платы Среди панелей управления, расположенных по краям графичес' кого поля есть панель Свойства объектов, а в этой панели есть команда Слои, с помощью которой можно изменить цвет каждого слоя ри' сунка. При установке курсора на пиктограмме команды Слои и на' жатии левой кнопки мыши воз' никает окно Менеджер свойств слоя Рис. 13. Расположение пиктограммы Слои (рис. 14). В окне находится таблица всех слоев платы с их свойствами. Среди колонок, отражающих свойства слоев, есть колонка с разноцветными квадратиками. Это колонка управления цветом слоев. Нужно цвета всех слоев сделать черными. Для этого указываем курсором на цветной квадратик каждого цвет' ного слоя и нажимаем левую кнопку мыши (рис. 15). Возникает окно Выбор цвета для данного слоя. В нем курсором выбираем черный квад' рат и нажимаем левую кнопку мыши. Текущий цвет в квадратике возле кнопки ОК в этом окне меняется на черный. Курсором выбираем ОК и нажимаем левую кнопку мыши. Вновь возникает окно Менеджер свойств слоя, в котором, в колонке цветов соответствующего слоя цвет 98

99

Рис. 14. Панель управления свойствами слоев

Рис. 15. Панель изменения цвета слоя

квадратика поменялся на черный. Выполнив этот несложный алго' ритм для всех цветных слоев платы, нужно курсором выбирать ОК для этого окна и нажать левую кнопку мыши. На месте цветного изображения платы появится черное. 1.6. Формирование шкал для линий координатной сетки Для быстрого определения положения монтажных и переходных отверстий на плате на базовых сторонах платы (нижней и левой) не' обходимо нанести оцифрованные шкалы с номерами линий коорди' натной сетки. Для этого на этих сторонах наносятся риски – отрезки прямых, длиной 1.27 мм с шагом 5.08 мм, рядом с которыми про' ставляются номера соответствующих линий координатной сетки (каждой десятой: 0, 10, 20,…) слева направо для горизонтальной шкалы и снизу вверх для вертикальной шкалы. Первая риска каж' дой шкалы наносится с помощью команды Рисование/Линия. Появившееся перекрестие совмеща' ют с узлом координатной сетки, нахо' дящимся в левом нижнем угле платы, и нажимают левую кнопку мыши. За кур' сором тянется отрезок прямой с непод' вижным концом в углу платы. перекре' стие курсора совмещают с серединой рас' Рис. 16. Нанесение первых рисок стояния между угловым узлом сетки и соседним узлом, находящимся ниже. Повторное нажатие левой кнопки завершает рисование первой рис' ки. При нажатии клавиши Escape на клавиатуре отрезок линии, ко' торый тянется за курсором, исчезает. Риски удобнее наносить в режиме рисования ортогональых линий «ORTHO», кнопка которого находит' ся в нижней строке состояний редактора под полем редактирования объекта. Остальные риски наносятся с помощью команды Модифика ция/Массив. Появляется окно Массив, в котором редактируются следую' щие окна: Строки, Колонки, Смещение строки, Смещение колонки. Для горизонтальной шкалы в первом окне ставится значение «1», во втором – значение, равное числу рисок с шагом 5.08, умещающих' ся на нижней стороне платы, например «11». В третьем окне про' ставляется значение «0» и в последнем – значение «5.08». Затем надо нажать кнопку Выбор объектов в правой верхней части окна Массив. Окно исчезает, а курсор принимает форму маленького квадрата, с помощью которого совершается выделение крайней риски и прекра' щение выделения объектов точно так же, как и для команды масш' табирования. Вслед за этим вновь появляется окно Массив, в котором 100

Рис. 17. Окно копирования объекта в виде массива

активизировалась четким черным цветом кнопка OK. Нажатие этой кнопки завершает команду тем, что на нижней стороне платы появ' ляется гребенка рисок горизонтальной шкалы. Аналогично наносит' ся шкала рисок на левой стороне платы, начиная с нижнего левого угла платы. Если окажется лишней одна или две риски, они стира' ются командой Модификация/Стирание. Сначала их выделяют описан' ным способом, затем стирают прекращением режима выделения на' жатием клавиши Space (пробела).

Рис. 18. Копирование всех рисок шкалы сетки

Нумерация каждой десятой линии координатной сетки осуществ' ляется командой Рисование/Текст/Многострочный текст. С помощью по' явившегося перекрестия нужно выделить в виде прямоугольника местоположение будущего текста. В нашем случае под крайней ле' 101

вой риской нижней шкалы нужно выделить небольшой прямоуголь' ник для размещения в нем нуля – номера нулевой линии координат' ной сетки, совпадающей с левой стороной платы.

Рис. 19. Выделение места

Рис. 20. Запись нуля

Прямоугольник прорисовывается нажатием левой кнопки мыши и удерживанием ее одновременно с перемещением мыши в направле' нии «вправо'вниз». После отпускания кнопки вместо прямоуголь' ника возникает окно многострочного текстового редактора со стра' ницами Символ, Свойства и другими. В первой странице, в окне Шрифт выставляем Times New Roman, в окне Размер выставляем максимальное значение – 1.6, затем в окне редактирования проставляем цифру «0» и нажимаем в правой части окна кнопку OK. Под крайней левой рис' кой появляется цифра «0». Если ее положение нужно подправить, это выполняется командой перемещения, описанной в подразделе «Проверка размеров платы».

Рис. 21. Панель управления многострочным редактором

Далее простановку остальных номеров шкалы можно выполнить несколькими способами. Если проставляется много номеров, можно скопировать командой Массив столько цифр «0» под соответствую' щими рисками, сколько номеров нужно проставить на шкале. Для этого в окне Массив для горизонтальной шкалы нужно проставить одну строку и столько колонок, сколько проставляемых номеров, значение «0» для смещения строки и значение «10.16» для смеще' ния колонок. Далее все делается так же, как описано в подразделе 102

Рис. 22. Матричное копирование нулей

«Формирование шкал для линий координатной сетки». После про' становки нулей производится редактирование каждого номера мно' гострочным текстовым редактором, который вызывается двойным щелчком левой кнопки мыши на соответствующем нуле. В появив' шемся окне редактирования нуль заменяется на соответствующий номер линии координатной сетки 10, 20 и т. д. Так же нужно посту' пить с нумерацией линий сетки на вертикальной шкале, совпадаю' щей с левой стороной платы.

Рис. 23. Нумерация линий многострочным редактором

1.7. Простановка размеров на плате Для простановки габаритных размеров необходимо установить стиль размерности Gabarit, вызвав командой Формат/Стиль размерности окно Dimension style manager. В панели Styles нужно выделить стиль Gabarit и нажать кнопку Set Current в верхней правой части окна. Затем закрыть окно кнопкой Close. Теперь нужно проставить два габарит' ных размера: длину и ширину платы. Для этого запускаем команду Размерность/Линейный и проставляем оба размера так же, как это опи' сано в подразделе «Проверка размеров платы».

Рис. 24. Нанесение габаритного размера

103

Для простановки межосевых размеров между осями присоедини' тельных отверстий платы и размеров между базовым краем платы и ближайшим присоединительным отверстием по длине и ширине пла' ты устанавливается стиль Axes. Он ставится так же, как и стиль Gabarit. Затем проставляются эти четыре размера, так же, как описано в под' разделе «Проверка размеров платы». Для межосевого размера пере' крестия устанавливаются в центрах отверстий, а для размера от ба' зового края платы до межосевого отверстия перекрестие устанавли' вается в угол платы, а затем – в центр ближайшего отверстия.

Рис. 25. Нанесение межосевых размеров

Для диаметра отверстия сначала устанавливаем стиль Hole, затем вызываем команду Размерность/Диаметр. Появляется курсор в виде маленького квадрата, с помощью которого выбирается нужное от' верстие. После установки курсора на окружность и нажатия левой кнопки мыши появляется размерная линия с полочкой. Выбрав на' клон линии и расстояние от окружности до полочки, фиксируем раз' мер повторным нажатием левой кнопки мыши.

Рис. 26. Нанесение диаметрального размера

Под полочкой размерной линии нужно выполнить надпись 4 отв. Это делается многострочным текстовым редактором по команде Ри сование/Текст/Многострочный текст точно так же, как осуществлялась 104

нумерация первой риски шкалы координатной сетки в подразделе «Формирование шкал для линий координатной сетки». 1.8. Cохранение фрагмента с лицевой стороной платы После окончания редактирования фрагмента его нужно записать на диск в папку с остальными фрагментами и чертежами, файлы ко' торых должны иметь расширение DWG. Запись выполняется коман' дой Файл/Сохранить как. В появившемся окне Save Drawing As, в окне Папка устанавливается путь к заданной папке, в окне Файлы типа уста' навливается значение AutoCAD 2000 Drawing (*.DWG), в окошке Имя фай ла записывается имя файла без расширения, курсор устанавливается на кнопке Сохранение и нажимается левая кнопка мыши. Окно сохра' нения пропадает, а на экране сохраняется редактируемый объект.

Рис. 27. Полностью спроектированный фрагмент лицевой стороны

После указания курсором пиктограммы закрытия файла в верх' нем левом углу экрана и нажатия левой кнопки мыши окно с редак' тируемым объектом стирается с экрана. 105

2. Описание лабораторной установки Лабораторной установкой является персональный компьютер с достаточно высокими требованиями к его техническим характерис' тикам. Частота процессора должна быть не менее 1,5 ГГц, оператив' ная память – не менее 256 Мб, диагональ экрана – не менее 17”, раз' решение – не менее 1024´768, частота кадров – не менее 85 Гц. Для разработки чертежей желательно иметь пакет AutoCAD 2002. Ниже приводится краткое описание назначения и выполнения часто используемых команд этого редактора. 2.1. Описание команд главного меню ACAD В главном меню пакета ACAD имеются меню со следующими име' нами: Файл, Редактирование, Просмотр, Вставка, Формат, Инструменты, Ри сование, Размерность, Модификация, Изображение, Окно, Помощь. Файл – меню, предназначенное для открытия, сохранения, печа' ти, экспорта файлов с редактируемыми фрагментами и чертежами, выполнения общих файловых операций, а также выхода из систе' мы. В меню Файл содержатся следующие команды: Новый, Открытие, Закрытие, Сохранение, Сохранение как. Редактирование – меню редактирования частей рабочей зоны. В меню Редактирование будут использоваться команды: Вырезание, Копирование, Вставка, Очистка.

Рис. 28. Команды группы «Файл»

106

Рис. 29. Команды редактирование

Просмотр – меню, которое содержит команды управления экраном, панорамирования, переключения режимов пространства листа и про' странства модели, установки точки зрения, удаления невидимых ли' ний, закраски, тонирования, управления параметрами дисплея; В меню Просмотр будет необходима команда Приближение с опциями: Предыду щий, Окно, Динамический, Масштабирование, По центру, Все. Вставка – меню, содержащее команды вставки блоков, внешних ссылок и объектов других приложений. В меню Вставка содержатся команды: Блок, Внешняя ссылка, Компоновка.

Рис. 30. Команды просмотра

Рис. 31. Команды вставки

Формат – это меню обеспечивает работу со слоями, цветом, типом и толщиной линий, управлением стилем текста, размерами, стилем мультилиний, установкой границ чертежа и единиц измерения. В меню Формат содержатся: Уровень, Цвет, Тип линии, Вес линии, Стиль тек ста, Стиль размерности. Инструменты – меню содержит средства управления системой, вклю' чает установку параметров черчения и привязок с помощью диалого' вых окон, обеспечивает работу с пользовательской системой коорди' нат; В меню Инструменты содержатся команды: Установки черчения, Па раметры. Рисование – меню содержит команды вычерчивания на экране графических примитивов; В меню Рисование содержатся команды: Линия, Луч, Ломаная, Многоугольник, Прямоугольник, Дуга, Круг, Коль цо, Сплайн, Эллипс, Точка, Штриховка, Граница, Область, Текст много и однострочный. 107

Рис. 32. Команды форматирования

Рис. 33. Команды инструментов

Размерность – содержит команды простановки и управления пара' метрами размеров на текущем чертеже. В меню Размерность использу' ются команды: Линейный, Радиус, Диаметр, Угловой, Допуск.

Рис. 34. Команды рисования

108

Рис. 35. Команды модификации

Модификация – включает команды внесения изменений в объекты текущего чертежа. В меню Модификация используются команды: Свойства, Стирание, Копирование, Зеркализация, Перемещение, Масштабирование, Удлинение, Разъединение. Остальные меню в этом цикле лабораторных работ не использу' ются. 2.2. Описание особенностей выполнения команд меню AutoCAD2002 Команды меню Файл и Редактирование подобны аналогичным ко' мандам офисных приложений Word, Excel и др. Команды остальных полей меню ACAD имеют некоторые особенности, которые надо знать для ускорения работы в пакете. Наиболее часто использующиеся команды расположены в виде пиктограмм на вертикальных и горизонтальных панелях инструмен' тов по краям поля редактирования рисунка. Остальные команды находятся в панелях главного меню пакета. При запуске любой ко' манды в нижней строке экрана (Command) высвечивается указание действий, которые должен выполнить пользователь. Например, при запуске команды Line появляется указание Введите первую точку линии. Координаты точки можно вводить парой чисел в командной строке или нажатием левой кнопки мыши после установки ее курсора в за' данную точку. После ввода точки на экране появляется линия, под' вижный конец которой следует за курсором мыши, а в командной строке появляется подсказка Введите следующую точку или Undo (отказ). При вводе координат второй точки первый отрезок на экране закреп' ляется и появляется второй отрезок, конец которого следует за кур' сором мыши, а в командной строке подсказка не меняется. При вводе символа u, начальной буквы Undo, в случае отказа от предыдущего действия оба отрезка заменяются одним с подвижным концом в точ' ке курсора мыши. Клавиша Esc отменяет выполнение текущей ко' манды с сохранением полученных результа'тов. Клавиши Enter и Space служат для: окончания выполнения текущей команды; повторного запуска команды; прекращения последовательного выделения обьектов и выполне' ния команды над ними. 2.2.1. Меню Просмотр. В команде Просмотр/Приближение рекомен' дованные опции используются для увеличения или уменьшения ри' сунка (приближения к нему или удаления от него) без изменения его масштаба на меню чертежа. 109

Опция Предыдущий возвращает предыдущее приближение рисунка. Опция Окно делает видимым во весь экран ту часть рисунка, кото' рая ограничивается окном, формируемым левой кнопкой мыши. Опция Динамический выполняет ту же функцию, что и Окно, только делается это в динамике. Появляется прямоугольное окно, переме' щаемое движением мыши и изменяемое по величине перемещением мыши с нажатой левой кнопкой. Клавиша Enter на клавиатуре дела' ет видимым во весь экран ограничиваемую окном часть изображе' ния, Опция Масштабирование позволяет изменять размер изображения двумя способами. Если с клавиатуры ввести число, меньшее или боль' шее 1, то на экране появляется рисунок, размер которого равен про' изведению этого числа на величину размера платы. Если же курсо' ром мыши прорисовать прямоугольное окно, то часть изображения, окаймленное окном развернется во весь экран. Опция По центру смещает изображение так, что в центре экрана находится точка рисунка указанная курсом мыши. Смещение проис' ходит после нажатие Enter на клавиатуре. Опция, Все смещает рисунок и изменяет его размер так, что оно полностью вписывается в экран. 2.2.2. Меню Вставка. Команда Блок вставляет блок или рисунок в текущий рисунок. Появляется окно выбора файла с необходимым рисунком. После открытия файла появляется окно указания пара' метров вставки: точки вставки (указать на экране), масштаба (x = 1, y = 1, z = 1) и поворота рисунка (угол = 0). После нажатия ОК на экране появляется курсор, перемещаемый движением мыши, рядом с которым прорисовывается вставляемый рисунок. Выбрав место вставки, закрепляют рисунок нажатием левой кнопки мыши. Команда Внешняя ссылка вставляет блок или рисунок в текущий рисунок. точно также, как и команда Блок. Разница в том, что один раз вставленный рисунок не может быть вставлен второй раз в другой рисунок. 2.2.3. Меню Формат. Команда Уровень управляет установкой, уда' лением, и изменением параметров слоев новых объектов рисунка. В окне управления свойствами слоев редактируется имя, включение, замораживание и блокировка слоя, а также цвет, тип и ширина ли' нии объектов слоя. Команды Цвет, Тип линии, Вес линии позволяют менять цвет, тип и ширину линий происовываемых объектов. Команда Стиль текста меняет шрифт, высоту и угол наклона симво' лов текста. 110

Команда Стиль размерности управляет парметрами размерных ли' ний и единиц измерения. В окне размерных линий изменяется цвет и ширина размерных линий, наличие, размер и тип стрелок,положение, цвет и шрифт раз' мерных величин, тип указания допусков, единиц (decimal (mm)/ engineering (in)) измерения и точности (0.0, 0.00, 0.000,...) измере' ния для линейных, радиальных и угловых размеров. 2.2.4. Меню Инструменты. Команда Установки черчения использует' ся для включения сетки и привязки дви'жения курсора к узлам сет' ки. Для их включения в появившемся окне нужно уста'новить га' лочки в квадратных окошках и установить размер сетки и прыжка в пря'моугольных окошках. Размер сетки должен быть равен 2.54 мм, 1.27 мм, 0.635 мм Команда Параметры используется для установки цвета экрана, шриф' та командной строки и размера перекрестия курсора. Наиболее целе' сообразными цветами фона экрана являются белый и черный цвета. 2.2.5. Меню Рисование. Для примера рассмотрим команды: Линия, Прямоугольник, Окружность, Дуга, Текст, Блок. Команда Линия позволяет рисовать ломаную линию, состоящую из отрезков прямой линии. При запуске команды в командной строке появляется просьба ввести координаты первой точки ломаной. Для точного ввода необходимо установить курсор мыши в командную стро' ку и щелкнуть левой кнопкой мыши. Рядом с текстом появится мер' цающая метка, указывающая место печати координат. Далее через запятую вводят пару десятичных или целых чисел и нажимают Enter. Для быстрого ввода координат точки курсором указывают местопо' ложение точки на экране и нажимают левую кнопку мыши. После ввода любым из способов появляется отрезок прямой с подвижным концом, привязанным к курсору мыши. В командной строке появля' ется просьба ввести координаты следующей точки ломаной прямой. После следующего ввода новой кординаты на экране появляется пара отрезков, в которой последний отрезок имеет подвижный конец. По' вторяя эти действия, можно построить всю ломаную прямую. Для прекращения этой команды необходимо нажать Enter или Space. Команды Прямоугольник, Окружность выполняются одинаково. В обоих случаях вводятся последоваельно две точки в разных точках экрана, расстояние между которыми равно диагонали прямоуголь' ника в первом случае, или величине радиуса окружности во втором случае. Команда Дуга отличается от двух предыдущих вводом не двух, а трех точек, через которые должна проходить формируемая дуга. 111

Команда Текст выполняется в несколько этапов. На первом этапе дву' мя нажатиями левой кнопки мыши в концах диагонали строится пря' моугольник, в котором должен находиться текст. В появившемся окне печатается текст. После его выделения настраивается тип шрифта, его высота, цвет, наклон, жирность и другие параметры. Затем нажимает' ся кнопка ОК и текст появляется на указанном месте. Команда Блок позволяет объединить несколько разрозненных объектов в один объект с закрепленным за ним именем. После запус' ка команды Блок/Выполнение появляется окно, в котором есть кнопка выбора группы объединяемых объектов, кнопка указания их базо' вой точки и окно ввода имени блока. После ввода ОК группа объектов становится одним объектом. 2.2.6. Меню Размерность. Команда Линейный используется для ука' зания линейных размеров. Для этого необходимо последовательно подвести курсор мыши к двум точкам, между которыми должен быть указан размер и щелкнуть левой кнопкой мыши. После второго щел' чка появляется размерная линия, которая привязана к курсору мыши. Движением мыши размерную линию устанавливают в задан' ное положение и щелкают левой кнопкой третий раз. После этого линия принимает фиксированное положение. Команда Диаметр превращает курсор мыши в квадратик, который устанавливается на линию окружности. Далее щелкают левой кноп' кой мыши. Появляется вращающаяся и удлиняющаяся линия диа' метра, привязанная к курсору. Установив наклон линии и ее длину, щелкают левой кнопкой мыши и размерная линия фиксируется. Команда Угловой используется для простановки угловых размер' ных линий. После запуска команды курсор превращается в квадра' тик, который совмещают последовательно с каждой стороной угла и производят щелчок левой кнопкой. После второго щелчка появля' ется угловая размерная линия, привязанная к курсору мыши. Дви' жением мыши добиваются заданного положения угловой линии. Третий щелчок левой кнопкой мыши фиксирует положение размер' ной линии. 2.2.7. Меню Модификация. Команда Свойства позволяет модифици' ровать параметры надписей, размеров и других подобных объектов на рисунке. Команда Стирание требует выделить стираемые объекты, чтобы произвести их удаление после ввода пробела или клавиши Enter. Команда Копирование включает выделение объектов, указание режи' ма единичного или повторяющегося копирования (ввод символа «m»), указание базовой точки на копируемом объекте, указание точки нового 112

местоположения скопированного объекта (объектов). В режиме «m» копирование повторяется, пока не нажата клавиша Space. Команда Зеркализация позволяет создать объект, зеркально сим' метричный исходному. Для этого необходимо выделить необходи' мое один или несколько объектов, подвергаемых зеркализации, ука' зать последовательно две точки оси симметрии (мышкой или с кла' виатуры), и согласиться или не согласиться с уничтожением образ' ца. После этого появляется объект, зеркально симметричный образ' цу. Выполнять выделение объектов очень удобно обрамлением их прямоугольником, а прекращать – клавишей пробела (Space). Команда Перемещение сдвигает объект на некоторое расстояние от прежнего места. Для этого необходимо выделить один или несколь' ко объектов, указать курсором и левой кнопкой мыши их базовую точку, переместить движением мыши выделенные объекты на новое место и щелкнуть левой кнопкой мыши для фиксации объектов на новом месте. Команда Масштабирование увеличивает или уменьшает размеры выделенных объектов. После выделения объектов надо указать их базовую точку. Если она указывается вне выделенных объектов, то при уменьшении объектов они приближаются к базовой точке, а при увеличении – удаляются от нее. Лучше всего после указания базовой точки установить курсор мыши в командную строку, щелкнуть ее левой кнопкой и с клавиатуры ввести в эту строку коэффициент уве' личения размеров объектов (десятичное число, большее единицы) или уменьшения их (десятичное число, меньшее единицы). После нажа' тия Enter размеры объектов изменятся. Команда Удлинение необходима для увеличения или уменьшения размеров отрезков линии. Рассмотрим одну модификацию – удлине' ние или укорочение любого отрезка на фиксированную величину. Запускаем команду, вводим в командной строке команду De (от слова Delta), нажимаем Enter, вводим значение удлинения (положительное число) или укорочения (отрицательное число) длины линии и уста' навливаем курсор мыши на нужную линию. После щелчка левой кноп' кой мыши линия укорачивается или удлинняется на указанную в командной строке величину. Команда Разъединение необходима для расленения сложного объекта на группу разрозненнных объектов. Для этого надо запу' стить команду, выделить один или несколько расчленяемых объек' тов и нажать клавишу пробела (Space). После этого сложные объекты распадутся на группы разрозненных составных элемен' тов этих объектов. 113

Настройку пакета, как правило приходится выполнять после заг' рузки файла с расширением DXF. После перехода в страницу LayOut1. На рабочем поле появ ляется загружаемый фрагмент, а под ко' мандной строкой – набор из шести управляющих прямоугольных кнопок: Snap – режим привязки перемещений курсора мыши к маркерной сетке; Grid – режим отображения маркерной сетки; Ortho – режим перемещений курсора мыши по вертикали и гори' зонтали; Polar – режим полярной трассировки; Osnap – режим привязки перемещений курсора мыши к точкам объекта; Otrack – режим отслеживания объектов; Lwt – режим показа ширины линий; Paper – режим перехода в пространство модели или листа. При настройке прежде всего нужно установить единицу и точность измерений, затем устанавливаются один или несколько значений шага координатной сетки и привязки курсора, затем устанавлива' ются один или несколько стилей размерности, и, наконец, устанав' ливаются размеры границы прорисовки сетки. Порядок настройки описывается в разделе «Методические указания» лабораторной ра' боты № 1 по использованию редактора AutoCAD. 3. Порядок выполнения работы 1. Запуск пакета. 2. Чтение изображения платы в формате DXF. 3. Настройка AutoCAD. 4. Масштабирование платы. 5. Совмещение отверстий с узлами координатной сетки. 6. Простановка шкал линий координатной сетки. 7. Зачернение платы. 8. Простановка размеров. 9. Сохранение фрагмента. 4. Оформление отчета Отчет должен быть выполнен на листах формата А4 и должен со' держать помимо титульного листа: цель выполнения работы, требования к фрагменту с лицевой стороной платы, 114

порядок выполнения работы, два рисунка с исходным и результирующим фрагментами, выводы по работе. 5. Контрольные вопросы 1. Требования к фрагменту лицевой стороны печатной платы. 2. Последовательность создания фрагмента. 3. Назначение команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model. 4. Настройка редактора AutoCAD. 5. Установка стилей размерности. 6. Назначение поля Offset from dim line. 7. Выполнение масштабирования объекта. 8. Назначение и создание шкал с номерами линий координатной сетки. 9. Назначение и выполнение зеркализации объектов.

115

Лабораторная работа № 5 ФОРМИРОВАНИЕ ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ ПЛАТЫ В ПАКЕТЕ ACAD Цель работы: формирование фрагмента обратной стороны пе' чатной платы, необходимого для вставки в рабочий (деталировоч' ный) чертеж платы на основе полученного в пакете PCAD файла типа DXF, и содержащего необходимый для обратной стороны платы набор слоев. 1. Методические указания к выполнению работы Последовательность действий, необходимых для формирования фрагмента обратной стороны печатной платы, вытекает из требо' ваний, предъявляемых к этому виду на рабочем чертеже платы. На обратной стороне должны быть изображены, помимо контура платы, отверстий и проводников: линии'выноски с пунктами технических требований на марки' ровку, клеймение и другие операции; шкалы для нумерации горизонтальных и вертикальных линий координатной сетки. В связи с этим необходима следующая последовательность дей' ствий: загрузка AutoCAD и файла с обратной стороной печатной пла' ты в формате DXF; настройка редактора (установка единиц и точности измерения, шага и границ прорисовки сетки и стилей размерности); проверка размеров платы и масштабирование ее в случае несовпа' дения с размерами, полученными в пакете P'CAD; зеркализация объекта; совмещение центров монтажных отверстий на плате с узлами координатной сетки; зачернение всех слоев изображения платы; формирование шкал для горизонтальных и вертикальных ли' ний координатной сетки; 116

сохранение фрагмента с лицевой стороной платы на диске в фо' мате DWG. 1.1. Загрузка редактора и файла с обратной стороной платы После загрузки файла с обратной стороной печатной платы в фор' мате DXF на экране возникает пустая страница Model редактора AutoCAD (рис. 1). Переход в страницу LayOut1 и установка необходи' мых размеров границ листа и модели, удобных для редактирования загруженного объекта выполняется так же, как и в одноименном раз' деле лабораторной работы по редактированию фрагмента с лицевой стороной печатной платы (рис. 2). 1.2. Настройка редактора Далее нужно выполнить настройку редактора: установить едини' цу и точность измерения, шаг сетки, границы прорисовки сетки и стили размерностей (рис. 3). Вся настройка полностью повторяется в этой работе, так же как и в работе по редактированию фрагмента с лицевой стороной печатной платы, кроме установки стилей размер' ностей (рис. 4). 1.3. Проверка размеров платы и масштабирование Проверка размера платы и масштабирование выполняется так же, как и в лабораторной работе по редактированию фрагмента с лице' вой стороной печатной платы (рис. 5). 1.4. Зеркализация платы Вид снизу на плату зеркален по отношению к виду на нее сверху. Нижняя кромка платы на виде сверху будет видна верхней на виде снизу, а верхняя – будет видна нижней. Для зеркализации платы на виде снизу нужно выполнить команду Зеркало, выделить весь рису' нок, указать курсором последовательно две точки линии зеркализа' ции и согласиться со стиранием оригинала. После этого появляется рисунок платы, зеркально симметричный оригиналу. 1.5. Совмещение центров отверстий платы с узлами координатной сетки Совмещение центров отверстий на плате с узлами координатной сетки происходит так же, как и в предыдущей лабораторной работе. 1.6. Зачернение всех слоев изображения платы Цвета всех слоев делают черными так же, как и в предыдущей лабораторной работе. 117

118 Рис. 1. Установка формата и единиц измерения в панели LayOut1

Рис. 2. Вид обратной стороны платы в режиме «Paper»

Рис. 3. Рабочее положение платы на экране

119

Рис. 4. Вид на плату снизу после настройки редактора

Рис. 5. Проверка совпадения размеров платы в P@CAD и AutoCAD

1.7. Формирование шкал для линий координатной сетки После зеркализации нижняя сторона печатной платы преврати' лась в верхнюю. Поскольку она так и осталась базовой стороной, то шкала должна быть установлена именно на ней и нумерация линий по'прежнему выполняется слева направо. Далее, в силу этой же при' 120

Рис. 6. Вид на плату при нанесении линии зеркализации

Рис. 7. Запрос на стирание оригинала рисунка

чины шкала на левой боковой стороне платы должна нумероваться сверху вниз, так как нумерация выполняется от базовой точки, ко' торая после зеркализации переместилась в верхний левый угол. Ме' тодика рисования рисок и нумерации является той же самой, как и в работе по редактированию лицевой стороны платы. 121

Рис. 8. Зеркальное отображение платы на виде снизу

Рис. 9. Плата с зачерненными слоями

122

1.8. Cохранение фрагмента с обратной стороной платы После окончания редактирования фрагмента его нужно записать на диск в папку с остальными фрагментами и чертежами, файлы ко' торых должны иметь расширение DWG. Запись выполняется коман' дой Файл/Сохранить как. В появившемся окне Save Drawing As, в окне Папка устанавливается путь к заданной папке, в окошке Файлы типа устанавливается значение AutoCAD 2000 Drawing (*.DWG), в окне Имя файла записывается имя файла без расширения, курсор устанавлива' ется на кнопке Сохранение и нажимается левая кнопка мыши. Окно сохранения пропадает, а на экране сохраняется редактируемый объект.

Рис. 10. Полностью сформированный фрагмент обратной стороны платы

После указания курсором пиктограммы закрытия файла в верх' нем левом углу экрана и нажатия левой кнопки мыши окно с редак' тируемым объектом стирается с экрана. 2. Описание лабораторной установки Лабораторной установкой является персональный компьютер с достаточно высокими требованиями к его техническим характерис' 123

тикам. Частота процессора должна быть не менее 1,5 ГГц, оператив' ная память – не менее 256 Мб, диагональ экрана – не менее 17”, раз' решение – не менее 1024´768, частота кадров – не менее 85 Гц. Для разработки чертежей желательно иметь пакет AutoCAD 2002. Краткое описание назначения и выполнения часто используемых команд этого редактора приводится в лабораторной работе № 4. 3. Порядок выполнения работы 1. Запуск редактора AutoCAD. 2. Чтение обратной стороны платы в формате DXF. 3. Настройка AutoCAD. 4. Масштабирование платы. 5. Зеркализация платы. 6. Совмещение отверстий с узлами координатной сетки. 7. Простановка шкал линий координатной сетки. 8. Зачернение платы. 9. Сохранение фрагмента. 4. Оформление отчета Отчет должен быть выполнен на листах формата А4 и должен со' держать помимо титульного листа: цель выполнения работы, требования к фрагменту с обратной стороной платы, порядок выполнения работы, два рисунка с исходным и результирующим фрагментами, выводы по работе. 5. Контрольные вопросы 1. Требования к фрагменту обратной стороны печатной платы. 2. Последовательность создания фрагмента. 3. Назначение команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model. 4. Настройка редактора AutoCAD. 5. Установка стилей размерности. 6. Назначение поля Offset from dim line. 7. Выполнение масштабирования объекта. 8. Назначение и создание шкал с номерами линий координатной сетки. 9. Назначение и выполнение зеркализации объектов.

124

Лабораторная работа № 6 РАЗРАБОТКА РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА ПЛАТЫ В ПАКЕТЕ AUTOCAD Цель работы: формирование рабочего чертежа печатной платы на основе разработанных фрагментов с видами платы и редактирования таблицы отверстий и технических требований к ее изготовлению. 1. Методические указания по подготовке к работе Последовательность действий, необходимых для формирования ра' бочего чертежа платы, вытекает из требований, предьявляемых к нему. Чертеж платы должен содержать помимо видов верхней и нижней сто' роны платы таблицу отверстий, технические требования к ее изготов' лению и требования к шероховатости ее поверхности. В связи с этим необходима следующая последовательность действий: загрузка AutoCAD и файла (шаблона) с рамкой чертежа и настроен' ным редактором (установленными единицами и точностью измерения, шагом и границами прорисовки сетки и настроенными стилями размер' ности); вставка в шаблон фрагментов чертежа с верхней и нижней сторона' ми платы и техническими требованиями внешней ссылкой; редактирование вставленных таблицы отверстий и технических тре' бований в соответствии с видами платы; редактироване основной надписи; сохранение чертежа платы на диске в фомате DWG. 1.1. Загрузка редактора и файла с рамкой чертежа После загрузки редактора (рис. 1) необходимо загрузить заранее подготовленный файл с рамкой чертежа ГОСТ формата А3 с настрой' кой редактора на размерность (в мм), точностью два знака после за' пятой, шагом сетки 2.54 мм, и тремя стилями размерностей для про' становки габаритных, межосевых и диаметральных присоединитель' ных размеров. В данном случае таким файлом является «Рамка_шаблон.dwg». Файл загружается командой Файл/Открытие (рис. 2). 125

126 Рис. 1. Рамка для чертежа формата А3

Рис. 2. Окно выбора рисунка внешней ссылкой

1.2. Вставка в шаблон фрагментов чертежа внешней ссылкой После того, как рамка будет увеличена во весь экран, приступаем к вставке в рамку чертежа внешней ссылкой обоих видов платы. Для это' го переходим в режим Model и командой Вставка/Внешняя ссылка вызываем окно Select Reference File. В окне Взгляд в отыскиваем папку с именем фай' ла, содержащего фрагмент с верхней стороной платы, например «Top_Sofe1.dwg», и открываем его. Возникает окно Внешняя ссылка (рис. 3). В этом окне тип ссылки должен быть вложением и точка вставки указывается на экране. Все остальное должно быть по умолчанию. Пос' ле нажатия курсором мыши в окне кнопки ОК окно исчезает, а на экра' не, на поле чертежа прорисовывается изображение платы, связанное с курсором мыши в виде перекрестия (рис. 5, 6). Если размер платы со' размерен с полем чертежа, то нужно выбрать перемещением курсора местоположение вида на поле чертежа и зафиксировать его нажатием левой кнопки мыши. Тогда перекрестие исчезнет, а рисунок платы при' мет четкие очертания и станет неподвижным. Если рисунок платы не' соразмерен с чертежом, то нужно ввести с клавиатуры в нижнюю строку экрана символ «S» и нажать Enter (рис. 6). В нижней строке появится сообщение Specify scale factor for XYZ axes. Нужно ввести значение коэффи' 127

Рис. 3. Установка параметров команды «Внешняя ссылка»

Рис. 4. Вставляемый рисунок платы

Рис. 5. Рисунок платы при вставке «S»

Рис. 6. Вставка «S» для масштабирования рисунка платы

128

циента масштабирования (значение «2» для увеличенияразмеров пла' ты вдвое) и нажать Enter (рис. 7).

Рис. 7. Ввод коэффициента масштабирования «2»

Размеры рисунка платы изменятся и если они стали соразмерны, то после выбора местоположения фрагмент платы фиксируется на чертеже (рис. 8, 9).

Рис. 8. Рисунок платы при вставке

Рис. 9. Рисунок платы после вставки

Рис. 10. Изменение масштаба рисунка нижней стороны платы

129

Аналогично вставляется фрагмент с нижней стороной платы в поле чертежа под лицевой стороной платы и фрагмент с таблицей отвер' стий и техническими требованиями на изготовление платы.

Рис. 11. Нижняя сторона при вставке

Рис. 12. Нижняя сторона после вставки

1.3. Редактирование таблицы отверстий, технических требований и основной надписи В таблице отверстий указываются атрибуты всех видов отверстий: технологических, установочных, монтажных и перходных (рис. 13). Число двух последних видов зависит от сложности электрической схемы. Поэтому нужно отредактировать их количество в соотвтет' ствии с числом их на плате. Двойной щелчок на редактируемом чис' ле в таблице вызывает окно многострочного текстового редактора, в котором нужно ввести действительное число отверстий соответству' ющего вида. В случае необходимости точно так же редактируются пункты технических требований на изготовление платы. Для редактирования основной надписи командой Рисование/Текст/ Многострочный текст запускается многострочный редактор. Курсором 130

Рис. 13. Таблица отверстий и технические требования на изготовление платы

в виде небольшого квадрата выделяют прямоугольное поле для за' писи текста и нажатием левой кнопки мыши вызывают многостроч' ный редактор. Выбирают шрифт, размер шрифта, набирают текст и вводят его нажатием на кнопку ОК, Если текст несоразмерен, его мас' штабируют и размещают в графе надписи. Для чертежа платы вво' дят (рис. 14):

Рис. 14. Содержание основной надписи для чертежа детали

обозначение документа в виде шифра, например: «СР.16.2201.01.1» (СР – самостоятельная работа, 16 – номер ка' федры, 2201 – номер специальности,01 – сквозной номер чертежа в 131

132 Рис. 15. Окончательно оформленный чертеж платы

перечне конструкторских документов, 1 – локальный номер чертежа в перечне рабочих чертежей проекта); название детали и вид чертежа, например: «Сигнализатор поклев' ки. Чертеж платы»; наименование и марку материала детали и обозначение стандарта с ТУ на материал, например: «Стеклотекстолит СФ2'50. ГОСТ 10316' 78»; масштаб, например «2:1»; номер группы, например: «ГУАП, гр.1901»; фамилию исполнителя, например: «Иванов П. И.»; фамилию руководителя, например: «Петров И. П. (рис. 15). 1.4. Cохранение чертежа платы После окончания редактирования чертежа детали его нужно за' писать на диск в папку с остальными фрагментами и чертежами, фай' лы которых должны иметь расширение DWG. Запись выполняется командой Файл/Сохранить как. В появившемся окне Save Drawing As, в окошке Папка устанавливается путь к заданной папке, в окне Файлы типа устанавливается значение AutoCAD 2000 Drawing (*.DWG), в окне Имя файла записывается имя файла без расширения, курсор устанав' ливается на кнопке Сохранение и нажимается левая кнопка мыши. Окно сохранения пропадает, а на экране сохраняется редактируемый объект. После указания курсором пиктограммы закрытия файла в верхнем левом углу экрана и нажатия левой кнопки мыши окно с редактируемым объектом стирается с экрана. 2. Описание лабораторной установки Лабораторной установкой является персональный компьютер с достаточно высокими требованиями к его техническим характерис' тикам. Частота процессора должна быть не менее 1,5 ГГц, оператив' ная память – не менее 256 Мб, диагональ экрана – не менее 17'', разрешение – не менее 1024´768, частота кадров – не менее 85 Гц. Для разработки чертежей необходимо иметь пакет AutoCAD 2002. С описанием команд главного меню AutoCAD нужно познакомить' ся в лабораторной работе № 4. 3. Порядок выполнения работы 1. Запуск редактора AutoCAD. 2. Загрузка шаблона с рамкой чертежа. 3. Вставка всех фрагментов чертежа в шаблон внешней ссылкой. 133

4. Редактирование таблицы отверстий, текстовых фрагментов и основной надписи чертежа. 5. Сохранение фрагмента. 4. Оформление отчета Отчет должен быть выполнен на листах формата А4 и должен со' держать помимо титульного листа: цель выполнения работы, требования к фрагменту с лицевой стороной платы, порядок выполнения работы, два рисунка с исходным и результирующим фрагментами, выводы по работе. 5. Контрольные вопросы 1. Требования к чертежу платы. 2. Последовательность создания чертежа. 3. Назначение команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model. 4. Настройка редактора AutoCAD. 5. Установка стилей размерности. 6. Назначение поля Offset from dim line. 7. Выполнение масштабирования объекта. 8. Назначение и создание шкал с номерами линий координатной сетки. 9. Назначение и выполнение зеркализации объектов.

134

Лабораторная работа № 7 ФОРМИРОВАНИЕ ВИДА МОДУЛЯ НА ПЛАТЕ В ПАКЕТЕ AUTOCAD Цель работы: формирование фрагмента лицевой стороны элект' ронного модуля ЭВС на печатной плате для вставки в сборочный чер' теж модуля на печатной плате на основе полученного в пакете P'CAD файла типа DXF, содержащего необходимый для лицевой стороны модуля набор слоев. 1. Методические указания по подготовке к работе Последовательность действий, необходимых для формирования фрагмента лицевой стороны электронного модуля на печатной пла' те, вытекает из требований, предъявляемых к этому виду на сбороч' ном чертеже платы. На лицевой стороне должны быть изображены, помимо контура платы, элементов, отверстий и проводников: маркировка элементов и выводов полярных и многовыводных эле' ментов; линии'выноски с позициями всех элементов электронного модуля; габаритные (без допусков) и присоединительные (с допусками) размеры платы. Если маркировка должна быть выполнена на этапе проектирова' ния печатной платы в пакете P'CAD, то остальные перечисленные элементы вида формируются в пакете AutoCAD. В связи с этим необходима следующая последовательность дей' ствий: загрузка AutoCAD и файла с лицевой стороной модуля ЭВС в фор' мате DXF; настройка редактора (установка единиц и точности измерения, шага и границ прорисовки сетки и стилей размерности); проверка размеров модуля и масштабирование его в случае несов' падения с размерами, полученными в пакете P'CAD; зачернение всех слоев изображения платы; разработка спецификации на комплектующие электронного мо' дуля ЭВС; 135

– простановка линий'выносок с позициями всех элементов элект' ронного модуля; – простановка размеров; сохранение фрагмента с лицевой стороной платы на диске в фор' мате DWG. 1.1. Загрузка редактора и файла с лицевой стороной модуля ЭВС После загрузки файла с лицевой стороной печатной модуля в формате DXF, например «Silk.dxf», на экране возникает пустая страница Model редактора AutoCAD. Для редактирования модуля нужно перейти в страницу LayOut1 и в появившемся окне парамет' ров установить в странице Макет размер бумаги «А4» и единицу измерения «мм». На экране появляется цветное изображение вер' хней стороны модуля в пространстве листа (Paper) (рис. 1), а в ниж' ней строке экрана – строчка часто использующихся команд редак' тора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model (Привязка к сетке, Сетка, Ортогональный, Полярный, Привязка к объекту, Отслежи вание объектов, Включение веса линии, пространство листа/модели). В режиме Paper размер листа и модуля меняются одновременно, а в режиме Model изменяются только размеры модуля при неизменном размере листа. Надо увеличить размер листа (в режиме Paper) так, чтобы его границы вышли за пределы экрана, а рисунок модуля (в

Рис. 1. Вид модуля на печатной плате в режиме Paper

136

Рис. 2. Рабочее положение рисунка для его редактирования

Рис. 3. Панель управления состоянием экрана

режиме Model) нужно уменьшить так, чтобы модуль вместе с про' ставляемыми размерами занимала весь экран монитора. 1.2. Настройка редактора Далее, нужно выполнить настройку редактора: установить еди' ницу и точность измерения, шаг сетки, границы прорисовки сетки и стили размерностей. Единицы измерения устанавливаются в окне Юниты рисования ко' мандой Формат/Модули. Надо установить в окне Тип значение Десятич 137

ный», в окне Точность – значение 0.00, в окне Юниты рисования для бло ков – значение Миллиметры. Шаг сетки устанавлиается командой Инструменты/Установки черче ния. В странице Привязка и сеткав окне Расстояние Х сетки панели Сетка установить шаг 2.54 мм. Границы прорисовки сетки устанавливаются командой Формат/Ог раничения чертежа. На экране появляется перекрестие, а в двух ниж' них строках экрана надписи: Reset Paper space limits и Specify lower left corner or [ON/OFF]. После установки перекрестия в левом нижнем углу экрана и фиксации его левой кнопкой мыши в нижней строке возни' кает сообщение: Specify upper right corner or [ON/OFF]. После фиксации перекрестия в правом верхнем углу экрана при включенной сетке на экране в режиме Model возникает сетка из черных точек с шагом 2.54 мм, размеры которой определены положениями зафиксированных двух точек в левом нижнем и правом верхнем углах экрана монитора (рис. 4).

Рис. 4. Границы прорисовки сетки на рисунке печатного модуля

Стили размерности устанавливаются командой Формат/Стиль раз мерности. В окне Dimension style manager необходимо создать три стиля для габаритных и присоединительных межосевых и диаметральных размеров: Gabarit, Axes, Hole. 138

Рис. 5. Стиль Gabarit

Рис. 6. Стиль Axes

Для создания стиля Gabarit нужно активизировать курсором кнопку New. Возникает окно Create New Dimension Style. В поле New Style Name пишем Gabarit, а в поле Use for ставим все измерения и на' жимаем кнопку Continue. Возникает окно Новый стиль измерения Gabarit со страницами: Линии и стрелки, Текст, По месту, Основные Еди ницы, Альтернативные Единицы, Допуски. В первой странице нужно в окнах Baseline spacing, Extend beyond dim lines, Size поставить значе' ние 1.5, в окне Arrow Size – значение 2, в окне Offset from origin – значение 0.625. Во второй странице нужно в окне Text Hight поста' вить значение 1.5, в окнах Vertical и Horizontal – значение Центриро ванный, в окне Offset from dim line – значение 0.625, в поле Text Alignment – значение ISO Standart. В третьей странице нужно в поле Fit Options поставить значение Arrows, в поле Text Placement – значе' 139

ние: Besides the dimension line, в поле Fine Tuning – значение Always draw dim line… . В четвертой странице нужно в окне Unit Formar по' ставить значение Decimal, в окне Precision – значение 0. Пятую стра' ницу – пропустить, и в шестой странице в окне Method – поставить значение Нет. Для создании межосевого стиля Axes нужно вновь активизировать кнопку New, записать имя стиля Axes и после нажатия кнопки Continue отредактировать в окне Новый стиль измерения Axes только последнюю страницу. В окне Method нужно поставить значение: Симметричный, окне Precision – значение: 0.00 и в окне Upper value – значение: 0.15.

Рис. 7. Стиль Hole

Для создания диаметрального стиля в окне Новый стиль измерения Hole редактируем только страницы Текст и Допуски. В первой, в окне Vertical, ставим значение Выше, а в поле Text Alignment – значение ISO Standard. Во второй странице, в окне Method, ставится значение Отклонение, в окне Precision – значение 0.00, в окне Upper value – значение 0.15, а в окне Lower value – значение 0. В зависимости от наличия галочки в окне Trailing ниж' нее значение отклонения печатается в виде 0 или 0.00. 1.3. Простановка размеров модуля Масштабирование выполняется в том случае, если размер модуль в редакторе не совпадает с размером платы, измеренным в редакторе PCB пакета P'CAD. Для проверки длины модуля нужно выполнить команду Размерность/Линейный. Появившееся перекрестие нужно со' вместить сначала с левым углом платы и нажать левую кнопку мыши, затем повторить эти действия для правого угла платы. Появивший' ся размер устанавливается на некотором расстоянии от края платы перемещением мыши и фиксируется нажатием левой кнопки мыши. Если значение размера совпадает с размером, измеренным в пакете P' 140

Рис. 8. Проверка размера печатного модуля

CAD, то можно приступить к совмещению монтажных отверстий на плате с узлами координатной сетки. В противном случае необходимо выполнить масштабирование рисунка модуля. Для этого нужно вы' полнить команду Модификация/Масштабирование. Курсор принимает форму небольшого квадрата, а в нижней строке появляется сообще' ние Select objects. Нажимая и удерживая левую кнопку мыши, охва' тываем прямоугольником всю плату и отпускаем кнопку. Изображе' ние платы становится бледным. Для прекращения режима выделе' ния объектов нужно нажать клавишу пробела на клавиатуре. Кур' сор принимает форму перекрестия, а в нижней строке появляется со' общение Specify Base Point. Перекрестие устанавливается в левый ниж' ний угол платы и нажимается левая кнопка мыши. В нижней строке появляется сообщение Specify scale factor or [Reference]. В первом слу' чае надо в нижней строке ввести число, равное отношению размера платы, измеренного в пакете P'CAD, к размеру платы, измеренному в редакторе AutoCAD, и нажать Enter. Во втором случае нужно ввес' ти символ R, нажать Enter, отмерить перекрестием отрезок с услов' ной длиной, равной единице и затем отмерить отрезок с длиной, рав' ной требуемому размеру стороны платы. 1.4. Совмещение центров отверстий модуля с узлами координатной сетки Для такого совмещения нужно выполнить команду Модификация/ Перемещение. Выделение объекта, прекращение выделения и указание базовой точки происходит так же, как и в команде масштабирования. Пере' крестие совмещается с центром какого'нибудь монтажного отверстия и после первого нажатия левой кнопки мыши совмещается с точкой координатной сетки. Повторное нажатие левой кнопки мыши заста' вит рисунок модуля переместиться так, что центры всех монтажных отверстий окажутся совмещенными с узлами координатной сетки с шагом 2.54 мм. 141

1.5. Зачернение всех слоев изображения модуля Среди панелей управления, размещающихся по краям графи' ческого поля, есть панель Свойства объектов, а в этой панели есть команда Слои, с помощью которой можно изменить цвет каждого слоя рисунка. При установке курсора на пиктограмме команды Слои и нажатии левой кнопки мыши возникает окно Менеджер свойств слоя. В окне находится таблица всех слоев модуля и их свойств. Среди колонок, отражающих свойства слоев, есть колонка с раз' ноцветными квадратиками. Это колонка управления цветом сло' ев. Нужно цвета всех слоев сделать черными. Для этого указываем курсором на цветной квадратик каждого цветного слоя и нажима' ем левую кнопку мыши. Возникает окно Выбор цвета (рис. 9) для данного слоя. В нем устанавливаем курсор на черный квадрат и нажимаем левую кнопку мыши. Текущий цвет в квадратике возле кнопки ОК в этом окне меняется на черный. Курсор устанавливает' ся на кнопку ОК и нажимается левая кнопка мыши. Вновь возникает окно Менеджер свойств слоя, в котором в колонке цветов соответству' ющего слоя цвет квадратика поменялся на черный (рис. 10). Выпол' нив этот несложный алгоритм для всех цветных слоев модуля, нужно установить курсор на кнопку ОК для этого окна и нажать левую кнопку мыши. Цветное изображение лицевой стороны пла' ты исчезнет, а на его месте появится черное изображение модуля.

Рис. 9. Зачернение слоя с контуром платы

142

143

Рис. 10. Зачернение последнего слоя

Рис. 11. Вид печатного модуля после зачернения всех слоев

1.6. Разработка спецификации на комплектующие электронного модуля ЭВС До простановки линий'выносок с позициями элементов необ' ходимо создать фрагмент спецификации на комплектующие про' ектируемого модуля ЭВС. Для этого в редактор загружается файл с фрагментом спецификации на ранее разработанный модуль. Спе' цификация имеет вид таблицы с пятью колонками для указания позиции, обозначения, наименования, количества и справочных данных на каждый типономинал комплектующего элемента. В спецификации очень важна последовательность перечисления эле' ментов комплектования и их групп. Сначала перечисляется ис' пользуемая документация, затем разрабатываемые детали, разра' батываемые сборочные единицы, стандартные изделия (крепеж), прочие (покупные) изделия, как правило, электрорадиоэлементы и установочные детали. В каждой группе элементы перечисляют' ся в алфавитном порядке их наименований. При одинаковом наи' меновании – в порядке возрастания номиналов, размеров, номера 144

Рис. 12. Редакция спецификации сборочного чертежа

и года издания нормативного документа, содержащего техничес' кие условия на элементы комплектования. После загрузки спецификации с подходящим содержанием на' чинается редактирование ее текста в соответствии с составом про' ектируемого модуля ЭВС и изложенными правилами формирова' ния спецификации. При редактировании приходится использовать весь набор команд рисования: Копирование, Перемещение, Стирание и Редактирование содержания многострочным редактором. Исполь' зование всех перечисленных команд было описано в предыдущих лабораторных работах, поэтому приведенных в этом разделе све' дений вполне достаточно для самостоятельной подготовки фраг' мента со спецификацией на проектируемый модуль. 1.7. Простановка размеров на плате Для простановки габаритных размеров необходимо установить стиль размерности Gabarit, вызвав командой Формат/Стиль размерно сти окно Dimension style manager. В панели Styles нужно выделить стиль Gabarit и нажать кнопку Set Current в верхней правой части окна. Затем закрыть окно кнопкой Close. Теперь нужно проста' вить два габаритных размера: длину и ширину модуля. Для этого 145

запускаем команду Размерность/Линейный и проставляем оба размера так же, как это описано в разделе «Проверка размеров модуля». Для простановки межосевых размеров между осями присоедини' тельных отверстий модуля и размеров между базовым краем модуля и ближайшим присоединительным отверстием по длине и ширине модуля устанавливается стиль Axes. Он ставится так же, как и стиль Gabarit. Затем проставляются эти четыре размера, так же, как описа' но в подразделе «Проверка размеров платы». Для межосевого разме' ра перекрестия устанавливаются в центрах отверстий, а для размера от базового края модуля до межосевого отверстия перекрестие уста' навливается в угол платы, а затем – в центр ближайшего отверстия. Для диаметра отверстия сначала устанавливаем стиль Hole, затем вы' зываем команду Размерность/диаметр. Появляется курсор в виде ма' ленького квадрата, с помощью которого выбирается нужное отвер' стие. После установки курсора на окружность и нажатия левой кноп' ки мыши появляется размерная линия с полочкой. Выбрав наклон линии и расстояние от окружности до полочки фиксируем размер по' вторным нажатием левой кнопки мыши. Под полочкой размерной линии нужно выполнить надпись 4 отв. Это делается многострочным текстовым редактором по команде Ри

Рис. 13. Простановка габаритных и присоединительных размеров

146

сование/Текст/Многострочный текст точно так же, как осуществлялась нумерация первой риски шкалы координатной сетки в разделе Фор мирование шкал для линий координатной сетки. 1.8. Простановка линий+выносок с позициями элементов модуля При простановке линий'выносок необходимо соблюдать правила их нанесения на поле сборочного чертежа. Hа сбоpочном чеpтеже все составные части сбоpочной единицы нумеpуются в соответствии с номеpами позиций, указанными в спецификации. Hомеpа позиций наносят на полках линий'выносок, пpоводимых от изобpажений со' ставных частей согласно ГОСТ 2.109 – 68 и 2.316 – 68. Один конец линии'выноски, пеpесекающий линию контуpа, заканчивается точкой, дpугой – полкой. Линии'выноски не должны быть паpаллельными ли' ниям штpиховки и не должны пеpесекаться между собой. Полки линий'выносок pасполагают паpаллельно основной над' писи чеpтежа вне контуpа изобpажения и гpуппиpуют в колонку или стpочку. Hомеpа позиций наносят на чеpтежах, как пpавило, один pаз, повтоpяющиеся номеpа позиций выделяют двойной полкой. Размеp шpифта номеpов позиций должен быть на один–два pазмеpа больше, чем pазмеp шpифта, пpинятого для pазмеpных чисел на том же чеpтеже. Допускается делать общую линию'выноску с веpтикальным pасположением номеpов позиций: а) для гpуппы кpепежных деталей, относящихся к одному и тому же месту кpепления; б) для гpуппы деталей с отчетливо выpаженной взаимосвязью пpи невозможности подвести линию'выноску к каждой составной части. В этих случаях линию'выноску отводят от одной из деталей, со' ставляющих гpуппу, и номеp этой детали указывают пеpвым. Сначала рисуют все линии'выноски (рис. 14) с помощью команды Рисование/Линия с учетом перечисленных ограничений. Затем нано' сят номера на полках всех линий'выносок с помощью команды Рисо вание/Текст/Многострочный текст. Сначала наносят номер на полке пер' вой линии'выноски. Затем этот номер копируют на все линии'вы' носки. Далее двойным щелчком кнопки мыши на номере каждой линии'выноски редактируют его значение в соответствии с номером позиции этого элемента в спецификации. 1.9. Cохранение фрагмента модуля ЭВС После окончания редактирования фрагмента его нужно запи' сать на диск в папку с остальными фрагментами и чертежами, фай' 147

Рис. 14. Простановка линий@выносок

Рис. 15 Полностью оформленный фрагмент сборочного чертежа

148

лы которых должны иметь расширение DWG. Запись выполняет' ся командой Файл/Сохранить как. В появившемся окне Save Drawing As, в окнке Папка устанавливается путь к заданной папке, в окне Файлы типа устанавливается значение AutoCAD 2000 Drawing (*.DWG), в окне Имя файла записывается имя файла без расшире' ния, курсор устанавливается на кнопке Сохранение и нажима' ется левая кнопка мыши. Окно сохранения пропадает, а на эк' ране сохраняется редактируемый объект. После указания кур' сором пиктограммы закрытия файла в верхнем левом углу эк' рана и нажатия левой кнопки мыши окно с редактируемым объектом стирается с экрана. 2. Описание лабораторной установки Лабораторной установкой является персональный компьютер с достаточно высокими требованиями к его техническим характерис' тикам. Частота процессора должна быть не менее 1,5 ГГц, оператив' ная память – не менее 256 Мб, диагональ экрана – не менее 17'', разрешение – не менее 1024´768, частота кадров – не менее 85 Гц. Для разработки чертежей необходимо иметь пакет AutoCAD 2002. Краткое описание назначения и выполнения часто используемых команд этого редактора приведено в лабораторной работе № 4. 3. Порядок выполнения работы 1. Запуск редактора AutoCAD. 2. Загрузка изображения модуля в формате DXF. 3. Настройка AutoCAD. 4. Масштабирование платы. 5. Зачернение платы. 6. Простановка размеров. 7. Простановка линий'выносок с позициями. 8. Сохранение фрагмента. 4. Оформление отчета Отчет должен быть выполнен на листах формата А4 и содержать помимо титульного листа: цель выполнения работы, требования к фрагменту с лицевой стороной платы, порядок вы' полнения работы, два рисунка с исходным и результирующим фрагментами, выводы по работе. 149

5. Контрольные вопросы 1. Требования к фрагменту лицевой стороны печатного модуля. 2. Последовательность создания фрагмента. 3. Назначение команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model. 4. Настройка редактора AutoCAD. 5. Установка стилей размерности. 6. Требования к составу элементов модуля в спецификации. 7. Выполнение масштабирования объекта. 8. Требования к нанесению линий'выносок с позициями. 9. Порядок действий при редактировании фрагмента специфика' ции. 10. Порядок действий при нанесении линий'выносок с позиция' ми спецификации.

150

Лабораторная работа № 8 РАЗРАБОТКА СБОРОЧНОГО ЧЕРТЕЖА МОДУЛЯ Цель работы: формирование сборочного чертежа печатного моду' ля на основе разработанных фрагментов с видами модуля, специфи' кации и технических требований к ее изготовлению. 1. Методические указания по подготовке к работе Последовательность действий, необходимых для формирования сборочного чертежа модуля, вытекает из требований, предьявляе' мых к нему. Сборочный чертеж модуля должен содержать, помимо вида модуля с лицевой стороны, спецификацию и технические требо' вания к ее изготовлению. В связи с этим необходима следующая последовательность дей' ствий: загрузка AutoCAD и файла (шаблона) с рамкой чертежа и настро' енным редактором (установленными единицами и точностью измере' ния, шагом и границами прорисовки сетки и настроенными стилями размерности); – вставка в шаблон фрагментов модуля, спецификации и техни' ческих требований внешней ссылкой; редактирование вставленных спецификации и технических тре' бований в соответствии с типом модуля; редактирование основной надписи; – сохранение сборочного чертежа модуля на диске в фомате DWG. 1.1. Загрузка редактора и файла шаблона с рамкой чертежа После загрузки редактора необходимо загрузить заранее подго' товленный файл с рамкой чертежа ГОСТ формата А3 с настройкой редактора на размерность (в мм), на точность в два знака после запятой, на шаг сетки 2.54 мм, на три стиля размерностей для простановки габаритных, межосевых и диаметральных присоеди' нительных размеров. В данном случае таким файлом является «Рамка_шаблон.dwg». Файл загружается командой Файл/Откры тие. 151

1.2. Редактирование технических требований и основной надписи Пункты технических требований на изготовление платы редак' тируются после двойного щелчка на редактируемом тексте (рис. 1). После окончания редакции текста в окне редактора нужно нажать кнопку OK.

Рис. 1. Фрагмент с техническими требованиями на сборку модуля

Для редактирования основной надписи командой Рисование/Текст/ Многострочный текст запускается многострочный редактор (рис. 2).

Рис. 2. Содержание основной надписи сборочного чертежа

Курсором в виде небольшого квадрата выделяют прямоугольное поле для записи текста и нажатием кнопки мыши вызывают много' строчный редактор. Выбирают шрифт, размер шрифта, набирают текст и вводят его нажатием на кнопку ОК. Если текст несоразмерен, его масштабируют и размещают в графе надписи. Для чертежа моду' ли вводят: обозначение документа в виде шифра, например: «СР.16.2201.03.СБ.1» (СР – самостоятельная работа, 16 – номер кафедры, 2201 – номер специальности, 03 – сквозной номер чертежа в перечне конструкторских документов, СБ – обозначение сборочно' го чертежа, 1 – локальный номер чертежа в перечне сборочных черте' жей проекта); 152

название модуля и вид чертежа, например: «Сигнализатор поклев' ки. Сборочный чертеж»; масштаб, например «3:1»; номер группы, например: «ГУАП, гр. 1901»; фамилию исполнителя, например: «Иванов П. И.»; фамилию руководителя, например: «Петров И. П.». 1.2. Вставка в шаблон фрагментов чертежа внешней ссылкой После того как рамка будет увеличена во весь экран, приступа' ем к вставке в рамку чертежа внешней ссылкой вида модуля. Для этого переходим в режим Model и командой Вставка/Внешняя ссылка вызываем окно Select Reference File. В окошке Взгляд в отыскиваем папку с именем файла, содержащего фрагмент с лицевой стороной модуля, например «Silk_Sofe.dwg», и открываем его. Возникает окно Внешняя ссылка. В этом окне тип ссылки должен быть вложе' нием и точка вставки указывается на экране. Все остальное долж' но быть по умолчанию. После нажатия курсором мыши в окне кноп' ки ОК окно исчезает, а на экране, на поле чертежа, прорисовывает' ся изображение модуля, связанное с курсором мыши в виде пере' крестия только в том случае, если вставляемый фрагмент был на' рисован в режиме Model, а не Paper. Если размер модуля соразмерен с полем чертежа, то нужно выбрать перемещением курсора место' положение вида на поле чертежа и зафиксировать его нажатием кнопки (в дальнейшем, кнопки) мыши. Тогда перекрестие исчез' нет, а рисунок модуля примет четкие очертания и станет непод' вижным. Если рисунок модуля несоразмерен с чертежом, то нуж' но ввести с клавиатуры в нижнюю строку экрана символ «S» и нажать Enter. В нижней строке появится сообщение Specify scale factor for XYZ axes. Нужно ввести значение коэффициента масштаби' рования (значение «2» для увеличения размеров модуля вдвое) и нажать Enter. Размеры рисунка модуля изменятся, и если они ста' нут соразмерными, то после выбора местоположения фрагмент модуля фиксируется на чертеже. Аналогично вставляется фраг' мент со спецификацией и техническими требованиями на изготов' ление модуля. В процессе их установки приходится применять ко' манды масштабирования и перемещения. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы во время изменения размеров всего чертежа редактор находился в режиме Paper, а не Model, а во время вставки фрагмента, наоборот, редактор должен находиться в режиме Model, а не Paper.

153

154 Рис. 3. Вставка фрагмента с модулем в рамку сборочного чертежа

155

Рис. 4. Полностью сформированный сборочный чертеж модуля

1.3. Cохранение чертежа модуля После окончания редактирования чертежа его нужно записать на диск в папку с остальными фрагментами и чертежами, файлы кото' рых должны иметь расширение DWG. Запись выполняется коман' дой Файл/Сохранить как. В появившемся окне Save Drawing As, в окошке Папка устанавливается путь к заданной папке, в окошке Файлы типа устанавливается значение AutoCAD 2000 Drawing (*.DWG), в окошке Имя файла записывается имя файла без расширения, курсор устанавлива' ется на кнопке Сохранение и нажимается левая кнопка мыши. Окно сохранения пропадает, а на экране сохраняется редактируемый объект. После указания курсором пиктограммы закрытия файла в верхнем левом углу экрана и нажатия кнопки мыши окно с редакти' руемым объектом стирается с экрана. 2. Описание лабораторной установки Лабораторной установкой является персональный компьютер с достаточно высокими требованиями к его техническим характерис' тикам. Частота процессора должна быть не менее 1,5 ГГц, оператив' ная память – не менее 256 Мб, диагональ экрана – не менее 17'', разрешение – не менее 1024´768, частота кадров – не менее 85 Гц. Для разработки чертежей необходимо иметь пакет AutoCAD 2002. С описанием команд главного меню AutoCAD нужно познакомить' ся в лабораторной работе № 4. 3. Порядок выполнения работы 1. Запуск пакета. 2. Загрузка шаблона с рамкой чертежа. 3. Вставка всех фрагментов чертежа в шаблон внешней ссылкой. 4. Редактирование текстовых фрагментов и основной надписи чер' тежа. 5. Сохранение фрагмента. 4. Оформление отчета Отчет должен быть выполнен на листах формата А4 и содержать помимо титульного листа: цель выполнения работы, требования к фрагменту с лицевой стороной модуля, структуру и назначение команд редактора, порядок выполнения работы, два рисунка с исходным и результирующим фрагментами, 156

выводы по работе. 5. Контрольные вопросы 1. Требования к сборочному чертежу модуля. 2. Последовательность создания чертежа. 3. Назначение команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model. 4. Настройка редактора AutoCAD. 5. Установка стилей размерности. 6. Требования к спецификации. 7. Выполнение масштабирования объекта. 8. Требования к вставляемым фрагментам. 9. Последовательность действий по вставке фрагментов в шаблон чертежа.

157

Лабораторная работа № 9 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ Цель работы: формирование чертежа принципиальной электри' ческой схемы модуля ЭВС на основе разработанных фрагментов со схемой в формате DXF и перечнем элементов схемы в формате DWG. 1. Методические указания по подготовке к работе Последовательность действий, необходимых для формирования чертежа с принципиальной электрической схемой модуля ЭВС, вы' текает из требований, предьявляемых к нему. Чертеж схемы модуля должен содержать схему и перечень элементов схемы в виде табли' цы, выполненной по определенным правилам и размещенной над ос' новной надписью. В связи с этим необходима следующая последовательность дей' ствий: загрузка AutoCAD и файла (шаблона) с рамкой чертежа и настро' енным редактором (установленными единицами и точностью измере' ния, шагом и границами прорисовки сетки и настроенными стилями размерности); – загрузка файла с шаблоном перечня элементов схемы и редак' ция перечня; – вставка в шаблон фрагментов со схемой и перечнем элементов внешней ссылкой; редактироване перечня элементов и основной надписи; – сохранение сборочного чертежа модуля на диске в фомате DWG. 1.1. Загрузка редактора и файла шаблона с рамкой чертежа После загрузки редактора необходимо загрузить заранее подго' товленный файл с рамкой чертежа ГОСТ формата А3 с настройкой редактора на размерность (в мм), на точность в два знака после запя' той, на шаг сетки 2.54 мм, на три стиля размерностей для простанов' ки габаритных, межосевых и диаметральных присоединительных размеров. 158

В данном случае таким файлом является «Рамка_шаблон.dwg». Файл загружается командой Файл/открытие. 1.2. Загрузка и редакция фрагмента со схемой Для формирования чертежа с принципиальной схемой необходи' мо создать фрагмент схемы в формате DWG по ранее созданному фай' лу со схемой в формате DXF. Для этого этот файл загружается в ре' жиме Paper, переводится в режим Model, чернится и сохраняется на диске в формате DWG.

Рис. 1. Загрузка принципиальной схемы в формате DXF

Рис. 2. Зачернение слоя со схемой

159

Рис. 3. Сохранение схемы в формате DWG

1.3. Загрузка и редакция перечня элементов схемы Шаблон перечня – это фрагмент с перечнем элементов другой схе' мы в виде таблицы, оформленной по определенным правилам (рис. 4). Таблица имеет пять колонок: Зона, Позиционное обозначение, Наи менование, Количество, Примечание.

Рис. 4. Редактирование перечня элементов схемы

В колонке Наименование перечисляются все элементы схемы в алфавитном порядке их позиционных обозначений с указанием типа, типономинала и документа с техническими условиями на эти элементы. Сначала нужно сократить или добавить строки до требуемого числа командой Модификация/Копирование или Модифи кация/Стирание. Затем методично начать редактировать каждую 160

строчку в каждой колонке в соответствии с содержанием перечня элементов для заданной схемы многострочным редактором, вызы' ваемым двойным щелчком кнопки мыши в каждой строчке каж' дой колонки. 1.3. Редактирование основной надписи Для редактирования основной надписи командой Рисование/Текст/ Многострочный текст запускается многострочный редактор (рис. 5).

Рис. 5. Содержание основной надписи чертежа со схемой

Курсором в виде небольшого квадрата выделяют прямоугольное поле для записи текста и нажатием кнопки мыши вызывают много' строчный редактор. Выбирают шрифт, размер шрифта, набирают текст и вводят его нажатием на кнопку ОК. Если текст несоразмерен, его масштабируют и размещают в графе надписи. Для чертежа моду' ли вводят: обозначение документа в виде шифра, например: «СР.16.2201.01.Э3.1» (СР – самостоятельная работа, 16 – номер кафедры, 2201 – номер специальности, 01 – сквозной номер чертежа в перечне конструкторских документах, Э3 – обозначение схемы элек' трической принципиальной, 1 – локальный номер схемы в перечне схем проекта); название модуля и вид чертежа, например: «Сигнализатор поклев' ки. Схема электрическая принципиальная»; номер группы, например: «ГУАП, гр. 1901»; фамилию исполнителя, напимер: «Иванов П. И.»; фамилию руководителя, напимер: «Петров И. П.» 1.4. Вставка в рамку фрагментов чертежа внешней ссылкой После того как рамка будет увеличена во весь экран, приступа' ем к вставке в рамку чертежа внешней ссылкой вида модуля. Для этого командой Вставка/Внешняя ссылка вызываем окно Select 161

162 Рис. 6. Полностью сформированный чертеж с принципиальной схемой

Reference File. В окне Взгляд в отыскиваем папку с именем файла, содержащего фрагмент с лицевой стороной модуля, например «Schema_Sofe.dwg», и открываем его. Возникает окно Внешняя ссыл ка. В этом окне тип ссылки должен быть вложением и точка встав' ки указывается на экране. Все остальное должно быть по умолча' нию. После нажатия курсором мыши в окне кнопки ОК окно исче' зает, а на экране, на поле чертежа, прорисовывается изображение модуля, связанное с курсором мыши в виде перекрестия только в том случае, если вставляемый фрагмент был нарисован в режиме Model, а не Paper. Если размер модуля соразмерен с полем чертежа, то нужно выбрать перемещением курсора местоположение вида на поле чертежа и зафиксировать его нажатием кнопки (в дальней' шем, кнопки) мыши. Тогда перекрестие исчезнет, а рисунок моду' ля примет четкие очертания и станет неподвижным. Если рисунок модуля несоразмерен с чертежом, то нужно ввести с клавиатуры в нижнюю строку экрана символ «S» и нажать Enter. В нижней стро' ке появится сообщение Specify scale factor for XYZ axes. Нужно ввести значение коэффициента масштабирования (значение «2» для уве' личения размеров модуля вдвое) и нажать Enter. Размеры рисун' ка модуля изменятся, и если они станут соразмерными, то после выбора местоположения фрагмент модуля фиксируется на черте' же. Аналогично вставляется фрагмент с перечнем элементов. В процессе их установки приходится применять команды масшта' бирования и перемещения. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы во время изменения размеров всего чертежа редактор нахо' дился в режиме Paper, а не Model, а во время вставки фрагмента, наоборот, редактор должен находиться в режиме Model, а не Paper. 1.5. Cохранение чертежа со схемой модуля После окончания редактирования чертежа его нужно записать на диск в папку с остальными фрагментами и чертежами, файлы которых должны иметь расширение DWG. Запись выполняется командой Файл/Сохранить как. В появившемся окне Save Drawing As в окошке Папка устанавливается путь к заданной папке, в окошке Файлы типа – значение AutoCAD 2000 Drawing (*.DWG), в окошке Имя файла записывается имя файла без расширения, курсор устанав' ливается на кнопке Сохранение и нажимается левая кнопка мыши. Окно сохранения пропадает, а на экране сохраняется редактируе' мый объект. После указания курсором пиктограммы закрытия файла в верхнем левом углу экрана и нажатия кнопки мыши окно с редактируемым объектом стирается с экрана. 163

2. Описание лабораторной установки Лабораторной установкой является персональный компьютер с достаточно высокими требованиями к его техническим характерис' тикам. Частота процессора должна быть не менее 1,5 ГГц, оператив' ная память – не менее 256 Мб, диагональ экрана – не менее 17'', разрешение – не менее 1024´768, частота кадров – не менее 85 Гц. Для разработки чертежей необходимо иметь пакет AutoCAD 2002. С описанием команд главного меню AutoCAD нужно познакомить' ся в лабораторной работе № 4. 3. Порядок выполнения работы 1. Запуск пакета. 2. Загрузка шаблона с рамкой чертежа. 3. Вставка всех фрагментов чертежа в шаблон внешней ссылкой. 4. Редактирование текстовых фрагментов и основной надписи чер' тежа. 5. Сохранение фрагмента. 4. Оформление отчета Отчет должен быть выполнен на листах формата А4 и должен со' держать помимо титульного листа: цель выполнения работы, требования к фрагменту со схемой, структуру и назначение команд редактора, порядок выполнения работы, два рисунка с исходным и результирующим фрагментами, выводы по работе. 5. Контрольные вопросы 1. Требования к схеме модуля. 2. Последовательность создания чертежа. 3. Назначение команд редактора: Snap, Grid, Ortho, Polar, Osnap, Otrack, LWT, Paper/Model. 4. Настройка редактора AutoCAD. 5. Установка стилей размерности. 6. Требования к перечню элементов. 7. Выполнение масштабирования объекта. 8. Требования к вставляемым фрагментам. 9. Последовательность действий по вставке фрагментов в шаблон чертежа. 164

Библиографический список 1. Разевиг В. Д. Система проектирования печатных плат ACCEL EDA 15. М.: Солон'Р, 2000. 418 с. 2. Разевиг В. Д. Система PCAD 2000: Справочник команд. М.: Со' лон'Р, 1999. 720 с. 3. Разевиг В. Д. Система PCAD 8.5'8.7.Руководство пользовате' ля. М.: Горячая линия'Телеком, 2001. 255 с. 4. Стешенко В. Б. ACCEL EDA. Технология проектирования пе' чатных плат. М.: Нолидж, 2000. 512 с. 5. Сучков Д. И. Основы проектирования печатных плат в САПР P CAD 4.5, PCAD 8.5'8.7 и ACCEL EDA. М.: Горячая линия'Телеком, 2000. 620 с. 6. Джеймс Лич. Энциклопедия AutoCAD 2002. СПб.: Питер, 2002. 1072 с. 7. Полещук Н. Самоучитель AutoCAD 2002. Минск: Высш. шк., 2002. 608 с. 8. Лопаткин А. В. Проектирование печатных плат в системе P'CAD 2001: Учеб. пособие для практических занятий. Н. Новго' род: Изд'во НГТУ, 2002. 178 с.

165

Оглавление Предисловие .................................................................... 3 Лабораторная работа № 1. Формирование библиотеки элементов схемы .............................................................. 5 Лабораторная работа № 2. Формирование принципиальной схемы модуля ЭВС в пакете P'CAD ...................................... 39 Лабораторная работа № 3. Проектирование печатной платы модуля ЭВС в пакете P'CAD ............................................... 59 Лабораторная работа № 4. Формирование лицевой стороны платы в пакете AutoCAD 2002 ........................................... 89 Лабораторная работа № 5. Формирование обратной стороны платы в пакете ACAD ....................................................... 116 Лабораторная работа № 6. Разработка рабочего чертежа платы в пакете AUTOCAD ........................................................... 125 Лабораторная работа № 7. Формирование вида модуля на плате в пакете AutoCAD ............................................................ 135 Лабораторная работа № 8. Разработка сборочного чертежа модуля ........................................................................... 151 Лабораторная работа № 9. Разработка принципиальной электрической схемы модуля ............................................. 158 Библиографический список ................................................ 165

166

Учебное издание

Смирнов Олег Леонидович Питерский Станислав Юрьевич

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ Лабораторный практикум

Редактор Г. Д. Бакастова Компьютерная верстка А. Н. Колешко Сдано в набор 09.11.04. Подписано к печати 25.03.05. Формат 60´84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л.9,7. Усл. кр.'отт. 9,82. Уч. 'изд. л. 10,45. Тираж 100 экз. Заказ № 107. Редакционно'издательский отдел Отдел электронных публикаций и библиографии библиотеки Отдел оперативной полиграфии СПбГУАП 190000, Санкт'Петербург, ул. Б. Морская, 67

167