Проектировании РЭС: CAD/CAM/CAE/PDM

P-CAD. Размещение компонентов схемы на печатной плате

Разбить на страницы
Показывать лекцию целиком

1. Теоретическая часть

Графический редактор P-CAD РСВ предназначен для разработки и конструирования узлов. Он позволяет задавать размеры ПП, ширину проводников и величину индивидуальных зазоров для разных проводников, размеры контактных площадок и диаметры переходных отверстий, экранные слои. Редактор позволяет выполнять маркировку элементов, их размещение, упаковку схемы на плату, ручную и полуавтоматическую трассировку проводников и формировать управляющие файлы для технологического оборудования. Настройка стратегии трассировки и запуск автотрассировщиков также производятся из управляющей оболочки P-CAD РСВ.

В редакторе существуют варианты разработки ПП:

  • на чистом рабочем поле рисуются все элементы печатной платы: создаются посадочные места, рисуются печатные проводники, никакие библиотеки в данном варианте не используются;
  • на чистое рабочее поле поштучно выводятся все элементы и выполняется их расстановка; в этом варианте требуется наличие библиотек элементов;
  • на рабочее поле выводится в автоматическом режиме вся элементная база с показанными электрическими связями; для этого варианта требуется файл перечня цепей и библиотеки элементов, задействованные в проекте.
  • Независимо от принятого варианта расстановки элементов на рабочем поле должен быть нарисован контур печатной платы, что можно сделать на любом этапе работы.

    Для передачи информации о схеме электрической принципиальной, полученной в редакторе P-CAD Schematic, в редактор P-CAD PCB формируются два файла: архивная (объединенная) библиотека и список соединений схемы (файл перечня цепей). Установка архивной библиотеки в редакторе ПП позволяет сразу загрузить всю элементную базу разрабатываемого проекта, а файл перечня цепей - автоматически перенести изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами на поле ПП (операция называется упаковкой схемы на ПП ).

    1.1. Создание объединенной библиотеки и файла перечня цепей

    Для получения объединенной библиотеки необходимо открыть схему в редакторе ).

    Файл перечня цепей включает в себя информацию о соединении вывода компонента с определенной цепью (указываются номер или имя электрической цепи). Генерация файла для возможности дальнейшего проектирования осуществляется с помощью команды Utils/Generate Netlist. Кнопка Netlist Filename позволяет задать имя файла списка цепей. Формат списка цепей ( Netlist Format ) необходимо задать P-CAD ASCII. Флажок Include Library Information нужно установить для того, чтобы в файл была включена информация для менеджера библиотек. Эта информация будет доступна для просмотра и позволит укомплектовать программу P-CAD РСВ необходимыми библиотеками, но сами библиотеки в данном случае не записываются.

    (рис 16.1) Протокол завершения операции создания архивной библиотеки

    1.2. Графический редактор P-CAD РСВ

    Открытие редактора осуществляется командой ПУСК/Программы/P-CAD/PCB или из любого модуля P-CAD командой Utils/P-CAD PCB. В строке меню и в панелях инструментов содержится много опций и инструментов, знакомых по другим редакторам пакета P-CAD и выполняющих те же функции. Для выполнения упаковки и трассировки имеются функции, характерные только для данного редактора. После запуска необходимо выполнить настройки, параметры которых устанавливаются в текущем файле и могут сохраняться для последующих сеансов проектирования ПП в шаблоне.

    1.2.1. Настройки редактора для упаковки схемы на ПП

    Установки конфигурации производятся в диалоге Options/ Configure, который состоит из четырех вкладок.

    Вкладка :

  • в зоне Units установить миллиметры;
  • размеры рабочего поля Workspace Size зависят от размеров проектируемой печатной платы;
  • в зоне Connection Options (оптимизация линий связи) можно сохранить установки, предлагаемые программой по умолчанию;
  • в зоне Auto Save (автоматическое сохранение) установить режим автосохранения, для чего установить флажок в окне Enable Auto Save (необходимость автосохранения), а в окне Auto Save Time Interval (интервал времени автосохранения) - необходимое время, которое зависит от технического несовершенства вашего компьютера и может быть сокращено до 5...10 мин;
  • Zoom Factor (степень масштабирования). По умолчанию в этом окне установлено значение 2, но, для работы с печатной платой целесообразнее установить значение 1.5.
  • File Viewer (просмотр файла). В данной программе обращение к текстовому редактору будет значительно чаще, чем во всех остальных программах. И более того, некоторые текстовые документы должны будут сохраняться и использоваться при выпуске комплекта КД на разрабатываемое изделие. В этой ситуации целесообразно работать с более совершенными текстовыми редакторами, чем Notepad. Рекомендуется использовать редактор Word пакета MS Office, для этого введите в окно File Viewer полный путь для запуска этого редактора. Например, D:\Microsoft Office\Office\Winword.
  • Сохранить флажки в окнах: DOE Hotlinks - Design Date Exchange Hotlinks (взаимосвязь изменения данных в проекте) и Auto Plow Cooper Pours (автоматическое преодоление экранов).

    Установки на остальных вкладках диалога относятся в основном к настройке программы для трассировки и контроля.

    (рис 16.2) Вкладка General окна Options Configure

    Установки в диалоге Options Grids (установки сеток). Размеры сеток, которые необходимо ввести в шаблон, зависят от конкретного его назначения. Для разработок с использованием отечественной элементной базы рекомендуется установить основную сетку 2,5 мм и несколько дополнительных: 1,25; 0,5 и 0,25 мм. Сетку 2,54 мм можно удалить.

    Установка нерегулярной сетки. В некоторых случаях для трассировки можно использовать нерегулярную сетку с целью 100-процентной прокладки всех соединений схемы. Например, если шаг между выводами компонента задан величиной 2,5 мм и диаметр контактной площадки - 1,5 мм, то для прокладки двух проводников толщиной 0,2 мм между соседними выводами при допустимой величине зазора 0,2 мм необходимо задать сетку 1,05 мм-0,2 мм-0,2 мм-1,05 мм или 1 мм-0,5 мм-1 мм.

    Чтобы установить указанную нерегулярную сетку, по команде Options/Grids в появившемся диалоговом окне в области Grid Spasing ввести через пробел выбранные шаги нерегулярной сетки.

    Установить привязку к сетке View/Snap to Grid.

    ), в закладке Layers которого появляется список слоев, установленных по умолчанию.

    По умолчанию установлена следующая структура слоев печатной платы:

    Board слой контура печатной платы;
    Top, Bottom слой проводников на верхней (сторона компонентов) и нижней (сторона пайки) сторонах платы;
    Top Silk, Bot Silk слой шелкографии, для изображения контуров компонентов и их позиционных обозначений на верхней и нижней сторонах платы;
    Top Paste, Bot Paste слой флюса для изображения пайки на верхней и нижней сторонах платы;
    Top Mask, Bot Mask слой маски пайки на верхней и нижней стороне платы;
    Top Assy, Bot Assy дополнительный слой текстовых обозначений на верхней и нижней сторонах платы.
    (рис 16.3) Окно для работы со слоями проекта

    Каждый слой относится к одному из 3-х типов. Типы слоев в графе Type помечаются символами:

  • S - сигнальный слой Signal, слой разводки проводников. По умолчанию структура слоев для печатной платы устанавливается с двумя сигнальными слоями Top и Bottom ;
  • Р - слой металлизации Plane ;
  • N - вспомогательные слои Non Signal.
  • Каждый слой может находиться в одном из двух состояний (второй символ в графе Type ):

  • Enable - включен - символ E ;
  • Disable - выключен - символ D.
  • При включении слой помещается в список в строке состояния, при выключении - удаляется из этого списка.

    Для сигнальных слоев в области Routing Bias задается приоритетное направление трассировки проводников (третий символ в графе Type ):

  • Auto - выбирается автоматически (символ А );
  • Horizontal - горизонтальное (символ H );
  • Vertical - вертикальное (символ V ).
  • Указанные установки производятся после выделения имени слоя и нажатия соответствующих кнопок, находящихся на передней панели.

    Для создания слоя в строке ). Двойным щелчком ЛКМ на поле, требующем изменения, открывается окно Color, в котором выбирается нужный цвет.

    (рис 16.4) Окно настройки цвета элементов слоев

    1.2.2. Определение размеров и создание контура ПП

    Для каждого конкретного устройства форма и габариты ПП, точки крепления, зоны запрета на установку элементов и на прокладку печатных проводников и т.д. определяются конструкцией устройства.

    Необходимо определить площадь печатной платы исходя из возможности физического размещения элементов, затем либо разработать корпус устройства, элементы и места крепления, размещения соединителей и т.д. и по размерам конструкции и известной площади создать ПП, либо использовать типовую конструкцию, выбрав ее из таблицы стандартных размеров.

    Размер ПП складывается из суммы размеров установочных мест компонентов, свободных областей для прокладки достаточного количества проводников с учетом их толщины и величины зазоров для предполагаемого класса оборудования и областей, не допускающих размещения компонентов или прокладку печатных проводников.

    1.2.3. Ввод контура печатной платы

    Перед упаковкой схемы на ПП необходимо рассчитать и нарисовать контур платы, разместить крепежные отверстия, разместить элементы схемы, конструктивно привязанные к постоянным местам, нанести обязательную маркировку, определить зоны запрета для трассировки печатных проводников.

    ). Можно установить слой ).

    Активизировать команду (рис 16.5) на вертикальной инструментальной панели. Нарисовать изображение контура платы линией, толщину которой установить 0,25 мм командой ) или непосредственно в строке состояния. Контур ПП должен представлять собой замкнутую линию.

    (рис 16.6) Окно выбора толщины линии

    Размещение крепежных отверстий. Крепежные отверстия вводятся как контактные площадки специального типа Mounting Hole. Параметры крепежного отверстия задаются так же, как и параметры контактных площадок: команда Options/Pad Style, выделить в левом поле запись ( Default ) и нажать кнопку Copy. Ввести имя контактной площадки, нажать кнопку Modify Simple. Установить переключатель Type в положение Thru (Сквозное); пареметры Width, Height и Diameter - равными диаметру отверстия; из раскрывающегося списка Shape выбрать Mounting Hole.

    Разместить крепежные отверстия (команда ).

    Установка области запрета. Позволяет вводить в проект линии, выполняющие функции границы, которые при работе с автоматическими и полуавтоматическими трассировщиками будут непреодолимы для трассировки печатных проводников. При ручной трассировке эти границы (линии) не являются препятствием.

    Области запрета могут создаваться одновременно для всех слоев или раздельно для каждого слоя, во втором случае эти области могут иметь разные размеры и форму.

    Линия запрета непреодолима для трассировки с любой стороны и может представлять отрезок, оканчивающийся в любом месте платы, проводники будут огибать эту линию, как препятствие.

    Введение линий или области запрета начинается с установки способа ее нанесения. Для этого выполните ), в котором можно установить способ создания границы области запрета.

    (рис 16.7) Окно установок для формирования области запрета

    Допустим, при разработке контура ПП необходимо нанести зоны запрета на наружных слоях в местах, где она входит в пазы направляющих, и в местах крепления передней планки (рис 16.8). На рисунке показаны размеры для выполнения этих зон, а сами зоны условно затенены. Если зона запрета действует на всех слоях (установлен флажок в окне All ), не имеет значения, какой слой в данный момент действующий, это может быть даже несигнальный слой.

    (рис 16.8) Пример нанесения зон запрета трассировки

    После выполнения упаковки нельзя восстановить первоначальный вид печатной платы с предварительно размещенными компонентами, поэтому ее рекомендуется сохранить в отдельном файле.

    1.2.4. Упаковка схемы на ПП

    Если отсутствует принципиальная схема, выполненная в ).

    (рис 16.9) Окно выбора имени цепи

    Установка библиотек. При упаковке схемы на ПП с помощью списка цепей и соединений выбираются элементы из библиотек, поэтому для дальнейшей работы программы РСВ требуется подключение к проекту архивной библиотеки, созданной в P-CAD Schematic.

    В строке меню активизировать Library/Setup, кнопкой ADD добавить архивную библиотеку стандартным для Windows способом, удалить ненужные библиотеки кнопкой Delete.

    ) щелкнуть по кнопке NetList Filename.

    В открывшемся стандартном окне Windows выбрать созданный ранее файл списка соединений с расширением .net. В выпадающем списке NetList Format выбрать формат P-CAD ASCII.

    (рис 16.10) Меню команды загрузки списка соединений

    Загружаемые компоненты проекта размещаются над верхней границей печатной платы (если уже размещена заготовка печатной платы) (рис 16.11,а). Если же нет заготовки печатной платы, то все компоненты размещаются в левом нижнем углу рабочего пространства проекта (рис 16.11,б). При этом на экране отображаются прямые линии еще не проведенных электрических связей. Одновременно формируется текстовый файл, в который записываются возникшие при трансляции ошибки и предупреждения (если есть ошибки, загрузка файла соединений не произойдет). Необходимо просмотреть перечень ошибок и предупреждений и исправить все ошибки.

    Размещение компонентов на плату

    Средств для автоматического размещения компонентов на плату в редакторе нет, поскольку при разработке каждого проекта возникает слишком много условий, не поддающихся формализации. Утвердилась практика размещать компоненты на плату вручную.

    (рис 16.11) Варианты размещения схемы после загрузки в P-CAD PCB: а - без ПП, б - с заранее подготовленной ПП

    Задача размещения компонентов на ПП заключается в том, чтобы будущие печатные проводники были наиболее короткими и количество переходных отверстий было минимальным. Для этого компоненты с общими связями располагают рядом с учетом количества общих связей. Сначала размещают крупные элементы (микросхемы, трансформаторы, разъемы и др.), а затем мелкие (конденсаторы, резисторы и др.). От размещения компонентов зависят результаты трассировки, поэтому рекомендуется тщательно изучить связи и в соответствии с этим сделать оптимальное размещение. Критерием качества размещения является минимальная суммарная длина соединений. Программа P-CAD PCB не обеспечивает не только возможность автоматического размещения по данному критерию, но и оценку качества вариантов размещения, получаемых вручную. Принцип управления последовательным размещением состоит в том, что элементы, имеющие большое число общих связей, должны размещаться в ближайших позициях.

    Приемы выполнения размещения. Установленные элементы можно перемещать. Для этого их нужно выделить (инструмент) и далее при нажатой ЛКМ переместить в нужное место ПП. При выделении элемента появляется окно выбора (рис 16.12), если в точке выделения располагаются несколько элементов, например компонент, и соединительная линия на рисунке.

    (рис 16.12) Окно выбора элемента схемы

    Можно выделить часть элемента с целью его редактирования (например, выделить позиционное обозначение или обозначение номинала). Для этого нужно в режиме выбора щелкнуть ЛКМ по нужной части изображения, нажав и удерживая в нажатом состоянии клавишу Shift. Элементы при необходимости можно разворачивать (клавиша R ) или переносить на противоположную сторону платы (клавиша F ).

    При размещении элементов можно скрыть или сделать видимыми электрические связи для одной или нескольких цепей, можно переименовать одну цепь или группу цепей, можно отредактировать значения атрибутов. Для этих и других целей служит диалоговое окно команды ).

    (рис 16.13) Окно редактирования цепей

    После начального размещения фиксируется положение элементов, которые не должны перемещаться в дальнейшем. Для этого нужно выделить соответствующие элементы (при выборе второго и последующего элементов удерживать клавишу Ctrl ), нажать ПКМ и из контекстного меню выбрать команду Properties, после чего в области Location установить флажок Fixed.

    Для автоматического выравнивания элементов после размещения на печатной плате вначале их надо выделить. Затем нажать правую кнопку мыши, выбрать точку привязки Selection Point и установить ее в точку печатной платы, относительно которой будет производиться выравнивание. Вновь нажать правую кнопку мыши и выбрать строчку Align. В области Alignment диалогового окна выбрать одно из трех возможных направлений выравнивания:

  • Horizontal Aboute Selection Point - выравнивание по горизонтали относительно указанной на плате точки привязки;
  • Vertical Aboute Selection Point - выравнивание по вертикали относительно точки привязки;
  • Onto Grid - выравнивание в узловые точки сетки.
  • Если включить режим Space Equally, то в поле Spacing можно точно установить расстояние между выравниваемыми элементами в выбранной системе единиц. Следует учесть, что команды выравнивания не действуют на зафиксированные элементы.

    Создание установочного места в PCB. При необходимости можно создать установочное место на рабочем поле редактора PCB с помощью инструментов и приемов, известных из редактора Pattern Editor: контур корпуса, припойные площадки, точка привязки, атрибуты. Выделить все полученные элементы и командой Library/Pattern Save As... сохранить установочное место в библиотеке. Удалить выделенный участок и командой Plaсe/Component разместить новое установочное место на рабочем поле, добавить необходимые связи ( Plaсe/Connection ).

    Если при компоновке платы или трассировке на рабочем поле остаются следы - "мусор", можно перерисовать экран командой View/Redraw.

    Результат размещения на печатной плате сохранить в своей папке. Для этого выполнить команды File/Save As. Результат размещения элементов на ПП будет сохранен в виде отдельного файла с расширением .pcb.

    1.2.5. Подготовка к выводу на печать

    Установить нужную ориентацию страницы командой ) (рис 16.14) позволяет настроить параметры для печати. В окне File Print нажать кнопку Setup Print Jobs.

    Включить режимы Scale to Fit Page (масштаб такой, чтобы вписать в лист), Print Region - Design Extents (область печати - границы проекта).

    (рис 16.14) Окно команды File Print

    Для формирования задания на печать с целью вывода содержимого всех слоев или только части слоев ПП нажать кнопку ) в строку Print Job Name заносится имя задания. Одновременно с установкой имени задания в области Layers выбираются и подкрашиваются имена слоев, в которых расположена информация для выбранного задания, и после нажатия на кнопку Add это имя переносится в область Print Jobs.

    (рис 16.15) Окно установок печати данных проекта

    При выборе слоев печати для задания используют стрелку, расположенную под кнопкой Apply Layer Set, после нажатия на которую предоставляется выбор сгруппированных слоев:

  • All Layers - все слои;
  • Signal Layers - сигнальные слои;
  • Non-Signal Layers - несигнальные слои.
  • После выбора слоев нажимают кнопку Apply Layer Set, и их имена выделяются в окне Layers.

    В области Display Options помечаются элементы данных, которые будут выведены на печать. В перечне данных определяют: поворот изображения на 90° ( Rotate ), зеркальное отображение ( Mirror ), возможность черновой печати ( Draft ), объекты компонентов и прочие элементы.

    Масштабирование изображения задается в окне Scale области Print Adjustments. При этом флажок Scale to Pit Page должен быть снят. При снятом флажке Design Extents в окнах X offset и Y offset устанавливается расстояние чертежа до края бумажного листа.

    Область печати задается в области Print Region числовыми значениями в окнах для координат нижнего левого угла ( Lower Left Corner ) и верхнего правого угла ( Upper Right Corner ).

    Для печати проводников на плате все опции области Display Options и флажок в окне Print Drill Simbols снимаются. Если отключить флажок Design Extents, то проводники не печатаются.

    После внесения установок параметров печати нажимается кнопка Modify.

    2. Практическая часть

    Задание для лабораторной работы:

  • 2.1. В редакторе P-CAD Schematic создать файл перечня цепей и объединенную библиотеку для схемы, полученной в лабораторной работе № 15.
  • 2.2. В редакторе P-CAD PCB получить схему, упакованную на ПП.
  • 2.2.1. Настроить среду редактора для упаковки схемы на ПП.
  • 2.2.2. В рабочей области графического редактора печатных плат P-CAD PCB создать контур ПП в слое Board по размерам, рассчитанным для данной схемы.
  • 2.2.3. Подключить объединенную интегрированную библиотеку компонентов.
  • 2.2.4. Разместить компоненты схемы и объединить выводы проводниками вручную, создать установочное место в редакторе PCB, сохранить схему ручного размещения в папке проекта.
  • 2.2.5. Произвести упаковку схемы на ПП, разместить компоненты на ПП, сохранить схему размещения в папке проекта.
  • 2.2.6. Отредактировать схему: элементы выровнять; позиционные обозначения и другие надписи расположить таким образом, чтобы они не закрывали соседние компоненты, стиль текста всех обозначений должен быть однотипным; имена цепей сделать невидимыми на схеме.
  • 2.2.7. Подготовить свои варианты размещения элементов на ПП к печати (Просмотр - File/Print/Print Preview ).
  • Отчет о выполнении лабораторной работы должен содержать следующее.

  • Варианты ручной упаковки схемы на ПП в электронном и печатном виде.
  • Протокол ошибок, полученный при проверке схемы перед упаковкой в печатном виде.
  • Ответ на вопрос по теме лабораторной работы, полученный у преподавателя.
  • Контрольные вопросы:

  • Для чего необходим список соединений?
  • Какие настройки необходимы в редакторе для упаковки схемы на ПП?
  • Структура слоев проекта и их назначение.
  • Какие варианты размещения схемы на ПП реализованы в P-CAD?
  • Как настраивается вывод на печать наборов слоев?
  • Страницы:

    1. Теоретическая часть

    Графический редактор P-CAD РСВ предназначен для разработки и конструирования узлов. Он позволяет задавать размеры ПП, ширину проводников и величину индивидуальных зазоров для разных проводников, размеры контактных площадок и диаметры переходных отверстий, экранные слои. Редактор позволяет выполнять маркировку элементов, их размещение, упаковку схемы на плату, ручную и полуавтоматическую трассировку проводников и формировать управляющие файлы для технологического оборудования. Настройка стратегии трассировки и запуск автотрассировщиков также производятся из управляющей оболочки P-CAD РСВ.

    В редакторе существуют варианты разработки ПП:

  • на чистом рабочем поле рисуются все элементы печатной платы: создаются посадочные места, рисуются печатные проводники, никакие библиотеки в данном варианте не используются;
  • на чистое рабочее поле поштучно выводятся все элементы и выполняется их расстановка; в этом варианте требуется наличие библиотек элементов;
  • на рабочее поле выводится в автоматическом режиме вся элементная база с показанными электрическими связями; для этого варианта требуется файл перечня цепей и библиотеки элементов, задействованные в проекте.
  • Независимо от принятого варианта расстановки элементов на рабочем поле должен быть нарисован контур печатной платы, что можно сделать на любом этапе работы.

    Для передачи информации о схеме электрической принципиальной, полученной в редакторе P-CAD Schematic, в редактор P-CAD PCB формируются два файла: архивная (объединенная) библиотека и список соединений схемы (файл перечня цепей). Установка архивной библиотеки в редакторе ПП позволяет сразу загрузить всю элементную базу разрабатываемого проекта, а файл перечня цепей - автоматически перенести изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами на поле ПП (операция называется упаковкой схемы на ПП ).

    1.1. Создание объединенной библиотеки и файла перечня цепей

    Для получения объединенной библиотеки необходимо открыть схему в редакторе ).

    Файл перечня цепей включает в себя информацию о соединении вывода компонента с определенной цепью (указываются номер или имя электрической цепи). Генерация файла для возможности дальнейшего проектирования осуществляется с помощью команды Utils/Generate Netlist. Кнопка Netlist Filename позволяет задать имя файла списка цепей. Формат списка цепей ( Netlist Format ) необходимо задать P-CAD ASCII. Флажок Include Library Information нужно установить для того, чтобы в файл была включена информация для менеджера библиотек. Эта информация будет доступна для просмотра и позволит укомплектовать программу P-CAD РСВ необходимыми библиотеками, но сами библиотеки в данном случае не записываются.

    (рис 16.1) Протокол завершения операции создания архивной библиотеки

    1.2. Графический редактор P-CAD РСВ

    Открытие редактора осуществляется командой ПУСК/Программы/P-CAD/PCB или из любого модуля P-CAD командой Utils/P-CAD PCB. В строке меню и в панелях инструментов содержится много опций и инструментов, знакомых по другим редакторам пакета P-CAD и выполняющих те же функции. Для выполнения упаковки и трассировки имеются функции, характерные только для данного редактора. После запуска необходимо выполнить настройки, параметры которых устанавливаются в текущем файле и могут сохраняться для последующих сеансов проектирования ПП в шаблоне.

    1.2.1. Настройки редактора для упаковки схемы на ПП

    Установки конфигурации производятся в диалоге Options/ Configure, который состоит из четырех вкладок.

    Вкладка :

  • в зоне Units установить миллиметры;
  • размеры рабочего поля Workspace Size зависят от размеров проектируемой печатной платы;
  • в зоне Connection Options (оптимизация линий связи) можно сохранить установки, предлагаемые программой по умолчанию;
  • в зоне Auto Save (автоматическое сохранение) установить режим автосохранения, для чего установить флажок в окне Enable Auto Save (необходимость автосохранения), а в окне Auto Save Time Interval (интервал времени автосохранения) - необходимое время, которое зависит от технического несовершенства вашего компьютера и может быть сокращено до 5...10 мин;
  • Zoom Factor (степень масштабирования). По умолчанию в этом окне установлено значение 2, но, для работы с печатной платой целесообразнее установить значение 1.5.
  • File Viewer (просмотр файла). В данной программе обращение к текстовому редактору будет значительно чаще, чем во всех остальных программах. И более того, некоторые текстовые документы должны будут сохраняться и использоваться при выпуске комплекта КД на разрабатываемое изделие. В этой ситуации целесообразно работать с более совершенными текстовыми редакторами, чем Notepad. Рекомендуется использовать редактор Word пакета MS Office, для этого введите в окно File Viewer полный путь для запуска этого редактора. Например, D:\Microsoft Office\Office\Winword.
  • Сохранить флажки в окнах: DOE Hotlinks - Design Date Exchange Hotlinks (взаимосвязь изменения данных в проекте) и Auto Plow Cooper Pours (автоматическое преодоление экранов).

    Установки на остальных вкладках диалога относятся в основном к настройке программы для трассировки и контроля.

    (рис 16.2) Вкладка General окна Options Configure

    Установки в диалоге Options Grids (установки сеток). Размеры сеток, которые необходимо ввести в шаблон, зависят от конкретного его назначения. Для разработок с использованием отечественной элементной базы рекомендуется установить основную сетку 2,5 мм и несколько дополнительных: 1,25; 0,5 и 0,25 мм. Сетку 2,54 мм можно удалить.

    Установка нерегулярной сетки. В некоторых случаях для трассировки можно использовать нерегулярную сетку с целью 100-процентной прокладки всех соединений схемы. Например, если шаг между выводами компонента задан величиной 2,5 мм и диаметр контактной площадки - 1,5 мм, то для прокладки двух проводников толщиной 0,2 мм между соседними выводами при допустимой величине зазора 0,2 мм необходимо задать сетку 1,05 мм-0,2 мм-0,2 мм-1,05 мм или 1 мм-0,5 мм-1 мм.

    Чтобы установить указанную нерегулярную сетку, по команде Options/Grids в появившемся диалоговом окне в области Grid Spasing ввести через пробел выбранные шаги нерегулярной сетки.

    Установить привязку к сетке View/Snap to Grid.

    ), в закладке Layers которого появляется список слоев, установленных по умолчанию.

    По умолчанию установлена следующая структура слоев печатной платы:

    Board слой контура печатной платы;
    Top, Bottom слой проводников на верхней (сторона компонентов) и нижней (сторона пайки) сторонах платы;
    Top Silk, Bot Silk слой шелкографии, для изображения контуров компонентов и их позиционных обозначений на верхней и нижней сторонах платы;
    Top Paste, Bot Paste слой флюса для изображения пайки на верхней и нижней сторонах платы;
    Top Mask, Bot Mask слой маски пайки на верхней и нижней стороне платы;
    Top Assy, Bot Assy дополнительный слой текстовых обозначений на верхней и нижней сторонах платы.
    (рис 16.3) Окно для работы со слоями проекта

    Каждый слой относится к одному из 3-х типов. Типы слоев в графе Type помечаются символами:

  • S - сигнальный слой Signal, слой разводки проводников. По умолчанию структура слоев для печатной платы устанавливается с двумя сигнальными слоями Top и Bottom ;
  • Р - слой металлизации Plane ;
  • N - вспомогательные слои Non Signal.
  • Каждый слой может находиться в одном из двух состояний (второй символ в графе Type ):

  • Enable - включен - символ E ;
  • Disable - выключен - символ D.
  • При включении слой помещается в список в строке состояния, при выключении - удаляется из этого списка.

    Для сигнальных слоев в области Routing Bias задается приоритетное направление трассировки проводников (третий символ в графе Type ):

  • Auto - выбирается автоматически (символ А );
  • Horizontal - горизонтальное (символ H );
  • Vertical - вертикальное (символ V ).
  • Указанные установки производятся после выделения имени слоя и нажатия соответствующих кнопок, находящихся на передней панели.

    Для создания слоя в строке ). Двойным щелчком ЛКМ на поле, требующем изменения, открывается окно Color, в котором выбирается нужный цвет.

    (рис 16.4) Окно настройки цвета элементов слоев

    1.2.2. Определение размеров и создание контура ПП

    Для каждого конкретного устройства форма и габариты ПП, точки крепления, зоны запрета на установку элементов и на прокладку печатных проводников и т.д. определяются конструкцией устройства.

    Необходимо определить площадь печатной платы исходя из возможности физического размещения элементов, затем либо разработать корпус устройства, элементы и места крепления, размещения соединителей и т.д. и по размерам конструкции и известной площади создать ПП, либо использовать типовую конструкцию, выбрав ее из таблицы стандартных размеров.

    Размер ПП складывается из суммы размеров установочных мест компонентов, свободных областей для прокладки достаточного количества проводников с учетом их толщины и величины зазоров для предполагаемого класса оборудования и областей, не допускающих размещения компонентов или прокладку печатных проводников.

    1.2.3. Ввод контура печатной платы

    Перед упаковкой схемы на ПП необходимо рассчитать и нарисовать контур платы, разместить крепежные отверстия, разместить элементы схемы, конструктивно привязанные к постоянным местам, нанести обязательную маркировку, определить зоны запрета для трассировки печатных проводников.

    ). Можно установить слой ).

    Активизировать команду (рис 16.5) на вертикальной инструментальной панели. Нарисовать изображение контура платы линией, толщину которой установить 0,25 мм командой ) или непосредственно в строке состояния. Контур ПП должен представлять собой замкнутую линию.

    (рис 16.6) Окно выбора толщины линии

    Размещение крепежных отверстий. Крепежные отверстия вводятся как контактные площадки специального типа Mounting Hole. Параметры крепежного отверстия задаются так же, как и параметры контактных площадок: команда Options/Pad Style, выделить в левом поле запись ( Default ) и нажать кнопку Copy. Ввести имя контактной площадки, нажать кнопку Modify Simple. Установить переключатель Type в положение Thru (Сквозное); пареметры Width, Height и Diameter - равными диаметру отверстия; из раскрывающегося списка Shape выбрать Mounting Hole.

    Разместить крепежные отверстия (команда ).

    Установка области запрета. Позволяет вводить в проект линии, выполняющие функции границы, которые при работе с автоматическими и полуавтоматическими трассировщиками будут непреодолимы для трассировки печатных проводников. При ручной трассировке эти границы (линии) не являются препятствием.

    Области запрета могут создаваться одновременно для всех слоев или раздельно для каждого слоя, во втором случае эти области могут иметь разные размеры и форму.

    Линия запрета непреодолима для трассировки с любой стороны и может представлять отрезок, оканчивающийся в любом месте платы, проводники будут огибать эту линию, как препятствие.

    Введение линий или области запрета начинается с установки способа ее нанесения. Для этого выполните ), в котором можно установить способ создания границы области запрета.

    (рис 16.7) Окно установок для формирования области запрета

    Допустим, при разработке контура ПП необходимо нанести зоны запрета на наружных слоях в местах, где она входит в пазы направляющих, и в местах крепления передней планки (рис 16.8). На рисунке показаны размеры для выполнения этих зон, а сами зоны условно затенены. Если зона запрета действует на всех слоях (установлен флажок в окне All ), не имеет значения, какой слой в данный момент действующий, это может быть даже несигнальный слой.

    (рис 16.8) Пример нанесения зон запрета трассировки

    После выполнения упаковки нельзя восстановить первоначальный вид печатной платы с предварительно размещенными компонентами, поэтому ее рекомендуется сохранить в отдельном файле.

    1.2.4. Упаковка схемы на ПП

    Если отсутствует принципиальная схема, выполненная в ).

    (рис 16.9) Окно выбора имени цепи

    Установка библиотек. При упаковке схемы на ПП с помощью списка цепей и соединений выбираются элементы из библиотек, поэтому для дальнейшей работы программы РСВ требуется подключение к проекту архивной библиотеки, созданной в P-CAD Schematic.

    В строке меню активизировать Library/Setup, кнопкой ADD добавить архивную библиотеку стандартным для Windows способом, удалить ненужные библиотеки кнопкой Delete.

    ) щелкнуть по кнопке NetList Filename.

    В открывшемся стандартном окне Windows выбрать созданный ранее файл списка соединений с расширением .net. В выпадающем списке NetList Format выбрать формат P-CAD ASCII.

    (рис 16.10) Меню команды загрузки списка соединений

    Загружаемые компоненты проекта размещаются над верхней границей печатной платы (если уже размещена заготовка печатной платы) (рис 16.11,а). Если же нет заготовки печатной платы, то все компоненты размещаются в левом нижнем углу рабочего пространства проекта (рис 16.11,б). При этом на экране отображаются прямые линии еще не проведенных электрических связей. Одновременно формируется текстовый файл, в который записываются возникшие при трансляции ошибки и предупреждения (если есть ошибки, загрузка файла соединений не произойдет). Необходимо просмотреть перечень ошибок и предупреждений и исправить все ошибки.

    Размещение компонентов на плату

    Средств для автоматического размещения компонентов на плату в редакторе нет, поскольку при разработке каждого проекта возникает слишком много условий, не поддающихся формализации. Утвердилась практика размещать компоненты на плату вручную.

    (рис 16.11) Варианты размещения схемы после загрузки в P-CAD PCB: а - без ПП, б - с заранее подготовленной ПП

    Задача размещения компонентов на ПП заключается в том, чтобы будущие печатные проводники были наиболее короткими и количество переходных отверстий было минимальным. Для этого компоненты с общими связями располагают рядом с учетом количества общих связей. Сначала размещают крупные элементы (микросхемы, трансформаторы, разъемы и др.), а затем мелкие (конденсаторы, резисторы и др.). От размещения компонентов зависят результаты трассировки, поэтому рекомендуется тщательно изучить связи и в соответствии с этим сделать оптимальное размещение. Критерием качества размещения является минимальная суммарная длина соединений. Программа P-CAD PCB не обеспечивает не только возможность автоматического размещения по данному критерию, но и оценку качества вариантов размещения, получаемых вручную. Принцип управления последовательным размещением состоит в том, что элементы, имеющие большое число общих связей, должны размещаться в ближайших позициях.

    Приемы выполнения размещения. Установленные элементы можно перемещать. Для этого их нужно выделить (инструмент) и далее при нажатой ЛКМ переместить в нужное место ПП. При выделении элемента появляется окно выбора (рис 16.12), если в точке выделения располагаются несколько элементов, например компонент, и соединительная линия на рисунке.

    (рис 16.12) Окно выбора элемента схемы

    Можно выделить часть элемента с целью его редактирования (например, выделить позиционное обозначение или обозначение номинала). Для этого нужно в режиме выбора щелкнуть ЛКМ по нужной части изображения, нажав и удерживая в нажатом состоянии клавишу Shift. Элементы при необходимости можно разворачивать (клавиша R ) или переносить на противоположную сторону платы (клавиша F ).

    При размещении элементов можно скрыть или сделать видимыми электрические связи для одной или нескольких цепей, можно переименовать одну цепь или группу цепей, можно отредактировать значения атрибутов. Для этих и других целей служит диалоговое окно команды ).

    (рис 16.13) Окно редактирования цепей

    После начального размещения фиксируется положение элементов, которые не должны перемещаться в дальнейшем. Для этого нужно выделить соответствующие элементы (при выборе второго и последующего элементов удерживать клавишу Ctrl ), нажать ПКМ и из контекстного меню выбрать команду Properties, после чего в области Location установить флажок Fixed.

    Для автоматического выравнивания элементов после размещения на печатной плате вначале их надо выделить. Затем нажать правую кнопку мыши, выбрать точку привязки Selection Point и установить ее в точку печатной платы, относительно которой будет производиться выравнивание. Вновь нажать правую кнопку мыши и выбрать строчку Align. В области Alignment диалогового окна выбрать одно из трех возможных направлений выравнивания:

  • Horizontal Aboute Selection Point - выравнивание по горизонтали относительно указанной на плате точки привязки;
  • Vertical Aboute Selection Point - выравнивание по вертикали относительно точки привязки;
  • Onto Grid - выравнивание в узловые точки сетки.
  • Если включить режим Space Equally, то в поле Spacing можно точно установить расстояние между выравниваемыми элементами в выбранной системе единиц. Следует учесть, что команды выравнивания не действуют на зафиксированные элементы.

    Создание установочного места в PCB. При необходимости можно создать установочное место на рабочем поле редактора PCB с помощью инструментов и приемов, известных из редактора Pattern Editor: контур корпуса, припойные площадки, точка привязки, атрибуты. Выделить все полученные элементы и командой Library/Pattern Save As... сохранить установочное место в библиотеке. Удалить выделенный участок и командой Plaсe/Component разместить новое установочное место на рабочем поле, добавить необходимые связи ( Plaсe/Connection ).

    Если при компоновке платы или трассировке на рабочем поле остаются следы - "мусор", можно перерисовать экран командой View/Redraw.

    Результат размещения на печатной плате сохранить в своей папке. Для этого выполнить команды File/Save As. Результат размещения элементов на ПП будет сохранен в виде отдельного файла с расширением .pcb.

    1.2.5. Подготовка к выводу на печать

    Установить нужную ориентацию страницы командой ) (рис 16.14) позволяет настроить параметры для печати. В окне File Print нажать кнопку Setup Print Jobs.

    Включить режимы Scale to Fit Page (масштаб такой, чтобы вписать в лист), Print Region - Design Extents (область печати - границы проекта).

    (рис 16.14) Окно команды File Print

    Для формирования задания на печать с целью вывода содержимого всех слоев или только части слоев ПП нажать кнопку ) в строку Print Job Name заносится имя задания. Одновременно с установкой имени задания в области Layers выбираются и подкрашиваются имена слоев, в которых расположена информация для выбранного задания, и после нажатия на кнопку Add это имя переносится в область Print Jobs.

    (рис 16.15) Окно установок печати данных проекта

    При выборе слоев печати для задания используют стрелку, расположенную под кнопкой Apply Layer Set, после нажатия на которую предоставляется выбор сгруппированных слоев:

  • All Layers - все слои;
  • Signal Layers - сигнальные слои;
  • Non-Signal Layers - несигнальные слои.
  • После выбора слоев нажимают кнопку Apply Layer Set, и их имена выделяются в окне Layers.

    В области Display Options помечаются элементы данных, которые будут выведены на печать. В перечне данных определяют: поворот изображения на 90° ( Rotate ), зеркальное отображение ( Mirror ), возможность черновой печати ( Draft ), объекты компонентов и прочие элементы.

    Масштабирование изображения задается в окне Scale области Print Adjustments. При этом флажок Scale to Pit Page должен быть снят. При снятом флажке Design Extents в окнах X offset и Y offset устанавливается расстояние чертежа до края бумажного листа.

    Область печати задается в области Print Region числовыми значениями в окнах для координат нижнего левого угла ( Lower Left Corner ) и верхнего правого угла ( Upper Right Corner ).

    Для печати проводников на плате все опции области Display Options и флажок в окне Print Drill Simbols снимаются. Если отключить флажок Design Extents, то проводники не печатаются.

    После внесения установок параметров печати нажимается кнопка Modify.

    2. Практическая часть

    Задание для лабораторной работы:

  • 2.1. В редакторе P-CAD Schematic создать файл перечня цепей и объединенную библиотеку для схемы, полученной в лабораторной работе № 15.
  • 2.2. В редакторе P-CAD PCB получить схему, упакованную на ПП.
  • 2.2.1. Настроить среду редактора для упаковки схемы на ПП.
  • 2.2.2. В рабочей области графического редактора печатных плат P-CAD PCB создать контур ПП в слое Board по размерам, рассчитанным для данной схемы.
  • 2.2.3. Подключить объединенную интегрированную библиотеку компонентов.
  • 2.2.4. Разместить компоненты схемы и объединить выводы проводниками вручную, создать установочное место в редакторе PCB, сохранить схему ручного размещения в папке проекта.
  • 2.2.5. Произвести упаковку схемы на ПП, разместить компоненты на ПП, сохранить схему размещения в папке проекта.
  • 2.2.6. Отредактировать схему: элементы выровнять; позиционные обозначения и другие надписи расположить таким образом, чтобы они не закрывали соседние компоненты, стиль текста всех обозначений должен быть однотипным; имена цепей сделать невидимыми на схеме.
  • 2.2.7. Подготовить свои варианты размещения элементов на ПП к печати (Просмотр - File/Print/Print Preview ).
  • Отчет о выполнении лабораторной работы должен содержать следующее.

  • Варианты ручной упаковки схемы на ПП в электронном и печатном виде.
  • Протокол ошибок, полученный при проверке схемы перед упаковкой в печатном виде.
  • Ответ на вопрос по теме лабораторной работы, полученный у преподавателя.
  • Контрольные вопросы:

  • Для чего необходим список соединений?
  • Какие настройки необходимы в редакторе для упаковки схемы на ПП?
  • Структура слоев проекта и их назначение.
  • Какие варианты размещения схемы на ПП реализованы в P-CAD?
  • Как настраивается вывод на печать наборов слоев?
  • Вернуться к учебному плану