Разработка конструкторской документации с применением САПР

Для разработки печатной платы в OrCAD необходимо создать новый проект. Проекты, созданные с помощью программы OrCAD Capture, заносятся в файлы с расширением .opj (по терминологии, принятой в программе, проект называется Project), которые содержат ссылки на имена всех используемых файлов: файлов отдельных схем (*.dsn, по принятой терминологии файлы схем называются Design), библиотек, текстовых VHDL-файлов, файлов отчетов о проекте и др.). В файле проекта могут содержаться ссылки на одну или несколько папок (эти папки изображаются в окне менеджера проектов, ассоциируемых с файлами принципиальных схем. Папка принципиальной схемы содержит одну или несколько страниц схемы. Файл схемы содержит также Design cache — кэш проекта, который содержит копии символов компонентов, используемых в схеме. Проект может содержать ссылки на несколько библиотек. Однако он может иметь только одну схему (файл с расширением имени .dsn). Можно создать новый проект и затем создать новые схемы, библиотеки и VHDL-файлы. Для создания нового проекта выполняется команда File>New Project, после чего в открывшемся диалоговом окне на строке Name указывается имя проекта, а на строке Location — имя подкаталога, где его файл должен быть расположен (при этом для просмотра файловой структуры удобно пользоваться кнопкой Browse). Далее в средней части этого окна выбирается тип проекта: Analog or Mixed-Signal Circuit — аналоговые или смешанные аналого-цифровые устройства, моделируемые с помощью программы PSpice (возможна дальнейшая разработка печатной платы с помощью OrCAD Layout); библиотеки символов, используемых в проекте, указываются под управлением Мастера создания проекта. По команде Design Properties или Schematic Page Properties задаются параметры индивидуальной текущей схемы. В появившемся окне можно выбирать требуемую систему измерений, а также выбрать формат листа либо поставить размеры, которые необходимы.

После создания нового проекта необходимо собрать электрическую схему разрабатываемого модуля. Библиотеки программы Capture содержат в себе символы компонентов, источников питания и «земли». Они размещаются на схеме по команде Place>Part. В диалоговом окне этой команды сначала в списке Libraries выбирается имя одной или нескольких библиотек, содержание которых отображается на панели Part (для выбора нескольких библиотек нажимается и удерживается клавиша [Ctrl]). После этого на панели Part выбирается имя компонента, символ которого должен быть помещен на схему. В разделе Graphic выбирается обычное (Normal) или эквивалентное изображение логических компонентов в стиле DeMorgan (Convert). В разделе Packaging указывается номер секции компонента, после чего в расположенном ниже окне выводится изображение выбранной секции компонента с указанием номеров цоколевки его выводов (на строке Parts per Pkg. указывается общее количество секций компонента). Нажатием на кнопку Add Library открывается диалоговое окно для добавления библиотек в список Libraries, мы на данном этапе использовали библиотеку Pspice, так как она наиболее подходит для дальнейшего моделирования платы в Layout. Нажатие на кнопку Remove Library удаляет выбранную библиотеку из списка. Кнопка Part Search предназначена для поиска конкретного компонента в библиотеках из списка Libraries. После нажатия на кнопку ОК символ выбранного компонента переносится на схему.

Движением курсора компонент перемещается в нужное место схемы и фиксируется нажатием левой кнопки мыши. После этого на схему может быть размещена еще одна копия этого же символа. Нажатие правой кнопки мыши открывает всплывающее меню, в котором дублируется вызов команд основного меню для вращения (Rotate), зеркального отображения (Mirror), изменения масштаба изображения (Zoom), редактирования параметров компонента (Edit Properties) и ряд других. Завершение размещения на схеме символа выбранного компонента производится после выбора в этом меню команды End Mode или нажатия на клавишу [Esc]. Если, не прерывая режима размещения символов компонентов на схеме во всплывающем меню выбрать команду Edit Properties, выводится диалоговое окно редактирования параметров текущего символа. В нем имеются следующие поля: Part Reference — позиционное обозначение компонента. Оно проставляется здесь вручную, если на закладке Miscellaneous команды Options>Preferences не выбран параметр Automatically reference placed parts — автоматическое присваивание позиционных обозначений размещаемым на схеме компонентам.

На панели РСВ Footprint можно выбрать или скорректировать имя корпуса компонента, выбор панели Power Pins Visible указывает на необходимость отображения на схеме выводов «земли» и питания. На панели Primitive выбирается тип компонента: Yes — элементарный (примитивный) компонент; No — компонент, имеющий иерархическую структуру, Default — устанавливается по умолчанию (в соответствием с настройкой конфигурации на закладке Hierarchy команды Options>Design Template. На панели Packaging указывается общее количество однотипных секций компонента и имя (номер) текущей секции (к сожалению, на этой закладке номер секции размещаемого символа компонента изменять нельзя).

По команде Place>No connect наносятся символы отсутствия соединений No-connect (NC), которые на схеме отображаются в виде символов «X», подсоединенных к выводам компонентов. Выводы, помеченные такими символами, не включаются в отчеты сообщений об ошибках и в списки соединений. Символы NC не могут быть удалены нажатием на клавишу [Delete], для их удаления нужно поверх символа NC разместить еще один такой же символ.

Проводники цепей размещаются по команде Place>Wire, нажатием комбинации клавиш [Shift]+W или нажатием на кнопку панели инструментов. Начало ввода цепи отмечается щелчком левой кнопки мыши, после чего курсор изменяет свою форму, приобретая вид креста. Цепь прокладывается движениями курсора. Каждый излом проводника фиксируется щелчком левой кнопки мыши. Таким образом, в цепи можно сделать ортогональные изломы под углами, кратными 90°. Ввод проводника под произвольным углом производится при нажатой клавише [Shift]. Ввод текущей цепи завершается, если ее конец совпадает с выводом компонента или любой точкой другой цепи. Принудительное завершение ввода цепи выполняется двойным щелчком левой кнопки мыши, после чего можно провести другой проводник. Режим ввода цепей завершается нажатием клавиши [Esc] или выбором строки End Wire во всплывающем меню, открываемом щелчком правой кнопки мыши.

После создания схемы для производства трассировки печатной платы необходимо создать список цепей собранной схемы. На закладке Layout команды Tools>Create Netlist можно отметить опцию Run ECO, тогда после составления списка соединений он будет автоматически передан в OrCAD Layout, и в текущей плате будет выполнены соответствующие изменения (загружены недостающие корпуса компонентов, удалены лишние и скорректированы электрические соединения, т. е. выполнена корректировка печатной платы по данным о принципиальной схеме). Если при этом файл печатной платы с предварительно размещенными компонентами открыт, то будет выведен запрос на подтверждение загрузки файла списка соединений; если же файл печатной платы не открыт, то OrCAD Layout выведет запрос на подтверждение загрузки модифицированного списка соединений после повторного открытия файла печатной платы[11, c.91].

Трассировку печатной платы будем производить в программе Layout, входящей в пакет OrCAD. Для создания новой печатной платы в OrCAD Layout выполняется команда File>New и в диалоговых окнах указывается имя файла шаблона печатной платы (*.tch). Для нашего случая был выбран шаблон metric.tch. Далее, в открывшемся окне выбираем имя файла списка цепей (*.mnl) и имя файла создаваемой печатной платы (*.mах).

После выполнения выше указанных пунктов на экране отображаются элементы схемы и существующие между ними связи. Далее, выставляем шаг координатной сетки с помощью команды Орtions> Sistem settings. Для задания размеров платы используем команду Tool > Obstracle > New и по координатам задаем границы платы. После этого размещаем граничные элементы (соединители) на печатной плате, а все остальные элементы размещаем автоматически командой Auto>Place>Board. После размещения проверяем расположение элементов и при необходимости вручную изменяем положение элементов. Для этого командой Tool >Component >Select Tool выделяем компоненты и расставляем их. После завершения размещения элементов командой Tool > Net > Select From Spreadsheet задаем ширину печатного проводника. Для трассировки платы используем команду Auto > Autoroute > Bord.

После чего получаем готовую печатную плату, которую сохраняем в файле с расширением *.dxf для дальнейшего редактирования платы в AutoCAD. Для этого используем следующую команду File > Export > Layout to DXF. После чего появляется диалоговое окно в котором выбирается файл для конвертации.

Открываем «AutoCad 2002» и запускаем файл созданной печатной платы с расширением *.dxf. После открытия чертежа в DXF-формате его необходимо отмасштабировать, предварительно выбрав масштаб.

Масштаб следует выбирать исходя из требуемого масштаба чертежа: если масштаб чертежа 1:1, то масштаб увеличений должен быть 12,7; при масштабе 2:1 — 25,4. Для масштабирования вставленного рисунка использовалась команда SCALE, которая работает следующим образом:

Command: scale.

Select objects: Other corner: 1 found /запрос на выбор объектов. Выбор объектов можно производить либо окном, либо прямым указанием на объект/.

Select objects:

Base point: /запрос на выбор базовой точки/.

/Reference: 25.4 /запрос на ввод масштабного коэффициента/.

Масштабированное изображение необходимо редактировать, так как оно не соответствует требованиям стандартов. Редактирование заключается в переводе всех изображений печатных проводников из линий в полилинии и придании им необходимой ширины. Это редактирование осуществляется следующим образом: с помощью команды Explode производится разбиение чертежа на отдельные отрезки:

Command: explode.

Select objects: Other corner: /выбираем объект окном, нажимаем правую кнопку мыши и разбиение произведено/.

Затем в меню Modify выбираем Object и Polyline, после чего последует запрос на выбор полилинии:

Select polyline: /запрос на выбор полилинии/.

При указании линии вместо полилинии система выведет сообщение и запрос:

Object selected is not a polyline.

Do you want to turn it into one?

После этого предлагается набор действий над полилинией:

Open/Join/Width/Edit vertex/Fit/Spline/Decurve/Ltype gen/Undo/exit: w.

Ответ «w» на запрос означает редактирование ширины полилинии (ширина указывается в миллиметрах).

Enter new width for all segments: 2.

После произведенных действий линии становятся необходимой толщины.

Далее необходимо проставить размеры печатной платы. Простановка размеров осуществляется в следующей последовательности:

В выпадающем меню Dimension выбираем графу Style и в окне редактирования стилей создаем собственный стиль размеров на основе стандарта.

Автоматическая простановка допусков при помощи AutoCAD не соответствует требованиям стандартов и поэтому численные значения допусков удобнее наносить вручную. Для этого при простановке размеров, указав точки привязки, в командной строке вводим Text или Mtext после чего вводим значение размера и допуск[14, c.47].