Проектирование печатных плат в P–CAD2000

Министерство образования Российской Федерации

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Кафедра «Проектирование и технология радиоаппаратуры»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В

P-CAD2000

Лабораторные работы 1−3

по дисциплинам «Информационные технологии проектирования РЭС»,

«Конструирование и технология РЭС»

для студентов заочной и дневной форм обучения по специальности 200 800

и направлениям 551 100 и 552 500

Великий Новгород 2002 г.

Введение

Лабораторная работа N1. Разработка условного графического обозначения

элемента схемы

Лабораторная работа N2. Разработка посадочного места

Лабораторная работа N3. Разработка типового компонентного модуля

В последние несколько лет заметна тенденция резкого сокращения сроков проектирования новых изделий при возрастающих требованиях к их качественным характеристикам. Создание любого электронного устройства включает в себя следующие этапы.

1. Формирование технического задания (ТЗ) на разработку, определение структуры и алгоритмов функционирования системы.

2. Разработка схемы электрической принципиальной и перечня элементов и выпуск соответствующей документации.

3. Моделирование или макетирование отдельных узлов или всего устройства в целом.

4. Разработка конструкции печатной платы и выпуск комплекта конструкторской и технологической документации.

5. Подготовка к производству и изготовление печатных плат.

6. Сборка, настройка и регулировка изделия.

В современных условиях выполнение проекта ведется силами сравнительно небольшого коллектива. Практически все, сколь ни будь серьезные, платы разрабатываются с использованием различных САПР. Более того, несмотря на то, что программное обеспечение САПР печатных плат является наиболее консервативным (до сих пор большинство конструкторов использует Р-САD версии 4.5), появление интегральных микросхем в корпусах с малым шагом, с шариковыми выводами (ВОА), возрастание требований к быстродействию схем и электромагнитной совместимости, совершенствование технологии производства печатных плат, широкое применение многослойных плат, наконец возможность их изготовления за рубежом, либо на импортном высококлассном технологическом оборудовании, приводят к необходимости использовать современные средства САПР, обладающих целым рядом принципиально новых возможностей.

Одной из наиболее распространенных в России САПР печатных плат является система АССЕL ЕDА, последняя версия которой под названием Р-САD 2000 выпущена в продажу в начале 2000 года. Данная система является прямой наследницей широко распространенной системы Р-САD.

Пакет Р-САD 2000 состоит из нескольких взаимосвязанных программ, причем некоторые из них способны функционировать самостоятельно.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N1

Разработка условного графического обозначения элемента схемы

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

— изучение команд графической программы Symbol Editor системы проектирования радиоэлектронной аппаратуры Р-САD2000;

— приобретение навыков создания символических описаний радиоэлектронных компонентов (ИЭТ) для принципиальных электрических схем.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ОЗНАКОМИТЬСЯ С ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМОЙ

Схема выдается преподавателем. Графические изображения ИЭТ смотри справочную литературу.

2 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ Symbol Editor

Для создания схемных элементов используется программа Symbol Editor. Запустить эту программу можно, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы = P-CAD2000 = P-CAD Executive и в развернувшемся рабочем поле выполнить команду Utils = P-CAD Symbol Editor.

В результате будет запущена требуемая программа, и на экране вы увидите ее рабочее поле (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 — Рабочее поле P-CAD Symbol Editor.

3 УСТАНОВИТЬ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ

В строке меню щелкните мышью по команде Option (Установки). Появиться выпадающее меню (рисунок 1.2), позволяющее выбирать элементы настройки рабочего поля.

Рисунок 1.2 — Выпадающее меню команды Option.

Block Selection (Выбор блока). В данном диалоговом окне производятся установки, относящиеся к команде Select (Выбор) В нашем случае надо выставить все по максимуму.

Configure (Конфигурация). После щелчка по данной команде откроется диалоговое окно Options Configure (Установки конфигурации).

В зоне Workspace Size (Размер рабочего поля) установите формат стандартного листа А4.

В зоне Orthogonal Modes (Варианты ортогональности) целесообразно поставить флажки 90/90 Line — Line и 45/90 Line - Line, тогда при работе с командой Place Line (Линия) вы сумеете использовать любой из трех режимов ортогональности.

В зоне Units (Единицы измерения) поставьте флажок mm (метрическая система).

В зоне Auto Save (Автосохранение) флажок Enable Auto Save (Необходимость автосохранения) можно не устанавливать.

Остальные установки в диалоговом окне Options Configure можно сохранить без изменений.

Следующая строка выпадающего меню — Grids… (Сетки…). После щелчка по данной команде развернется диалоговое окно Options Grids (Установка параметров сеток). В окне Grids вы увидите перечень заданных размеров сетки. При начальной установке выводится всего одна сетка — 2,54 мм. В этом окне следует указать размер пользовательской сетки. Выбирая и устанавливая сетку для разработки символов, надо согласовывать ее с сеткой, используемой при вычерчивании схемы. Сетки в обоих случаях должны быть одинаковыми (или, в крайнем случае, кратными). Предлагается в качестве основной применять сетку с шагом 2,0 мм.

Для назначения нового шага сетки (2,0 мм) введите параметр 2 в области Grid Spacing (Размер сетки), после чего щелкните по кнопке Add (Добавить). Новый размер сетки появится в зоне Grids (Сетки).

Чтобы установленная по умолчанию сетка 2,54 мм не мешала в работе, ее стоит убрать. Для этого с помощью указателя мыши выделите цветом удаляемый шаг сетки, а затем нажмите на клавишу Delete (Удалить). В результате в области Grids сохранится только один размер шага сетки.

Далее в выпадающем меню следует пункт Current Line (Действующая линия). Если щелкнуть по этой строчке, то откроется диалоговое окно Options Current Line (Установка действующей линии). Здесь можно задать несколько разновидностей линий по ширине и две по конструкции (пунктирная или цепочка точек). В окне постоянно присутствуют две линии с названиями Thick (Толстая) и Thin (Тонкая). Первая из них имеет ширину 0,76 мм, вторая — 0,25 мм. Кроме того, допускается установить линии любой другой ширины.

Последний пункт выпадающего меню Text Style(Стиль текста). Представлены стили, установленные по умолчанию. Начертание у них одинаковое, а различаются они только по высоте. Чтобы установить дополнительный шрифт, щелкните по кнопке Add (Добавить) откроется диалоговое окно Add Text Style (Добавление текстового стиля). Ввести имя стиля (например, 3) и щелкните по кнопке OK. Поставьте флажок Allow True Type (Разрешение на установку шрифта типа True Type), в зоне Display(Экран) установите флажок True Type Font (Шрифт типа True Type) и щелкните по кнопке Font (Шрифт). На экран будет выведено диалоговое окно Выбор Шрифта. Выбираем шрифт, например, Times New Roman, в окне Начертание установите Обычный, а в окне Размер — 10 (размер шрифта в пунктах). В окне Образец вы увидите начертание выбранного шрифта. Завершив установку параметров в диалоговом окне Шрифт, щелкните по кнопке ОК и затем еще раз по ней в диалоговом окне Text Style Properties. Вы вернетесь в диалоговое окно Options Text Style. Выберете новый стиль и закройте окно.

4 ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗБРАЖЕНИЕ ИЭТ

Увеличение изображения осуществляется нажатием клавиши + (плюс).

Уменьшение изображения осуществляется нажатием клавиши - (минус).

Рисование линий. Команда Place Line позволяет вычерчивать прямые отрезки ортогонально и под различными углами. Установленная ширина линии показана в окне Line Width, расположенном в строке состояния (окно становится активным после щелчка по кнопке Place Line). Режим ортогональности Orto (Any, 90, 45) можно переключать горячей клавишей О и в строке состояния. Начало отрезка — щелкнуть левой клавишей мыши (ЛК). Окончание отрезка — щелкнуть ЛК и затем правой клавишей мыши (ПК).

Выбор объектов осуществляется при помощи команды Select (Выбор). (Горячая клавиша S)

Ручное копирование. Нажмите и удерживайте клавишу Ctrl, щелкните ЛК по выбранному объекту и, не отпуская ее, сдвиньте объект на новое место, после чего освободите кнопку мыши. Копия окажется зафиксированной на новом месте.

Только теперь отпустите клавишу Ctrl. Если же продолжать ее удерживать, то, перемещая указатель мыши дальше и щелкая на других местах, можно создать несколько копий.

Мультипликация. Вариант копирования объекта, позволяющий получить множество копий, расположенных с равномерным шагом по горизонтали и вертикали. Количество столбцов и рядов, а также расстояния между ними задаются с клавиатуры.

После того как объект (группа объектов) выбран и выделен цветом, щелкните ПК. Откроется контекстное меню, в котором надо щелкнуть по пункту Copy Matrix (Мультипликация). В развернувшемся диалоговом окне установите требуемые значения в окнах Number of Columns (Количество столбцов), Column Spacing, Number of Rows (Количество рядов) и Row Spacing, а затем щелкните по кнопке ОК. Выбранный объект будет размножен.

Если копии объекта должны находиться слева или ниже исходного объекта, в окнах Column Spacing и Row Spacing следует вводить отрицательные значе-ния этих шагов.

При таком способе мультипликации копии объектов получаются на любых расстояниях, задаваемых в соответствующих окнах, независимо от установленной на рабочем поле сетки. Эту особенность можно использовать для создания копий (или перемещений) на отрезках, не кратных сетке Для примера рассмотрим вычерчивание элемента — транзистора.

Используя команду Place Line, нарисуйте по клеточкам графическую часть изображения транзистора (одну вертикальную линию и две наклонные). При рисовании наклонных линий в строке состояния должен быть включен режим ортогональности Ortho = Any. Этот режим переключается нажатием клавиши О (латинский алфавит) или Щ (русский алфавит).

Теперь у одного из выводов необходимо нанести стрелку (рисунок 1.3). Это можно сделать при помощи команды Place Polygon. Для этого щелкните по кнопке Place Polygon, подведите указатель мыши к одной из вершин треугольника, образующего контур стрелки, и щелкните ЛК. Переместите указатель мыши к другой вершине и еще раз щелкните ЛК. Для завершения замкнутой фигуры следует вернуться в исходную точку. Но делать это необязательно. После того как вы нанесли вторую (предпоследнюю) точку, щелкните ПК. Программа сама замкнет контур.

Рисунок 1.3 В процессе вычерчивания контура фигура (в данном случае треугольник) изображается прозрачной светлой линий, а после щелчка ПК она будет заполнена.

Для условного графического обозначения (УГО) транзистора стрелка должна быть сформирована на наклонной линии, что несколько затрудняет выполнение этого несложного элемента рисунка. Чтобы решить данную задачу, придется установить новую, более мелкую, сетку с шагом 0,2 мм. Увеличьте участок, на котором должна быть стрелка, и по мелкой сетке нарисуйте ее. Переключите сетку на шаг 2,0 мм и продолжите работу.

5 ОБОЗНАЧИТЬ КОНТАКТЫ Используя команду Place Pin, нанесите три вывода транзистора.

Выводы элементов схемы выполняются при помощи команды Place Pin (Вывод), которая позволяет изобразить на УГО (в том числе и микросхем) выводы и снабдить эти изображения необходимой цифровой, текстовой или графической информацией. Длина вывода и размер шрифта (текстовый стиль) для сопровождающих надписей либо назначаются пользователем, либо выбираются из стандартного ряда.

Чтобы нанести вывод, щелкните по кнопке Place Pin, сдвиньте указатель мыши на рабочее поле и щелкните ЛК. Откроется одноименное диалоговое окно (рисунок 1.4), при помощи которого конструируются любые выводы элементов схемы. В этом окне имеется маленький экран с изображением вывода. При работе с окном все ваши установки и действия будут сразу отображаться на маленьком экране. При разработке простейшего УГО в этих окнах должны оставаться установки None (Нет), как показано на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 — Диалоговое окно Place Pin.

Простейшие элементы схем, такие как резисторы, конденсаторы и многие другие, не требуют нумерации выводов и нанесения около них дополнительной информации, так что у выводов подобных элементов не должно быть никаких обозначений. Поэтому снимите в зоне Display (Экран) флажки в окнах Pin Name (Имя вывода) и Pin Des (Обозначение вывода).

В окне Length (Длина) предлагаются выводы разной длины: Normal (Нормальная) — 7,62 мм, Long (Длинная) — 12,7 мм и Short (Короткая) — 2,54 мм. Кроме того, установив флажок в окне User (Пользователь), вы можете задать любую длину вывода. Другие установки в данном случае не требуются, поэтому щелкните по кнопке ОК, окно свернется, и можно будет приступить непосредственно к нанесению выводов. Сначала займемся левым выводом. Его расположение на элементе схемы точно соответствует показанному на малом экране диалогового окна Place Pin.

Подведите указатель к предполагаемому месту выхода вывода из условного обозначения и щелкните ЛК. Вывод появится на требуемом месте. Теперь нарисуем второй вывод, который должен быть развернут в противоположную сторону.

Подведите указатель к желаемому месту выхода вывода, нажмите и удерживайте левую кнопку. На рабочем поле будет видно изображение вывода, но пока вы удерживаете ЛК, имеется возможность развернуть или перевернуть это изображение. Переворачивается вывод щелчком по кнопке F — при каждом щелчке происходит переворот на 180°. Это очень похоже на построение зеркальной копии.

Если же вам нужно повернуть вывод, то щелкайте по кнопке R — изображение при каждом щелчке будет поворачиваться на 90° против часовой стрелки.

Следующая задача — ввести нумерацию выводов. Какому выводу транзистора будет присвоен тот или иной номер. С практической точки зрения целесообразно, чтобы у всех УГО транзисторов была одинаковая оцифровка, например: эмиттер — 1, база — 2, коллектор — 3.

Недостающие фрагменты линий, подходящих к выводам, дорисуйте при помощи команды Place Line.

6 ЗАДАТЬ ТОЧКУ ПРИВЯЗКИ ИЭТ

Точка привязки наносится при помощи команды Place Ref Point (Точка привязки). Щелкните по соответствующей ей кнопке, подведите указатель мыши к первому контакту и щелкните ЛК. Условный знак точки привязки будет вычерчен.

7 УКАЗАТЬ МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ ИЭТ.

Следующая обязательная составляющая часть УГО — позиционное обозначение элемента, которое состоит из кода обозначения (одна или две буквы) и сквозной цифровой нумерации. Поскольку на этапе создания УГО присвоить элементу истинное позиционное обозначение невозможно, оно заменяется «пустышкой».

Чтобы нанести «пустышку», щелкните по кнопке Place Attribute (Признак). В понятие «признак «входит большая группа данных, определяющих параметры элементов схемы. Этот термин относится также и к элементам печатной платы (к проводникам, контактным площадкам и т. д.). Однако мы введем только один признак, а именно — позиционное обозначение элемента на схеме.

После щелчка по кнопке переведите указатель мыши на рабочее поле и еще раз щелкните ЛК. Откроется диалоговое окно Place Attribute.

В окне Attribute Category (Категория признака) перечислены разделы, к которым отнесены все признаки. Если в этом окне выбрать конкретный раздел, то в соседнем окне Name (Имя) появится список его признаков.

Выделите цветом в области Attribute Category строчку Component (Компонент), а в зоне Name (Имя) - RefDes (это сокращение от Reference Designator «позиционное обозначение»).

Отметив название RefDes цветом, щелкните по кнопке в окне Text Style и укажите в списке стиль текста и щелкните ЛК. Диалоговое окно свернется.

Подведите указатель мыши к свободному месту рядом с нанесенной ранее точкой привязки и еще раз щелкните ЛК. На рабочем поле появится текст {RefDes}. Фигурные скобки свидетельствуют о том, что он временный.

При вычерчивании электрических схем около каждого УГО можно нанести дополнительную информацию. Чаще всего это номинальное значение Value (Значение) и тип Type (Тип) элемента, которые допускается ввести в УГО в виде «пустышек», причем на схеме эти параметры могут присутствовать как явно, так и скрыто.

9 СОХРАНИТЬ СОЗДАННОЕ ОПИСАНИЕ ИЭТ.

9.1 Создать библиотеку графических элементов схемы

Выполните команды Library => New. Откроется диалоговое окно Library New (Новая библиотека).

Прежде всего создадим общую папку для хранения всех библиотек. Для этого в окне Library New щелкните по кнопке Новая папка. В нем появится новый ярлык папки и вы сможете сразу с клавиатуры ввести ее имя. В данном случае напечатайте имя Библиотеки элементов. Затем откройте эту папку и укажите в окне Имя файла данного диалогового окна название первой формируемой библиотеки, например LАB. В эту библиотеку мы поместим часто используемые условные обозначения схем. Записав имя, щелкните по кнопке Сохранить — библиотека создана. Диалоговое окно закроется, и вы вернетесь на рабочее поле программы Symbol Editor. Теперь можно загружать библиотеку.

9.2 Записать объект в библиотеку

Для записи объекта в библиотеку воспользуемся кнопкой Save (Сохранить). Щелчок по этой кнопке открывает одноименное диалоговое окно.

В окне щелкните по кнопке Library (Библиотека), найдите папку для хранения библиотек и сформированную вами ранее библиотеку LAB. Полное имя библиотеки (путь поиска) появится в окне, расположенном рядом с кнопкой. Если вы постоянно работаете с одной библиотекой, то ее название всегда присутствует в данном окне.

В окне Symbol (Символ) будет показан текст Untitled. Замените его новым текстом, соответствующим разработанному объекту. В данном случае наберите PNP.

Обратите внимание, что название в этом окне независимо от установленного регистра печатается прописными (заглавными) буквами.

Начерченное графическое обозначение транзистора будет применяться для рисования схем, поэтому сразу запишем его и как компонент. Для этого оставьте флажок Create Component и наберите в окне Component (Компонент) имя, которое может отличаться от названия символа или повторять его. Введите имена в оба окна и щелкните по ОК.

Не исключено, что прежде чем откроется следующее диалоговое окно, программа выдаст несколько предупреждений:

* Overwrite existing symbol? (Перезаписать существующий символ?). Этот вопрос возникает, когда используется ранее созданный символ со старым названием. Если вы действительно хотите видоизменить символ, то щелкните по кнопке Да;

* Missing type attribute. Save anyway? (Отсутствует обозначение типа элемента. Записать в таком виде?). Если в разрабатываемом компоненте тип элемента преднамеренно не записан, то ответьте Да.

Кроме этого, могут появляться предупреждения об ошибках, например: Error. Missing reference point. Подобные сообщения указывают на конкретную ошибку. В данном случае говорится, что точка привязки не указана. Щелкнув по кнопке ОК, вы вернетесь на рабочее поле, где можете внести исправления и повторить процедуру записи объекта.

Если вы все сделали правильно, то откроется диалоговое окно Save Component As (Сохранить компонент как), в котором выполняются очередные установки.

В зоне Component Type (Тип компонента) ставится один из флажков. Большинство создаваемых компонентов относится к типу Normal (Нормальный), поэтому именно он отмечен флажком по умолчанию, так что вам достаточно щелкнуть по кнопке ОК.

Остальные флажки позволяют разделить компоненты по категориям:

* Power (Питание) — символы, обозначающие элементы, выводы или контакты, подключаемые к цепям питания. Эти УГО обычно не имеют конструктивного исполнения в электрической схеме образуют единую цепь. В элементах данного типа необязательны посадочные места;

* Cheet Connector (Соединение в пределах листа) — условные обозначения, отмечающие на схеме разрыв линии электрической связи в пределах листа схемы. Данный элемент в перечне не отражается, и цепь при наличии такого элемента рассматривается как единая и неразрывная;

* Module (Модуль) — группа элементов, составляющих единый модуль, используемый в дальнейшем как один неделимый элемент схемы. Нумерация элементов модуля при построении схемы объединяется с общей нумерацией элементов всей схемы;

* Link (Соединение) — элемент схемы, выполняющий функцию перемычки.

Кроме того, можно установить флажок в окне Make Jumper Component (Создать компонент с замкнутыми выводами). Это необходимо при разработке конструктивных элементов, служащих перемычками. В составе электрических цепей такие компоненты рассматриваются программой как замкнутые, то есть на электрическую связь не влияющие.

Любые установки в диалоговом окне заканчиваются щелчком по кнопке ОК. Ваш объект будет записан в библиотеку в виде символа, а также сохранится на рабочем поле, поэтому вы сможете работать над следующим символом, пользуясь существующим на рабочем поле объектом как заготовкой или прототипом.

Аналогично создать УГО резистора, конденсатора и микросхемы.

10 СОЗДАТЬ УГО МИКРОСХЕМЫ.

В графическом редакторе символов компонентов P-Cad Symbol Editor предусмотрено довольно удобное средство быстрого создания символов компонентов с использованием текстового ввода — мастер создания символа компонента Symbol Wizard.

Рисунок 1.5 Диалоговое окно Symbol Wizard

Экран мастера создания символа компонента Symbol Wizard представлен на рисунке1.5. Перед началом создания компонента следует установить систему единиц и шаг сетки редактора. В правой половине поля мастера Symbol Wizard отображается создаваемый символ, в левой — вводится информация о нем.

В качестве примера взята микросхема К156ИЕ6.

Работа с Мастером подсказки сводится к заполнению окон в левой части диалогового окна:

* Simbol Width (Ширина символа). Для данной микросхемы зададим ширину 20 мм.,

* Pin Spacing (Шаг выводов). Это расстояние на схеме между соседними выводами микросхемы. Установите значение 4. Важно, чтобы данное число было кратно двум и между выводами размещались надписи высотой 3−3,5 мм,

* Number Pin Left (Количество выводов с левой стороны символа). В нашем случае введите 8;

* Number Pin Right (Количество выводов с правой стороны символа). Наберите число 6;

* Symbol Outline (Контур символа). Сохраните флажок, и тогда программа автоматически изобразит контур символа. Если флажок убрать, то контура не будет;

* Line Width (Ширина линии). Установите значение, равное 0,2 мм;

* Length (Длина). Здесь назначается длина изображаемого вывода микросхемы. Поставьте флажок User (Пользователь) и задайте размер 4 мм;

* Display (Экран). Сохраните флажки Pin Name (Имя вывода) и Pin Des (Обозначение вывода). Теперь имя и обозначение будут присутствовать на изображении символа микросхемы.

Наступил черед нумерации и обозначения выводов. При выполнении графической части выводы микросхем были пронумерованы автоматически, хотя эта информация не отображалась на рабочем поле. Первый вывод находился в верхнем левом углу, и далее номера располагались против часовой стрелки. Приступая к перенумерации, в окне Current Pin Number (Номер вывода) следует задать номер вывода, для которого будут выполняться надписи (по умолчанию здесь установлена цифра 1, но можно указать любой номер — с него и начнется перенумерация).

Поместите в окнах Default Pin Name (Название или имя вывода) и Default Pin Designator (Обозначение или номер вывода) нужный текст, после чего нажмите клавишу Enter. На рисунке у соответствующего вывода появятся требуемые надписи, а в окне Current Pin Number — следующий номер вывода, который можно перенумеровать.

Для нашего примера в окне Default Pin Name введите С1, а в окне Default Pin Designator — 5.

На этом работа с участием Мастера подсказки завершается. Щелкните по кнопке Finish (Конец) — Мастер подсказки свернется, а созданный рисунок появится на рабочем поле.

Для завершения графической части используя команду Place Text (Текст), введите функциональное обозначение (в нашем примере — СТ10) и имя компонента (К156ИЕ6).

Выводы микросхем могут дополняться специальными символами, а на отдельном поле могут наноситься метки имени вывода в виде графических значков. На примере вывода 11 показаны приемы нанесения в УГО значков для выводов.

В данном случае вывод 11 должен иметь указатель в виде небольшого кружочка.

Щелкните ЛК по данному выводу, чтобы выделить его, и ПК, чтобы открыть контекстное меню. Щелчком по строчке Properties выведите на экран диалоговое окно Pin Properties. Здесь в области Outside Edge (Внутренний конец вывода) поставьте флажок Dot (Окно). На малом экране вы увидите результат выбора, Затем щелкните по кнопке ОК, и вывод микросхемы получит требуемый указатель.

Символ микросхемы готов и его можно записать в библиотеку.

Выполните команду Symbol Save to Library (Сохранить символ в библиотеке), В развернувшемся одноименном диалоговом окне щелкните по кнопке Library, после чего в стандартном диалоговом окне найдите и откройте библиотеку Символы микросхем. В строке Symbol введите имя созданного символа (в данном случае — К156ИЕ6) и щелкните по кнопке ОК. Символ будет записан в библиотеку, но останется на рабочем поле.

Закончить работу в программе Symbol Editor.щелчком по кнопке Х

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ПОСТРОЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКОГО — ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗА ИЭТ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

— изучение команд графического редактора Pattern Editorсистемы проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD2000;

— приобретение навыков создания конструкторско — технологического образа ИЭТ для печатных плат.

Работа производится средствами программы Pattern Editor.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1 ОЗНАКОМИТЬСЯ С ГРАФИЧЕСКИМИ ИЗОБРАЖЕНИЯМИ ИЭТ

(см. таблицу 2.1)

2 ВЫЗВАТЬ ПРОГРАММУ Pattern Editor.

Запустить эту программу Pattern Editor можно, щелкнув мышью по копке Пуск, в выпадающем меню, следует выбрать Программы = P-CAD2000 = P-CAD Executive и в развернувшемся рабочем поле выполнить команду Utils = P-CAD Pattern Editor.

3 УСТАНОВИТЬ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ Щелкните в строке меню по команде Options (Установки). Откроется выпадающее меню с перечнем команд и параметров, позволяющих последовательно произвести все настойки шаблона.

В диалоговом окне Block Selection (Выбор блока) не следует делать никаких назначений, но необходимо убедиться, что в зоне Items (Виды) установлены флажки. Иначе, работая в этом режиме, вы рискуете столкнуться с тем, что программа откажется выбирать по непонятной для вас причине тот или иной объект.

Диалоговое окно Configure (Конфигурация), в некоторой степени похоже на аналогичные в других программах, но имеет и специфические отличия. Оно состоит только из одной вкладки General (Основные).

В зоне Units (Единицы) поставьте флажок mm.

В зоне Workspace Size (Размер рабочего поля) задаются необходимые размеры рабочего поля — А4, то есть ввести Width (Ширина) -210 мм и Height (Высота) -297мм В зоне Orthogonal Modes (Варианты ортогональности) должны быть поставлены флажки.

В зоне Auto Save (Автосохранение) флажок Enable Auto Save (Необходимость автосохранения) не требуется.

В окнах Autopan (Автосмещение) и Zoom factor (Коэффициент изменения видимого размера) по умолчанию назначены параметры управления изображением, и без особой необходимости менять их не следует. В окне Rotation Increment (Угол поворота объекта) задается угол поворота выбранного объекта при одновременном нажатии клавиш R и Shift. Обычно значение по умолчанию (45°) изменять не стоит.

В окне Solder Mask Swell (Увеличение размера защитной маски) указывается величина, на которую окна в защитной маске должны быть больше, чем соответствующие контактные площадки. Введите 0,1 мм — оптимальный вариант для большинства случаев.

Установка Paste Mask Shrink (Уменьшение размера паяльной маски) позволяет получить технологическую маску, окна которой меньше, чем контактные площадки. Эта маска может служить не только в качестве паяльной, но и технологической (защитной) при нанесении локальных гальванических покрытий.

Две последние установки необходимы лишь тогда, когда в проекте предусматриваются соответствующие технологические операции. Числовые параметры в обоих случаях должны быть обязательно положительными или равными нулю.

В окне Plane Swell (Зазор на экранных слоях) Это значение вводится при разработке многослойных печатных плат (МПП).

В окне File Viewer (Просмотр файла) может быть указан редактор, предназначенный для просмотра создаваемых программой специальных текстовых файлов. Укажите редактор Notepad, встроенный в операционную систему Windows.

Следующая строчка выпадающего меню — Grids (Сетки). Установки идентичны Symbol Editor.

Величина устанавливаемой сетки проектирования зависит от конструктивных размеров корпуса элемента и (в основном) от шага расположения выводов (наиболее часто используемые: 2,5; 1,25; 1,0; 0,5 мм.)

Следующая строчка выпадающего меню - Display (Экран). Здесь сосредоточены сведения относительно цвета всех слоев проектирования (их 99) и некоторых элементов оформления экрана (рабочего поля, сетки и т. д.).

Очередной пункт выпадающего меню — Layers (Слои). В данном диалоговом окне сосредоточена информация о графических слоях проекта. Здесь можно оставить все без изменений.

Далее в выпадающем меню идет строка Current Line (Используемые линии). Здесь установите конструкционные линии для выполнения графической части проекта (0,6; 0,4 и 0,2 мм по ширине).

Еще две строчки меню: Pad Style (Параметры монтажного отверстия) и Via Style (Параметры переходного отверстия). Здесь задаются параметры всех печатных отверстий и любых контактных площадок.

Последний пункт падающего меню — Text Style (Текстовый стиль). В этом диалоговом окне установки такие же, как в программе Symbol Editor.

4 РАЗРАБОТАТЬ КОНТАКТНЫЕ ПЛОЩАДКИ

Во всех системах автоматизированного проектирования печатных плат информация о графике контактных площадок содержится отдельно от графики корпуса компонента. Это связано с тем, что при изготовлении фотошаблона требуется обеспечить сопряжение программных средств и технологического оборудования. Поэтому каждый проект обязательно имеет список используемых контактных площадок и соответствующих им типов выводов компонента и переходных отверстий, а также набор файлов, содержащих так называемые стеки контактных площадок (PadStack). Под стеком контактной площадки понимается файл, содержащий описание графики контактной площадки в физических слоях платы.

4.1 Контактные площадки металлизированных отверстий

Металлизированные отверстия являются самостоятельными конструктивными элементами, применяемыми при разработке посадочных мест многих компонентов и непосредственно при конструировании печатных плат. Информация о металлизированных отверстиях включает в себя параметры отверстия и контактных площадок на наружных слоях.

Щелкните по команде Pad Style, Откроется диалоговое окно Options Pad Style (Установка параметров монтажного отверстия) (рисунок 2.1). При начальной загрузке программы в окне Current Style (Используемый стиль) показан только один стиль [Default] (По умолчанию). Этот стиль, а точнее — монтажное отверстие диаметром 0,97 и с контактной площадкой 1,52 мм, постоянно здесь присутствует и не может быть удален или видоизменен. Стиль [Default] используется как прототип для разработки монтажных (и переходных) металлизированных отверстий и любых контактных площадок, в том числе без отверстий.

Рисунок 2.1 — Окно команды Options/Pad Style

Выберите указателем мыши в окне Current Style стиль прототипа и щелчком по кнопке Copy (Копировать) вызовите диалоговое окно (рисунок 2.2) Copy Pad Style (Копирование монтажного отверстия), где в окне Pad Name (Имя КП) указывается имя создаваемого отверстия.

Рисунок 2.2 — Диалоговое Рисунок 2.3 — Диалоговое

окно Copy Pad Style. Окно Modify Pad Style (Simple).

Введите в окне Pad Name имя первого металлизированного отверстия (в данном случае — Кр08/1,2) и щелкните по ОК. Вы вернетесь к предыдущему диалоговому окну и в области с именами контактных площадок увидите новое имя.

* Modify (Simple) — простая модификация, которая используется при разработке монтажных отверстий для двухслойных и многослойных ПП, но при условии, что на всех слоях размеры и конструкция КП будут одинаковыми. Эта же команда (и диалоговое окно) позволяет создавать КПМ для элементов поверхностного монтажа;

* Modify (Complex) — сложная модификация, предназначенная для формирования монтажных отверстий многослойных плат с КП разных типов и размеров по слоям.

Выделите цветом имя создаваемого металлизированного отверстия и щелкните по кнопке Modify (Simple). Откроется диалоговое окно (рисунок 2.3) Modify Pad Style (Simple), где в зоне Type (Тип) можно выбрать один из трех вариантов КП:

* Тор (Верхний) и Bottom (Нижний) — относятся к КПМ на соответствующих слоях;

* Thru (Сквозное) — относится к сквозным отверстиям.

В данном случае должен быть установлен флажок Thru (Сквозное). В окне Shape (Форма) выбирается форма КП:

* Ellipse (Эллипс) — позволяет создавать круглые и эллиптические КП. Разновидности зависят от размеров, устанавливаемых в окнах Width (Ширина) и Height (Высота);

* Oval (Овал) — контактная площадка со скругленными углами. Значения Width и Height должны быть разными, иначе КП превращается в круг;

* Rectangle (Прямоугольник) — прямоугольная КП с размерами, задаваемыми в окнах Width и Height;

* Rounder Rectangle (Прямоугольник со скругленными углами) — прямоугольная КП с параметрами, назначенными в окнах Width и Height, у которой углы скруглены радиусом, равным ¼ меньшего размера;

* Target (Прицел) — технологический знак, который выполняется на фотошаблонах и используется для совмещения рабочих фотошаблонов друг с другом и с заготовкой платы;

* Mounting Hole (Крепежное отверстие) — гладкое отверстие без контактных площадок. Параметры в окнах Width и Height задают размеры зоны, отводимой вод крепежные элементы (головки винтов, шайбы и т. д.). На этом участке запрещается трассировка печатных проводников.

Чтобы создать обычное металлизированное отверстие, выберите вариант Ellipse (Эллипс) и установите в окнах Width и Height два одинаковых размера (1.2).

При назначении размеров во всех окнах данного диалогового окна буквы «mm» указывать необязательно. Можно ограничится числом. Для дробных чисел следует отделять точкой десятичную часть от целой части числа.

В зоне Hole (Отверстие) укажите диаметр отверстия — в данном случае 0.8, Флажок Plated показывает, что оно имеет металлизацию,

В золе Plane Connection (Соединение с экраном) выберите один из двух вариантов подключения к экрану (земляному слою, шине или широкому проводнику):

* Thermal (Температурный барьер). В этом случае подключение осуществляется через специализированную контактную площадку с узкими температурными затворами (перемычками);

* Direct (Непосредственно). Здесь подключение к широким проводникам производится «напрямую», без температурных барьеров.

В нашем примере установите флажок Thermal.

В зоне Plane Swell (Зазор между экраном и проводниками) поставить флажок Use Global Swell (Использовать единый зазор), такой, как он задан в диалоговом окне Options Configure (Установка конфигурации).

Закончив со всеми установки, щелкните по кнопке ОК. Отверстие будет создано и записано в память программы, а вы вернетесь к диалоговому окну Options Pad Style, в котором сможете продолжить работу и сформировать очередное металлизированное отверстие.

Завершающим должен быть щелчок по кнопке Close (Закрыть).

4.2 Плоские контактные площадки

Плоские контактные площадки — это все площадки, не имеющие монтажных отверстий. Основное назначение таких конструкций — обеспечить монтаж элементов на поверхность или создание контактирующих поверхностей для соединителей.

При обозначении контактных площадок поверхностного монтажа используется сокращение КПМ.

Создать контактную площадку для микросхем. Выполните команды Options => Pad Style (Установки => Стиль КП). В открывшемся диалоговом окне щелкните по кнопке Copy (Копировать), а в окне Pad Name (Имя КП) следующего диалогового окна введите имя КПМ08×2,1, затем щелкните по кнопке ОК.

После щелчка по кнопке ОК вы вновь окажетесь в предыдущем диалоговом окне, где надо выделить цветом только что набранное имя КПМ08×2,1 и щелкнуть по кнопке Modify (Simple). В окне Тор (Верхний слой) появившегося диалогового окна Modify Pad Style (Simple) установите флажок.

Затем в окне Shape (Форма) выберите форму Rectangle (Прямоугольник) и введите в окна Width (Ширина) и Hight (Высота) значения 2,1 и 0,8 мм соответственно. Наконец, щелкните по кнопке ОК. Контактная площадка будет готова.

Все установки заканчиваются щелчками по кнопкам ОК и Close.

5 РАЗРАБОТАТЬ ПОСАДОЧНОЕ МЕСТО

Посадочное место (ПМ) — это комплект конструктивных элементов печатной платы, предназначенный для монтажа отдельного элемента (компонента). В него входят в различных сочетаниях контактные площадки (КП), металлизированные отверстия, печатные проводники на наружных слоях и гладкие крепежные отверстия.

Разработка ПМ осуществляется последовательно по слоям. Программа автоматически производит установку КП на нужные слои.

Для примера создадим ПМ для резистора С2−23−0,125 (смотри таблицу 2.1).

Выполнить команды Options => Pad Style (Установки => Стиль КП), в открывшемся диалоговом окне отметить строчку Кр08/1,3 и щелкнуть по кнопке Close.

Щелкнуть по кнопке Place Pad. На экране появится диалоговое окно Place Pad, где нумерация отверстий ПМ начинается с цифры 1, щелкнуть по кнопке ОК. Окно свернется, а указатель мыши будет готов для нанесения первого отверстия.

Выбрать сетку рабочего поля 2,5 мм. Подвести указатель мыши к месту первого отверстия и щелкнуть ЛК. Отверстие будет нарисовано. Передвиньте указатель на 4клетки, что будет соответствовать размеру 10 мм, щелкнуть ЛК и ПК. Появится рисунок второго отверстия.

6 ЗАДАТЬ ТОЧКУ ПРИВЯЗКИ ИЭТ

Точка привязки наносится при помощи команды Place Ref Point (Точка привязки). Щелкните по соответствующей ей кнопке, подведите указатель мыши к первому отверстию и щелкните ЛК. Условный знак точки привязки будет вычерчен.

7 ПОСТРОИТЬ ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ИЭТ

В окне Select Layer (Выбор слоя) или (горячая клавиша L) выбрать слой Top Assy (Верхний графический). Установить сетку с шагом 0,5 мм и щелкнув по клавише Place Line (Линия) вычертить изображение резистора (см. таблицу 2.1 — вид ИЭТ на экране).

8 ВВЕСТИ ПОЗИЦИОННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ИЭТ Установить слой Top Silk (Верхний маркировочный).

Позиционное обозначение ИЭТ вводится в виде «пустышки» {RefDes} Щелкнуть по кнопке Place Attribute (Признак). После щелчка по кнопке переведите указатель мыши на рабочее поле и еще раз щелкните ЛК. Откроется диалоговое окно Place Attribute.

В окне Attribute Category (Категория признака) перечислены разделы, к которым отнесены все признаки. Если в этом окне выбрать конкретный раздел, то в соседнем окне Name (Имя) появится список его признаков.

Выделите цветом в области Attribute Category строчку Component (Компонент), а в зоне Name (Имя) - RefDes (это сокращение от Reference Designator «позиционное обозначение»).

Отметив название RefDes цветом, щелкните по кнопке в окне Text Style и укажите в списке стиль текста и щелкните ЛК. Диалоговое окно свернется.

Подведите указатель мыши к свободному месту рядом с графическим изображением резистора и еще раз щелкните ЛК. На рабочем поле появится текст {RefDes}. Фигурные скобки свидетельствуют о том, что он временный.

9 СОХРАНИТЬ СОЗДАННОЕ ОПИСАНИЕ ИЭТ.

9.1 Создать библиотеку корпусов ИЭТ

Выполните команды Library => New. Откроется диалоговое окно Library New (Новая библиотека).

Прежде всего создадим общую папку для хранения всех библиотек. Для этого в окне Library New щелкните по кнопке Новая папка. В нем появится новый ярлык папки и вы сможете сразу с клавиатуры ввести ее имя. В данном случае напечатайте имя Библиотеки элементов. Затем откройте эту папку и укажите в окне Имя файла данного диалогового окна название первой формируемой библиотеки, например LАB. Записав имя, щелкните по кнопке Сохранить — библиотека создана.

9.2 Записать объект в библиотеку

Для записи объекта в библиотеку воспользуемся кнопкой Save (Сохранить). Щелчок по этой кнопке открывает одноименное диалоговое окно.

В окне щелкните по кнопке Library (Библиотека), найдите папку для хранения библиотек и сформированную вами ранее библиотеку LAB. Полное имя библиотеки (путь поиска) появится в окне, расположенном рядом с кнопкой. Если вы постоянно работаете с одной библиотекой, то ее название всегда присутствует в данном окне.

В окне Pattern Name (Имя ПМ) наберите С2−23−0,125 и щелкните по ОК.

Посадочные места для других элементов создаются такими же методами. Для микросхем можно использовать мастер подсказки посадочного места Pattern Wizard.

10 РАЗРАБОТАТЬ ПОСАДОЧНОЕ МЕСТО МИКРОСХЕМЫ В качестве примера взята микросхема К156ИЕ6. Щелкните по кнопке Pattern Wizard (Мастер подсказки посадочного места), на рабочее поле будет выведено окно. Дальнейшие действия заключаются в заполнении соответствующих областей этого диалогового окна. Результаты работы вы увидите на малом поле.

Произведите установки в окнах Мастера подсказки (последовательность не имеет принципиального значения):

* Pattern Type (Тип посадочного места). Предлагается три варианта:

- DIP — корпус DIP или другие типы с двухрядным расположением выводов, например с планарным;

- QVAD — корпус прямоугольный или с четырехсторонним расположением выводов (PQFP, PLCC и др.);

- ARRAY — корпус со штыревыми либо шариковыми выводами, расположенными по площади на его нижней части (BGA и др.).

Все варианты корпусов могут иметь посадочные места в виде металлизированных отверстий или плоских контактных площадок. Следует помнить, что программа в режиме подсказки не поможет разработать вариант посадочного места с расположением выводов в один ряд, в частности микросхемы серии К224. Установите в области Pattern Type вариант DIP;

* Number Of Pads Down (Общее количество выводов). Задайте число 16;

* Pad to Pad Spacing (Расстояние между выводами); Это расстояние между соседними выводами в ряду, более известное как шаг выводов. Назначьте 2.5 мм (два, точка, пять);

* Pattern Width (Ширина посадочного места). Расстояние между рядами контактных площадок, измеренное между их центрами, независимо от размера, формы и конструкции. Установите 7,5 мм;

* Pad 1Position (Положение первого вывода). По умолчанию первый вывод устанавливается в верхнем левом углу и отсчет ведется против часовой стрелки. Если первый вывод микросхемы находится в другом месте, то в этом окне необходимо ввести номер контакта, который должен стать первым выводом, В нашем примере сохраните 1;

* Pad Style (Pad 1) — стиль первой контактной площадки: