Komputerowe wspomaganie projektowania. Wprowadzenie do komputerowego projektowania obwodów drukowanych

Transkrypt

1 Komputerowe wspomaganie projektowania Ćwiczenie 2 Wprowadzenie do komputerowego projektowania obwodów drukowanych Celem ćwiczenia jest wprowadzeni do projektowania schematów elektrycznych i obwodów drukowanych w programie Mentor Graphics PADS Logic i PADS Layout. Przygotowanie do pracy z pakietem oprogramowania PADS v firmy Mentor Graphics Na zajęciach projektowych konieczne jest posiadanie własnego nośnika zapisu danych (pamięci USB pendrive, USB Flash Drive) Wszystkie pliki z zadaniami wykonywanymi w czasie zajęć projektowania powinny być zapisywane na własnym nośniku studenta realizującego projektowanie w odpowiednim katalogu. W tym celu należy na swoim nośniku w katalogu KWP utworzyć cztery podkatalogi (LogicFiles, Files, LIB oraz CAM). Po zainicjowaniu programu PADS Logic należy utworzyć własną bibliotekę elementów użytkownika korzystając z opcji File Library, która wywołuje pop-up window Library Manager. Za pomocą przycisku Create New Lib należy utworzyć plik biblioteki zawierający nazwisko własne studenta (np. Kowalski.pt9) zapisując ją w katalogu /KWP/LIB na swoim nośniku. Dla usprawnienia dalszej pracy z tą biblioteką można przesunąć ją na pierwsze miejsce na liście bibliotek programu za pomocą opcji File/Library i okna Library Manager, w którym korzystając z przycisku Manage Lib. List w oknie Library List po wybraniu biblioteki /Kowalski przesunąć ją na pierwsze miejsce na liście wykorzystując przycisk Up. W katalogu LogicFiles należy zapisywać pliki z programu PADS Logic (m.in. schematy, sieci połączeń netlist, raporty w tym wykazy elementów bill of materials), a w katalogu Files pliki z programu PADS Layout (m.in. projekty PCB, raporty). Katalog CAM służy do zapisu plików zbiorów wyjściowych wykonawczych (pliki drukarki, fotoplotera, wiertarki numerycznej, etc.).

2 Schemat wzmacniacza tranzystorowego 1. Otworzyć w programie PADS Logic plik o nazwie Strona_A4 i zapisać projekt pod swoją (nową) nazwą (pamięć USB). 2. Klikając przycisk Schematic Editing Toolbar i wybierając przycisk Add Text można wprowadzić w ramce tekst, np. tytuł projektu, itp. 3. Ustawienia wstępne: Tools/Options/Global: pole Grids / Display Grid: 100 pole Grids / Design: 100 Tools/Options /Design: pole Sheet / Size: A4 Tools/Options /Design: pole Parameters / Tie Dot Diameter: 50 Wartość parametru Grid dla projektowania (Design Grid) można zmienić naciskając klawisz G na klawiaturze i wpisując nową wartość parametru. 1 raster = 100 mils = 0,1 inch = 2,54 mm

3 4. Wprowadzanie elementów do schematu elektrycznego Elementy pobiera się z bibliotek przez wybranie na standardowym pasku narzędzi ikony Design otwierającej toolbox Design, z którego wybiera się ikonę Add Part. Następnie w oknie Add Part from Library w polu Filter ustawić Library na np. All Libraries, Misc w zależności od potrzeb, a w polu Items wpisać symbol poszukiwanego elementu (lub część symbolu z * przed lub/i po). Wcisnąć przycisk Apply i wybrać poszukiwany element z listy w górnej części okna Add Part from Library, następnie wcisnąć przycisk Add i umieścić wybrany element na schemacie. W celu umieszczenia na schemacie właściwego symbolu rezystora w określonym miejscu, należy, w momencie gdy element dołączony jest do kursora myszy, kliknąć prawym przyciskiem myszy i dwukrotnie korzystając z opcji Alternate menu kontekstowego wybrać odpowiedni symbol rezystora = prostokąt (RESB-V). UWAGA: Rezystory (symbol RES-1/8W) i kondensatory (symbol CAP-CK06) znajdują się w bibliotece misc, natomiast tranzystor (symbol 2N2218A) znajduje się w bibliotece motor-tx. Klikając dwukrotnie na umieszczony element należy ustawić jego parametry. Parametr może być ukryty lub widoczny. 5. Połączenia elektryczne Elementy łączy się wybierając ikonę Design, a następnie Add Connection. Symbole masy (uziemienia) i zasilania dołącza się w czasie rysowania połączeń elektrycznych wybierając je z listy pojawiającej się przy kliknięciu prawym przyciskiem myszy w trakcie prowadzenia połączenia od końcówki elementu. Klikając dwukrotnie na symbol zasilania otwiera się okno Net Properties, w którym w polu Net Name można wpisać wartość np. +15V. 6. Tworzenie elementu własnego z gotowego symbolu elektrycznego oraz gotowej obudowy Dwupinowe złącza J1, J2, J3 (piny J1-1, J1-2, J2-1, J2-2, J3-1, J3-2) należy utworzyć jako własny element biblioteczny (element biblioteki użytkownika) o nazwie GNIAZDO-2P korzystając z gotowych symboli graficznych Gate Decal oraz z obudowy PCB Decal innych elementów (connectors) z bibliotek programu Z menu głównego wybrać opcję Tools/Part Editor, a następnie w edytorze opcję File/New, po czym w oknie Select type of editing item zaznaczyć Connector.

4 6.2. Następnie kliknąć ikonkę Edit Electrical w pasku narzędzi i w oknie Part Information for Part NEW_CONNECTOR, w zakładce Pins dodać poleceniem Add Pin dwa piny o numerach 1 i W zakładce PCB Decals w polu Library wybrać opcję All Libraries, w polu Filter wpisać SIP-2P i wcisnąć przycisk Apply, po czym występującą w polu Unassigned Decals obudowę common:sip-2p przypisać tworzonemu złączu wciskając przycisk Assign>> W zakładce Connector wcisnąc przycisk Add, następnie w polu Special Symbol po wciśnięciu opcji Edit wpisać EXTIN, ponownie wcisnąć przycisk Add i powtórzyć tę operację wpisując w polu Special Symbol poniżej EXTOUT Zaprojektowane w ten sposób złącze należy zapisać w bibliotece usr (nazwisko) Aby zakończyć pracę w edytorze elementów i powrócić do arkusza roboczego projektu należy wybrać polecenie File/ExitPartEditor. 7. Projektowanie własnego elementu 7.1. Obudowa (Program PADS Layout) Projekt kondensatora elektrolitycznego C3 jako własnego elementu biblioteki użytkownika rozpoczyna się zaprojektowaniem obudowy PCB Decal w programie PADS Layout. Z menu Tools/Options należy wybrać zakładkę Grids i wpisać w polu Display Grid: X: 100 i Y: 100. Projektowanie obudowy odbywa się przez wybranie w opcji Tools/PCBDecalEditor odpowiednio ikon: Drafting, 2D Line, a następnie opcji Circle z menu kontekstowego (prawy przycisk myszy). Pola lutownicze wstawia się przez wybór ikony Terminal, następnie należy zaznaczyć pole lutownicze (na biało z menu kontekstowego wybrać polecenie select anything i myszką zaznaczyć wybrane pole lutownicze). Następnie z menu kontekstowego wybrać polecenie Pads Stacks (pozwala ono wybrać parametry pola). W oknie Pad Stack Properties for Pin należy ustawić: - w polu Sh. Sz. Layer: Opposite Side

5 - w polu parameter: typ punktu lutowniczego ANN (Annular), Diameter - 100, Inner - 25, Drill Size - 0. Opcją Setup/Set Origin ustawić punkt zaczepienia projektowanego elementu. Zaprojektowaną obudowę PCB zapisać do biblioteki użytkownika usr (nazwisko) jako ELCAP Parametry elektryczne (Program PADS Logic) W programie PADS Logic należy wybrać w menu głównym opcję edytora elementów bibliotecznych File/Library, a w jego oknie bibliotekę użytkownika usr. W tej bibliotece są przechowywane wszystkie projektowane przez użytkownika elementy. W otwartym oknie należy kliknąć na przycisk Parts, następnie New i Close. Kolejnym krokiem jest wybór z menu Edit polecenia Part Type Editor. Otworzy się okno Part Information for Part NEW_PART, w którym należy ustawić: General/Logic Family wybrać: CAP Pins/Add pin wprowadzić 2 piny Attributes/Add Value: 470uF, Voltage Rating: 25V Gates w polu CAE Decal1 wpisać ELCAP PCB Decal kliknąć na nazwę obudowy i przyciskiem Assign przenieść ją do pola Assigned Decals Element należy zapisać do biblioteki usr (nazwisko) jako ELCAP 7.3. Symbol elektryczny (Program PADS Logic) Tworzenie symbolu graficznego kondensatora elektrolitycznego rozpoczyna się wybierając z menu Edit polecenie CAE Decal Editor i klikając w oknie Select Gate Decal w polu Decal: ELCAP oraz należy zaakceptować komunikat: Selected Gate Decal does not exist Creating Decal ELCAP. Symbol kondensatora elektrolitycznego rysuje się wybierając z paska ikonę Decal Editing Toolbar, a następnie ikonę Create 2D lines (w opcji Polygon dostępnej po kliknięciu prawego przycisku myszki). Ujemną okładziną kondensatora wypełnia się klikając ikonkę Filled. Modify 2D Line, a następnie wybierając z menu kontekstowego opcję

6 Do symbolu należy dołączyć wyprowadzenia elektryczne przez wybranie z paska narzędzi ikony Add Terminal, po czym z okna Pin Decal Browse opcji PIN. ( doczepiony PIN powinien mieć znaczek x skierowany na zewnątrz). Numeracja wyprowadzeń kondensatora odbywa się po wybraniu ikony Number. Set Pin Na zakończenie projektowania należy ustawić punkt zaczepienia (Setup/Set Origin) zwykle na końcu jednego z wyprowadzeń. Powrót do edytora bibliotek następuje przez wybór opcji File/Return to part. Zaprojektowany symbol kondensatora należy zapisać do biblioteki usr (nazwisko). Powrót do schematu: File/Exit Part Editor. 8. Netlist lista połączeń Tworzy się ją przez wybranie opcji Tools/Layout Netlist (należy wyłączyć opcje Include Design Rules oraz Include Net Attributes). Listę połączeń należy zapisać w katalogu roboczym (plik Wzmacniacz.asc). 9. Projektowanie obwodu drukowanego 9.1. Projekt obwodu drukowanego wykonuje się w programie PADS Layout. W ustawieniach programu opcja Tools/Options w zakładce Grids w polu Display Grid należy wpisać wielkość rastru siatki widocznej na ekranie: X: 100, Y:100. Parametry trasowania ścieżek należy wpisać korzystając z opcji Setup/DesignRules, a następnie wciskając przycisk Default wywołać okno Default Rules. Należy wybrać przycisk Clearance, następnie wpisać odpowiednie wartości dla grubości ścieżek Trace Width (Minimum: 25, Recommended: 30, Maximum: 250) i odstępów między elementami projektu (Clearance: 25). Wybierając w oknie Default Rules przycisk Routing należy usunąć z pola Layer Biasing/Selected Layers warstwę Top, aby domyślnie połączenia były trasowane jedynie na warstwie Bottom Korzystając z opcji File/Import należy wczytać listę połączeń (*.asc). Jeżeli nie było błędów, to po pobraniu elementów z odpowiednich bibliotek wystąpi komunikat No errors found i na środku ekranu pojawią się elementy (widoki obudów elementów) oraz odpowiednie połączenia logiczne między nimi przeniesione ze schematu.

7 9.3. Należy narysować obrys projektowanej płytki drukowanej korzystając z ikony Drafting standardowego paska narzędzi, następnie z ikony i poleceń Board Cut Out. Board Outline 9.4. Elementy przemieszcza się porządkując ich rozmieszczenie na płytce korzystając z paska narzędzi Design oraz ikony Move. Po ustawieniu elementów projekt zapisać na pamięć USB jako plik o nazwie Wzmacniacz1.pcb i drugi raz jako Wzmacniacz2.pcb Po ponownym wczytaniu pliku Wzmacniacz1.pcb, korzystając z paska narzędzi Design oraz ikony Add Route należy zamienić ręcznie połączenia logiczne na ścieżki obwodu drukowanego. UWAGA: Należy pamiętać, że wszystkie połączenia elektryczne (ścieżki, punkty lutownicze) powinny znajdować się na warstwie Bottom, a zatem być oznaczone (zgodnie z domyślnym ustawieniem kolorów w programie) kolorem czerwonym Zaprojektowaną w ten sposób płytkę PCB należy zapisać w katalogu roboczym Realizując drugą wersję projektu (plik Wzmacniacz2.pcb) należy opcją Tools/PADS Router włączyć automatyczne prowadzenie ścieżek (autorouter), a wynik pracy zapisać w katalogu roboczym w oddzielnym pliku. 10. Sprawozdanie Spakowane pliki nazwisko1_nazwisko2.zip należy przesłać pocztą elektroniczną. Pliki: Schemat elektryczny Biblioteka własna Netlist Obwód drukowany - własny Obwód drukowany - autorouter