Ченцов С.В. Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Практикум

4. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА

Лабораторная работа 7. Применение САПР OrCAD на этапе конструкторского проектирования средств и систем управления



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

91

выми (Homogeneous) или разными (Heterogeneous). Нумерация частей (Part

Numbering) может быть буквенная (Alphabetic) или числовая (Numeric). Для

видимости номеров пинов требуется поставить галочку напротив Pin Number

Visible.

При нажатии кнопки OK открывается окно построения элемента. В

этом окне изображается элемент в соответствии с ГОСТом, также простав-

ляются входы и выходы элемента. Для корпусов, состоящих из нескольких

логических элементов, переход между пакетами осуществляется по команде

View>Package. После создания корпуса элемента он сохраняется в библиоте-

ке .llb.

Рис. 7.1. Создание нового элемента

2. Создание файла списка соединений *.mnl. Для передачи списка со-

единений элементов принципиальной схемы из модуля Capture (.dsn) в мо-

дуль Layout необходимо создать двоичный файл списка соединений .mnl. Для

этого в менеджере проектов выбираем пункт функционального меню

Tools>CreateNetList>Layout, где для заданной схемы формируется файл .mnl.

Журнал моделирования Session Log фиксирует информацию об успешном

создании файла, либо сообщает об ошибках.

3. Разработка печатной платы. Новый проект создается по команде

File>New>Project. Для разработки печатной платы требуется файл библиоте-

ки корпусов .llb, файл списка соединений .mnl и файл задания технологиче-

ских требований .tch. Разработанная печатная плата сохраняется в файле .max.

На рис. 7.2

приведен пример упаковки печатной платы с использованием

шаблона metric.tch.

4. Создание библиотеки корпусов в OrCAD Layout. В Layout нужно от-

крыть менеджер библиотек по команде Tools>Manager Library. Создать но-

вый корпус (Create New Footprint). В появившемся окне ввести название кор-

пуса, соответствующее названию элемента схемы, созданного в OrCAD Cap-

ture, и выбрать систему измерений. В пункте функционального меню System

Settings установить шаг сетки. На поле построения чертежа Manager Library

создать графику корпуса элемента в соответствии с его паспортными данны-

4. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА

Лабораторная работа 7. Применение САПР OrCAD на этапе конструкторского проектирования средств и систем управления



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

92

ми. Для создания графики корпуса используются инструменты: Obstacle Tool

– графика контура корпуса; Pin Tool – графика выводов компонента и кон-

тактных площадок; Text Tool – графика надписей.

Для изображения корпуса элемента в редакторе печатных плат исполь-

зуется послойное представление. После того как корпус элемента создан,

нужно сохранить его, нажав в менеджере библиотеки клавишу Save. В от-

крывшемся окне выбрать библиотеку, в которой будет сохранен корпус, если

библиотеки не существует, создать новую библиотеку путем нажатия кнопки

CreateNewLibrary. На рис. 7.2

приведен пример, иллюстрирующий разработ-

ку корпуса элемента; на рис. 7.3

– пример загрузки списка соединений на пе-

чатную плату.

5. Трассировка. После получения упакованной печатной платы необхо-

димо создать ее контур. После этого можно выполнить размещение элемен-

тов вручную, либо используя алгоритмы САПР OrCAD. Для этого создается

матрица позиций элементов на печатной плате, при построении которой надо

учитывать количество элементов и их размеры с целью эффективного ис-

пользования площади коммутационного поля. Первым элементом для уста-

новки обычно выбирают разъем, который можно зафиксировать командой

Fix. Для размещения остальных элементов нужно использовать авторазме-

щение, выполнив команду Auto>Place>Matrix. После размещения элементов

выполнить трассировку по команде Auto>Autorout>Board. Настройка алго-

ритмов размещения трассировки производится по командам Op-

tions>Placement Strategy и Options>Route Strategies.

Рис. 7.2. Разработка корпуса компонента

4. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА

Лабораторная работа 7. Применение САПР OrCAD на этапе конструкторского проектирования средств и систем управления



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

93

Т

р

е

б

о

в

а

н

и

я

к

о

ф

о

р

м

л

е

н

и

ю

о

т

ч

е

т

а

п

о

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

е

Отчет должен быть подготовлен печатном виде с помощью редактора

MS Word и содержать следующие обязательные разделы: цель и задачи ла-

бораторной работы, задание для выполнения лабораторной работы, инфор-

мацию о порядке выполнения лабораторной работы, описание результатов

лабораторных исследований. Отчет должен быть оформлен в соответствии с

СТО [8

] и содержать полное описание процессов создания библиотек эле-

ментов и корпусов, файла списка соединений, разработки печатной платы и

трассировки элементов.

К

о

н

т

р

о

л

ь

н

ы

е

в

о

п

р

о

с

ы

1. Какие вы знаете основные задачи и алгоритмы компоновки?

2. Какие алгоритмы автотрассировки реализованы в Layout?

3. Какова последовательность действий при создании библиотеки

корпусов?

4. Каким образом происходит перевод сведений о проекте из Capture

в Layout?

5. Назовите отличия Layout от Layout Plus.

Рис. 7.3. Результат загрузки списка соединений на печатную плату

4. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА

Лабораторная работа 7. Применение САПР OrCAD на этапе конструкторского проектирования средств и систем управления



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

94

6. Что называется списком соединений проекта?

7. Какие существуют ограничения на применение автотрассировки

различными алгоритмами?



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

95

5

.

А

В

Т

О

М

А

Т

И

З

А

Ц

И

Я

И

С

П

Ы

Т

А

Н

И

Й

С

Р

Е

Д

С

Т

В

И

С

И

С

Т

Е

М

У

П

Р

А

В

Л

Е

Н

И

Я

Л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

а

я

р

а

б

о

т

а

8

Ф

о

р

м

и

р

о

в

а

н

и

е

в

о

з

м

у

щ

а

ю

щ

и

х

и

у

п

р

а

в

л

я

ю

щ

и

х

в

о

з

д

е

й

с

т

в

и

й

н

а

С

Э

П

с

п

о

м

о

щ

ь

ю

м

о

д

у

л

я

S

t

i

m

u

l

u

s

E

d

i

t

o

r

Ц

е

л

ь

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

:

закрепление теоретических знаний в области в области автоматизации

испытаний систем управления, освоение методов формирования управляю-

щих и возмущающих воздействий с помощью редактора Stimulus Editor.

З

а

д

а

ч

и

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

:

• создание моделей возмущающих и задающих воздействий;

• проведение исследований режимов работы элементов СЭП при ока-

зании на них возмущающих воздействий.

Т

е

о

р

е

т

и

ч

е

с

к

и

е

с

в

е

д

е

н

и

я

Сведения о принципах функционирования, структуре, порядке расчета

функциональных узлов системы электропитания на основе импульсных пре-

образователях напряжения (конверторов) изложены в [4

; 5; 7].

Организация работы с модулями Сapture, Shematics приведена в [1, гл.

2;

3, ч. 3].

Подготовка к моделированию на основе модуля PSpice рассмотрена в

[1, гл. 4

; 3, ч. 4, 5].

Работа с редактором Probe рассмотрена в [1, раздел 5.1

].

Организация работы с программой Stimulus Editor приведена в [1, раз-

дел 5.2].

З

а

д

а

н

и

е

н

а

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

у

ю

р

а

б

о

т

у

В качестве задания преподаватель выдает студенту структурную схему

и описание стабилизатора напряжения или разрядного устройства (на выбор

преподавателя).

П

о

р

я

д

о

к

в

ы

п

о

л

н

е

н

и

я

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

1. С помощью редактора Stimulus Editor сформировать тактовый сиг-

нал задающего генератора шестифазного разрядного устройства (стабилиза-

тора напряжения). Частота преобразования приведена в табл. 8.1. Описание

4. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА

Лабораторная работа 7. Применение САПР OrCAD на этапе конструкторского проектирования средств и систем управления



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

96

модели разрядного устройства (стабилизатора напряжения) приведено в ла-

бораторной работе 2.

2. Сформировать возмущающее воздействие, имитирующее коммута-

цию нагрузки на выходе многофазного разрядного устройства (стабилизатора

напряжения). Величина коммутируемой нагрузки приведена в табл. 8.1.

3. Сформировать периодическое возмущающее воздействие со сторо-

ны источника опорного напряжения РУ (СН). Постоянная составляющая сиг-

нала равна 100 В для РУ (27 В для СН). Величина переменной составляющей

указана в табл. 8.1. Частота сигнала равна двойной частоте преобразования.

4. Провести моделирование устройства с созданными генераторами

воздействий. Получить временные диаграммы результатов исследований.

Увеличить пременную составляющую возмущающего воздействия со сторо-

ны источника опорного напряжения в два раза, провести моделирование,

сравнить полученные результаты с первоначальными.

5. В источнике опорного напряжения изменить тип возмущающего

воздействия с периодического на экспоненциальное. В качестве нагрузки ус-

тановить источник постоянного тока 3 А. Провести моделирование получен-

ной схемы. Затем установить в качестве нагрузки источник возмущающего

воздействия, разработанный в п. 2. Провести моделирование. Сравнить полу-

ченные результаты с результатами п. 4.

6. Составить отчет, в который подробно внести ход выполнения рабо-

ты, полученные в результате исследований временные диаграммы. На основе

временных диаграмм сделать выводы о влиянии различного рода возму-

щающих воздействий на работу СЭП.

Таблица 8.1

Варианты

Частота преобразо-

вания, кГц

Ток нагрузки, А

Переменная состав-

ляющая опорного

напряжения, В

Вариант 1

25

0,3 + 10

0,10

Вариант 2

40

1 + 11

0,20

Вариант 3

60

0,2 + 9

0,22

Вариант 4

35

0,7 + 15

0,10

Вариант 5

65

2 + 7

0,15

Вариант 6

70

0,4 + 11

0,11

Вариант 7

40

0,7 + 15

0,15

Вариант 8

35

0,2 + 14

0,12

Вариант 9

25

2 + 11

0,21

Вариант 10

55

3 + 10

0,02

Вариант 11

60

0,2 + 11

0,06

Вариант 12

45

0,1 + 14

0,08

Вариант 13

35

0, 5 + 12

0,12

Вариант 14

25

3 + 12

0,30

Вариант 15

20

2 + 11

0,11

4. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: МЕТОДЫ СИНТЕЗА

Лабораторная работа 7. Применение САПР OrCAD на этапе конструкторского проектирования средств и систем управления



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

97

Т

р

е

б

о

в

а

н

и

я

к

о

ф

о

р

м

л

е

н

и

ю

о

т

ч

е

т

а

п

о

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

е

Отчет должен быть подготовлен в печатном виде с помощью редактора

MS Word и должны содержать следующие обязательные разделы: цель и за-

дачи лабораторной работы, задание для выполнения лабораторной работы,

информацию о порядке выполнения лабораторной работы, описание резуль-

татов лабораторных исследований. Отчет оформляется в соответствии с СТО

[8

]; он должен содержать полное описание процесса формирования возму-

щающего и задающего воздействий, диаграммы, полученные при моделиро-

вании, выводы о влиянии возмущающих воздействий на выходное напряже-

ние устройства.

К

о

н

т

р

о

л

ь

н

ы

е

в

о

п

р

о

с

ы

1. Какие аналоговые сигналы используются в редакторе Stimulus

Editor?

2. Какие цифровые сигналы используются в редакторе Stimulus Editor?

3. Каким образом выглядит процедура создания цифрового сигнала в

редакторе Stimulus Editor?

4. Каким образом создается аналоговый сигнал в редакторе Stimulus

Editor?

5. Для каких целей используется сигнал типа Bus?

6. В чем различие между сигналами Clock и Signal?



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Лаб. практикум

98

С

П

И

С

О

К

Л

И

Т

Е

Р

А

Т

У

Р

Ы

1. Разевиг, В. Д. Система проектирования OrCAD 9.2 / В. Д.Разевиг. –

М. : СОЛОН-Р, 2003.– 528 с.

2. Потапов, Ю. В. Protel DXP / Ю. В. Потапов. – М. : Горячая линия –

Телеком, 2006. – 276 с.

3. Болотовский, Ю. И OrCAD. Моделирование. «Поваренная» книга /

Ю. И. Болотовский, Г. И. Таназлы. – М. : СОЛОН-Пресс, 2005. – 200 с.

4. Гусев, В. Г. Электроника / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. – М. : Высш.

шк., 1982. – 495с.

5. Краснобаев, Ю. В. Методология синтеза законов и структур уст-

ройств управления конверторами / Ю. В. Краснобаев // Изв. вузов. Приборо-

строение. – 2004. – Т. 47. – № 4. – С. 39–48.

6. Афанасьев, А. О. OrCAD 7.0…9.0 Проектирование электронной

аппаратуры и печатных плат / А. О. Афанасьев, С. А. Кузнецова. – СПб. :

Наука и техника, 2001. – 464 с.

7. Краснобаев, Ю. В. Проектирование источников электропитания :

учеб. пособие / Ю. В. Краснобаев, Е. Е. Носкова. – Красноярск : Изд-во КГТУ,

2000. – 76 с.

8. СТО 4.2-07-2008. Система менеджмента качества. Общие требова-

ния к построению, изложению и оформлению документов учебной и научной

деятельности [текст] / разраб. Т. В. Сильченко, Л. В. Белошапко, В. К. Мла-

денцева, М. И. Губанова. – Введ. впервые 09.12.2008. – Красноярск : ИПК

СФУ, 2008. – Вып. 3.

Ченцов С.В. Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Практикум

Подождите немного. Документ загружается.