Сарафанов А.В. Компьютерные технологии в приборостроении

Подождите немного. Документ загружается.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 6 Формирование проекта печатной платы в редакторе печатных плат PCB Layout Editor



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -61-

Рис. 3.27. Настройка правил проектирования

Рис. 3.28. Настройка критериев ширины проводников

38. В поле Name задать новое имя правила «Все проводники». О том,

что данное правило относится ко всем проводникам, сигнализирует

включенная в поле Where the First object matches опция All. В поле справа

Full Query отображается описание этой области действия правила в виде за-

проса [13

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 6 Формирование проекта печатной платы в редакторе печатных плат PCB Layout Editor



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -62-

Рис. 3.29. Настройка нового класса проводников

39. Выполнить щелчок правой кнопкой манипулятора «мышь» на дере-

ве правил слева на надписи Width и во всплывающем меню выбрать команду

New Rule. После этого в списке появится новое правило Width.

40. Щелкнуть левой кнопкой манипулятора «мышь» на этом правиле,

чтобы войти в режим его редактирования (рис. 3.29

41. В поле Name присвоить имя «Цепи питания».

42. В поле задания области действия правила выбрать опцию Net, в вы-

падающем списке выбрать цепь +25 V. В поле Full Query появится описание

запроса InNet('+25 V').

43. Для добавления цепей к выбранной области использовать редактор

запросов, для этого выбрать опцию Advanced (Query) и активизировать

кнопку Query Helper. Откроется диалоговое окно Query Helper (рис. 3.30

44. Посредством манипулятора «мышь» справа от текста InNet('+25 V')

и активизировать кнопку Or (ИЛИ).

45. В списке слева внизу щелкнуть на категории действий Membership

Check (проверка принадлежности). В поле справа откроется список доступ-

ных функций проверки принадлежности.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 6 Формирование проекта печатной платы в редакторе печатных плат PCB Layout Editor



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -63-

Рис. 3.30. Окно Query Helper

46. Дважды щелкнуть левой кнопкой манипулятора «мышь» на опера-

торе InNet. В поле конструктора запросов после оператора Or появится

функция InNet с выпадающим списком, в котором выбрать цепь –25 V,

(рис. 3.30

). Запрос примет вид InNet('+25 V') Or InNet('–25 V').

47. Проверить правильность составленного запроса, нажав кнопку

Check Syntax, система выдаст одобрение запроса.

48. Закрыть конструктор запросов, нажав кнопку OK. В окне описания

правила проектирования в поле Full Query появится только что созданный

запрос.

49. Задать численное значение ширины проводника в текстовых полях

(рис. 3.29

) в нижней части окна:

• рекомендуемое значение ширины (Preferred) –

1мм;

• минимальное и максимальное значение ширины – 1 мм.

50. Повторить процедуры 39–42

и 49 для общей цепи (GND), ширина

проводников – 1 мм.

51. Закрыть диалоговое окно PCB Rules and Constraints Editor, подтвер-

див сделанные изменения нажатием кнопки OK.

52. Сохранить документ с помощью команды File > Save.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 6 Формирование проекта печатной платы в редакторе печатных плат PCB Layout Editor



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -64-

Все предварительные настройки произведены. На следующем этапе не-

обходимо выполнить размещение компонентов на ПП и их трассировку.

53. Выйти из программы.

Отчет должен быть подготовлен в ви

де файла, сформированного в ре-

дакторе MS Word, и содержать следующие обязательные разделы: цель и за-

дачи лабораторной работы, задание для выполнения лабораторной работы,

краткую информацию о порядке выполнения лабораторной работы, описание

результатов лабораторных исследований (копии экранов с заданными значе-

ниями параметров печатной платы и элементов печатного рисунка; результат

конвертац

ии схемы электрической в редактор печатных плат).

1. Какие основные функции выполняет редактор ПП PCB Layout

Editor?

2. Какие основные геометрические параметры ПП описываются в ре-

дакторе ПП PCB Layout Editor? Как

им образом эти параметры выбираются

или рассчитываются?

3. Каким образом рассчитываются геометрические размеры печатных

элементо

в (минимальная ширина печатных проводников, сигнальных цепей

и цепей питания, минимальные расстояния между проводниками, размеры

отверстий под монтаж ЭРЭ, размеры контактных площадок)?

4. Какие слои ПП используются в редакторе ПП PCB Layout Editor?

Назначение слоев.

5. Каким образом описываются в редакторе ПП PCB Layout Editor пра-

вила проектирования ПП? Какие правила используются?

№

Целью лабораторной работы является закрепление теоретических зна-

ний в области методов и алгоритмов размещения компонентов на монтажном

поле печатной платы и трассировки соединений.

Основными задачами лабораторной работы являются приобретение на-

выков в решении задачи предварительного размещения ЭРЭ на печатной

плате и трассировка печатного монтажа средствами системы Altium Designer.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -65-

Система Altium Designer [13

] включает в себя две мощные программы

автоматического размещения компонентов – Cluster Placer и Statistical

Placer.

Cluster Placer интегрирована в редактор печатных плат, использует для

своей работы алгоритм объединения компонентов в классы. Рекомендована

для работы с платами с числом компонентов не более 100.

Statistical Placer работает как дополнительный модуль и использует

статические алгоритмы, анализирующие длины цепей, плотности соединений

и располо

жения компонентов.

В общем случае обе программы дают неудовлетворительный результат

и могут рекомендоваться только как вспомогательный инструмент при инте-

рактивном размещении, когда часть компонентов предварительно размеща-

ется вручную и блокируется, поэтому для оптимального размещения компо-

нентов на ПП используется ручное их перемещение в соответствии с требо-

ваниями, изложенными в [13

Трассировка осуществляется в два этапа. Первый этап выполняется с

помощью автоматических трассировщиков, которые осуществляют предва-

рительное соединение выводов всех ЭРЭ в соответствии со связями электри-

ческой принципиальной схемы. На втором этапе проводится доработка и оп-

тимизация полученного печатного рисунка [13

Altium Designer позволяет выполнять трассировку ПП как в автомати-

ческом, так и полуавтоматическом (интерактивном) режимах.

Автоматический режим трассировки осуществляется высококачествен-

ным бессеточным автотрассировщиком, который является отдельным моду-

лем, полностью интегрированным в редактор ПП.

Полуавтоматический режим представляет собой алгоритм реализации

соединения проводников с предсказаниями, учитывающими весь набор правил

проектирования, которые интерактивно отслеживают корректность действ

ий

разработчика [13

В качестве исходных данных студентом используются результаты вы-

полнения лабораторной работ

ы № 6.

Размещение компонентов

1. Запустить программу Altium Designer.

2. Открыть проект, созданный ранее: File > Open Project > «Рабочая

директория» > «Усилитель НЧ.PrjPcb».

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -66-

3. В дереве проекта щелкнуть левой кнопкой манипулятора «мышь» на

иконку документа «Усилитель НЧ PcbDoc», интерфейс программы переклю-

чится в редактор ПП и откроется лист печатной платы (рис. 3.31

Рис. 3.31. Общий вид экранной формы редактора печатных плат

4. Настроить оптимальный масштаб отображения – команда View > Fit

Document.

5. Разместить компоненты на ПП ручным способом, учитывая конст-

руктивные особенности ПУ. Интерактивный способ предназначен, в основ-

ном, для выравнивания положения ЭРЭ после ручного размещения.

6. Выполнить команду Edit > Move > Component (указатель манипуля-

тора «мышь» изменит вид на крестик) или щелкнуть левой кнопкой манипу-

лятора «мышь» и ее удерживать.

7. Щелкн

уть левой кнопкой манипулятора «мышь» на микросхеме

DA1, компонент «приклеится» к указателю манипулятора.

8. Сориентировать компонент в нужном направлении.

Основные команды при ручной ориентации компонентов:

• клавиша Spacebar – поворот компонента против часовой стрелки;

• сочетание клавиш Shift + Spacebar – поворот компонента по ходу

часовой стрелки (по умолчанию шаг поворота задан 90°);

• клавиша X – зеркальное отображение ко

мпонента относительно оси Х;

• клавиша Y – зеркальное отображение компонента относительно оси Y;

• клавиша L – перенос компонента с верхней стороны платы на нижнюю.

9. Переместить микросхему (перемещение компонентов происходит по

сетке Component X и Component Y) в нижнюю часть платы, щелкнув левой

кнопкой манипулятора «мышь» в нужном месте (рис. 3.32

). Компонент оста-

нется на месте, а редактор – в режиме размещения.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -67-

Рис. 3.32. Ручное перемещение компонента

При перемещении компонента на экране сохраняются и отображаются

логические линии связи и вспомогательная линия перемещения – линия меж-

ду двумя цветными точками (геометрические центры старой и новой позиции

компонента), цвет которых зависит от текущего положения компонента. Зе-

леный цвет – отсутствие нарушений правил проектирования (соблюдение за-

зоров между компонентами, оптимальное расположение линий связи и т. д.),

красный – нарушение правил.

10. Разместить остальные ко

мпоненты на ПП, повторяя процедуры 7–8

используя основные команды ручного размещения, ориентируясь координа-

тами видимой сетки Visible Grid. Предварительный вариант размещения приве-

ден на рис. 3.33

Рис. 3.33. Предварительное размещение компонентов

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -68-

11. Выполнить групповое выделение компонентов (ЭРЭ) R1, R2, R3,

R4, C1, C6, C7. Для этого активизировать клавишу Shift (держа ее нажатой)

на резисторе R1 (резистор подсветится прозрачным контуром), переместить

указатель манипулятора «мышь» на резистор R2 и щелкнуть на нем левой

кнопкой мыши (выделятся два компонента), таким образом выделить все

требуемые компоненты (рис. 3.34, а

12. С помощью средств интерактивного размещения компонентов вы-

ровнять компоненты по левой горизонтальной линии, выполнив команду

Edit > > Align > Align Left (рис. 3.34, б

а б

Рис. 3.34. Выполнение функций группового выделения ЭРЭ на монтажном поле ПП

13. Разместить позиционные обозначения компонентов с учетом удоб-

ства чтения их в процессе эксплуатации, выполнив щелчок левой кнопкой

манипулятора «мышь» на позиционном обозначении и, держа ее нажатой,

переместить в требуемое положение, оперируя тем же набором команд (рис.

3.35, а).

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -69-

а б

Рис. 3.35. Результат размещения ЭРЭ на ПП

14. Переместить созданное по умолчанию правило проектирования –

область размещения Room Definitions компонентов на плату (рис. 3.35, а

15. Выполнить щелчок левой кнопкой мыши на области, элемент выде-

лится, по краям появятся точки захвата (область готова к редактированию га-

баритов).

16. Переместить курсор манипулятора «мышь» на нижнюю правую

точку захвата области (вид курсора изменится на две стрелки с направления-

ми перемещения точки).

17. Выполнить щелчок левой кнопкой мыши на точке и, держа ее нажа-

той, переместить в левый верхний угол границы Distanc

e From Board Edge

(рис. 3.35, б

18. Выровнять размеры области размещения в соответствии с граница-

ми слоя Keep Out. Нижнюю границу выровнять с краем платы, учитывая кон-

структивные особенности ПУ (рис. 3.35, б

19. Выполнить блокировку всех компонентов на плате.

20. Выделить все компоненты, щелкая левой кнопкой манипулятора

«мышь» и удерживая клавишу Shift.

21. Вызвать панель с помощью команды меню PCB > PCB Inspector в

нижней части экрана (рис. 3.36

22. Включить опцию (установив «флажок» в соответствующей пози-

ции) в строке Locked на панели PCB Inspector (рис. 3.36

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -70-

Рис. 3.36. Блокировка компонентов на плате

23. Активизировать клавишу Enter (компоненты зафиксированы).

Снять фиксацию можно, отключив опцию Locked.

24. Сохранить проект печатной платы с помощью команды File > Save.

Трассировка печатного монтажа

Для выполнения автоматической трассировки печатного монтажа не-

обходимо произвести следующие действия.

25. Активировать диалоговое окно выбора стратегии трассировки Situs

Routing Strategies с помощью команды меню Auto Route > All.

26. Выбрать с помощью манипулятора «мышь» в нижнем поле окна

Routing St

rategy среди стилей стратегий автотрассировки Default 2 Layer Board –

простая двухслойная плата (рис. 3.37

27. Активизировать кнопку Route All. Программа выполнит автомати-

ческую трассировку платы, оперируя заданным набором правил проектиро-

вания (рис. 3.38

Трассировка выполняется в двух слоях. При трассировке приоритет

(выбор первого слоя для прокладки проводников) отдан верхнему слою (Top

Layer – красный цвет) с преобладающим вертикальным положением. Это по

умолчанию заложено в настройках трассировщика.