Сарафанов А.В. Компьютерные технологии в приборостроении

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -71-

Рис. 3.37. Выбор стратегии автоматической трассировки

По результатам трассировки (рис. 3.38) видно, что все проводники

можно расположить в одном слое, т. е. перейти к однослойной ПП. Одной из

особенностей таких плат является то, что при монтаже ЭРЭ в отверстия про-

водники должны быть расположены в нижнем слое (Bottom Layer). Поэтому

необходимо проводить трассировку ПП на нижнем слое.

Рис. 3.38. Результаты автоматической трассировки двухслойной ПП

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -72-

28. Выполнить автоматическую перетрассировку проводников в ниж-

нем слое.

29. Удалить все существующие проводники на ПП с помощью коман-

ды меню Tools > Un-Route > All.

30. Выполнить команду меню Design > Rules, откроется диалоговое ок-

но PCB Rules and Constraints Editor.

31. В диалоговом окне PCB Rules and Constraints Editor в списке кате-

горий выбрать (двойной щелчок левой кнопкой манипулятора «мышь»)

Routing. В результате откроется список правил.

32. Выбрать тип правил Routing Layer (за

дает слои трассировки),

щелкнув на нем один раз. В правой части окна появится описание данного

правила.

33. В поле Constraints (ограничения) отключить слой Top Layer (убрать

«флажок» в соответствующей позиции) (рис. 3.39

).

Рис. 3.39. Редактирование правила Routing Layer

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

див сделанные изменения нажатием кнопки OK.

35. Повторить процедуры 25–27

, программа выполнит трассировку

только в нижнем слое (рис. 3.40

).

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -73-

Рис. 3.40. Автоматическая трассировка с использованием одного слоя

Как видно из рис. 3.40, некоторые автоматически созданные проводни-

ки топологически проведены не совсем корректно (зоны 1 и 2), поэтому

необходимо осуществить коррекцию топологического рисунка в ручном

режиме.

36. Выполнить редактирование топологического рисунка ПП.

37. Увеличить масштаб с помощью последовательного нажатия клави-

ши Page Up до оптимального отображения.

38. Пододвинуть изображение цепи в рабочее пространство, нажав

правую кнопку манипулятора «мышь».

39. Удалить неко

рректно проведенную цепь (дорожку-цепь А на

рис. 3.40) между разъемом XP1, резистором R1 и конденсатором C1 с помо-

щью команды меню Tools > Un-Route > Net.

40. Активировать слой Bottom Layer в нижней части экрана.

41. Выполнить команду меню Place > Interactive Routing, указатель ма-

нипулятора «мышь» примет вид крестика, который вписывается в узлы сетки

Snap Grid.

42. Подвести указатель манипулятора «мышь» к выводу разъема ХР1

(указат

ель манипулятора «мышь» сначала будет следовать сетке Snap Grid, а

потом захватит центр контактной площадки и изменит свой вид на восьми-

угольник).

43. Зафиксировать начальную точку создаваемого проводника (выпол-

нить щелчок левой кнопкой манипулятора «мышь» на контактной площадке

разъема ХР1).

44. Начать трассировку проводника сдвигом указателя (рис. 3.41, а

).

На экране появятся три сегмента линии: прокладываемая (закрашенная),

предсказываемая (полупрозрачная) и логическая (резиновая) линии связи.

А

2

1

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -74-

В редакторе печатных плат, как и в редакторе схем, имеется несколько

режимов (по умолчанию стоит режим прорисовки под углом 45°) и подрежи-

мов прорисовки проводников. Последовательное переключение режимов

производится одновременным нажатием клавиш Shift + Spacebar, подрежи-

мов – нажатием клавиши Spacebar.

а б в

Рис. 3.41. Прорисовка проводника с предсказаниями

45. Прорисовать первый сегмент проводника. Для этого расположить кур-

сор согласно рис. 3.41, а

. Зафиксировать сегмент – выполнить один щелчок

левой кнопкой манипулятора «мышь».

46. Навести указатель манипулятора «мышь» на контактную площадку

резистора R1 (указатель манипулятора «мышь» изменит свой вид на восьми-

угольник), выполнить щелчок левой кнопкой мыши – прорисовка второго сег-

мента проводника (рис. 3

.41, б).

47. Не двигая курсор, выполнить еще один щелчок левой кнопкой ма-

нипулятора «мышь» – прорисовка третьего сегмента проводника. В результате

будет нарисован проводник, и логическая линия связи исчезнет (рис. 3.41, в

).

48. Завершить прорисовку проводника с помощью нажатия правой

кнопки мыши или клавиши Esc. Редактор останется в режиме рисования, о

чем сигнализирует указатель манипулятора «мышь» в форме крестика.

49. Отредактировать остальные проводники, повторяя процедуры

26–47

, используя подрежимы прорисовки проводников под углом 45°, ориен-

тируясь координатами видимой сетки Snap Grid и Electrical Grid.

50. После завершения редактирования активизировать два раза клавишу

Esc. Редактор выйдет из режима прорисовки проводников. Результат трасси-

ровки ПП показан на рис.

3.42.

51. Выполнить визуализацию результатов проектирования ПП.

52. Активировать модуль просмотра трехмерного вида с помощью ко-

манды меню Viev > Board in 3D (рис. 3.43

).

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -75-

Рис. 3.42. Результаты трассировки ПП

Рис. 3.43. Визуализация разработанной ПП в виде 3D-модели

53. Активировать все документы и с помощью операций над окнами

(рис. 3.44

) одновременно вывести на рабочий стол Design Explorer все доку-

менты проекта (рис. 3

.45).

Рис. 3.44. Операции над окнами рабочей среды

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Лабораторная работа № 7 Размещение компонентов и трассировка печатного монтажа



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -76-

Рис. 3.45. Одновременный вывод на рабочий стол всех модулей проекта

54. Выйти из программы.

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 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 результатами раз-

мещения ЭРЭ на пе

чатной плате; копии экранов с результатами трассировки

печатной платы; выводы по качеству полученного печатного монтажа; трех-

мерная модель печатного узла, а также фрагмент окна с одновременным вы-

водом на рабочий стол всех модулей проекта).

К

о

н

т

р

о

л

ь

н

ы

е

в

о

п

р

о

с

ы

1. Какие основные задачи по размещению эл

ементов решаются систе-

мой Altium Designer?

2. Какие программы используются для решения задач размещения ЭРЭ?

3. Во сколько этапов выполняется трассировка ПП?

4. Какими средствами осуществляется коррекция полученного рисунка

печатного монтаж

а?

5. Каким образом осуществляется визуализация трехмерного вида пе-

чатного узла?



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -77-

4

.

И

С

Л

Е

Д

О

В

А

Н

И

Е

Ф

И

З

И

Ч

Е

С

К

И

Х

П

Р

О

Ц

Е

С

О

В

Л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

а

я

р

а

б

о

т

а

№

8

М

о

д

е

л

и

р

о

в

а

н

и

е

т

е

п

л

о

в

о

г

о

р

е

ж

и

м

а

п

р

и

б

о

р

а

в

ц

е

л

о

м

Ц

е

л

ь

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

Целью лабораторной работы является закрепление теоретических зна-

ний в области моделирования тепловых процессов, протекающих в конст-

рукциях ПС верхних уровней иерархии.

З

а

д

а

ч

и

л

а

б

о

р

а

т

о

р

н

о

й

р

а

б

о

т

ы

К задачам лабораторной работы относятся:

освоение методов математического моделирования тепловых процес-

сов посредством разработки и анализа на ПЭВМ топологической модели те-

пловых процессов прибора в целом;

приобретение навыков выполнения на ПЭВМ проектных задач по ана-

лизу теплового режима прибора при помощи ПК ТРиАНА [14

; 15].

К

р

а

т

к

и

е

т

е

о

р

е

т

и

ч

е

с

к

и

е

с

в

е

д

е

н

и

я

Подробные сведения о влиянии тепловых процессов на основные ха-

рактеристики приборов, уровнях конструктивной иерархии электронных

приборов, постановке задач теплового проектирования приведены в [15, с. 5–45

].

Методика построения топологических моделей тепловых процессов

(МТП) приборов приведена в [14, с. 95–130

].

Программная документация на ПК ТРиАНА изложена в [14

; 15], а так-

же доступна в Internet по адресу www.triana.ire.krgtu.ru.

Информация о теплофизических свойствах конструкционных материа-

лов, геометрических и теплофизических параметров ЭРЭ приведена в прил.

2.

З

а

д

а

н

и

е

д

л

я

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

В качестве задания преподавателем выдается студенту эскиз прибора,

мощности тепловыделения входящих в его состав конструктивных узлов и

элементов, а также температурные условия эксплуатации прибора.

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. В соответствии с методикой построения топологических МТП необ-

ходимо выполнить идеализацию исследованной конструкции прибора и раз-

работать граф МТП исследуемой конструкции прибора (рис. 4.1

).

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Лабораторная работа № 8 Моделирование теплового режима прибора в целом



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -78-

2. Согласно методике подготовки исходных данных, изложенной

в программной документации для комплекса № 1 [14

; 15, c. 159–160], выпол-

нить описание параметров синтезируемого графа МТП в программе MTPEdi-

tor, в том числе используя метод параметризации (рис. 4.2

) [14, с. 284–286].

Рис. 4.1. Примеры графов МТП

Рис. 4.2. Пример описания графа МТП

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Лабораторная работа № 8 Моделирование теплового режима прибора в целом



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -79-

3. Осуществить анализ разработанной и описанной модели средствами

математического ядра ПК ТРиАНА (программа traina.exe).

4. Проанализировать результаты моделирования на предмет нормаль-

ного теплового режима, а также на предмет перегревов отдельных частей и

элементов прибора (табл. 4.1

).

Таблица 4.1

Допустимые перегревы некоторых конструктивных элементов приборов

№

п/п

Наименование конструк-

тивных элементов

Допустимый перегрев, °С

Умеренный климат Тропический климат

Нормальная

работа

Неисправное

состояние

Нормальная

работа

Неисправ-

ное состоя-

ние

1 2 3 4 5 6

1

Внешние части:

металлические:

кнопки, ручки и т.п.;

корпус

2

;

неметаллические:

кнопки, ручки и т.п.

2

;

корпус

2, 3

30

40

50

60

65

20

30

40

50

55

2

Внутренние части

корпуса:

из дерева,

из изоляционного

материала

4

60

90

50

80

3

Обмотки:

провода с изоляцией

из непропитанного

шелка, х/б ткани и т. п.;

провода с изоляцией

из пропитанного шелка,

х/б ткани и т. п.;

провода, покрытые

эфирной эмалью;

провода с изоляцией

из поливинилформаль-

дегидной или полиуре-

тановой смолы

55

70

85

75

100

135

150

45

60

75

65

90

125

140

Окончание табл. 4.1

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Лабораторная работа № 8 Моделирование теплового режима прибора в целом



Компьютерные технологии в приборостроении. Лаб. практикум -80-

1 2 3 4 5 6

4

Другие типы изолирую-

щих материалов

5

,

за исключением термо-

пластичных:

непропитанная бумага,

непропитанный картон,

непропитанная х/б,

ткань и т. п.,

детали, пропитанные

фенолформальдегидными

смолами;

фенолформальдегидные

прессованные детали с

неорганическим напол-

нителем,

прокладки, пропитанные

эпоксидной смолой,

натуральный каучук

55

70

85

95

120

45

70

90

110

130

150

100

45

60

75

85

110

35

60

80

100

120

140

90

Примечания:

1

Допустимые значения перегревов приведены относительно максимальной темпе-

ратуры окружающей среды: 35 °С для умеренного климата и 45 °С для тропического кли-

мата.

2

Для поверхностей, размеры которых не превышают 50 мм и прикосновение к ко-

торым в процессе нормальной работы маловероятно, допускается превышение температу-

ры до 65 °С для умеренного климата и 55 °С для тропического исполнения.

3

Если зна-

чения превышения температуры выше, чем значения, на которые рассчитан соответст-

вующий изоляционный материал, то определяющим фактором является тип материала.

4

Допустимые значения температуры внутри кожуха из изоляционного материала те же,

что и для соответствующих материалов.

5

Для термопластичных материалов допустимыми

считаются температуры для нормальных условий работы на 10 °С ниже температуры раз-

мягчения, при наличии неисправности – сама температура размягчения.

5. В случае неудовлетворительных результатов предложить изменения

в конструкции прибора и выполнить повторный анализ модели.

6. Разработать иерархическую схему моделирования теплового режима

прибора, учитывающую детальное исследование тепловых режимов ПУ,

входящих в состав прибора [14, с. 162–167

].

Сарафанов А.В. Компьютерные технологии в приборостроении

Подождите немного. Документ загружается.