Санкт-Петербурзький Державний Технічний Університет
Кафедра комп'ютерних інтелектуальних технологій у проектуванні
Курсова робота
Дисципліна: Промислові САПР
Тема : Проектування радіоелектронних пристроїв в ситема P-CAD
Роботу виконав студент групи 4086
Керівник
Дмітроченко А.А.
Хахін І . В.
"____" ____________ 20_ р.
Санкт - Петербург
2002
Постановка завдання.
Вивчити основи автоматизованого проектування радіоелектроннихпристроїв і ознайомитися з процесом проектування друкованих плат в системі
P-CAD.
Спроектувати друковану плату деякого пристрою.
Процес рішення.
1. Основні етапи проектування радіоелектронних пристроїв.
Процес проектування радіоелектронних пристроїв підрозділяється нанаступні основні етапи:
1. Введення вихідних даних для проектування:
. У вигляді принципової електричної схеми проектруемого пристрої;
. У вигляді переліку елементів і списку з'єднань.
2. Моделювання проектованого пристрою.
3. Компонування елементів схеми по корпусах.
4. Перехід до топології проектованого пристрою.
5. Топологічний проектування:
. Розміщення елементів по полю конструктиву;
. Трасування конструктиву.
6. Висновок результатів проектування, складання документації.
Етап моделювання часто відсутня, якщо не треба винаходити новепристрій або модернізувати старе. У даній роботі процесмоделювання розглядатися не буде, тому що це досить об'ємнийпитання, що вимагає окремого вивчення.
Розглянемо докладніше виконання зазначених операцій в системі P-CAD [1].
В якості проектованого пристрою була обрана цифрова частина спектр -аналізатора.
2. Введення вихідних даних для проектування.
Введення вихідних даних може проводитися в графічному режимі у виглядіпринципової електричної схеми або в текстовій формі у вигляді перелікуелементів пристрою і списку з'єднань. Другий варіант застосовується рідко,тому ми будемо розглядати перший варіант.
Створення креслення принципової електричної схеми в системі P-CADвиконується за допомогою графічного редактора PC-CAPS. Для створення кресленнясхеми потрібна елементна база - умовні графічні зображення (УДО)компонентів (символів) принципової електричної схеми. Така елементнабаза може бути створена безпосередньо в процесі проектування, абоможе бути використана заздалегідь розроблена бібліотека компонентів,створена за допомогою програми PC-LIB (переважно використанняпрофесійно виконаних бібліотек, так як це може заощадити масусил і часу і зменшити кількість допущених помилок). Створеннябібліотеки УДО компонентів - найбільш трудомістка і відповідальна робота,тому що помилки, допущені при створенні УДО, проявляються не тільки на етапімалювання принципової електричної схеми але і пізніше при упаковці базиданих ПП.
1. Процес проектування елемента принципової електричної схеми.
Проектування елементів проводиться в символьному режимі роботи PC-
CAPS (режим SYMB). Кожен елемент зберігається в окремому файлі символукомпоненту з розширенням SYM. Даний файл містить УДО компонента, даніпро упаковку (див. нижче) та додаткову інформацію.
Спочатку створюється графічне зображення елементу відповідно достандартами. Далі виконуються наступні операції:
1. Введення контактів.
Спочатку вказується тип виводу: вхідний (IN), вихідний (OUT), двонаправлений (I/O) і т. д. Типи висновків використовуються під час перевірки схеми програмою PC-ERC. Далі вводиться ім'я висновку, що є обов'язковим. Процес повторюється для всіх контактів компонента.
2. Введення точки прив'язки.
Точка прив'язки використовується при введенні елемента в схему. Як неї зазвичай вибирається лівий нижній контакт.
3. Введення індивідуального імені елементу.
Індивідуальне ім'я елемента, що відповідає імені файлу без розширення, використовується в програмі PC-LIB при створенні подібних бібліотечних компонентів.
4. Ідентифікація типу компонента.
Тип компонента використовується програмами моделювання PC-LOGS і
Pspice для ідентифікації компонентів пристроїв. Існує 258 числових ідентифікаторів, кожен з яких відповідає певному логічного типу.
5. Перевірка типу введених контактів.
На даному етапі можна перевірити типи введених раніше контактів і змінити їх за потребою. Крім того можна ввести коди еквівалентності контактів - ідентифікатори, що позначають взаємозамінність контактів.
6. Введення інформації про упакування компонента.
Вказується інформація, необхідна для пакування елементів в корпуси. Спочатку вводиться число вентилів у корпусі. Далі вказується місце для виведення імені корпусу. Після цього вказуються місця розташування номерів висновків і для кожного контакту вводиться його номер у корпусі.
7. Введення атрибутів.
За допомогою атрибутів вводиться додаткова інформація, наприклад, про ланцюгах харчування та землі. Для дискретних компонентів за допомогою атрибуту VAL можна задавати значення номіналу опору, ємності і т. д.
8. Збереження файлу
Файл бажано вводити таке ж, як і індивідуальне ім'я.
2. Проектування принципових електричних схем.
Після створення символів всіх елементів схеми можна приступати допроектірванію власне принципової схеми. Воно виконується в схемнимрежимі роботи редактора PC-CAPS (режим DETL). База даних схеми зберігається вфайлі. SCH.
При проектуванні схеми виконуються наступні операції.
1. Введення символів елементів у схему.
2. Введення ланцюгів в схему.
3. Завдання схемних імен елементів.
4. Іменування ланцюгів.
5. Зображення ліній групової зв'язку (шин).
6. Нанесення позиційних позначень компонентів і номерів висновків.
7. Збереження змін у файлі.
Після створення креслення принципової електричної схеми його потрібноперевести у внутрішній формат P-CAD. Це виконується за допомогою програми -транслятора PC-NODES, що становить файл списку електричних зв'язків. NLTна основі інформації, що міститься у файлі принципової схеми.
Якщо схема має кілька аркушів, тобто складається з декількох файлівабо містить ієрархічні елементи, то всі фрагменти схеми,оттранслірованние програмою PC-NODES далі поєднуються за допомогоюпрограми PC-LINK.
3. Перехід до топології проектованого пристрою.
При топологічної проектуванні створюється образ друкованої плати, наякої будуть розміщені компоненти, - конструктив. Далі конструктивоб'єднується з конструкторсько-технологічними образами елементів і на ньогопереноситься інформація про зв'язки між елементами.
Як і у випадку з елементами принципової електричної схеми, потрібнабібліотека образів компонентів друкованої плати. Вона створюється за допомогоюпрограми PC-LIB. Якщо такої бібліотеки немає, то конструкторські образиелементів створюються в процесі проектування.
1. Створення конструкторських образів компонентів.
Конструкторські образи компонентів створюються в редакторі PC-CARDS всимвольному режимі (SYMB). Графічне зображення конструктиву компонента ідеяка додаткова інформація містяться у файлі. PRT
При проектуванні образів компонентів виконуються наступні етапи:
1. Створення образу компонента.
При створенні малюнка конструктиву необхідно точно слідувати розмірами елемента.
2. Введення контактів.
При введенні контакту вказуються його тип та код еквівалентності, однаковий у всіх взаємозамінних контактів. Тип контакту задає діаметр отворів, форму та розмір контактних майданчиків і відповідає номеру діаграми фотоплотерам. Далі вказується місце майбутнього контакту і вводиться його ім'я. Вводити контакти рекомендується по порядку, тому що крім імен контактів їм присвоюється наскрізна нумерація, яка використовується при упаковці вентилів у корпус.
3. Введення ключових точок (точок прив'язки).
До даного пункту буде прив'язуватися зображення елементу на платі.
Зазвичай вибирається перша за номером контакт.
4. Введення індивідуального імені елементу.
5. Завдання інформації про упакування компонента.
Спочатку вводиться код ідентифікації типу компонента, що використовується при розміщенні компонентів по полю конструктиву ПП і визначається тип висновків (планарних або штирові). Потім перевіряється правильність завдання типу і кодів еквівалентності висновків. Після цього задається пакувальна інформація, яка включає кількість вентилів у корпусі, кількість висновків в одній секції, імена висновків та їх відповідність номерами висновків. При цьому імена контактів у конструкторському образі повинні відповідати іменам контактів в символах елементів принципової схеми. У зв'язку з цим, щоб уникнути помилок і спростити роботу, інформацію про упакування доцільно перенести з файлу SYM за допомогою програми PC-COMP.
6. Створення атрибуту Footprint.
Атрибут прив'язки використовується при автоматичному розміщенні компонентів по конструктиву.
7. Збереження файлу
2. Проектування конструктиву друкованої плати.
Проектування конструктиву виробляється в редакторі PC-CARDS (режим
DETL). Файл бази даних друкованої плати має розширення. PCB
При створенні образу конструктиву малюється його графічне зображенняі вводяться область трасування і різні області заборони операцій. Післяцього вручну вводяться компоненти, положення яких має бутизафіксовано (роз'єми та ін.)
Далі виробляється упаковка бази даних ПП, тобто об'єднанняконструктиву з конструкторсімі образами компонентів і перенесення наконструктив з'єднань між елементами. Для цього, спочатку необхідностворити текстовий файл відповідностей конструкторських образів символівпринципової схеми. Даний файл має розширення. FIL. Крім інформації проВідповідно в цьому файлі вказується інформація про підключення ланцюгівхарчування і землі до мікросхем. За допомогою інформації, що міститься в Фалєєввідповідностей, програма PC-PACK замінить у базі даних проекту УДОкомпонентів їх конструктивами.
3. Упаковка бази даних друкованої плати.
Упаковка бази даних друкованої плати виконується програмою PC-PACK наоснові такої інформації:
1) Файлу списку електричних зв'язків. NLT або. XNL.
2) Файлу конструктиву друкованої плати з попередньо розміщеними компонентами. PCB.
3) Немає файлу перехресних посилань. FIL.
4) фото, образів компонентів. PRT.
Вихідним файлом є файл із розширенням. PKG.
4. Розміщення компонентів по полю конструктиву.
Розміщення, як ручне так і автоматичне, виконується в програмі
PC-CARDS. Процес розміщення в автоматичному режимі (ручний режимрозглядатися не буде) включає в себе наступні основні етапи:
1. Розбиття елементів на групи шляхом завдання атрибутів прив'язки.
2. Завдання кількості сіток розміщення.
3. Прив'язка елементів до сіток розміщення через Footprint.
4. Завдання мінімальних відстаней між дискретними компонентами і основними по 4 напрямках.
5. Завдання мінімальних зазорів між компонентами за двома напрямками.
6. Завдання сіток розміщення на конструктиві.
7. Запуск авторазмещенія.
Після закінчення процесу розміщення, можуть залишитися нерозміщеніелементи. Вони містяться під конструктив і розміщуються вручну.
5. Розведення конструктиву.
Після того, як компоненти розміщені по полю конструктиву можнаприступити до трасуванні зв'язків. Ручна трасування виконується в редакторі
PC-CARDS, але вона досить неефективна і застосовується рідко. Автоматичнатрасування виконується в програмі PC-ROUTE.
Основні етапи при автоматичному трасуванні наступні:
1. Написання файлу стратегії трасування. CTL, що містить наступні розділи:
. Основні параметри трасування - завдання сіток трасування для хвильового алгоритму, алгоритму трасування, порядку розводки зв'язків, діагональної розводки, мінімізації перехідних отворів, згладжування кутів;
. Додаткові параметри трасування - типи перехідних отворів, сітка перехідних отворів, завдання областей трасування, кількості проходів на шар, відстані до краю конструктиву, ціни перехідних отворів, переважного розміщення компонентів та ін;
. Параметри перетрассіровкі (RIP-UP) - завдання числа проходів основного алгоритму трасування, Rip-Up і алгоритму оптимізації числа перехідних отворів, завдання цін на повторні проходи.
. Правила для провідників - ширина провідників, відстані між провідниками та контактами.
. Класи ланцюгів - завдання правила для провідників, пріоритету розводки, шарів розводки і перерахування ланцюгів, що входять в цей клас.
. Опис шарів - вказівка числа шарів розводки і завдання пріоритетних напрямків розводки по шарах.
2. Запуск автоматичної трасування.
Розведена плата запам'ятовується у файлі з розширенням. PCB
6. Висновок результатів на зовнішні пристрої.
Для виведення графічного зображення принципової схеми, способудрукованої плати з розміщеними компонентами і розведеними зв'язками слідпідготувати спеціальні файли для виведення на зовнішні пристрої, що маютьрозширення. PLT. Для цього використовуються рафіческіе редактори PC-CAPS і PC-
CARDS. Далі підготовлені файли виводяться на зовнішні пристрої з допомогоюспеціальних програм.
Висновки.
У процесі проектування друкованої плати були отримані результати,наведені на доданих роздруківках і були зроблені наступні висновки.
Система P-CAD є досить потужним інструментом дляпроектування радіоелектронних пристроїв, що дозволяє виконувати весь циклпроектування від синтезу структури пристрою до випуску конструкторськоїдокументації. Єдиний недолік цієї системи - злегка незручнийінтерфейс не дозволяє швидко та ефективно усувати виникаючі помилки,особливо початківцям користувачам.
-----------------------
[1] Проектування друкованої плати виконувалось у системі P-CAD версії 8.5
