Номинальное значение ширины проводника t рассчитывается по формуле:
t = tм.д+½D tно½, (3.5.11)
где tм.д - минимально допустимая ширина проводника, рассчитывают в
зависимости от токовой нагрузки (см. далее);
Расстояние между соседними элементами проводящего рисунка устанавливают в зависимости от электрических и конструкторско-технологических требований. Минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка Sм.д выбирается из расчета обеспечения электрической прочности изоляции, а наименьшее номинальное расстояние определяют по формуле:
S= Sм.д+ D tво , (3.5.12)
Расчет минимального расстояния для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками диаметрами D1 и D2 производят по формуле:
l=(D1+D2)/2+t× n+S×(n+1)+Tl, (3.5.13)
где n - количество проводников;
Tl - позиционный допуск расположения печатного проводника
(Tl=0.1мм).
Разработка печатной платы устройства с использованием САПР
Система PCAD 8.5 позволяет выполнять следующие проектные операции: создание символов элементов принципиальной электрической схемы и корпусов; графический ввод принципиальной электрической схемы и конструктивов плат проектируемого устройства; ручную и автоматическую трассировку печатных проводников произвольной ширины; автоматизированный контроль результатов проектирования ПП на соответствие принципиальной электрической схеме.
Программный комплекс PCAD включает в себя взаимосвязанные пакеты программ, образующих систему сквозного проектирования ПП электронной аппаратуры. В ее состав входят следующие программы [7]:
Schematic Editor – графический ввод и редактирование принципиальной электрической схемы;
Symbol Editor – графический ввод и редактирование символов радиоэлектронных компонентов на принципиальных схемах;
PCB Editor – графический ввод и редактирование конструктивов ПП, автоматическое или ручное размещение компонентов на плате;
Part Editor – графический ввод и редактирование корпусов компонентов РЭА и стеков контактных площадок.
Графический редактор принципиальных схем и символов компонентов имеет два режима: Schematic Editor и Symbol Editor. После загрузки графического редактора экран дисплея форматируется и разбивается на несколько зон. Зона меню подкоманд, предназначенная для команд графического редактора, расположена справа от окна и внизу под ним. Команды выбираются щелчком левой кнопки мыши. Расположенные справа команды имеют подкоманды, список которых выводится на экран после выбора основной команды.
В схемном графическом редакторе полная информация о чертеже заносится в 18слоев, устанавливаемых по умолчанию. На каждой фазе работы с графическим редактором необходима не вся имеющаяся информация, поэтому часть слоев делают невидимыми. Информация о слоях выводится по команде View Layer. Всего слоев поддерживается до 100. Слои могут быть окрашены в любой из 16 цветов. Каждый слой имеет одно из трех состояний: OFF – слой невидим и недоступен, ON – слой видим но недоступен, ABL – слой видим и может стать активным.
Также отличительной особенностью PCAD является использование атрибутов. Атрибуты состоят из двух частей: ключевого слоя и значения, разделенных знаком равенства “=”. Ключевое слово должно начинаться с буквы и иметь длину до 23 символов. Значение атрибута представляет собой последовательность чисел или текстовых переменных, разделенных запятыми. После вода атрибута ключевое слово и знак равенства становятся невидимыми на экране.
При использовании атрибутов можно значительно облегчить работу со схемой. В частности можно использовать автоматическое создание корпусов компонентов, автоматическое присвоение имени цепи и др [7].
Для дискретных компонентов не должны присутствовать имена и номера выводов на схеме. Имя дискретного компонента не слое DEVICE не наносится. Номера выводов по команде Enter/Packing Data наносят на слое ATTR2, который в дальнейшей работе выключают.
Для резисторов дополнительно следует указать атрибут RVALUE=<номинал>. Он необходим для диагностики ошибок, связанных с отсутствием резистора в цепях для микросхем с открытым коллектором.
Для дискретных компонентов целесообразно создавать два УГО: для вертикального и горизонтального расположения на схеме.
Основным инструментом при автоматической трассировке ПП в пакете PCAD является файл стратегии. Поэтому опишем некоторые его основные установки для объяснения нашего способа разводки.
После выбора пункта Routing Parameters в основном меню программы Autorouter на экране появится меню, в котором можно устанавливать параметры.
Приведем основные из них:
- первоначально устанавливаем метрическую систему измерения, т.к. все наши элементы рисовались в ней;
- устанавливаем основную координатную сетку шагом 1,25 мм, что соответствует технологическим требованиям;
- устанавливаем количество слоев для трассировки - четыре;
- устанавливаем тип трассировки – наиболее целесообразным является тип Steiner, которая позволяет выполнять Т-образные соединения и другие соединения, которые минимизируют расстояния между точками;
- устанавливаем порядок трассировки – по рекомендациям авторов ставим порядок Short-Long, т.е. сначала будут трассироваться короткие цепи, а затем – длинные. Это дает меньшее количество не разведенных цепей;
- на первоначальном этапе произведем отключение диагональной трассировки, т.к. она может дать несоблюдение допустимых зазоров, однако после первого этапа трассировки окажется, что зазоры соблюдаются, то можно установить Diagonal Routing и повторить трассировку, что, возможно, даст улучшение;
- проведем включение режима минимизации количества переходных отверстий, сделав установку Via minimization;
- установим режим сглаживания углов Perform Beveling. В этом случае будет производиться замена прямоугольных изгибов проводников, где это возможно на изгибы под углом 45°. Установим здесь параметр During+After, т.к. он наиболее эффективный;
- установим параметр Jog Elimination который осуществляет ликвидацию выступов печатных проводников. Процедура заключается в том, что: 1. Ликвидируются выступы, остающиеся после перемещения переходных отверстий; 2. Два или более сегмента проводника заменяются по возможности одним сегментом.
На этом заканчивается установка основных параметров трассировки, и переходим к установке дополнительных параметров.
Войдя в режим Detailed Routing Parameters, у нас есть возможность произвести следующие установки:
- установим тип переходных отверстий (Via Type) Through который позволит создавать сквозные переходные отверстия;
- далее необходимо установить параметр Via Sites который определяет размещение переходных отверстий. Произведем установку All Grid Points, что предоставит возможность располагать переходные отверстия во всех точках координатной сетки;
- разрешим размещение переходных отверстий на всей плате, произведя установку в пункте Via Lattice Region параметра Entire Board;
- установим размеры области поиска пути для трассы в пункте Route Search Area Size. Следуя указаниям авторов, установим в этом пункте значение 3;
- определим число основных проходов алгоритма “лабиринт”– Number of Maze Router Passes. В связи с тем, что уже на третьем проходе размер области поиска увеличен в 4 раза, то установим количество проходов равное 3;
- произведем открытие всей площади платы для трассировки, на последнем проходе установив параметр Full Board;
- согласно технологическим требованиям и, исходя из коэффициента заполнения, установим минимальное расстояние трасс от края платы равное 0,5;
- в следующем окне установим только параметр Even Distribution, который позволит равномерно распределять проводники на всех парах слоев. При отсутствии этой установки, будет поставлено значительно больше переходных отверстий, и проводники будут располагаться неравномерно.
Перейдем к установке параметров алгоритма Rip-Up. Этот параметр позволяет управлять наиболее мощным средством программы.
Произведем установку следующих пунктов:
- установим количество проходов каждого алгоритма трассировки. Пункт Normal трогать не будем, т.к. там уже находится значение установленное ранее. В пункте Rip-Up установим количество проходов равное 10. В пункте Optimize установим количество попыток переразвести связи равное 10;
- включим режим уплотнения трасс Trace Hugging, что дает нам уплотнение трасс и экономию пространства на ПП;
- отключим режим Penalize Corners уменьшающий количество изгибов проводника, т.к. он вступает в противоречие с предыдущим режимом.
Остальные установки оставим без изменений.
Произведем определение контактных площадок. Этим пунктом мы зададим размет и форму контактных площадок.
В соответствии с рассчитанными ранее параметрами площадок под контакты и переходные отверстия произведем установки. Так же надо установить отключение проводимости во внутреннем слое и установить расположение контактных площадок в узлах координатной сетки.
Определим правила прокладки проводников.
В этом пункте алгоритма воспользуемся ранее рассчитанными параметрами проводников и внесли их в данный пункт.
Определим классы цепей.
Этот раздел позволяет задать определенные цепи, которые будут разводиться особым способом.
Здесь осуществляется ввод параметров цепей питания и земли. Установим для этих цепей высокий приоритет.
Произведем описание слоев.
В этом пункте можно задать количество трассируемых слоев отличных от общего количества слоев ПП, задать предпочтительное направление трассировки для каждого из трассируемых слоев.
Далее проведем заполнение таблицы слоев, в которой каждому слою укажем направление разводки.
Перейдем к конструктору контактных площадок. В данном пункте произведем только установку имен файлов входной базы данных ПП, входной файл стратегии трассировки и имя проекта. От внесения изменений можно отказаться, нажав Exit.
Таким образом, мы провели конфигурирование файла стратегии. Оттрассировав плату по данной стратегии, мы получим плату соответствующую нашим расчетным данным.
После того, как мы развели плату, необходимо оформить ее как чертеж в соответствии с требованиями [6]. Система PCAD не позволяет полностью провести оформительскую работу, и поэтому воспользуемся системой AutoCAD. Для того чтобы AutoCAD смог прочитать чертежи слоев и печатной платы преобразуем файлы с расширением “.pcb” в файлы формата “.dxf”. сделать это можно воспользовавшись функцией PCAD.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
