50 х 46,5 мм2.
Однако на печатном узле такого размера невозможно разместить все элементы вместе с переходными отверстиями и печатными проводниками, что наглядно проиллюстрировано на рис. 2.
Рис. 2.
Таким образом, мы вынуждены увеличить размеры печатной платы. При этом коэффициент использования будет меньше требуемого в задании.
Опытным путем (методом подбора) было установлено, что оптимальный размер платы, при котором возможно создать данный печатный узел, равен 50*35 мм2. Коэффициент использования при этом равен:
K= SЭЛЕМЕНТОВ/ SПП = 3483/ 5600 =0,62
6 Создание библиотеки компонентов
При создании библиотеки компонентов печатного узла необходимо:
1) При помощи редактора Symbol Editor создать условное обозначение компонента согласно ГОСТ 2.728- 74, ГОСТ 2.730- 73. Установить атрибуты {RefDes}, {Type} (для однозначной идентификации элемента на последующей электрической схеме) и базовую точку {RefPoint} (рис. 3). Проверить правильность создания условного обозначения (командой Utils/Validate).
Рис. 3. Условное обозначение резистора
2) При помощи редактора Pattern Editor создать посадочное место под компонент с учетом геометрических размеров корпуса и контактных площадок. Установить атрибуты {RefDes}, {Type} (для однозначной идентификации элемента на последующей схеме компоновки печатного узла) и точку привязки (рис. 4). Проверить правильность создания посадочного места (командой Utils/Validate).
Рис. 4. Посадочное место под элемент С33-2Н с атрибутами
3) В менеджере библиотек Library Executive произвести соединение посадочного места с условным обозначением путём задания соответствия между контактными площадками первого и контактами второго с указанием их типов (рис. 5). Проверить правильность создания компонента (командой Utils/Validate).
Рис. 5. Таблица соответствия для элемента С33-2Н
В результате проделанной работы получается файл библиотеки компонентов *.lib, содержащий всю необходимую информацию об элементной базе печатного узла (рис. 6).
Рис. 6. Библиотека компонентов печатного узла
7 Формирование схемы электрической принципиальной с протоколом ошибок
Формирование принципиальной электрической схемы производится в редакторе Schematic. Процесс создания схемы можно разделить на несколько этапов:
1) Настройка среды редактора:
-установка формата рабочей области;
-установка миллиметрового шага сетки;
-установка кириллического шрифта в качестве стандартного;
-установка ширины линий;
-создание шаблона штампа (согласно ЕСКД) в виде файла *.ttl и его подключение к документу;
-подключение ранее созданной библиотеки компонентов;
2) Непосредственное создание схемы:
-размещение обозначений компонентов в рабочей области графического редактора и объединение выводов проводниками;
-редактирование положения элементов и надписей на схеме;
3) Проверка схемы средствами редактора (командой Utils/ERC..).
Результатом проделанной работы является *.sch-файл схемы электри-ческой принципиальной, а также *.erc-файл протокола ошибок (см. Приложение 1).
Текст протокола ошибок:
P-CAD Electrical Rules Check Report
F:\Olesya kurs\shema po kursachu.erc:
ERC Report Options:
-------------------
Single Node Nets: On
No Node Nets: On
Electrical Rules: On
Unconnected Pins: On
Unconnected Wires: On
Bus/Net Rules: On
Component Rules: On
Net Connectivity Rules: On
Hierarchy Rules: On
ERC Errors:
-----------
SINGLE NODE NETS:
0 warning(s) detected.
0 error(s) detected.
NO NODE NETS:
ELECTRICAL RULES:
Warning 1 -- Net NET00030 has no output pins
Warning 2 -- Net GND has no input pins
Warning 3 -- Net GND has no output pins
Warning 4 -- Net NET00031 has no input pins
Warning 5 -- Net NET00031 has no output pins
Warning 6 -- Net VCC has no output pins
Warning 7 -- Net NET00069 has no output pins
Warning 8 -- Net NET00000 has no output pins
Warning 9 -- Net NET00034 has no input pins
Warning 10 -- Net NET00034 has no output pins
Warning 11 -- Net NET00039 has no output pins
Warning 12 -- Net NET00040 has no output pins
Warning 13 -- Net NET00041 has no output pins
Warning 14 -- Net NET00043 has no input pins
Warning 15 -- Net NET00043 has no output pins
Warning 16 -- Net NET00044 has no input pins
Warning 17 -- Net NET00044 has no output pins
Warning 18 -- Net NET00047 has no input pins
Warning 19 -- Net NET00048 has no input pins
Warning 20 -- Net NET00049 has no input pins
Warning 21 -- Net NET00049 has no output pins
Warning 22 -- Net NET00052 has no input pins
Warning 23 -- Net NET00052 has no output pins
Warning 24 -- Net NET00051 has no input pins
Warning 25 -- Net NET00051 has no output pins
Согласно протоколу, принципиальная электрическая схема не содержит ошибок. Таким образом, мы можем перейти к компоновке печатного узла.
8 Компоновка (NET лист, протокол ошибок)
Для процесса компоновки создадим архивную библиотеку компонентов (командой Library/Archive library..)и список соединений (командой Utils/Generate Netlist..) в редакторе Schematic. Таким образом, мы можем просто загрузить всю схему в редактор PCB.
Фрагмент списка соединений:
и его продолжение, касающееся связей выводов компонентов:
Протокол ошибок создания архивной библиотеки:
9 Трассировка
Работа в редакторе PCB состоит из следующих этапов:
1) Настройка среды редактора (схожа с настройкой среды редактора Schematic,поэтому рассмотрим особенности):
-установка миллиметровых шагов сетки 2,5 (для последующего построения контуров платы) и 0,625 (для задания шага трассировки);
-подключение ранее созданной архивной библиотеки компонентов;
-подключение к документу списка соединений;
В результате в рабочей области появятся посадочные места компонентов, выводы которых соединены согласно принципиальной электрической схеме.
-создание контура платы в слое Board;
-создание монтажных отверстий на плоскости платы (аналогично контактным площадкам, но с заданием параметра Shape/Mounting Hole). Так как размеры платы относительно невелики, то сделаем 2 крепежных отверстия диаметром 2 мм ;
-создание запретной зоны для трассировки (Keepout) в виде линии, действующей на всех слоях платы (настройка производится командой Options / Current Keepout). Применим минимально допустимую запретную зону, равную одному шагу трассировочной сетки, то есть 0,625 мм ;
-установка посадочных мест компонентов в пределах разрешенной зоны трассировки (рис. 7)
а)
б)
Рис. 7. Размещение компонентов и печатных проводников на плате: а) до трассировки; б) после трассировки
3) Трассировка платы:
-задание правил трассировки (командой Options/Design Rules):
- минимальное расстояние между элементами шелкографии 0.0мм (команда Design\SilkscreenClearance);
- минимально допустимое расстояние между двумя отверстиями оставим по умолчанию 13.0 mil (команда Design\HoleToHoleClearance);
- минимально допустимое расстояние между краями печатного рисунка на верхней и нижней сторонах платы 0,25мм (команда Layer\Pad to Pad, Pad to Via, Pad to Line, Line to Via, Line to Line, Via to Via);
- ширина проводников платы равна минимально допустимой для класса точности 3, то есть 0,25мм (команда Line Options\Width);
- ширину проводников входной цепи (POWER) зададим равной 1 мм, так как через данные печатные проводники будет проходить большой ток (вкладка Net Class в окне настроек Options/ Design Rules);
- размеры переходных отверстий согласно (команда Options\Via Style..);
-создание печатного рисунка платы:
Для трассировки платы применим стандартный трассировщик Quick Route. Но так как в нем нельзя задать необходимый шаг трассировки – 0.625мм, а лишь равный четырем значениям ( 25 mil, 20 mil, 16,7 -16,6 - 16,7 mil (для нерегулярной сетки) и 12,5 mil), то, применив шаг 25 mil (равно 0.635мм), оттрассируем плату в автоматическом режиме. Затем изменим шаг сетки на 0.625 мм и отредактируем положения переходных отверстий, проводников и надписей обозначений элементов.
Рис. 8. Результат трассировки: а) верхняя, б) нижняя сторона платы
10 Файл отчетов о трассировке
Проверка правильности трассировки печатной платы осуществляется командой Utils/DRC...
Отчет о трассировке:
TEXT VIOLATIONS:
WIDTH VIOLATIONS:
Warning: Width violation tests were not performed because
of missing Width rule.
COPPER POUR VIOLATIONS:
P-CAD Design Rule Check Report
PLANE VIOLATIONS:
COMPONENT VIOLATIONS:
DRILL VIOLATIONS:
DRC Summary:
Netlist:
Errors: 0
Warnings: 0
Ignored Errors: 0
Clearance:
Unrouted Nets:
Unconnected Pins:
Net Length:
Silk Screen:
Errors: 126
Text:
Width:
Copper Pour:
Plane:
Component:
Drilling:
Таким образом, проделанную работу по проектированию печатного узла можно считать завершенной.
Заключение
В процессе выполнения курсового проекта мы научились проектировать печатные узлы и, в частности, разрабатывать их в среде проектирования P-CAD.
Результатом работы является комплект файлов и документов, описывающих конструкцию печатного узла шестиуровневого индикатора напряжения аккумуляторной батареи. При этом полученная печатная плата соответствует не всем требованиям, указанным в задании, но приведены причины невозможности их выполнения.
Список литературы
1.Коваленко В.В. Курс лекций по дисциплине «Информационные технологии проектирования РЭС».
2.Сускин В.В. Курс лекций по дисциплине «Технологии РЭС».
3. В.В. Сускин, Г.А. Шашкина, Е.Н. Соколина P-CAD. Создание элементов интегрированной библиотеки: методические указания к лабораторной работе / В.Ф.Шевченко.- Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т,2008. - 16 с.
4. В.В. Сускин, Г.А. Шашкина, Е.Н. Соколина P-CAD. Создание компонента, схемы принципиальной электрической: методические указания к лабораторной работе / В.Ф.Шевченко.- Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т,2008. - 16 с.
5. В.В. Сускин, Г.А. Шашкина, Е.Н. Соколина P-CAD. Размещение компонентов схемы на печатной плате. Трассировка печатных плат: методические указания к лабораторной работе / В.Ф.Шевченко.- Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т,2008. - 32 с.
6. Чип и Дип: Пассивные элементы (электронный ресурс). – Адрес: http://www.chip-dip.ru/catalog/1619.aspx ;
9. ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные размеры. - М.: Изд-во стандартов,1979.-4с.
10. ГОСТ 2.728- 74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы. - М.: Изд-во стандартов,1974.
11. ГОСТ 2.730- 73. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые. - М.: Изд-во стандартов,1973.
Страницы: 1, 2, 3
