Ing. Vítězslav Novák, Ph.D. Ing. Petr Kahle, Ing. Jiří Starý, Ph.D. Návrhové systémy plošných spojů

Ing. Vítězslav Novák, Ph.D. Ing. Petr Kahle, Ing. Jiří Starý, Ph.D.

Návrhové systémy plošných spojů

Vysoké učení technické v Brně 2011

Tento učební text byl vypracován v rámci projektu Evropského sociálního fondu č. CZ.1.07/2.2.00/07.0391 s názvem Inovace a modernizace bakalářského studijního oboru Mikroelektronika a technologie a magisterského studijního oboru Mikroelektronika (METMEL). Projekty Evropského sociálního fondu jsou financovány Evropskou unií a státním rozpočtem České republiky.


1

Obsah (Styl Nadpis seznamu) 1

ÚVOD ................................................................................................................................8

2

ZAŘAZENÍ PŘEDMĚTU VE STUDIJNÍM PROGRAMU ........................................8 2.1 2.2

3

ORCAD .............................................................................................................................9 3.1 3.2

4

NÁVRH SCHÉMATU ......................................................................................................9 NÁVRH DESKY - LAYOUT .......................................................................................18

PADS – ÚVOD ................................................................................................................26 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

5

ÚVOD DO PŘEDMĚTU ...................................................................................................8 VSTUPNÍ TEST ..............................................................................................................8

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA...................................................................................26 ZÁKLADNÍ PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ (SHELL) ..............................................................27 OVLÁDÁNÍ ZÁKLADNÍCH FUNKCÍ...............................................................................30 KNIHOVNY (LIBRARIES) ............................................................................................31 DEFINOVÁNÍ NÁVRHOVÝCH PRAVIDEL (DESIGN RULES, LAYER DEFINITION)...........34 SDÍLENÍ A PŘENOS DAT MEZI PROGRAMY, TVORBA VÝSTUPNÍCH SOUBORŮ A HLÁŠENÍ. 38

EDITOR ELEKTRICKÝCH SCHEMAT POWERLOGIC......................................42 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

ZÁKLADNÍ OBRAZOVKA, USPOŘÁDÁNÍ, PŘEHLED ČÁSTÍ, UŽIVATELSKÉ PROSTŘEDÍ ..42 KRESLENÍ, TVORBA TEXTU (DRAFTING TOOLBOX)....................................................50 NÁSTROJE PRO TVORBU EL. SCHÉMAT (DESIGN)........................................................52 KNIHOVNY (LIBRARIES), TVORBA SOUČÁSTEK A SPEC. SYMBOLŮ .............................55 DEFINOVÁNÍ NÁVRHOVÝCH PRAVIDEL (DESIGN RULES) ...........................................62 ECO, OLE SDÍLENÍ A PŘENOS DAT MEZI SCHÉMATEM A DALŠÍMI PROGRAMY...........64 GENEROVÁNÍ VÝSTUPNÍCH SOUBORŮ A HLÁŠENÍ, TVORBA DOKUMENTACE ..............67

6 KOMPLEXNÍ NÁVRHOVÝ SYSTÉM PRO DESKY PLOŠNÝCH SPOJŮ – POWERPCB I ........................................................................................................................72 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA PROGRAMU: ...............................................................72 NASTAVENÍ UŽIVATELSKÉHO PROSTŘEDÍ ..................................................................76 FUNKCE PRO MANIPULACI S OBJEKTY (SELECT, FIND, MOVE, COPY, DELETE) .........79 NASTAVENÍ SYSTÉMOVÝCH A NÁVRHOVÝCH PARAMETRŮ (SETUP)...........................82 VLOŽENÍ SOUČÁSTKY Z KNIHOVNY DO NÁVRHU ........................................................85 FUNKCE PRO KRESLENÍ OBJEKTŮ (DRAFTING COMMAND).........................................86 FUNKCE PRO ODMĚŘOVÁNÍ MEZER A KÓTOVÁNÍ........................................................93 POUŽITÍ A DEFINOVÁNÍ NÁVRHOVÝCH VRSTEV (LAYERS) .........................................96

7 KOMPLEXNÍ NÁVRHOVÝ SYSTÉM PRO DESKY PLOŠNÝCH SPOJŮ – POWERPCB II .....................................................................................................................100 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7

ROZMISŤOVÁNÍ SOUČÁSTEK (PLACING PARTS) .......................................................100 EDITACE VÝVODŮ SOUČÁSTEK, PRŮCHODŮ MEZI VRSTVAMI A PROPOJEK ...............112 DEFINOVÁNÍ NÁVRHOVÝCH PRAVIDEL (DESIGN RULES) .........................................115 INTERAKTIVNÍ TVORBA SPOJŮ .................................................................................120 NÁSTROJE PRO KONTROLU NÁVRHOVÝCH PRAVIDEL (VERIFY DESIGN TOOLS).......125 ZPĚTNÁ ANOTACE MEZI SCHÉMATEM A NÁVRHEM PLOŠNÝCH SPOJŮ (ECO) ...........127 NAPOJENÍ NA AUTOROUTERY A DALŠÍ PROGRAMY...................................................130

2

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

8

BLAZEROUTER ......................................................................................................... 133 8.1 8.2 8.3 8.4

9

UŽIVATELSKÉ PROSTŘEDÍ PROGRAMU, ZOBRAZENÍ DESKY / SPOJŮ, PRÁCE SE SOUBORY 133 DIALOGOVÁ OKNA .................................................................................................. 137 KONCEPT AUTOROUTOVÁNÍ .................................................................................... 144 NASTAVENÍ HODNOT A PARAMETRŮ ....................................................................... 156

VÝROBA A MONTÁŽ DPS....................................................................................... 154 9.1 9.2 9.3

10 10.1 10.2 11 11.1

DRUHY PROPOJOVACÍCH STRUKTUR.......................................................... 154 METODY VÝROBY PROPOJOVACÍCH STRUKTUR..................................... 156 POPIS STANDARDNÍCH OPERACÍ PŘI VÝROBĚ DPS ................................. 162 MONTÁŽNÍ A PROPOJOVACÍ SESTAVY ....................................................... 171 DRUHY MONTÁŽNÍCH A PROPOJOVACÍCH SESTAV................................ 171 TECHNOLOGICKÉ POSTUPY MONTÁŽE ...................................................... 173 DODATKY ............................................................................................................... 180 VÝSLEDKY KONTROLNÍCH OTÁZEK A NEŘEŠENÝCH PŘÍKLADŮ ............................... 180


3

Seznam obrázků OBRÁZEK 3.1.1: OBRÁZEK 3.1.2: OBRÁZEK 3.1.3: OBRÁZEK 3.1.4: OBRÁZEK 3.1.5: OBRÁZEK 3.1.6: OBRÁZEK 3.1.7: OBRÁZEK 3.1.8: OBRÁZEK 3.1.9: OBRÁZEK 3.1.10: OBRÁZEK 3.2.1: OBRÁZEK 3.2.2: OBRÁZEK 3.2.3: OBRÁZEK 3.2.4: OBRÁZEK 3.2.5: OBRÁZEK 3.2.6: OBRÁZEK 3.2.7: OBRÁZEK 3.2.8: OBRÁZEK 3.2.9: OBRÁZEK 4.2.1: OBRÁZEK 4.2.2: OBRÁZEK 4.2.3: OBRÁZEK 4.2.4: OBRÁZEK 4.2.5: OBRÁZEK 4.2.6: OBRÁZEK 4.3.1: OBRÁZEK 4.3.2: OBRÁZEK 4.4.1: OBRÁZEK 4.4.2: OBRÁZEK 4.4.3: OBRÁZEK 4.5.1: OBRÁZEK 4.5.2: OBRÁZEK 4.5.3: OBRÁZEK 4.5.4: OBRÁZEK 4.5.5: OBRÁZEK 4.5.6: OBRÁZEK 4.5.7: OBRÁZEK 4.5.8: OBRÁZEK 5.1.1: OBRÁZEK 5.1.2: OBRÁZEK 5.1.3: OBRÁZEK 5.1.4: OBRÁZEK 5.1.5: OBRÁZEK 5.1.6: OBRÁZEK 5.1.7: OBRÁZEK 5.1.8: OBRÁZEK 5.4.1: OBRÁZEK 5.4.2: OBRÁZEK 5.4.3:

PROJECT MANAGER .....................................................................................9 TOOLBAR A POPIS JEDNOTLIVÝCH TLAČÍTEK .............................................10 SCHEMATIC PAGE EDITOR TOOL PALETTE .................................................11 PART..........................................................................................................13 KONTEXTOVÉ MENU...................................................................................13 PROPERTY EDITOR – ZÁLOŽKA PARTS ........................................................15 PROPERTY EDITOR – ZÁLOŽKA SCHEMATICS NETS ....................................15 CREATE NETLIST .......................................................................................16 NEW PART PROPERTIES .............................................................................17 PLACE PIN ..................................................................................................18 NÁSTROJOVÁ LIŠTA PROGRAMU LAYOUT ...............................................19 POSTUP NAČTENÍ NETLISTU .......................................................................20 NASTAVENÍ RASTRŮ (SYSTEM SETTINGS)...................................................21 EDIT OBSTACLE .........................................................................................21 POSTUP NASTAVENÍ VRSTEV PŘI POKLÁDÁNÍ SPOJŮ ...................................22 KONTEXTOVÉ MENU ..................................................................................23 VYLÍVÁNÍ MĚDÍ ..........................................................................................24 POST PROCESS, KONTEXTOVÉ MENU .........................................................24 NASTAVENÍ PARAMETRŮ PRO VÝSTUPY .....................................................25 ZÁKLADNÍ OBRAZOVKA, USPOŘÁDÁNÍ, PŘEHLED ČÁSTÍ ............................27 STANDARDNÍ NÁSTROJOVÁ LIŠTA ..............................................................28 STAVOVÝ ŘÁDEK (STATUS BAR) ...............................................................28 PLOVOUCÍ INFORMAČNÍ OKNO (STATUS) ...................................................28 PLOVOUCÍ NÁSTROJOVÝ PANEL .................................................................29 NASTAVENÍ BAREV ....................................................................................29 NASTAVENÍ TYPU DAT PRO EXPORT ...........................................................30 DRAFTING TOOLBOX .................................................................................30 MANAŽER KNIHOVEN .................................................................................32 KNIHOVNY ................................................................................................32 EDITACE OBSAHU KNIHOVEN .....................................................................33 DESIGN RULES...........................................................................................34 DEFAULT RULES ........................................................................................34 CLEARANCE...............................................................................................35 ROUTING RULES ........................................................................................35 HISPEED RULES .........................................................................................35 CLASS RULES ............................................................................................36 NET RULES ................................................................................................36 LAYERS SETUP ..........................................................................................37 ZÁKLADNÍ OBRAZOVKA.............................................................................42 STANDARDNÍ NÁSTROJOVÁ LIŠTA ..............................................................43 VÝBĚROVÁ NÁSTROJOVÁ LIŠTA .................................................................43 STAVOVÝ ŘÁDEK .......................................................................................44 PLOVOUCÍ INFORMAČNÍ OKNO ...................................................................44 PLOVOUCÍ NÁSTROJOVÝ PANEL .................................................................44 DIALOGOVÉ OKNO DISPLAY COLORS. .......................................................46 ÚPRAVA PARAMETRŮ SOUČ. ......................................................................49 PRACOVNÍ PLOCHA EDITORU SOUČÁSTEK ..................................................57 NÁSTROJOVÁ LIŠTA EDITORU SOUČÁSTEK .................................................58 ZÁLOŽKA GATES .......................................................................................59

4


OBRÁZEK 5.6.1: VZHLED PRACOVNÍ PLOCHY PO ÚPRAVĚ OKEN .......................................... 65 OBRÁZEK 5.6.2: OKNO ZÁLOŽKY SELECTION ...................................................................... 65 OBRÁZEK 5.6.3: OKNO ZÁLOŽKY DESIGN ........................................................................... 66 OBRÁZEK 5.6.4: OKNO ZÁLOŽKY DOCUMENT ..................................................................... 66 OBRÁZEK 5.6.5: OKNO ZÁLOŽKY PREFERENCES ................................................................. 66 OBRÁZEK 5.7.1: DIALOGOVÉ OKNO BASIC SCRIPTS............................................................. 69 OBRÁZEK 5.7.2: DIALOGOVÉ OKNO PLOT ............................................................................ 70 OBRÁZEK 6.1.1: ZÁKLADNÍ OBRAZOVKA ............................................................................ 72 OBRÁZEK 6.1.2: NÁSTROJOVÁ LIŠTA .................................................................................. 73 OBRÁZEK 6.1.3: PANEL DRAFTING...................................................................................... 73 OBRÁZEK 6.1.4: PANEL DESIGN .......................................................................................... 73 OBRÁZEK 6.1.5: PANEL AUTODIM....................................................................................... 74 OBRÁZEK 6.1.6: PANEL ECO .............................................................................................. 74 OBRÁZEK 6.1.8: PLOVOUCÍ NÁSTROJOVÝ PANEL ................................................................. 75 OBRÁZEK 6.1.9: NASTAVENÍ POLÁRNÍHO NÁVRHOVÉHO RASTRU ....................................... 75 OBRÁZEK 6.2.1: DIALOGOVÉ OKNO DISPLAY COLORS SETUP ............................................. 76 OBRÁZEK 6.2.2: NASTAVENÍ ZOBRAZENÍ PRO JEDNOTLIVÉ SÍTĚ SPOJŮ - VIEW NETS .......... 77 OBRÁZEK 6.3.1: KONTEXTOVÉ MENU ................................................................................. 79 OBRÁZEK 6.3.2: VÝBĚR OBJEKTU FUNKCÍ EDIT/FIND...................................................... 80 OBRÁZEK 6.3.3: EDIT/FILTER.......................................................................................... 81 OBRÁZEK 6.5.1: VLOŽENÍ SOUČÁSTKY Z KNIHOVNY DO NÁVRHU ....................................... 85 OBRÁZEK 6.6.1: NÁSTROJOVÝ PANEL DRAFTING COMMAND.............................................. 86 OBRÁZEK 6.6.2: NASTAVENÍ PARAMETRŮ PRO KRESLENÍ ................................................... 86 OBRÁZEK 6.6.3: ROZLÉVÁNÍ MĚDĚNÝCH PLOCH ................................................................. 88 OBRÁZEK 6.6.4: NASTAVENÍ PARAMETRŮ PŘI TVORBĚ ROZLÉVANÉ MĚDĚNÉ PLOCHY ....... 88 OBRÁZEK 6.6.5: NASTAVENÍ TYPU VNITŘNÍ VRSTVY........................................................... 89 OBRÁZEK 6.6.6: NASTAVENÍ SÍTÍ SPOJŮ PRO VNITŘNÍ ČLENĚNOU VRSTVU .......................... 90 OBRÁZEK 6.6.7: ROZLITÍ MĚDĚNÉ PLOCHY VE VNITŘNÍ VRSTVĚ ......................................... 90 OBRÁZEK 6.6.8: NASTAVENÍ PRO TVORBU KOMBINOVANÝCH VNITŘNÍCH VRSTEV ............. 90 OBRÁZEK 6.6.9: ADD KEEPOUT DIALOG ............................................................................. 91 OBRÁZEK 6.6.10: DIALOG PRO PŘIDÁNÍ DALŠÍCH ATRIBUTŮ K SOUČÁSTCE NA DESKU ......... 92 OBRÁZEK 6.6.11: DVA REF.DES. NA RŮZNÝCH KRESLICÍCH VRSTVÁCH ............................. 92 OBRÁZEK 6.7.1: PANEL VIEW CLEARANCE ......................................................................... 93 OBRÁZEK 6.7.2: PLOVOUCÍ NÁSTROJOVÝ PANEL AUTODIMENSIONING .............................. 94 OBRÁZEK 6.7.3: NASTAVENÍ PARAMETRŮ PRO TVORBU KÓT .............................................. 94 OBRÁZEK 6.7.4: NASTAVENÍ ZNAČEK PRO KÓTOVÁNÍ ......................................................... 95 OBRÁZEK 6.7.5: NASTAVENÍ PRO TEXTOVÉ ŘETĚZCE V KÓTĚ.............................................. 95 OBRÁZEK 6.7.6: KÓTOVÁNÍ V RUČNÍM REŽIMU ................................................................... 95 OBRÁZEK 6.8.1: NASTAVENÍ ELEKTRICKÝCH VRSTEV DESKY ............................................. 97 OBRÁZEK 6.8.2: MODIFIKACE POČTU EL. VRSTEV .............................................................. 97 OBRÁZEK 6.8.3: PŘIŘAZENÍ POŘADÍ EL. VRSTEV ..................................................................... 97 OBRÁZEK 6.8.4: PŘIŘAZENÍ DOKUMENTAČNÍCH VRSTEV .................................................... 98 OBRÁZEK 6.8.5: NASTAVENÍ NEELEKTRICKÝCH VRSTEV DESKY ......................................... 99 OBRÁZEK 7.1.1: FIXACE POLOHY (GLUE).......................................................................... 101 OBRÁZEK 7.1.2: TVORBA SOUČÁSTKOVÝCH POLÍ.............................................................. 101 OBRÁZEK 7.1.3: NASTAVENÍ METODY MINIMALIZACE DÉLKY SPOJŮ PRO DANOU SÍT ........ 102 OBRÁZEK 7.1.4: ODSOUVÁNÍ SOUČÁSTEK ......................................................................... 103 OBRÁZEK 7.1.5: NASTAVENÍ METODY ODSOUVÁNÍ SOUČÁSTEK PŘI JEJICH KOLIZI ................ 103 OBRÁZEK 7.1.6: NASTAVENÍ KRITÉRIÍ PRO VYROVNÁNÍ .................................................... 103 OBRÁZEK 7.1.7: EFEKTIVNOST MINIMALIZACE DÉLKY SPOJŮ ........................................... 104

Návrhové systémy plošných spojů OBRÁZEK 7.1.8: OBRÁZEK 7.1.9: OBRÁZEK 7.1.10: OBRÁZEK 7.1.11: OBRÁZEK 7.1.12: OBRÁZEK 7.1.13: OBRÁZEK 7.1.14: OBRÁZEK 7.1.15: OBRÁZEK 7.1.16: OBRÁZEK 7.2.1: OBRÁZEK 7.2.2: OBRÁZEK 7.2.3: OBRÁZEK 7.3.1: OBRÁZEK 7.3.2: OBRÁZEK 7.3.3: OBRÁZEK 7.3.4: OBRÁZEK 7.3.5: OBRÁZEK 7.3.6: OBRÁZEK 7.3.7: OBRÁZEK 7.4.1: OBRÁZEK 7.4.2: OBRÁZEK 7.4.3: OBRÁZEK 7.4.4: OBRÁZEK 7.4.5: OBRÁZEK 7.5.1: OBRÁZEK 7.5.2: OBRÁZEK 7.5.3: OBRÁZEK 7.5.4: OBRÁZEK 7.6.1: OBRÁZEK 7.6.2: OBRÁZEK 7.7.1: OBRÁZEK 7.7.2: OBRÁZEK 8.1.1: OBRÁZEK 8.3.1: OBRÁZEK 8.4.1: OBRÁZEK 8.4.2: OBRÁZEK 8.4.3: OOBRÁZEK 8.5.1: OBRÁZEK 8.5.2: OBRÁZEK 8.5.3: OBRÁZEK 8.5.4: OBRÁZEK 9.1: OBRÁZEK 9.2: OBRÁZEK 9.3: OBRÁZEK 9.4: OBRÁZEK 9.5: OBRÁZEK 10.1: OBRÁZEK 10.2: OBRÁZEK 10.3: OBRÁZEK 10.4:

5

AUTOMATICKÉ PŘEČÍSLOVÁNÍ REFERENČNÍCH NÁZVŮ SOUČÁSTEK.........104 OKNO MODULU AUTOMATIC CLUSTER PLACEMENT................................105 NASTAVENI PRO TVORBU SKUPIN ............................................................106 INTERAKTIVNÍ TVORBA SKUPIN ...............................................................106 ZOBRAZENÍ SKUPIN SOUČÁSTEK V NÁVRHU - CLUSTER VIEW MODE ......107 KONTEXTOVÉ MENU PRO SKUPINU (CLUSTER)........................................107 NASTAVENÍ PRO ROZMISŤOVÁNÍ SKUPIN .................................................108 NASTAVENÍ PRO ROZMISŤOVÁNÍ SOUČÁSTEK..........................................109 PRŮBĚH JEDNOTLIVÝCH ETAP ROZMISŤOVÁNÍ SOUČÁSTEK ....................111 DIALOGOVÉ OKNO PRO EDITACI VÝVODŮ POUZDRA SOUČÁSTKY.............112 DIALOGOVÉ OKNO PRO EDITACI TVARU PRŮCHODU MEZI VRSTVAMI .......113 NASTAVENÍ TVARU A VELIKOST PROPOJEK .............................................114 DIALOGOVÉ OKNO PRO NASTAVENÍ NÁVRHOVÝCH PARAMETRŮ .............115 VOLBA TYPU NÁVRHOVÉHO PARAMETRU ................................................116 NASTAVENÍ ŠÍŘEK SPOJŮ A IZOLAČNÍCH VZDÁLENOSTÍ ...........................117 NASTAVENÍ PRAVIDEL PRO TVORBU SPOJŮ ..............................................117 NASTAVENÍ SPECIÁLNÍCH PARAMETRŮ ....................................................118 NASTAVENÍ NÁVRHOVÝCH PRAVIDEL PRO SKUPINY SPOJŮ ......................118 NASTAVENÍ NÁVRHOVÝCH PRAVIDEL PRO JEDNOTLIVÉ SPOJE .................119 NÁSTROJE PRO TVORBU A EDITACI SPOJŮ ................................................120 KONTEXTOVÉ MENU PO VÝBĚRU VODIČE.................................................121 KONTEXTOVÉ MENU PO VÝBĚRU SPOJE....................................................123 OKNO PRO NASTAVENÍ PŘECHODŮ (TEARDROPS) ....................................124 VLOŽENÉ FREE VIAS (NADBYTEČNÉ VIA) .................................................124 DÁVKOVÁ KONTROLA NÁVRHOVÝCH PARAMETRŮ VERIFY DESIGN ........125 NASTAVENÍ KONTROLY IZOLAČNÍCH VZDÁLENOSTÍ ................................126 NASTAVENÍ KONTROLY ELEKTRODYNAMICKÝCH PARAMETRŮ................126 NASTAVENÍ DOPLŇUJÍCÍCH ÚDAJŮ PRO EDC ...........................................127 PLOVOUCÍ NÁSTROJOVÝ PANEL ECO ......................................................128 NASTAVENÍ ZÁPISU DO ANOTAČNÍHO SOUBORU ......................................129 BLAZEROUTER DIALOG ............................................................................130 BLAZEROUTER – ROUTING STRATEGY ....................................................131 UŽIVATELSKÉ PROSTŘEDÍ ........................................................................134 OKÉNKO “COMAND WINDOW” .................................................................137 NAVIGAČNÍ OKÉNKO – KDYŽ JE VYBRÁN VÝVOD (PIN) ............................139 NAVIGAČNÍ OKÉNKO – KDYŽ JE VYBRÁN VIA OTVOR...............................139 NAVIGAČNÍ OKÉNKO – KDYŽ JE VYBRÁNA SOUČÁSTKA ...........................140 OKÉNKO OBJECT VIEW V PROJECT EXPLORER .......................................141 OKÉNKO CONTENTS V PROJECT EXPLORER .............................................142 OKÉNKO INDEX V PROJECT EXPLORER ....................................................143 OKÉNKO SEARCH V PROJECT EXPLORER ..................................................143 PŘÍKLAD TG. POSTUPU VÝROBY DVOUVRSTVÝCH DPS ..........................159 LAMINACE FOTOREZISTU ........................................................................163 TECHNOLOGICKÉ OMEZENÍ U SÍTOTISKOVÉ NEPÁJIVÉ MASKY.................166 SERVISNÍ POTISK A PŘÍKLAD APLIKACE VODIVÉHO INKOUSTU................167 TYPICKÝ VZHLED POKOVENÉHO OTVORU S HALEM ..............................168 PŘÍKLADY UPEVNĚNÍ SOUČÁSTEK...........................................................172 TVARY VÝVODŮ .....................................................................................172 FIXACE VÝVODŮ TZV. TECHNOLOOGIÍ CUT AND CLINCH.........................173 AUTOMATIZOVANÁ MONTÁŽ ELEKTRONICKÝCH SOUČÁSTEK .................175

6 OBRÁZEK 10.5: OBRÁZEK 10.6: OBRÁZEK 10.7:

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně ČISTÁ A KOMBINOVANÁ PM Z JEDNÉ STRANY PM ................................ 177 KOMBINOVANÁ POVRCHOVÁ MONTÁŽ Z OBOU STRAN ........................... 177 MONTÁŽNÍ LINKA PRO POVRCHOVOU MONTÁŽ ...................................... 178


7

Seznam tabulek TABULKA 1: TABULKA 2: TABULKA 3: TABULKA 4:

POPISY JEDNOTLIVÝCH TLAČÍTEK ..................................................................10 POPISY PRO SCHEMATIC PAGE EDITOR ...........................................................11 POPIS TLAČÍTEK NÁSTROJOVÉ LIŠTY LAYOUT.............................................19 SROVNÁNÍ RŮZNÝCH TYPŮ PÚ ....................................................................168

8


1 Úvod Tento elektronický text je určen pro distanční formu (DiV) bakalářského studijního programu EEKR. Obsahuje ucelený pohled na nejvýznamnější a u nás nečastěji používané programové vybavení pro kreslení schémat a návrh desek plošných spojů (DPS), spolu se základní informací o vlastní výrobě a montáži DPS. Zde uvedené informace jsou aktuální k přelomu roku 2003/2004

2 Zařazení předmětu ve studijním programu Předmět návrhové systémy plošných spojů je zařazen jako volitelný oborový předmět do 3. ročníku bakalářského studia na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií. Předmět patří do tříletého studijního oboru Mikroelektronika a technologie (MET) v bakalářském studijním programu Elektrotechnika, elektronika, komunikační a řídící technika. Odbornou výuku v oboru zajišťují především Ústav mikroelektroniky a Ústav elektrotechnologie. Cílem studijního oboru MET je vychovat bakaláře jako vysokoškolsky vzdělaného provozního odborníka se znalostmi návrhu a technologie integrovaných obvodů, elektronických systémů a přístrojů pro využití v nejrůznějších oblastech elektrotechniky.

2.1 Úvod do předmětu Cílem tohoto materiálu, je seznámit studenty s komplexním návrhovým softwarem PADS (PowerLogic a PowerPCB včetně BlazeRouteru), a porovnat jej s dalšími produkty: Formica, Eagle, Orcad. Neklade si za cíl podat zcela vyčerpávající informace o ovládání jednotlivých programů, k tomu slouží Resource Kity jednotlivých programů, ale spíše umožnit orientaci v základní struktuře bloků programu a získat jistotu v jednotlivých etapách návrhu desek plošných spojů.

2.2 Vstupní test Prerekvizitou k úspěšnému zvládnutí tohoto výukového materiálu je minimálně uživatelská znalost práce s počítačem typu PC, respektive obsluha libovolného operačního systému z rodiny Microsoft (W98, Millenium, W2000, XP). Následující text totiž neslouží k prvotnímu seznámení studenta s PC, ale vysvětluje práci s vysoce expertními programy pro kreslení schémat a návrh DPS.


9

3 OrCAD 3.1 Návrh schématu Cíle kapitoly: -základní termíny při návrhu a výrobě DPS, - postupy při návrhu schématu DPS, -panel nástrojů Toolbar, Schematic Page Editor Filozofie návrhu desky plošných spojů v programovém balíku OrCAD spočívá ve dvou základních oddělených programech a zároveň dvou oddělených knihovnách. Pro návrh schématu slouží program CAPTURE, kterému přísluší knihovna schematických značek a symbolů. Pro návrh DPS pak slouží program zvaný LAYOUT se svou vlastní knihovnou pouzder. Pro přechod mezi těmito dvěma programy se používá netlist. Ten je možné generovat i v jiných formátech než jen pro OrCAD. Proto je možné schéma nakreslené v ORCADu převádět i do dalších systémů jako je například ALLEGRO, MENTOR, PCAD PADS a další. Stejně tak LAYOUT obsahuje utility pro export či import rozpracovaných nebo již hotových DPS jiných formátů. Příkladem mohou být opět systémy PADS, PCAD, PROTEL, TANGO a další. Součástí programového balíku jsou samozřejmě také programy pro předvýrobní zpracování dat, například program pro generování dat pro vrtačku GERBTOOL.

Program CAPTURE se skládá ze tří základních částí. Schematický návrh jako celek se ovládá z okna Project Manager (Obrázek 3.1.1), které se automaticky vytvoří při otevření stávajícího projektu nebo při definování projektu nového. V tomto okně se zobrazuje struktura vlastního návrhu, který se skládá ze schématu, seznamu a definic použitých schematických značek, ze seznamu souborů s nastavením pro další zpracování schématu (například nastavení simulačních profilů pro PSPICE) a ze seznamu výstupních souborů, jako jsou například netlisty, rozpisy materiálů nebo výsledky simulací PSPICE. Oken Project Manager může být otevřeno více najednou a schematické značky, celé části schémat příp. i simulační profily apod. je možné mezi těmito okny vzájemně přetahovat a kopírovat.

Obrázek 3.1.1: Project Manager

10


Nejpoužívanější příkazy obsahuje nástrojová lišta zvaná Toolbar viz Obrázek 3.1.2. Příkazová tlačítka jsou k dispozici v závislosti na režimu činnosti a okamžitém stavu programu. Popisy jednotlivých tlačítek jsou uvedeny v Tabulka 1.

Obrázek 3.1.2: Toolbar a popis jednotlivých tlačítek

Tabulka 1:Popisy jednotlivých tlačítek Tlačítko

Název

Popis

Příkaz menu

New

Vytvoření nového dokumentu.

File→New

Open Save Print Cut Copy Paste Undo Redo Zoom In

Otevření existujícího návrhu nebo knihovny Uložení schematické stránky nebo značky. Tisk aktivní schematické Stránky nebo značky. Vyříznutí vybraného objetu z dokumentu a jeho umístění do clipboardu Zkopírování vybraného objetu z dokumentu do clipboardu Umístění obsahu clipboardu do dokumentu v místě kurzoru Zrušení provedení předchozího příkazu Zrušení provedení příkazu undo Zvětšení měřítka zobrazení

File→Open File→Save File→Print Edit→Cut Edit→Copy Edit→Paste Edit→Undo Edit→Redo

View→Zoom In View→Zoom Zoom Out Zmenšení měřítka zobrazení Out View→Zoom Zoom Area Zobrazení vybraného okna Area View→Zoom Zoom All Zobrazení celého dokumentu All Očíslování součástek vybra- Tools→Annotat Annotate ných schematických stránek e Back Zpětná anotace vybraných Tools→Back Annotate schematických stránek Annotate Kontrola návrhových praviDesign Tools→Design del vybraných Rules Rules Check schematických stránek Check

Návrhové systémy plošných spojů Create Netlist Cross Reference Bill of Materials Snap to Grid Project Manager Help

11 Vytvoření netlistu vybraných schematických stránek Vytvoření souboru křížových odkazů součástek vybraných schematických stránek Vytvoření seznamu součástek použitých ve vybraných schematických stránkách Zapnutí-vypnutí práce v rastru Zobrazení okna Project manager aktivního schematického návrhu

Tools→Create Netlist

Nápověda

Help

Tools→Cross Reference Tools→Bill Materials

of

Option→Snap to Grid Option→Project Manager

Další základní částí je Schematic Page Editor tool palette, viz Obrázek 3.1.3 který slouží k vytváření a editaci schematických stránek. Je zde možné vkládat schematické značky, propojovat je pomocí vodičů, sběrnic a návěští, definovat vlastnosti jednotlivých součástek i vodičů a vkládat další grafické objekty a texty.

Obrázek 3.1.3: Schematic page editor tool palette a popis jednotlivých tlačítek

Tabulka 2:Popisy pro Schematic page editor Tlačítko

Název

Popis

Select

Výběr jednoho objektu kliknutím. Při současném držení CTRL výběr více objektů.

Part

Wire

Net alias

Bus

Vyvolání schematické značky z knihovny za účelem jejího umístění ve schématu Propojování vodičem pod úhlem 90%. Při současném držení SHIFT pod libovolným úhlem. Umístění jména nebo sběrnice=propojování vývodů pomocí návěští. Kreslení sběrnicí pod úhlem 90%. Při současném držení SHIFT pod libovolným úhlem.

Příkaz menu

Place→Part

Place→Wire

Place→Net alias

Place→Bus

12

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Vodivé propojení křížících Junction se vodičů a jejich odboček (puntíkem). Umístění vstupu vodiče do Bus entry sběrnice. Vyvolání schematické Power značky napájecího napětí. Vyvolání schematické Ground značky společného vodiče. Vytvoření schematické Hierarchical značky která bude Block reprezentovat subschéma. Umístění značky Hierarchical propojovacího uzlu (svorky) Port v subschématu. Umístění značky Hierarchical propojovacího uzlu jako vývodu na schematické Pin značce subschématu. Umístění Off Page svorky, kterou se propojují uzly mezi Off-Page Connector jednotlivými schematickými stránkami návrhu. No Connect Umístění značky nezapojeného vývodu. Line Kreslení úsečky Kreslení lomených čar pod úhlem 90%. Při současném Polyline držení SHIFT pod libovolným úhlem. Kreslení obdélníku. Při Rectangle současném držení SHIFT pod libovolným úhlem. Kreslení elipsy. Při Ellipse současném držení SHIFT kreslení kružnice. Kreslení oblouku. Při současném držení SHIFT bude zachován poloměr Arc shodný s předchozím obloukem. Umístění textu (bez Text elektrického významu)

Place→Junction Place→Bus entry Place→Power Place→Ground Place→Hierarchica l Block Place→Hierarchica l Port Place→Hierarchica l Pin Place→Off-Page Connector Place→No Connect Place→Line Place→Polyline

Place→Rectangle Place→Ellipse

Place→Arc

Place→Text

Vložení součástky do výkresu provedeme tlačítkem Part viz Obrázek 3.1.4 nebo příkazem z menu Place→Part, po kterém se obrazí dialogové okno Place Part. V tomto okně je zobrazen seznam součástek z aktuálně označené knihovny. Seznam připojených knihoven je zobrazen v části Libraries. Připojení požadované knihovny je možné použitím tlačítka Add


13

Library, naopak odpojení knihovny provedeme tlačítkem Remove Library. Tlačítkem Part Search lze také vyhledávat zadanou součástku nejen v knihovnách zobrazených v části Libraries, ale ve všech dostupných knihovnách OrCADu. Po vybrání součástky se zobrazí její schematická značka, v části Packaging počet značek v jednom pouzdře (Parts per Pkg) a možnost zobrazení konkrétního hradla (Part). V části Graphic můžeme zvolit mezi normálním (Normal) a alternativním (Convert) zobrazením značky (např. použití české a americké normy pro kreslení schematických značek, v případě, že je alternativní symbol v knihovně nadefinován).

Obrázek 3.1.4: Part Po potvrzení výběru se součástka přichytí ke kurzoru a levým tlačítkem ji lze umístit do výkresu. Pod pravým tlačítkem myši se skrývá kontextové menu - Obrázek 3.1.5, kde je možné součástku rotovat, zrcadlit, editovat její vlastnosti nebo grafické znázornění (bez vlivu na knihovnu), případně ji smazat.

Obrázek 3.1.5: kontextové menu

14


Propojování součástek lze provádět několika způsoby. Nejběžnější způsob je použití vodičů (Wire). Příkaz vybereme buď tlačítkem Wire v nástrojové liště nebo z menu Place→Wire. Najedeme kurzorem na místo odkud chceme táhnout vodič a kliknutím levého tlačítka umístíme počátek vodiče. Pohybem kurzoru kreslíme vodič. Jedním kliknutím levého tlačítka pokládáme jednotlivé segmenty vodiče, dvojitým kliknutím provedeme ukončení. Pro vodivé spojení křížících se vodičů se používá příkaz Junction. Lze ho vybrat použitím stejnojmenného tlačítka nebo z menu Place→Junction. Na kurzor se pak přichytí puntík, který je nutné umístit do místa křížení. Další možností propojování součástek je použití návěští. To se využívá především jako náhrada za dlouhé a nepřehledné vodiče nebo při propojování pomocí sběrnic. Z nástrojové lišty vybereme Net Alias nebo z menu Place→Net Alias. Otevře se dialogové okno, ve kterém je možné zapsat název návěští, případně definovat další parametry. Po stisknutí tlačítka OK je návěští přichyceno na kurzor a levým tlačítkem myši ho lze umístit k vodiči. Vodivě spojeny jsou pak vodiče se stejným návěštím. V případě, že návěští končí číslicí, je při vybírání dalších vodičů automaticky inkrementováno. Poslední možností propojování vodičů je použití symbolů napájení a zemnění. Ty se vkládají do schematu tlačítky Power a Ground, případně z menu příkazy Place→Power resp. Place→Ground. Stejně jako v případě návěští platí, že vodivě spojeny jsou vodiče označené stejným jménem. Property Editor Jednou z nejdůležitějších činností při návrhu DPS je definování vlastností součástek, spojů, pinů, případně dalších objektů. Především definování vlastnosti součástek a spojů, jako jsou jméno, hodnota, typ pouzdra, je klíčové pro tvorbu netlistu a převedení hotového schématu do prostředí pro návrh desky. K tomu slouží Property Editor, viz Obrázek 3.1.6, který je přístupný v kontextovém menu pod pravým tlačítkem myši nebo příkazem Edit→Properties. Nejprve je však nutné označit objekty, jejichž vlastnosti chceme upravovat. Tabulka v kartě Parts obsahuje velké množství položek, které jsou uspořádané podle toho, jaký je zvolený filtr. Pro návrh plošných spojů se používají filtry Capture a Layout. Mezi základní položky zobrazené v tabulce patří Value (hodnota nebo typ součástky), Reference (pořadové označení součástky) a PCB Footprint (označení pouzdra). Správné vyplnění těchto položek je nezbytné pro přechod na návrh desky plošných spojů. V případě, že jedno pouzdro obsahuje více součástek (např. 7400 = 4 hradla NAND), lze příslušné hradlo vybrat v položce Designator. Další položky, ve kterých mohou být zaznamenány další informace o součástkách (např. cena, výrobce, objednací číslo) je možné vytvořit a editovat po stisknutí tlačítka New.


15

Obrázek 3.1.6: property editor – záložka Parts

Obrázek 3.1.7: property editor – záložka Schematics Nets V kartě Schematics Nets Obrázek 3.1.7 je možné kromě jména spoje (Name) již nyní definovat například typickou (Connwidth), maximální (Maxwidth) a minimální (Minwidth) šířku konkrétního spoje nebo skupiny spojů a nebo také přiřadit vrstvu vylívanou mědí (vrstva typu Plane) konkrétnímu uzlu (položka Plainlayers). Vytvoření rozpisky materiálu a netlistu Generování netlistu Generování netlistu se spouští příkazem Tools→Create Netlist nebo tlačítkem Create Netlist, viz Obrázek 3.1.8. Musí však být aktivní okno Project Manager a vybraná schematická stránka nebo celé schéma. V dialogovém okně Create Netlist je pak na výběr několik typů netlistů, kde je možné zvolit konkrétní netlist pro převod do požadovaného systému.

16


Obrázek 3.1.8: Create Netlist Pro převod do programu OrCAD Layout zvolíme záložku Layout. Zde je nutné zvolit jednotky ve kterých budeme pracovat (zpravidla se používají palce - Inches) a nastavit cestu a název souboru s netlistem. V položce Run ECO to Layout je také možné zapnout komunikaci schématu s plošným spojem. Knihovny schematických značek Program pro práci s knihovnami schematických značek se spouští příkazem File→Open/New→Library. Název knihovny a seznam jejich značek se zobrazí v Okně Project Manager. Při dvojitém kliknutí na vybranou schematickou značku se otevře okno Part Editor a zobrazí v něm její grafickou reprezentaci. V Project Manageru je možné současně otevřít knihoven několik a mezi nimi součástky přemísťovat nebo kopírovat. Výběrem pinu nebo skupiny pinů a následnou volbou Edit Properties je možné editovat vlastnosti pinů, Vlastnosti schematické značky je možné upravovat Příkazem Options→Part Properties. Vlastnosti celé součástky se nacházejí v tabulce Edit Part Properties, která je dostupná příkazem Options→Package Properties. Nová schematická značka se vytváří příkazem Design→New Part. Příkaz je dostupný pouze v případě, že je aktivní okno Project Manager a v něm pomocí myši zvýrazněný název knihovny, do které se má nová značka definovat. Program zobrazí dialogové okno New Part Properties viz Obrázek 3.1.9, které je shodné s oknem Edit Part Properties.


17

Obrázek 3.1.9: New Part Properties V něm je nutné nastavit následující položky: Name – název značky v knihovně a zároveň údaj v poli Value ve schématu Part Reference Prefix – Vzor pořadového označení součástky (např. R u odporů, IO u integrovaných obvodů atd.) PCB Footprint – název pouzdra součástky. Tento údaj je možné vložit až ve schématu. Je však velmi důležitý pro převod do programu Layout. Create Convert View – volba možnosti vytvářet alternativní schematickou značku. Parts per Package – počet značek v jednom pouzdře Package Type – nastavení, zda jsou všechny značky v pouzdře stejné (homogeneous) nebo ne (heterogeneous) Part Numbering – nastavení způsobu značení jednotlivých značek z jednoho pouzdra (např. IO1A – Alphabetic, IO1-1 - Numeric) Part Number Visible – nastavení viditelnosti čísel pinů Part Aliases – možnost vložení dalších názvů Attach Implementation – připojení podobvodu ke schematické značce Po stisku tlačítka OK se zobrazí okno Part Editor s čárkovaně označeným tělem značky. Vně tohoto obrysu budou piny, uvnitř je možné definovat grafickou podobu značky. Velikost obrysu je možné měnit tažením myší. Piny je možné vkládat pomocí tlačítek Place Pin nebo Place Pin Array. V dialogovém okně Obrázek 3.1.10 je nutné definovat: Name – jméno pinu Number – číslo, odpovídající umístění v pouzdru součástky Shape – tvar pinu Type – typ pinu. Podle tohoto typu se provádí kontrola návrhových pravidel.

18


Obrázek 3.1.10: place pin Grafická podoba značky uvnitř čárkovaně označeného těla součástky, které nebude ve schématu vidět, se realizuje pomocí pomocí tlačítek Place line, Place polyline, Place Rectangle, Place elipse, Place Arc a Place text Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s jednotlivými funkčními bloky programu CAPTURE. Řešené příklady: -editujte základní vlastnosti součástek ve schématu Řešení: Vybereme součástky, jejichž vlastnosti chceme editovat. To provedeme buď levým tlačítkem myši nebo příkazem Edit→Select All označíme všechy objekty ve schématu. Z kontextového menu vybereme příkaz Property Editor. Po zobrazení tabulky vlastností zvolíme záložku Parts, ve které již můžeme vyplňovat vlastnosti součástek. Protože tabulka obsahuje velké množství položek, můžeme použít filtr podle toho jaké položky cheme upravovat. Mezi nejdůležitější vlastnosti patří Value (hodnota nebo typ součástky), Reference (pořadové označení součástky) a PCB Footprint (název pouzdra) při zvoleném filtru LAYOUT a položka Reference (označení hradla v případě, že se v pozdře nachází více obvodů) při zvoleném filtru CAPTURE. Kontrolní otázky a neřešené příklady: - vyvolejte součástku z knihovny! - Co je to Netlist a k čemu slouží?

3.2 Návrh desky - LAYOUT Cíle kapitoly: -Seznámení s postupy při návrhu desky DPS. -panel nástrojů Layout,načtení netlistu, pokládání spojů, vylívání oblastí mědí, výstupy pro výrobu Spuštěním programu LAYOUT a následným otevřením souboru s deskou plošných spojů se otevře základní okno programu. V jeho horní části se nachází nástrojová lišta s tlačítky nejpoužívanějších příkazů a pracovních módů. Ve spodní části lišty se pak zobrazuje


19

aktuální pozice kursoru a aktuální vrstva – viz Obrázek 3.2.1. Jednotlivá tlačítka jsou popsána v Tabulka 3

Obrázek 3.2.1: Nástrojová lišta programu LAYOUT Tabulka 3:Popis tlačítek nástrojové lišty LAYOUT Tlačítko

Název

Popis

Příkaz menu

Open

Otevření existujícího návrhu nebo knihovny Uložení plošného spoje nebo knihovny pouzder Otevření okna editoru pouzder součástek. Smazání vybraného objektu. Umístění kurzoru na vybraný objekt.

File→Open

Save Library manager Delete Find Edit View Spreadsheet Zoom In Zoom Out Zoom All

Zobrazení okna Edit Layer Přístup k tabulkám

Obstacle Tool

Zvětšení měřítka zobrazení Zmenšení měřítka zobrazení Zobrazení celého návrhu Zobrazení informačního okna Volba režimu práce se součástkami Volba režimu práce s pájecími ploškami Volba režimu práce s objekty typu Obstacle

Text Tool

Volba režimu práce s texty

Query Component Tool Pin Tool

Connection Tool

Uživatelské propojování mimo schéma Režim práce s chybovými Error Tool hlášeními Nastavení barev zobrazení Color Setting vrstev a objektů Online DRC

Zapnutí nepřetržité kontroly návrhových pravidel

File→Save File→Library manager Edit→Delete Edit→Find Tool→Layer→Properti es View→Database Spreadsheet View→ Zoom In View→Zoom Out View→Zoom All View→Query Windows Tool→Component→Se lect Tool Tool→Pin→Select Tool Tool→Obstacle→Selec t Tool Tool→Text→Select Tool Tool→Connection →Select Tool Tool→Error→Select Tool Options→Colors Options→User Preferences→Activate Online DRC

20

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Options→User Preferences→Inst. Reconn. Mode

Reconnect Mode

Volba režimu zobrazení propojovacích vektorů

Autopath Route Mode Shove Track Mode Edit Segment Mode Add/Edit RouteMode Refresh All Design Rule Check

Režim vedení spojůOptions→Route Setting automatické pokládání spojů Režim vedení spojů Options→Route Setting s posouváním Režim oprav existujících Options→Route Setting spojů Režim prostého vedení spojů Options→Route Setting Nové překreslení obrazovky Provedení kontroly návrhových pravidel

Auto→Refresh→All Auto→Design Rule Check

Načtení netlistu Převedení schématu do programu Layout se provede načtením Netlistu vygenerovaného editorem schémat, viz Obrázek 3.2.2. Nejprve je nutné připojit knihovny, ve kterých se nacházejí pouzdra součástek použitých ve schématu. To provedeme v okně Lsession příkazem Tools→Library Manager.V části Libraries pomocí tlačítek Add resp. Remove můžeme přidávat resp. vyjímat požadované knihovny. Pro vlastní načtení netlistu zvolíme File→New. Objeví se dialogové okno Load Template File, kde program očekává zadání jména technologického souboru s uloženým nastavením programu. Poté se zobrazí okno Load Netlist Source, ve kterém zadáme jméno souboru s netlistem. V okně Save As zvolíme název budoucího souboru plošného spoje. V případě bezchybného načtení netlistu program na pracovní plochu zobrazí všechny součástky včetně jejich propojení.

Obrázek 3.2.2: Postup načtení netlistu Nastavení rastru, Obrázek 3.2.3, ve kterém bude program pracovat se provede příkazem Options→Systém Settings. Zde je možné definovat v jakých jednotkách bude program zobrazovat rozměry (Disply Units), je možné nastavit rastry pro zobrazení (Visible


21

Grid), pro objekty typu Obstacle a Text (Detail Grid), pro rozmísťování součástek (Place Grid), pro vedení spojů (Routing Grid) a pro prokovy (Via Grid). Tyto nastavení souvisí s třídou přesnosti plošného spoje. V části Rotation je pak možné nastavit podmínky pro rotaci objektů.

Obrázek 3.2.3: nastavení rastrů (System settings) Obrysy desky se definují tlačítkem Obstacle Tool, viz. Obrázek 3.2.4 z nástrojové lišty. Poté s kontextového menu vybereme příkaz New a v dalším Kontextovém menu příkaz Properties. Zobrazí se okno Edit Obstacle.

Obrázek 3.2.4: Edit Obstacle

22


Po vytvoření obrysu plošného spoje je možné přistoupit k rozmísťování součástek. Manuální rozmísťování provedeme tak, že v nástrojové liště zvolíme tlačítko Component. Pak levým tlačítkem myši vybereme nějakou součástku. Ta se přichytí na kurzor a je možné s ní pohybovat po obrazovce. V kontextovém menu, přístupném pod pravým tlačítkem myši, je možné využít dalších příkazů. Mezi nejpoužívanější patří Properties (nastavování parametrů součástky v okně Edit Component), Copy (zkopírování součástky, kopie však není nikam zapojená), Delete (smazání součástky), Rotate (rotace součástky ve směru hodinových ručiček podle nastavení v Systém Settings), Opposite (umístění součástky na druhou stranu – použití zvláště při technologii SMT), Lock (uzamčení součástky – při dalším výběru se program zeptá zda maá součástku odemknout), Fix (uzamčení součástky – odemknutí je možné pouze odstraněním příznaku Fixed v okně Edit Component přístupného tlačítkem View Spreadsheet→Components, výběrem příslušné součástky a výběrem příkazu Properties z kontextového menu) a Minimize Connection(minimalizuje délku propojovacích vektorů). Pro pokládání spojů je nutné patřičně nastavit vrstvy, viz. Obrázek 3.2.5. To je možné provést v okně Layers, přístupném tlačítkem nástrojové lišty View Speadsheet a následným zvolením Layers. V okně je zobrazen seznam všech vrstev a je možné určit, které vrstvy budou využívány například pro pokládání spojů (Routing), pro rozlévanou měď (Plane) – používá se především pro napájecí a zemnicí vrstvy a které vrstvy se používat nebudou (Unused). Nastavení se provádí tak, že se označí vrstva, z kontextového menu vybereme příkaz Properties a v okně Edit Layers zvolíme typ vrstvy. Vrstvy Plane a Routing zároveň určují o kolikavrstvou desku se bude jednat.

Obrázek 3.2.5: postup nastavení vrstev při pokládání spojů Pro návrh nových spojů je nejvhodnější režim prostého vedení spojů (Add/Edit Route Mode) a pro opravy existujících spojů je vhodné přepínat mezi prostým vedením spojů a editací segmentu (Edit Segment Mode).


23

Spoje se pokládají ve vrstvě zvolené v nástrojové liště. Pomocí kliknutí levým tlačítkem myši vybereme spoj. Z nejbližšího uzlu pak dojde k tažení spoje. Při změně směru dochází k automatickému zalamování spojů podle konkrétního nastavení programu. Po stisknutí levého tlačítka myši dochází k fixování segmentu spoje. V případě, že klikneme levým tlačítkem myši na další pájecí plošce, dojde k ukončení vedení spoje. To je také možné provést příkazem Finish z kontextového menu. Zde najdeme také příkazy: End Command – ukončení vedení spoje Finisch – automatické ukončení návrhu spoje Unroute segment – rozpojení jednoho segmentu spoje Unroute – rozpojení celého spoje Unroute Net – rozpojení všech spojů uzlu Copy – duplikace spojového vektoru právě pokládaného spoje Segment – přepnutí do režimu práce se segmentem Exchange Ends – záměna koncového a počátečního bodu při vedení spoje Change Width – okamžitá změna šířky vedeného segmentu Add Via – vložení prokovu Lock/Unlock – uzamknutí a odemknutí spoje Tack – přepojení spojového vektoru do jiného místa téhož uzlu Change Via Type – změna použitého typu prokovu Snap to Grid – zapínání a vypínání práce v rastru při pokládání spojů 135/90/Curve/Any Angle Corners – metody vedení spojů Obrázek 3.2.6: Kontextové menu Vylívání oblastí mědí (a nastavení termálních plošek.) V programu je možné definovat oblasti, které budou celé vyplněny mědí, viz Obrázek 3.2.7. To je možné použitím tlačítka Obstacle z nástrojové lišty a zvolením příkazu New z kontextového menu. Po zvolení příkazu Properties (opět z kontextového menu) se otevře okno Edit Obstacle. V něm je třeba nastavit Obstacle Type na Cooper Pour. Poté je možné definovat další parametry: Width – šířka čáry vymezující obrys zóny Obstacle Layer – vrstva, ve které bude zóna umístěná Clearence – izolační vzdálenost mezi zónou a dalšími elektrickými objekty Z order – priorita zóny. V případě, že bude více zón v jednom místě, bude celá zóna s vyšším číslem. Zóna s nižším číslem bude pouze tam, kde zbude místo. Isolate all track – způsobí dodržení izolačních vzdáleností i ke spojům elektricky spojeným se zónou Net Attachment – specifikace uzlu, ke kterému má být zóna elektricky připojená Hatch Pattern – způsob vykreslování zóny Comp Attachment – Přiřazení zóna k součástce. Při posunu součástky dojde zároveň k posunutí zóny.

24


Obrázek 3.2.7: vylívání mědí Po stisku tlačítka OK je možné definovat obrys zóny. Po ukončení příkazem End Command je oblast vylita mědí. Pájecí plošky, které patří ke stejnému uzlu jako zóna jsou připojeny pomocí termálních plošek. Jejich vlastnosti se definují příkazem Options→Thermal Relief Settings. Zde je možné nastavit šířku paprsků (Spoke Width), šířku prstence okolo vrtacího otvoru (Annular over Drill) a izolační vzdálenost od rozlité mědi (Isolation Width). Výstupy pro výrobu Po dokončení celého návrhu je vhodné provést kontrolu návrhových pravidel. Ta je dostupná příkazem Auto→Design Rule Check. Po ověření správnosti návrhu už zbývá pouze generovat technologická data pro výrobu. V okně Post Process přístupném příkazem Options→Post Process Setings je možné vybrat vrstvu a nastavit parametry pro výstupy, viz Obrázek 3.2.8. Přístup do okna s nastavením parametrů je možný přes kontextové menu a příkaz Properties, viz Obrázek 3.2.9.

Obrázek 3.2.8: Post Process, kontextové menu


25

Obrázek 3.2.9: Nastavení parametrů pro výstupy Tímto způsobem nadefinujeme nastavení pro všechny vrstvy, ze kterých se budou generovat výstupní data. Příkazem Prewiev je možné prohlédnout si jak bude zvolená vrstva vygenerována do souboru. Vlastní generování technologických dat se pak spustí příkazem Run Batch. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s postupy při návrhu desky DPS. Řešené příklady: -Vygenerujte soubory pro souřadnicovou vrtačku! Řešení: Pro vrstvy mezi kterými exitují průchozí otvory v okně Post Process přístupném příkazem Options→Post Process Setings zatrhneme položku Create Drill Files. Program pak vygeneruje soubor s názvem THRUHOLE.TAP pro otvory procházející celou deskou a soubory s názvem X_Y.TAP (kde X a Y jsou čísla vrstev) pro každou dvojici vrstev. Zároveň je vytvořen soubor s příponou .DTS, který obsahuje seznam použitých vrtáků. Vygenerovaná data jsou ve formátu Excellon. Kontrolní otázky a neřešené příklady: - Vyjmenujte základní režimy ručního pokládání spojů a vysvětlete rozdíly mezi nimi?

26


4 PADS – úvod Cílem tohoto materiálu, který popisuje základní strukturu bloků programu a příkazů používaných v jednotlivých etapách návrhu desek plošných spojů, je seznámit studenty s komplexním návrhovým softwarem firmy PADS (PowerLogic a PowerPCB včetně BlazeRouteru)

4.1 Základní charakteristika. Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v pracovním prostředí PADS Program PowerLogic pro kreslení schémat a program PowerPCB pro návrh desek plošných spojů společně vytváří jednotné a ucelené návrhové prostředí. Oba programy mají téměř totožné základní pracovní prostředí, sdílí společnou knihovnu součástek a používají stejný manažér knihoven (Library Manager). Oba programy umožňují definovat nastavení návrhových pravidel pro desky plošných spojů (Design Rules). Nastavení, definované při kreslení schémat se potom přenese spolu s ostatními daty netlistem do navrhované desky. Netlist, jako souhrnná databáze pro přechod do návrhového prostředí desek plošných spojů, tak již může obsahovat podrobné informace o šířce spojů, izolačních mezerách, preferovaných směrech a vrstvách vedení spojů, tak jak jsou známy z prostředí PowerPCB, autorouterů Specctra nebo BlazeRouter. Nastavení těchto parametrů při tvorbě schémat může přinést usnadnění práce, neboť je snazší se orientovat ve spojích a jejich skupinách již v editoru schémat. Programy umožňují křížové vyhledávání součástek a spojů (cross probing) mezi schématem a deskou plošných spojů v PowerPCB či autorouterem BlazeRouter. Přenos a sdílení dat mezi schématem a deskou plošných spojů probíhá jednak klasickým způsobem prostřednictvím netlistu a ECO souborů a jednak přímo pod Windows s využitím systémových služeb OLE. V obou programech je implementován editor makroprogramovacího jazyka Visual Basic od Microsoftu, který umožňuje editovat již zabudované příklady makroprogramů pro automatizaci práce i psát nové makroprogramy podle potřeby uživatele. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s názvy jednotlivých bloků komplexního návrhového software fy. PADS. Řešené příklady: -Zjistěte, jaké je základní nastavení izolačních mezer! Řešení: Setup – Design Rules – Default – Clarence


27

Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jak se jmenuje program pro kreslení schémat a program pro návrh desek v prostředí PADS? -Co to je Netlist? -Jaký je postup při zjišťování šířky spojů?

4.2 Základní pracovní prostředí (SHELL) Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v programech PowerLogic a PowerPCB -standardní nástrojová lišta, stavový řádek, -plovoucí informační okno, nástrojový panel

Obrázek 4.2.1: Základní obrazovka, uspořádání, přehled částí

28

• • •

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Jak je patrno z Obrázek 4.2.1 základní obrazovka je tvořena: Titulkový řádek obsahuje název programu a název aktuálního pracovního souboru Řádek menu (Menu Bar) je tvořen zástupci skupin funkcí používaných při kreslení, návrhu nebo ovládání pracovní plochy, po kliknutí levým tlačítkem myši se rozvine roletka s příslušnými funkcemi dané skupiny Standardní nástrojová lišta s ikonami (Tool Bar - Standard), viz Obrázek 4.2.2

Obrázek 4.2.2: Standardní nástrojová lišta Jednotlivé ikony reprezentují skupiny úkonů, které jsou nejčastěji v návrhovém procesu využívány. Po kliknutí levým tlačítkem na ikonu se objeví dialogové okno, nebo plovoucí nástrojový panel poskytující možnost další zpřesňující volby. Ikony (tlačítka) se shodnou funkcí v obou programech mají i shodný ekvivalent v klávesové kombinaci (Open-Ctrl+O, Save-Ctrl+S.....) PowerLogic má navíc výběrovou nástrojovou lištu (Tool Bar – Object Selector), obsahující v levé části ikony a roletkové menu pro bližší definování výběru objektu, v pravé části ikony pro výběr předchozích (následných) objektů či pohledů, pro OLE napojení na PowerPCB a BlazeRouter a pro definování typu přenášených informací mezi schématem a deskou. Obrázek 4.2.3: Stavový řádek (Status Bar) Stavový řádek - Obrázek 4.2.3 je téměř shodný pro oba programy. V levé části zobrazuje systémová hlášení, vpravo je informace o aktuálních přednastavených hodnotách pro tloušťky čar, nastavení návrhového rastru a absolutních souřadnicích kurzoru vztažených k počátku (Origin). Při přesunu objektů nebo jejich tvorbě jsou zobrazeny i relativní souřadnice vztažené k výchozímu bodu pohybu, případně poslednímu uzlovému bodu. Nastavení velikosti rastru usnadňuje při kreslení schémat dialogové okno Preferences/Design, vyvolané kliknutím pravým tlačítkem myši do stavového řádku. Nastavení lze provést i pomocí zkratkových příkazů G(n) a W(n). Při zadání se objeví dialogové okno, kde je naznačena syntaxe příkazu. Při návrhu plošného spoje vyvolá kliknutí pravým tlačítkem myši do stavového řádku dialogové okno Grid / Width, které umožňuje i nastavení polárního rastru (pro Radial Move). Obdobně jako při kreslení schémat lze nastavení provést pomocí zkratkových příkazů, zde jsou to G(x-y), GV(x-y) a W(n). Při zadání se objeví dialogové okno, kde je naznačena syntaxe příkazu. Plovoucí informační okno (Status) - Obrázek 4.2.4, obsahuje systémová hlášení vztahující se k právě prováděné činnosti, slouží k nastavení rastrového (Snap to Grid), nebo bezrastrového návrhu. Dolní část poskytuje grafickou informaci o velikosti a poloze aktuálně zobrazeného výřezu pracovní plochy (barevná plocha) vzhledem k obrysu výkresu (obdélníkový rámeček na černém pozadí). Kurzorem, přesunutým do této oblasti, lze pomocí levého tlačítka myši měnit polohu výřezu beze změny velikosti (Pan), nebo měnit i jeho velikost tak, že se posunem myši při stisknutém pravém tlačítku vymezí oblast zobrazení (Zoom). Zapnout/vypnout plovoucí informační okno lze z roletového menu Windows/Status, nebo kombinací Ctrl+Alt+S. Obrázek 4.2.4: Plovoucí informační okno (Status)


29

Plovoucí nástrojový panel - Obrázek 4.2.5 je okno, které se otevře v PowerLogic aktivací funkcí Drafting, Design, Busses, v PowerPCB aktivací funkcí Drafting, Design, Autodim a ECO. Obsahuje vlastní výkonné funkce pro danou oblast. Podle zvyklostí Windows je možné ho vlečením přemisťovat, nebo měnit jeho tvar. Obrázek 4.2.5: Plovoucí nástrojový panel Pracovní plocha zobrazuje volitelný výřez pracovní plochy, jejíž maximální rozměr činí u editoru schémat 1400x1400mm, v PowerPCB 1400x850mm. Obsahuje značku relativního počátku souřadného systému (Origin), ke kterému je vztažena aktuální pozice kurzoru, případně pomocný návrhový rastr (Display Grid), který se zapíná a nastavuje v dialogovém okně Setup/Preferences/Global, respektive Setup/Preferences/Grid v PowerPCB. Opět lze použít i zkratkových příkazů GD(n), respektive GD(x y) PowerPCB umožňuje, narozdíl od PowerLogic, zvolit různé měrné soustavy a nastavení rozdílných rastrů v osách X a Y. Nastavení systémových parametrů a uživatelského prostředí. Systémové parametry jsou skupinou údajů jejichž nastavení ovlivňuje celý návrhový systém, nebo skupinu funkcí. Patří sem velikost a vzhled pracovní plochy, nastavení návrhového a pomocného rastru, tvar kurzoru, velikost použitých textových řetězců apod. Nastavení barev pro zobrazení jednotlivých objektů (barevného schéma pro návrhové prostředí ve schématu) umožňuje Setup/Display Colors - Obrázek 4.2.6. Pomocí dialogového okna je možno vytvořit i několik barevných schémat a uložit je pod různými názvy. Aktuálně nastavené barevné schéma je uloženo v databázi návrhu. Modifikovaný obsah má dialogové okno pro nastavení barevného schématu objektů a viditelnosti jednotlivých atributů v editoru součástek.

Obrázek 4.2.6: Nastavení barev Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s pracovním prostředím programů PowerLogic a PowerPCB. Řešené příklady: -Nastavte bezrastrové kreslení pomocí myši (vypněte Snap to Grid) Řešení: Kurzor na okénko u nápisu Snap to Grid kliknout levým tlačítkem. Prostorové kreslení je vypnuto, když je okénko prázdné Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jaká je klávesová kombinace pro uložení souboru? -Kdy se zobrazují ve stavovém řádku i relativní souřadnice? -Jaký je maximální rozměr pracovní plochy v PowerPCB? -Nastavte v pomocí klávesové kombinace kreslící mřížku (v PowerLogic) 50 mils! -Klávesovou kombinací zapněte (vypněte) plovoucí informační okno!

30


4.3 Ovládání základních funkcí. Cíle kapitoly: -orientace v možnostech ovládání programů PowerLogic a PowerPCB - Načtení a uložení souboru, import a export dat, Kreslení, tvorba textu Programy PowerLogic i PowerPCB umožňují ovládat většinu funkcí alternativně, několika různými způsoby – např. z roletového menu programu, pomocí ikon, nebo pomocí kontextového menu. Kontextové menu se přivolá kliknutím pravého tlačítka myši v pracovním prostoru. V základní podobě, pokud není nic vybráno, obsahuje toto menu sadu základních povelů k výběru objektů. Načtení a uložení souboru je možno provést funkcemi New, Open, Save a Save As z roletového menu File, nebo kliknutím na příslušnou ikonu z nástrojové lišty. Při užití funkce New pro tvorbu nového schéma je načtena původní konfigurace a nastavení parametrů uložené v souboru Default.txt. Použití funkce New v PowerPCB vyvolá dialogové okno, ve kterém lze volit buď původní konfiguraci a nastavení parametrů (System Default Start-up File), nebo uživatelem nadefinované nastavení. Při načtení schématu (soubor s příponou .sch), nebo desky (soubor s příponou .pcb) funkcí Open, případně jeho novém uložení funkcí Save As, se zobrazí okno, pomocí kterého je možné nalistovat zdrojový, nebo cílový adresář. Funkce Save automaticky přepíše již existující soubor na jeho původním místě. Programy PowerLogic i PowerPCB provádí automatické ukládání rozpracovaného návrhu do záložních souborů. Jejich počet a interval ukládaní se nastaví pomocí Setup/ Preferences / Global z roletového menu. Funkce pro import a export dat (Import, Export) umožňují načtení a uložení dat ve formátu ASCII (ASCII Files). Vzhledem k tomu, že programy umožňují selektivní výběr dat z návrhu, lze této funkce využít při přenosu dat do vyšší nebo nižší verze, viz Obrázek 4.3.1 Numerická klávesnice. Při vypnutém NumLock na klávesnici je možné využívat i klávesy v pravé (numerické) části klávesnice takto: Klávesa PgUp = přiblížení obrazu 2x Klávesa PgDn = oddálení obrazu 2x Klávesa Home = celý výkres Klávesa End = výběr zobrazené plochy tažením myši Obrázek 4.3.1: Nastavení typu dat pro export

Obrázek 4.3.2: Drafting Toolbox Kreslení, tvorba textu (Drafting Toolbox), viz Obrázek 4.3.2. je panel s nástroji pro tvorbu doplňujících textových řetězců (Add Text), pomocných čar, oblouků, mnohoúhelníků, kružnic (Create 2D Lines), jejich úpravu (Modify 2D Lines), vytváření ucelených objektů z čar a textových řetězců, načtení těchto objektů z knihovny a jejich uložení do knihovny. Tento plovoucí nástrojový panel, lze otevřít i volbou Window/Drafting Toolbox v roletovém menu. Objekty vytvořené pomocí těchto nástrojů nemají přímý vztah k elektrickému zapojení.


31

V PowerPCB je nástrojový panel obdobný, navíc umožňuje vytvořit obrys desky (Board Outline). Editor součástek (Part Editor) tvoří samostatný modul. Umožňuje v PowerLogic vytvářet a modifikovat schematické značky součástek (CAE Decal), přiřazovat jim příslušné atributy, modifikovat napájecí, zemnící a odkazové symboly, přiřazovat fyzická pouzdra součástkám (PCB Decal), v PowerPCB vytvářet a modifikovat pouzdra součástek (PCB Decal). Knihovna součástek zahrnuje tři vzájemně propojené části: • Part Types - souhrn elektrických informací o součástce (zařazení do logické skupiny, její název a určení, popis zapojení napájecích a zemnících vývodů, popis a přiřazení parametrů vývodům, přiřazení schématické značky (CAE Decal) a fyzického pouzdra (PCB Decal) • CAE Decal - obecná schématická značka, reprezentující součástku ve schématu, vytvářeném pomocí editoru schémat PowerLogic, tuto obecnou značku mohou používat příbuzné součástky, teprve přiřazení vývodů schématické značky k vývodům fyzického pouzdra vznikne určitá součástka. • PCB Decal - grafická reprezentace fyzického pouzdra součástky (footprint), používaná v návrhovém systému desek plošných spojů PowerPCB. V editoru součástek programu PowerLogic lze pouze měnit přiřazení součástky k již existujícímu pouzdru, nové pouzdro je vytvářeno v editoru návrhového systému desek plošných spojů PowerPCB. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s ovládáním základních funkcí programů PowerLogic a PowerPCB. Řešené příklady: -Zjistěte interval ukládání záloh Řešení: Setup – Preference – záložka Global, číslo „interval“ je čas v minutách Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co je to kontextové menu? -Které vzájemně propojené části obsahuje knihovna součástek? -Zvětšete oblast kolem vybraného objektu 4x! -Spusťte editor pro tvorbu textu!

4.4 Knihovny (Libraries) Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v problematice knihoven -manažer knihoven, editace obsahu knihoven, uživatelská knihovna PowerLogic a PowerPCB sdílí společné knihovny a jejich manažer (Library Manager). Po volbě File/Library se v obou programech otevře shodné dialogové okno manažeru Obrázek 4.4.1. Pomocí něj lze listovat v knihovnách a pracovat s objekty v jednotlivých částech knihoven. Editovat, případně vytvářet nové objekty, je možné pouze v aktuálně otevřené

32


knihovně. Součástky mohou být uspořádány do knihoven libovolným způsobem. Standardně dodávané knihovny jsou rozděleny podle výrobců elektronických součástek (AMD, Motorola, Intel apod.) a na univerzální (Common). Uživatel si pochopitelně muže nadefinovat vlastní uživatelskou knihovnu pod svým jménem. Součástí knihoven je již jedna knihovna nazvaná User, která je prázdná a má sloužit jako uživatelská knihovna. Tato knihovna se při instalaci nové verze programu nepřepíše.

Obrázek 4.4.1: manažer knihoven Každá knihovna může obsahovat údaje ve čtyřech oblastech: Decals - grafický popis fyzických pouzder součástek (footprint), tuto oblast knihovny lze v editoru schémat pouze prohlížet. Parts - popis vnitřního elektrického uspořádání, přiřazení vývodů, schematických značek, pouzder a doplňujících informací ke každé součástce Lines - 2D objekty, obrysy standardních desek, značky, rámečky apod. CAE - schématické symboly součástek používané pro kreslení schémat. V panelu Library je možné listovat názvy přístupných knihoven. Pro hledání objektu lze využít volbu ALL Libraries, která zpřístupní současně obsah všech knihoven. Při této volbě lze obsah knihoven pouze prohlížet, ne editovat, nebo vytvářet nové objekty. Seznam dostupných knihoven je možné upravovat. Pomocí panelů New Lib a Lib List je možné upravovat seznam použitelných knihoven. Funkce New Lib umožňuje nadefinovat novou knihovnu, nebo provést inicializaci stávající knihovny (vyprázdní její obsah). Po kliknutí na tlačítko Lib. List se otevře dialogové okno Library List pro nastavení cest k vytvořeným knihovnám, nastavení jejich pořadí, které určuje jak jsou otevírány při hledání objektů a dále umožňuje nastavení jejich dalších parametrů.

Obrázek 4.4.2: Knihovny

Line Items Availible - knihovna obsahující objekty typu 2D Line Read Only - pouze ke čtení (nastavuje se správcem souborů operačního systému) Shared - sdílení knihoven (v počítačové síti) Allow Search - zpřístupní knihovnu pro hledání součástek, nebo jejich načtení do návrhu DPS

Editace obsahu knihoven Manažér knihoven obsahuje nástroje, pomocí kterých lze spustit proces tvorby (New), nebo úpravy (Edit) objektu v knihovně. Objekt je možné vymazat (Delete) a kopírovat


33

(Copy). Manažér umožňuje i import a export vybraného obsahu knihovny, případně vytvořit soubor se jmenným seznamem objektů v knihovně (List to File), viz Obrázek 4.4.3. Použitelnost těchto nástrojů závisí na typu vybraného objektu.

Obrázek 4.4.3: Editace obsahu knihoven Přehled funkcí: New - spustí proces tvorby objektu. Tato funkce je přístupná pro tvorbu fyzického pouzdra součástky -PCB Decals pouze v editoru návrhového systému desek plošných spojů (PowerPCB) a naopak pro tvorbu schematického symbolu -CAE Decals pouze v editoru schémat. V obou editorech jsou přístupné funkce pro tvorbu pomocných objektů (Lines) a součástek (Parts). Objekty Typu Lines lze vytvářet pomocí nástrojů z panelu Drafting v editoru součástek. V případě tvorby objektu typu Parts se otevře dialogové okno pro tvorbu a editaci elektrických atributů. Při tvorbě schematického symbolu CAE Decals nebo pouzdra součástky PCB Decals je aktivován editor součástek Edit - obsah a použití je totožné s funkcí New, rozdíl spočívá v tom, že nevytváříme nový objekt, ale upravujeme stávající, který byl vybrán v knihovně. Delete - odstraní vybraný objekt, nebo vybranou skupinu objektů z kterékoliv oblasti knihovny. Copy - umožňuje zkopírovat vybraný objekt pod novým názvem. Import - pomocí této funkce lze importovat objekty z jiné knihovny, předpokladem je existence příslušného ASCII souboru vytvořeného funkcí Export. Export - umožňuje exportovat vybraný obsah knihovny do ASCII souboru. List to File - vytvoří soubor se jmenným seznamem objektů ve vybrané knihovně Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s knihovnami programů PowerLogic a PowerPCB. Řešené příklady: -Vyvolejte manager knihovny Řešení: roletové menu File - Library Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Lze v PowerPCB editovat schematické symboly součástek (CAE Decal)? -Jaké nástroje obsahuje manager knihoven? -Jak jsou rozděleny standardně dodávané knihovny? -Povolte sdílení knihoven v počítačové síti! -Odstraňte z knihovny součástku ADC80 Analog Device

34


4.5 Definování návrhových pravidel (Design Rules, Layer Definition) Cíle kapitoly: -definování globálních návrhových parametrů, -definování návrhových pravidel pro skuliny spojů, pro jednotlivé spoje, -nastavení vrstev pro tvorbu DPS, export a import návrhových pravidel Modul pro definování návrhových pravidel pro desky plošných spojů (Design Rules), viz Obrázek 4.5.1 je identický v obou editorech. Program PowerLogic umožňuje detailní definování návrhových pravidel již v procesu tvorby elektrického schématu. Program PowerLogic umožňuje provádět i některá další nastavení týkající se návrhu desky plošných spojů již při tvorbě schématu a tato nastavení zahrnout do netlistu pro přenos do návrhového prostředí desek plošných spojů programu PowerPCB . Např. pomocí funkce Setup/Layer Definition je možné nadefinovat elektrické a dokumentační vrstvy pro tvorbu desek plošných spojů. Návrhová pravidla lze nastavit selektivně pro jednotlivé hierarchické úrovně návrhu. Globálně pro všechny spoje (Default), nebo pro charakteristické skupiny spojů (Class), případně je podrobně definovat až na úroveň jednotlivého spoje (Net). Nejvyšší váhu mají pravidla přiřazená jednotlivému spoji, nižší pravidla pro skupinu spojů a nejnižší váhu mají pravidla globální.

Obrázek 4.5.1: Design Rules •

Nastavení globálních návrhových parametrů (Default)

Obrázek 4.5.2: Default Rules Návrhová pravidla lze globálně stanovit pro celou desku boxem Default z dialogového okna Rules, viz Obrázek 4.5.2. Při volbě Default, jsou parametry vztaženy na všechny spoje, kterým nebyly přiřazeny individuální parametry (Class, Nets). Není tedy prováděn jejich výběr a zobrazí se dialogové okno volby typu návrhového parametru (Clearance, Routing, Hi Speed) a ikona pro tvorbu hlášení o nastavených parametrech (Report). Po výběru typu parametrů pro editaci se zobrazí okno pro nastavení jejich hodnoty. Clearance - izolační vzdálenosti a šířka spojů.


35

Panel Clearence, Obrázek 4.5.3 umožňuje definovat minimální izolační vzdálenosti mezi jednotlivými objekty v návrhu desky (spojspoj, spoj-vývod, apod.) a minimální, doporučenou a maximální šířku spoje při jeho tvorbě. Obrázek 4.5.3: Clearance Routing Rules - pravidla pro optimalizaci vedení spojů na desce plošných spojů. Umožňují nastavit metodu minimalizace délky spojů, typ průchodu mezi vrstvami, povolit, případně zakázat automatickou tvorbu a editaci spoje (Routing), určit priority při tvorbě spojů a vrstvu na které má být veden. Length Minimization - metoda minimalizace délky spojů Routing Options - nastavení parametrů pro tvorbu spojů Copper Sharing - povolí tvorbu T spojů Auto Route - povolí tvorbu spojů autorouterem Allow Ripup, Alow Shove - povolí zvednutí, posunutí spoje autorouterem Priority - nastavení pořadí při tvorbě spojů (0 -100, 100 má nejvyšší prioritu) Layer Biasing - výběr vrstev povolených pro tvorbu spojů Vias - povolený typ průchodů mezi vrstvami

Obrázek 4.5.4: Routing Rules HiSpeed Rules - Doplňkové speciální parametry pro tvorbu signálových spojů s vysokým taktovacím kmitočtem (HiSpeed Rules), umožňují nastavit parametry z hlediska souběžného vedení spojů, jejich vzájemné kapacity, impedance a zpoždění signálů, Obrázek 4.5.5. Jsou v návrhovém systému desek plošných spojů PowerPCB používány modulem EDC (Electro Dynamic Checking), kontrolujícím dynamické parametry navržených spojů.

Obrázek 4.5.5: HiSpeed Rules •

Nastavení návrhových pravidel pro skupiny spojů (Class) a spoje (Nets)

Detailní nastavení návrhových pravidel, specifikované do úrovně skupin spojů, případně jednotlivých spojů, se provádí u složitých zapojení desek, kde je nutné postihnout i

36


elektrodynamické parametry průchodu signálů (různá struktura signálových toků, délky logických větví pro rozvod taktovacích signálů s vysokým kmitočtem apod.). Nastavení probíhá stejným způsobem jako při globálním nastavení. V okně Rules však místo Default zvolíme druh objektu (Class, Nets), tím otevřeme příslušná okna pro nadefinování skupiny spojů, nebo označení spoje. •

Definování návrhových pravidel pro skupiny spojů (Class)

V okně Class Rules, Obrázek 4.5.6 je možné nastavit název vytvářené skupiny (Class Name) a přidat ho do seznamu (Class). Obsah skupiny je definován v panelu Nets, kde jsou příslušné spoje vybrány do skupiny. Tyto skupiny spojů mohou např. obsahovat spoje se stejným charakterem přenášených signálů (datové spoje, adresové spoje). Písmena (C), (R), (H) zobrazená za Class, nebo Nets značí, že těmto objektům již jsou přiřazeny vlastní návrhová pravidla a již se na ně nevztahuje globální (Default) nastavení. Po nadefinování je možné skupinám přiřadit jednotlivé typy parametrů (Clearance, Routing, HiSpeed) jako při nastavování globálních parametrů.

Obrázek 4.5.6: Class Rules •

Definování návrhových pravidel pro jednotlivé spoje (Nets)

V dialogovém okně Net Rules, Obrázek 4.5.7 je seznam všech spojů v návrhu (Nets), po výběru požadovaného spoje a kliknutí na ikonu reprezentující typ definovaného parametru, je možné tento parametr individuálně nastavit pro vybraný spoj.

Obrázek 4.5.7: Net Rules •

Nastavení vrstev pro tvorbu desky plošných spojů (Layers)

Funkce umožňující nadefinovat elektrické a dokumentační vrstvy pro tvorbu desek plošných spojů, je shodná v obou editorech. Po volbě Setup/ Layer Definition se objeví dialogové okno Layers Setup, Obrázek 4.5.8. s položkami: Name - název vrstvy desky Electrical Layer Type - volba typu vrstvy: -strana pro montáž součástek (Component), -strana spojů (Routing), -vrstva napájecí (CAM Plane),


37

-preferovaný směr tažení plošných spojů (Routing Direction) pro danou vrstvu. V případě CAM Plane naskočí ikona Assign Net, umožňuje vnitřním napájecím a zemnicím vrstvám (Plane) přiřadit názvy sítí spojů.

Obrázek 4.5.8: Layers Setup Electrical Layers umožní nastavit a měnit počet vrstev desky: -Modify - umožňuje zvětšit či zmenšit počet elektrických vrstev v návrhu (min. 2) -Reassign - přiřazení vrstev po modifikaci jejich počtu -Thickness – umožní nastavit tloušťku mědi a dielektrickou konstantu pro danou vrstvu desky • Export a import návrhových pravidel Návrhová pravidla pro tvorbu desek plošných spojů (Design Rules) mohou být přenesena do návrhu desky jako součást Netlistu, nebo exportována samostatně. Tato volba je provedena při tvorbě Netlistu. Samostatně je možné pravidla exportovat ve formě ASCII souboru pomocí volby Tools/Export Rules to PCB. V prostředí návrhového systému desek plošných spojů Power-PCB je tento soubor načten funkcí pro import souborů. Obdobně je možné provést import návrhových pravidel do editoru schémat volbou Tools/Import Rules from PCB a načtením příslušného ASCII souboru. Významné zjednodušení tohoto procesu přináší využití zabudované OLE automatizace. Pomocí funkce Tools/OLE PowerPCB Connection je možné vytvořit přímé propojení mezi příslušnými návrhovými databázemi v editoru schémat a návrhovém systému desek plošných spojů a pomocí záložky Design a panelů Rules to PCB a Rules from PCB provádět export a import návrhových pravidel, případně provádět synchronizaci databázi. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s návrhovými pravidly při tvorbě DPS. Řešené příklady: -Nastavte v editoru schémat doporučenou šířku spojů 20 mils pro všechny spoje. Řešení: Setup – Design Rules - … - Default – Clarence. V okně Recommended (Trace Width) přepsat údaj na 20 (Pozn.: Minimal <= 20, Maximal >=20), viz Obrázek 4.5.3 Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Je možné nadefinovat elektrické vrstvy v obou editorech a jak? -Co umožňuje modul Rules? -Nastavte základní izolační mezeru 13 mils již při kreslení schematu! -Povolte routování pouze na spodní straně spojů (Bottom)!

38


4.6 Sdílení a přenos dat mezi programy, tvorba výstupních souborů a hlášení. Cíle kapitoly: -funkce ECO, -přenos změn ze schématu do návrhu desek (a zpětný přenos), -OLE sdílení a přenos dat mezi Win aplikacemi, -základní seznámení s tvorbou výstupních souborů a hlášení pomocí Visual Basic •

Přenos anotačních souborů mezi schématem a návrhem plošných spojů (ECO)

Funkce ECO (Engineering Change Order), tedy provádění změn v zapojení, zabezpečuje záznam a přenos všech změn v elektrickém zapojení, provedených při návrhu desky plošných spojů (např. změna referenčních názvů součástek, záměna ekvivalentních hradel a vývodů), zpět do schématu (zpětná anotace), nebo umožňuje přenést změny v zapojení ve schématu (např. přidání a odstranění součástky, přejmenování součástky, záměna součástky včetně editací pouzdra, přidání a odstranění spoje, propojení a přejmenování sítě spojů) do prostředí návrhu desek plošných spojů (přímá anotace). Návrhový systém desek plošných spojů PowerPCB automaticky zaznamenává prováděné změny do anotačního souboru (.eco). Přenos dat z anotačního souboru do editoru schémat je závislý na druhu používaného programového vybavení a probíhá automaticky, nebo je anotační soubor po spuštění editoru schémat příslušnou funkcí importován do schématu. Obdobně jako při přenosu návrhových pravidel, lze pro automatizovaný přenos anotačních dat u programů PowerLogic a PowerPCB využívat služby OLE, spuštěné z PowerLogic pomocí funkce Tools / OLE PowerPCB Connection a v naskočeném okénku funkce Design - Synchronize PCB pro dopřednou anotaci, nebo Synchronize SCH pro zpětnou anotaci . •

Přenos změn ze schématu do návrhu

Funkce Tools/Forward ECO to PCB umožňuje vytvořit anotační soubor pro přenesení změn ze schématu do databáze návrhu desky plošných spojů. Tento soubor obsahuje informace o všech změnách ve schematu (např. přidání / odstranění součástek, změně jejich referenčních názvů nebo typů, přidání /odstranění spojů, případně jejich přejmenování, změna pouzdra součástky na desku, atd.). Po spuštění funkce je nutno zadat název vytvářeného anotačního souboru (.eco), potom jsme vyzváni k zadání názvu původního schéma. Potom systém automaticky vyhodnotí rozdíly mezi aktuálně otevřeným upraveným schématem a původním. Změny jsou uloženy do souboru, který je potom importován v návrhovém systému desek plošných spojů PowerPCB. Porovnání schémat pro tvorbu anotačního souboru je možné provést i přímo, zadáním příslušných názvů bez jejich otevření. •

Přenos změn z návrhu desky do schématu

Změny z návrhu desky plošných spojů do schématu jsou přenášeny pomocí funkce Tools/Backward Annotate from PCB, rozsah přenášených změn je omezen na změnu referenčních názvů součástek a záměnu ekvivalentních hradel a vývodů součástek. Po načtení výchozího schématu a aktivaci funkce, jsme vyzváni k zadání názvu anotačního souboru (.eco), vytvořeného návrhovým systémem desek plošných spojů. Po jeho zadání jsou změny načteny a zobrazeny ve schématu.

Návrhové systémy plošných spojů •

39

OLE sdílení a přenos dat mezi schématem a dalšími programy

PADS programy PowerLogic i PowerPCB plně využívají možností Windows operačního systému, ke kterým patří i OLE (Object Linking and Embedding) automatizace, umožňující přímou komunikaci a přenos dat mezi současně spuštěnými Windows programy, které OLE podporují. Tím je zajištěn nejenom přímý přenos dat mezi kreslením schematu a návrhem plošných spojů v obou směrech, ale i přenos dat z/do jiných Windows programů, podporujících OLE automatizaci. Uživatel PADS programů má k dispozici nástroje, pomocí kterých si může vytvořit napojení i na jiné či vlastní programy. Stručný návod a příklady vlastních aplikací jsou uvedeny na CD programů PADS pod OLE. PowerLogic je tzv. OLE dokument server. Praktické využití OLE automatizace u PADS programů umožňuje např. přímé křížové vyhledávání a zobrazení objektů (tzv. cross-probing) mezi kreslením schematu, návrhem desky či autorouterem desky, anotace změn mezi schématem a deskou v obou směrech, porovnání schematu a desky za účelem zjištění rozdílů mezi nimi, vyhledávání součástek a spojů ze schematu na desce a naopak (cross-probing), přenosu návrhových pravidel mezi schématem a deskou, atd. OLE automatizace umožňuje rovněž přímé vkládání souborů vytvořených v jiných Windows aplikacích do PowerLogic, či jejich vytvoření a editaci přímo v PowerLogic (jako by byly vytvářeny v jiných aplikacích) povelem Edit - Insert Object. Takto lze např. vložit do schematu logo vytvořené v PaintBrush, nebo rozpisku vytvořenou v Excelu, textové poznámky zhotovené ve Wordu, či dokonce desku vytvořenou v PowerPCB (Edit –Insert PowerPCB Object). •

Propojení a přenos dat mezi schématem a deskou pomocí OLE

Po aktivaci funkce Tools/OLE PowerPCB Connection v programu PowerLogic (nebo ikony OLE PowerPCB Connection a Properties vpravo dole) se otevře dialogové okno, jehož obsah závisí na tom, je-li současně spuštěn program Power-PCB, nebo nikoliv. V případě, že jsou oba programy spuštěny, dojde automaticky k propojení návrhů. Jinak se objeví dotaz, zda chceme provést propojení s nově otevřeným návrhem desky plošných spojů, nebo s již existujícím. Po zadání volby je automaticky spuštěn program Power-PCB a v něm požadovaný návrh. Zároveň dojde k propojení návrhů a otevření dialogového okna se záložkami pro nastavení a aktivaci jednotlivých procesů (Selection, Design, Document, Preferences). Přenos výběru objektů z návrhu desky do schématu (Selection) Receive Selection – pro zpětný přenos vybraných objektů na desce do schematu musí být políčko Receive Selection odškrtnuto. Přenos dat mezi návrhovými databázemi (Design) Záložka Design sdružuje celou řadu nástrojů pro efektivní přenos dat mezi schématem a deskou plošných spojů. Tyto funkce umožňují přenášet anotačních soubory mezi schématem a deskou v obou směrech (Synchronize), návrhových pravidel (Rules), netlistu (Netlist) a porovnávat desku se schématem (Compare). --Compare PCB - provede porovnání ASCII souborů (Check ASCII) reprezentujících netlisty aktuálně otevřených návrhů v editoru schémat a návrhovém systému desek plošných spojů. V případě rozdílů vytvoří hlášení ve formě souboru, který se otevře v nadefinovaném textovém editoru. --Synchronize PCB - slouží k automatické anotaci vpřed (Forward ECO to PCB), tedy přenosu změn ze schématu do návrhu desky. Podobně jako u funkce Compare je provedeno

40


porovnání netlistů, potom však dojde k automatické úpravě databáze v návrhu desky, tak aby na desce byly akceptovány všechny změny provedené ve schematu. --Synchronize SCH - slouží k automatické zpětné anotaci (Backward ECO to SCH), tedy přenosu změn z desky do schématu. Podobně jako u funkce Compare je provedeno porovnání netlistů, potom však dojde k automatické úpravě databáze ve schematu, tak aby byly akceptovány všechny změny provedené na desce. Poznámka: V případě přidání součástky na desce se tato změna ve schematu provede tak, že program přidá další stránku schematu, na kterou individuelně umístí nové součástky z desky, jejichž napojení ve schematu se realizuje pomocí Off page labels. Toto je elektricky správné zapojení, které se však musí dodatečně upravit, aby mělo charakter vizuálně dobrého schematu. --Rules To PCB, Rules From PCB - funkce umožňují automatický obousměrný přenos návrhových pravidel mezi aktuálně otevřenými návrhy v programech PowerLogic a PowerPCB. --Send Netlist - slouží k automatickému přenosu netlistu ze schématu do návrhového prostředí desek plošných spojů -Výběr dokumentu pro propojení (Document) Záložka Document slouží k výběru dokumentu (.pcb) v návrhovém systému desek plošných spojů PowerPCB, se kterým bude realizováno propojení v rámci OLE. Propojení je možné provést s již existujícím návrhem, nebo pomocí panelu New vytvořit a otevřít návrh nový. -Nastavení doplňkových parametrů (Preferences) Pomocí záložky Preferences je možné nastavit, zda při přenosu dat mezi schématem a deskou budou přenášeny také atributy součástek a spojů. •

Tvorba a editace vložených objektů

Přímo v prostředí editorů lze vytvářet kombinované dokumenty vložením objektů z jiných programů využívajících také OLE služby. Těmito objekty mohou být např. textový soubor programu Microsoft Word obsahující rozpisku či poznámky k návrhu, tabulka programu Microsoft Excel s rozpiskou součástek, firemní logo vytvořené v PaintBrush, atd. Tyto vložené objekty mohou být na pracovní ploše zobrazeny v okně s nastavitelným rozměrem a konkrétním obsahem, nebo pouze ikonou jako svým zástupcem. Každý objekt je možno propojit se zdrojovou aplikaci a tímto způsobem zajistit automatické provádění případných změn. Vkládat je možné již existující objekt, nebo objekt nový, který bude vytvořen přímo v návrhovém prostředí editoru schémat využitím nástrojů poskytnutých zdrojovou aplikací. Vložený objekt lze snadno editovat. V případě, že dojde ke zrušení propojení se zdrojovou aplikací stává se vložený objekt objektem statickým a není možné již upravovat jeho obsah. •

tvorba výstupních souborů a hlášení pomocí Visual Basic

Výstupní soubory a hlášení umožňují v závěrečné etapě návrhu vytvořit data pro přechod do dalších návrhových etap, případně vytvořit hlášení obsahující požadované informace o návrhu. Tato hlášení je možné generovat jednak již napevno zabudovanými funkcemi, nebo pomocí dodávaných či uživatelských skriptů psaných ve Visual Basic. Visual Basic skripty umožňují generovat hlášení přesně podle požadavků uživatele. Celý návrhový systém má zabudovaný Microsoft program VisualBasic, umožňující vytvářet uživatelské


41

aplikace. Program již obsahuje celou řadu napsaných praktických aplikací i příkladů pro psaní nových. Zabudovaný editor Visual Basic umožňuje editovat dodané skripty i psát nové. Pomocí Visual Basic má uživatel přístup k většině informací v databázích návrhového systému, které lze dále zpracovat podle potřeby. Visual Basic skripty mají koncovku .BAS. Přístup k Visual Basic skriptům i editoru je přes funkci v roletkovém menu Tools - Basic Scripting. V naskočeném roletkovém podmenu jsou záložky Basic Scripts a Basic Editor. Editor pro VB skripty používá Sax Basic Engine, který usnadňuje práci při vytváření a editování Visual Basic skriptů, protože používá již připravené makropovely. Zvláštní skupinu výstupních souborů tvoří dokumentace (Print/Plot, resp.CAM). Funkce File-Print/Plot z roletového menu, slouží ke tvorbě výstupní dokumentace v editoru schémat PowerLogic. CAM procesor (funkce File-CAM a File-CAM Plus z roletkového menu) slouží k tvorbě dokumentace a výrobních podkladů v návrhovém systému desek plošných spojů PowerPCB. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s možnostmi přenosu dat a jejich sdílení, seznámili jste se dále s tvorbou výstupních souborů a hlášení pomocí Visual Basic. Řešené příklady: -1. Proveďte změnu ve schematu (přejmenujte součástku) a pomocí anotačního souboru *.eco ji přeneste do návrhu desky plošných spojů Řešení: Ve schematu provedete požadované změny a schema uložíte pod novým názvem (Save As). Potom aktivujete funkci Tools – Forward ECO to PCB, zadáte název vytvářeného anotačního souboru (.eco) a název původního schematu. Tím jsou změny uloženy do souboru, který se importuje do PowerPCB. -2. Změňte atribut value na 2k2 u součástky R2 ve schematu DEMO.SCH pomocí skriptu Řešení: načíst DEMO.SCH, označit R2, roleta Tools – Basic Scripting – Modify Atributes – Run. V okně nalistovat atribut „Value“, hodnotu na 2k2, Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co umožňuje funkce ECO? -K čemu se využívá OLE služeb systému Windows? -Jak mohou být na ploše zobrazeny vložené objekty? -K čemu slouží funkce Print – Plot, resp. CAM a CAM Plus?

42


5 Editor elektrických schemat PowerLogic. 5.1 Základní obrazovka, uspořádání, přehled částí, uživatelské prostředí Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v pracovním prostředí PowerLogic, -titulkový řádek, řádek menu, -standardní nástrojová lišta, výběrová nástrojová lišta, -plovoucí informační okno, plovoucí nástrojový panel, -nastavení systémových parametrů, nastavení uživatelského prostředí -využívání kontextového menu, -otevření, uložení, import, export souboru, -práce s objekty ve schématu -pohledy, změna velikosti výřezu

Obrázek 5.1.1: Základní obrazovka • • • • • • • •

Základní obrazovka je rozdělena na tyto částí: Titulkový řádek - obsahuje název programu a název aktuálního pracovního souboru. Řádek menu (Menu Bar) je tvořen zástupci skupin funkcí používaných při návrhu, nebo ovládání pracovní plochy, po kliknutí levým tlačítkem myši se rozvine roletka s příslušnými funkcemi dané skupiny Standardní nástrojová lišta s ikonami (Tool Bar - Standard),Obrázek 5.1.2. Výběrová nástrojová lišta s ikonami (Tool Bar – Selector), Obrázek 5.1.3. Stavový řádek, Obrázek 5.1.4 Plovoucí informační okno, Obrázek 5.1.5. Plovoucí nástrojový panel, Obrázek 5.1.6. Pracovní plocha


43

Obrázek 5.1.2: Standardní nástrojová lišta Jednotlivé ikony umožňují otevřít dialogové okno, nebo plovoucí nástrojový panel poskytující možnost další zpřesňující volby: Open (Ctrl+O) - otevření souboru (s příponou .SCH ) Save (Ctrl+S) - uložení souboru (pod původním názvem s příponou .SCH) Sheet Select (SCHn, kde n=číslo listu schematu) - volba aktuálně vytvářeného listu schématu umožní měnit zobrazení jednotlivých listů schématu v případě, že je schéma rozpracováno na více listech Select - ukončení aktivace jiné zapnuté funkce (Copy, Move, Delete), výběr objektu(ů) ve schematu kurzorem. Copy, Move, Delete - funkce pro kopírování objektů, přesun objektů a pro odstranění objektů. Query/Modify - funkce pro editaci objektů. Aktivuje dialogové okno pro editaci objektu. Jeho obsah je závislý na typu objektu. Poskytuje široké možnosti úprav jednotlivých prvků schématu. Drafting - souhrn funkcí pro ne-elektrické kreslení obsahuje nástrojový panel s funkcemi pro kreslení 2D objektů a tvorbu textových řetězců bez vazby na elektrické zapojení (Netlist). Obsahuje funkce pro načtení, případně uložení těchto objektů do knihoven. Design - souhrn hlavních funkcí pro tvorbu elektrických schémat obsahuje nástrojový panel s funkcemi pro vkládání součástek, tvorbu spojů, editaci součástek, tvorbu hiearchických schémat, záměnu referenčních názvů a vývodů součástek Busses - souhrn funkcí pro tvorbu a úpravu sběrnic sdružuje nástroje pro tvorbu a úpravu sběrnicových spojů Zoom (Ctrl+W) - ovládání výřezu pracovní plochy umožňuje pomocí myši zvětšovat, zmenšovat, případně posouvat aktuálně zobrazený výřez pracovní plochy Sheet Border (Ctrl+B) - úplný náhled na schéma provede automatickou úpravu zvětšení tak, aby byl zobrazen úplný formát schématu Redraw (Ctrl+D) - překreslí obsah obrazovky a upraví viditelnost objektů při jejich přesouvání, nebo vymazání, Obrázek 5.1.3: Výběrová nástrojová lišta Výběrová nástrojová lišta s ikonami (Tool Bar – Object Selector), viz Obrázek 5.1.3 obsahuje v levé části ikony a roletkové menu pro bližší definování výběru objektu, v pravé části obsahuje ikony pro výběr předchozích pohledů a OLE napojení na PowerPCB a BlazeRouter: Group Selector - výběr skupiny objektů, zahrnující jakýkoliv objekt ve schematu Parts Filter - výběr součástky Gates Filter - vyběr jednotlivého bloku (Gate) součástky Nets Filter - výběr spoje (Net) Pins Filter - výběr vývodu součástky

44


Selection List – roleta seznamu vybraných objektů vybraných jinými nástroji než „ Group Selector “. Umožňuje z dané skupiny vybírat individuelně jednotlivé objekty, ale daná skupina objektů se tím nezruší. Previous Object - výběr předcházejícího objektu. Next Object - výběr následujícího objektu. Previous View - návrat k předchozímu pohledu na pracovní plochu. Next View - návrat k následujícímu (po vybraném předcházejícím) pohledu. Connect to PowerPCB - OLE napojení na PowerPCB umožní návrh desky v PowerPCB tím, že otevře nový návrh desky (New) nebo již rozpracovaný návrh (Open) v PowerPCB. Pokud PowerPCB není již spuštěn, spustí ho. Connect to BlazeRouter - OLE napojení na BlazeRouter umožní napojení na autorouter BlazeRouter za účelem křížového vyhledávání součástek a spojů mezi schematem a deskou v autorouteru. Properties - možnosti daného OLE napojení umožní definovat typ přenášených informací mezi schématem a deskou.

Obrázek 5.1.4: Stavový řádek Stavový řádek (Status Bar) zobrazuje v levé části systémová hlášení, vpravo je informace o aktuálních přednastavených hodnotách pro tloušťky čar, nastavení návrhového rastru a absolutních souřadnicích kurzoru vztažených k počátku (Origin). Při přesunu objektů nebo jejich tvorbě jsou zobrazeny i relativní souřadnice vztažené k výchozímu bodu pohybu, případně poslednímu uzlovému bodu (např. roh spoje). Plovoucí informační okno (Status), Obrázek 5.1.5 obsahuje systémová hlášení vztahující se k právě prováděné činnosti, slouží k nastavení rastrového (Snap to Grid), nebo bezrastrového návrhu. Dolní část poskytuje grafickou informaci o velikosti a poloze aktuálně zobrazeného výřezu pracovní plochy (černá plocha) vzhledem k obrysu výkresu (červený obdélník). Přesuneme-li kurzor do této oblasti, můžeme pomocí levého tlačítka myši měnit jeho polohu beze změny velikosti (Pan), nebo měnit i jeho velikost tak že stiskneme pravé tlačítko myši a jejím posunem vymezíme oblast, kterou chceme zobrazit (Zoom). Zapnutí/vypnutí provedeme pomocí Windows/Status, nebo kombinací Ctrl+Alt+S. Obrázek 5.1.5: Plovoucí informační okno

Obrázek 5.1.6: Plovoucí nástrojový panel Plovoucí nástrojový panel, Obrázek 5.1.6. , je okno, které se otevře aktivací funkcí Drafting, Design, Busses. Obsahuje vlastní výkonné funkce pro danou oblast. Podle zvyklostí Windows je možné ho vlečením přemisťovat, nebo měnit jeho tvar.


45

Pracovní plocha zobrazuje volitelný výřez pracovní plochy editoru schémat, její maximální rozměr činí 1400x1400mm. Obsahuje značku relativního počátku souřadného systému (Origin), ke kterému je vztažena aktuální pozice kurzoru, případně pomocný návrhový rastr (Display Grid). •

Nastavení systémových parametrů a uživatelského prostředí

Systémovými parametry rozumíme skupinu údajů, jejichž nastavení ovlivňuje celý návrhový systém, nebo skupinu funkcí. Patří sem velikost a vzhled pracovní plochy, nastavení návrhového a pomocného rastru, tvar kurzoru, velikost použitých textových řetězců apod. Nastavení provedeme volbou Setup/Preferences z roletového menu a v dialogovém okně Preferences vybereme příslušnou záložku (Global, Design, Heights/Widths ) reprezentující skupinu nastavovaných parametrů. • Záložka Global umožňuje nastavení základních parametrů. Její části jsou: Bitmap - nastavení velikosti bitmapového prostoru zobrazeného v plovoucím okně Use Bitmap - aktivace zobrazovacího režimu, pomocí myši je možné v plovoucím informačním okně měnit velikost a polohu zobrazeného výřezu pracovní plochy Cursor - nastavení tvaru a orientace kurzoru Keep View on Resize - zachová proporce pohledu při jeho zvětšení, nebo zmenšení Real Time Redraw - režim aktuálního překreslení obrazovky Display Dot Grid - nastavení pomocného návrhového rastru Real Width - Minimální tloušťka čáry zobrazené ve skutečné velikosti, čáry slabší jsou nahrazeny čarou tvořenou jejich středovými body. Automatic Backups - nastavení intervalu, počtu a názvu záložních kopií • Záložka Design umožňuje nastavení parametrů kreslení: Design Grid - návrhový rastr, min. hodnota je 2 mils Snap to Grid - rastrový nebo bezrastrový návrh Sheet Size - nastavení formátu pro výkres Sheet Numbers - nastavení zobrazení atributů u odkazových symbolů (Off Page) Tie Dot Parameters - velikost bodů označujících vodivé křížení spojů Bus Angle Offset - nastavení velikosti šikmého segmentu spoje, při jeho připojení ke sběrnici Non ECO Registered Parts – prvky ve schematu, které nejsou určeny pro dopřednou a zpětnou anotaci, např. šroubky, matice, chladič, atd.. Non Electrical Parts – prvky ve schematu, které nemají vývody (mohou být totožné s Non ECO Registered Parts). Kliknutím v příslušném políčku se zahrnou prvky (Non ECO Registered Parts a Non Electrical Parts) ve schematu do netlistu, do hlášení pro anotaci do PCB (ECO) a do rozpisky (BOM). •

Záložka Heights/Widths má dvě části:

Text základní nastavení výšky písma a tloušťky čar pro jednotlivé skupiny textových řetězců (názvy sítí spojů, čísla a názvy vývodů, doplňující texty) a Lines pro základní nastavení tloušťky čar pro tvorbu objektů (sběrnice, spoje, symboly, 2D objekty). Při spuštění programu nebo při přechodu na kreslení nového schematu povelem File/New je načten konfigurační soubor Default.txt, ve kterém jsou uloženy informace o

46


výchozím nastavení pracovní plochy, formátu výkresu a dalších návrhových parametrech. Jeho obsah je možné uživatelsky nastavit tak, že vyvoláme funkci Setup/Preferences, nastavíme požadované hodnoty a funkcí File/Export volbou Schematic Params. přepíšeme původní ASCII soubor Default.txt. Nastavení barev pro zobrazení jednotlivých objektů ve schématu provedeme pomocí Setup/Display Colors. Při dalším spuštění již bude respektováno vaše uživatelské nastavení parametrů. Nastavení barevného schéma pro návrhové prostředí se provádí pomocí dialogového okna Setup/Display Colors (Obrázek 5.1.7). Lze vytvořit i několik barevných schémat a uložit je pod různými názvy. Aktuálně nastavené barevné schéma je uloženo v databázi návrhu.

Obrázek 5.1.7: Dialogové okno Display Colors v editoru schémat a modifikované okno editoru součástek. Popis panelů: Selected Color - základní paleta barev, paletu lze modifikovat pomocí panelu Palette Misc - přiřazení barev pro jednotlivé typy objektů ve schématu Titles - přiřazení barev textovým řetězcům (Frg). Je možno nastavit i barvu obrysu pole textového řetězce (Box). Tento obrys odpovídá ploše, kterou textový řetězec zabere při tisku a usnadňuje orientaci v návrhu při malém zvětšení výřezu pracovní plochy. Configuration - vyvolání, nebo uložení barevného schéma pod definovaným názvem (nastavení je uloženo do souboru .ccf) . Uložené barevné schéma je možné kdykoliv znovu použít. •

Ovládání základních funkcí

Program PowerLogic, podobně jako PowerPCB umožňuje ovládat většinu funkcí alternativně, několika různými způsoby – např. z roletkového menu programu, pomocí ikon, nebo pomocí myši a jejího inteligentního, tzv. kontextového menu. Kontextové menu se přivolá kliknutím pravého tlačítka myši v pracovním prostoru. V základní podobě, pokud není nic vybráno, obsahuje toto menu sadu základních povelů k výběru objektů . Select Anything - Vybrat cokoliv Select Parts – Vybrat součástky Select Gates – Vybrat hradla (bloky) součástek Select Nets – Vybrat spoj (síť)


47

Select Connections – Vybrat spoje (vývod-vývod) Select Drafting Items - Vybrat kreslený (neelektrický) objekt Select Documentation – Vybrat dokument Filter - Filtr Select Signal Pin Nets – Vybrat napájecí spoje (nets) Select All on Sheet – Vybrat vše na dané stránce výkresu Select All – Vybrat vše Set Verb Mode – Nastavit mód modifikací Add Item – Přidat objekt Modify Part – Modifikovat součástku Modify Bus – Modifikovat sběrnici Modify Line Item – Modifikovat neelektrický objekt Po vybrání objektu ve schematu se obsah tohoto menu automaticky změní tak, že nabízí sadu povelů použitelných na daný typ vybraného objektu(ů), čímž se podstatně zrychlí a současně zjednoduší práce s programem. V kontextovém menu jsou vždy všechny povely, které jsou aplikovatelné k vybranému objektu ( např. součástka, její název, vývod, spoj, čára, textový řetězec atd.). V editoru schémat jsou dva způsoby aplikace funkce na objekt: a) nejprve volba funkce (roletové nebo ikonové menu) a potom výběr objektu, na který bude aplikována b) nejprve výběr objektu(ů) a potom volba požadované funkce z kontextového menu pravým tlačítkem myši. Načtení a uložení souboru je možno provést funkcemi New, Open, Save a Save As z roletového menu File, nebo kliknutím na příslušnou ikonu z nástrojové lišty. Při užití funkce New pro tvorbu nového schéma je načtena původní konfigurace a nastavení parametrů uložené v souboru Default.txt. Při načtení schématu (soubor s příponou .sch) funkcí Open, případně jeho novém uložení funkcí Save As, se zobrazí okno, pomocí kterého je možné nalistovat zdrojový, nebo cílový adresář. Funkce Save automaticky přepíše již existující soubor na jeho původním místě. Funkce pro import a export dat. V návrhového prostředí editoru schémat je možné provádět import dat ve formátu ASCII (ASCII Files), vytvořených programy PADS PowerLogic nižších verzí. Dále je možné importovat soubory OLE (OLE Files), které jsou automaticky vytvořeny při uložení schématu, do kterého je vložen OLE objekt. Import dat se provádí pomocí funkce File/Import z roletového menu. Funkce pro export dat File/Export, umožňuje selektivní export vybraných dat z návrhu ve formátu aktuální verze, nebo verze nižší. Volba typu exportovaných dat se provede v dialogovém okně ASCII Output, které se otevře před uložením dat do souboru. Každý typ objektu má ve vytvářeném ASCII souboru vlastní sekci uvozenou příslušnou hlavičkou. Funkci pro změnu velikosti, nebo polohy aktuálně zobrazeného výřezu pracovní plochy (Zoom) lze ovládat prostředním tlačítkem třítlačítkové myši, funkcí Zoom z roletkového menu View ikonou (kurzor se změní na zvětšovací lupu), ve statusovém okénku nebo pomocí numerické části klávesnice. Při vypnutém NumLock na klávesnici je možné využívat klávesy v pravé (numerické) části klávesnice takto: Klávesa PgUp = přiblížení obrazu 2x Klávesa PgDn = oddálení obrazu 2x Klávesa Home = celý výkres Klávesa Del = výběr zobrazené plochy tažením úhlopříčky obdélníku myší

48


Klávesa End = překreslení obrazu Klávesa Ins = Centrování Uložení a vyvolání nastavených pohledů. Při tvorbě rozsáhlých schémat lze výhodně využít funkci Capture View. Nejprve si pomocí funkcí pro zobrazení nastavíme požadovaný pohled na určitou oblast schématu (např. pole blokovacích kondenzátorů) a pomocí funkce View/Capture ho pod zvoleným jménem uložíme. V procesu tvorby pak máme možnost jej rychle vyvolat bez nutnosti úprav pohledu. Tímto způsobem můžeme uložit až 9 pohledů. Program při změně pohledu automaticky zaznamená předchozí (Previous View) a máme možnost se k němu vrátit. Přesouvání objektů ve schématu (Move) lze provést dvojím způsobem – vybráním objektu a prostým tažením myší, nebo pomocí funkce Move. V obou případech program ví, jak s vybraným objektem zacházet při jeho přesouvání. Např. při přesouvání čísla vývodu součástky (Pin Number) nedovolí jeho přesunutí do libovolné vzdálenosti, zatímco přesouváním posledního segmentu spoje se tento automaticky rozpojí, atd. Kopírování objektu - funkce Copy. Funkci lze spustit buď ikonou Copy a následovným vybráním příslušného objektu, nebo vybráním příslušného objektu a použitím povelu Copy v kontextovém menu kliknutím pravým tlačítkem myši, či povelem Edit/Copy. Tak je možné kopírovat i celé skupiny objektů. Při vkládání součástek pomocí funkce Copy lze výhodně používat funkci Step and Repeat z kontextového menu, pomocí níž je možné vytvořit pole součástek s definovatelným obsahem. Při kopírování součástek dochází k automatickému přečíslování referenčních názvů. Vymazání objektu ze schématu - funkce Delete. Při výběru skupiny objektů odstraní všechny objekty obsažené ve skupině. Funkci spustíme buď ikonou Delete či povelem Edit/Delete a následovným vybráním příslušného objektu, nebo vybráním příslušného objektu a použitím povelu Delete v kontextovém menu, vyvolaném kliknutím pravým tlačítkem myši. Na rozdíl od návrhového systému pro desky plošných spojů PowerPCB, kde je součástku možno vymazat pouze v režimu ECO (Engineering Change Order), není v PowerLogic prováděn záznam o této operaci pro další použití. Vyplývá to z faktu, že jsou teprve vytvářeny podklady pro zapojení desky plošných spojů. Informace o objektu, jeho dodatečná editace funkce Query/Modify. Funkci lze spustit buď kliknutím na ikonu Query/Modify a následovným vybráním příslušného objektu, nebo vybráním příslušného objektu a použitím povelu Query/Modify v kontextovém menu. Tímto způsobem je možné upravovat volné textové řetězce, pomocné obrazce vytvořené pomocí 2D Line, součástky a jejich atributy, názvy sítí spojů, názvy sběrnic a hiearchické symboly ve schématu. Při úpravě textu se objeví dialogové okno Query/Modify/Text. V něm je možno měnit obsah textu, jeho polohu, velikost a orientaci. Panelem Parent, v případě že je text součástí kombinovaného objektu, se aktivují nástroje pro editaci objektu typu 2D Line. Aplikováním funkce Query/Modify na objekt typu 2DLine se otevře dialogové okno Query/Modify Drafting, kde je možné měnit parametry jako je tloušťka čáry, typ čáry (plná, tečkovaná), orientaci a zrcadlení. U uzavřených objektů, které neobsahují oblouky, je možno použít funkci Filled pro vyplnění. Při úpravě součástek se otevře základní dialogové okno Query/Modify Part (Obrázek 5.1.8), obsahující informace o součástce a umožňující otevřít další okna pro nastavení parametrů a popisu součástky. Je možné měnit referenční názvy hradel, součástek, provádět záměnu součástek, měnit alternativní schématické symboly a pouzdra součástek, nastavit viditelnost atributů a definovat speciální vývody součástek.


49

Při výměně součástky volbou boxu Change Type, se otevře okno Change Part Type, pomocí kterého je možné listovat v knihovnách a vybrat součástku pro výměnu, případně zadat upřesňující pokyny pro její provedení. Tato funkce načítá součástky přímo z knihovny součástek a umožní aktualizovat součástku, jejíž schematická značka či jiné informace byly mezitím modifikovány v knihovně součástek tím, že ji znovu načte (Součástka jednou načtená z knihovny do schematu se automaticky neaktualizuje).

Obrázek 5.1.8: Úprava parametrů souč.

Rename Gate - změna ref. názvu hradla (U1AU1B) Rename Part - změna referenčního názvu součástky (U1-U2) Change Type - záměna součástky za jinou (ale i za stejnou, mezitím modifikovanou = jediná možnost jak aktualizovat součástku do schematu). GateDecal – volba alternativního symbolu součástky Visibility - nastavení viditelnosti jednotlivých atributů součástky ve schématu Attributes - popis (Atributy) součástky, např. určení, výrobce, cena apod. PCB Decal - přiřazení fyzického pouzdra součástce SigPins - přiřazení napájecích a zemnících vývodů

Panel Attributes dialogového okna pro výběr zaměňované součástky umožňuje nastavit, jakým způsobem budou upraveny atributy součástky, u které je prováděna záměna. Replace Common plně respektuje novou součástku, Keep Local zachová původní nastavení u těch atributů, které nejsou u nové součástky nadefinovány. Apply update to - nastavuje rozsah prováděné záměny na vybraný logický celek (This Gate), vybranou součástku (This Part), případně na všechny logické celky nebo součástky stejného typu (All Parts This Type). Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s pracovním prostředím programu PowerLogic a jeho modifikací. Seznámili jste se dále s ovládáním základních funkcí. Řešené příklady: -1. Upravte konfigurační soubor (Defaul.txt) tak, aby při otevření nového schematu byla kreslící plocha ve formátu A4! Řešení: 1) File – New 2) Setup – Preferences, záložka Design – Sheet Size, vybrat A4, 3) File – Export – Schematic Params, přepsat Default.txt, uložit -2. Ve schematu DEMO.SCH zrušte viditelnost atributu PartType u hradla U2 Řešení: Ikona Select, kliknout na U2,

50


→ Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Vyjmenujte hlavní části základní obrazovky! -Které další části můžou být podle potřeby zobrazeny? -Jak lze nastavit uživatelské prostředí a systémové parametry? -Nastavte kurzor jako záměrný kříž přes celou obrazovku!

5.2 Kreslení, tvorba textu (Drafting Toolbox) Cíle kapitoly: -tvorba textových řetězců, tvorba a úprava čar -načtení a uložení objektu do (z) knihovny Ikona Drafting obsahuje panel s nástroji pro tvorbu doplňujících textových řetězců (Add Text), pomocných čar, oblouků, mnohoúhelníků, kružnic (Create 2D Lines), jejich úpravu (Modify 2D Lines), vytváření ucelených objektů z čar a textových řetězců (Combine Drafting Objects), načtení těchto objektů z knihovny (Get Parts from a Library) a jejich uložení do knihovny (Save Parts to a Library). Tento plovoucí nástrojový panel, lze otevřít i volbou Window/Drafting Toolbox v roletovém menu. Objekty vytvořené pomocí těchto nástrojů nemají přímý vztah k elektrickému zapojení. Tvorba textových řetězců (Add Text) slouží k vytváření volných textových řetězců, které mohou obsahovat libovolné alfanumerické znaky, jejich délka je omezena na 72 znaků včetně mezer. Jestliže chceme v textovém řetězci použít znak negace (pruh nad znakem) vložíme před znak, nebo řetězec, symbol \. V případě, že má být negována pouze část řetězce, musí začínat a končit tímto symbolem. Po kliknutí na ikonu z plovoucího nástrojového panelu se otevře dialogové okno Add Free Text, které je shodné s již popsaným oknem pro úpravu textu Query/Modify/Text. Tvorba pomocných čar (Create 2D Line) umožňuje tvorbu čar, mnohoúhelníků, kružnic a oblouků. Po výběru funkce Create 2D Line lze kliknutím pravým tlačítkem myši vyvolat kontextové menu, které umožňuje výběr typu t objektu (Polygon, Circle, Rectangle, Path). Kontextové menu dále obsahuje funkce pro tvarování kresleného objektu (Add Corner, Del Corner, Add Arc), nastavení směru vedení čar (Diagonal, Any Angle), změnu nastavení jejich tlouštky (Width) a dokončení operace (Complete).


51

Úprava pomocných čar a obrazců (Modify 2D Line) po inicializaci funkce Modify 2D Line a výběru objektu je možno tažením měnit rozměry, případně umístění těchto objektů. Kontextové menu obsahuje funkce pro tvorbu oblouků (Pull Arc), segmentování čar (Split) a úpravu vzhled čar (Width, Solid Style, Dotted Style). Pomocí funkce Filled je možné vyplnit vytvořený polygon. Vytváření kombinovaných obrazců (Combine) funkce umožňuje sdružit do jednoho celku čárové a textové objekty tak, že se při manipulaci chovají jako jeden objekt (např. rámeček výkresu s nadepsaným rohovým razítkem). Takto vytvořený objekt je možné uložit do knihovny pro další využití. Při vytváření sdruženého objektu se po spuštění funkce v kontextovém menu zvolí Combine a vyberou se objekty, které chceme sdružit. V případě, že je potřeba změnit část sdruženého objektu, je nutné sdružený objekt rozložit buď úplně na jednotlivé samostatné objekty povelem z kontextového menu Explode (vybere se sdružený objekt a ukončí povelem Complete), nebo uvolnit jenom některý objekt z daného bloku povelem z kontextového menu Uncombine (vybere se združený objekt, potom se vybere daný objekt a ukončí povelem Complete. Potom lze příslušnou část upravit a objekt znovu sdružit do jednoho celku. Načtení objektů z knihovny (Add from Library) Objekty vytvořené pomocí předchozích funkcí a uložené do knihovny, případně objekty obsažené ve standartně dodaných knihovnách je možné vložit do návrhu pomocí funkce Add from Library. Po spuštění funkce se zobrazí dialogové okno Get Drafting Item from Library, pomocí kterého lze nalistovat příslušnou knihovnu a objekt pro vložení. Uložení objektu do knihovny (Save to Library) umožňuje uložit vytvořené objekty do knihovny a opakovaně je využívat při návrhu. Po inicializaci funkce a výběru objektu, který chceme uložit, nastavíme v dialogovém okně Save Item to Library příslušnou knihovnu kam ho chceme uložit a zadáme jeho název. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s tvorbou textu, kreslením objektů a jejich uložením (načtením) do (z) knihovny Řešené příklady: -1. Vyplňte datum v rohovém razítku! Řešení: Add Text, v dialog. Okně napsat „datum”, podle potřeby upravit výšku písma a tloušťku čáry, , kurzorem umístit text do příslušné kolonky rohového razítka -2. Nakreslete kružnici o průměru 200 mils! Řešení: Create 2D line, kontext. Menu Circle, kurzor do středu budoucí kružnice, kliknout a táhnout myší v ose x. Až relativní souřadnice souhlasí s poloměrem kružnice ukončit tvorbu kružnice kliknutím myši. -3. Uložte nakreslenou kružnici do knihovny USER pod názvem kruh! Řešení: Select Drafting Items (výběr objektu) – Save to Library. V okně Save Item to Library vybrat knihovnu USER a upravit název na Kruh Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co umožňuje funkce drafting? -K čemu slouží funkce Combine? -Jaký je postup při úpravě části sdruženého objektu?

52


5.3 Nástroje pro tvorbu el. schémat (Design) Cíle kapitoly: -vložení a editace součástky, tvorba a editace spojů -tvorba a editace hierarchických symbolů -tvorba a editace sběrnic Panel s nástroji pro tvorbu schémat se inicializuje kliknutím na ikonu Design v nástrojové liště, nebo volbou Window/Design Toolbox z roletového menu. Sdružuje funkce pro vložení součástek z knihoven do schématu, vytváření spojů mezi nimi, editování součástek a hiearchických modulů, tvorbu hiearchických modulů, záměnu referenčních názvů součástek a záměnu ekvivalentních vývodů součástek Vložení součástky do schématu (Add Part). Proces vkládání součástky do schématu lze spustit kliknutím na ikonu v plovoucím nástrojovém panelu, případně použitím základního kontextového menu (Add Item/Add Part). Po spuštění funkce se otevře dialogové okno Add Part. V něm je možné požadovanou součástku, jestliže již byla v návrhu použita, vybrat ze seznamu (roletka), případně volbou Browse otevřít okno Get Part type from Library a vyhledat součástku v knihovnách. Po vyhledání a potvrzení, se součástka přesune do nabídkového okna Add Part, kde potvrdíme její výběr. Součástka se potom objeví ve schématu na pozici kurzoru. Kliknutím pravým tlačítkem myši vyvoláme kontextové menu, které umožňuje vkládanou součástku rotovat, zrcadlit, případně zvolit alternativní schématický symbol pro součástku (např. volba symbolu dle standartu IEEE, nebo ANSII). Knihovny v Power-Logic umožňují nadefinovat jeden základní, a až 3 alternativní symboly. Při vkládání součástky je preferován již použitý symbol, ve schématu nelze použít součástku stejného typu s rozdílným schematickým symbolem. Po vložení součástky kliknutím levým tlačítkem, je na pozici kurzoru automaticky nabízena další součástka stejného typu. Tvorba spojů (Add Connection). Spoj lze vytvořit pouze mezi dvěma body, které mají definované vlastnosti z hlediska elektrického propojení. Tyto body mohou tvořit vývody součástek, hiearchických symbolů, jiný spoj, sběrnicový spoj, napájecí (Power) a zemníci (Ground) symbol, případně odkazový symbol (Off Page), pomocí kterého lze spoj realizovat bez fyzického nakreslení (používá se jako rozhraní mezi jednotlivými listy schématu, nebo jako náhrada spojů jdoucích napříč schématem, aby bylo přehlednější). Funkci pro tvorbu spojů aktivujeme kliknutím na ikonu v plovoucím nástrojovém panelu, nebo volbou Add Item/Add Connection ze základního kontextového menu, případně klávesou F2. Kliknutím vybereme počáteční bod spoje, pomocí kontextového menu je možné spoj ukončit symboly Power, Ground, nebo Off Page. Po zvolení symbolu je dále v kontextovém menu možné symbol upravovat (Rotate, Mirror, Alternate). Při použití symbolu Off Page pro zakončení spoje jsme oknem dotázání na název sítě spojů, do které spoj přiřadíme. Úprava vedení spoje. Směr vedení spoje upravíme pomocí funkce Move z nástrojové lišty, kliknutí vybereme segment spoje a tažením jej přemístíme. Funkce Move umožňuje i změnu zapojení. Vybereme-li segment spoje přímo navazující na jeho koncový bod, dojde k jeho odpojení a je možno jej připojit jinam bez jeho vymazání a nové tvorby. Spoj lze přesunout i vybráním jeho segmentu (Select Anything z kontextového menu) a prostým tažením myší při stisknutém levém tlačítku myši, kterým se rovněž potvrdí nová poloha. Během přesouvání segmentu spoje nabízí kontextové menu další možnosti (split connection). ESC klávesa ruší přesun spoje před jeho ukončením.


53

Přejmenování spoje. Názvy spojů jsou generovány automaticky ve formátu $$$nnnn (nnnn je náhodné číslo). Dodatečné přejmenování spoje umožňuje funkce Query/Modify z nástrojového panelu. Po výběru spoje zadáme v dialogovém okně nový název. Název je omezen na 47 znaků. Připojení spoje ke sběrnici. Spoj připojovaný ke sběrnici musí být veden kolmo. Po kliknutí na sběrnici je vložen krátký šikmý segment spoje pro připojení a je nabídnut název spoje odpovídající příslušné sběrnici. Polohu názvu a směr zalomení připojovacího segmentu je možné měnit v kontextovém menu funkcemi Move a Swap Segment. Editace součástek a hiearchických symbolů (Edit Part/Hiearchical). Tato funkce umožňuje komplexní úpravu součástek a hiearchických symbolů použitých ve schématu. Lze ji spustit buď ikonou nebo z kontextového menu pravým tlačítkem myši povelem Modify Part-Edit Part. Po aktivování funkce a následovném výběru součástky myší se spustí editor součástek Part Editor, který představuje samostatný modul programu s upraveným vzhledem pracovní plochy a jinou nástrojovou lištou. Editace, případně tvorba nové součástky zahrnuje dvě oblasti. První je úprava schematického symbolu (Edit Gate Decal), druhou oblastí je úprava parametrů (Edit Electrical), která obsahuje popis součástky, definování napájecích a zemnících vývodů, pouzder součástky (PCB Decals) a pod. Editor součástek bude podrobněji popsán v samostatné kapitole. Tvorba hiearchických symbolů. Power-Logic podporuje tvorbu hiearchických symbolů jak metodou shora dolů (Top-Down), tak i metodou zdola nahoru (Bottom-Up). Při metodě Top-Down je vytvořen symbol bez podrobného vnitřního zapojení (např. zesilovač je reprezentován pouze symbolem se vstupními, výstupními a napájecími vývody), teprve v další konstrukční fázi je navrženo podrobné zapojení. Metoda Bottom-Up naopak umožňuje pomocí hiearchického symbolu zobecnit podrobné schéma, nebo jeho část do jednoho funkčního celku. V Power-Logic je možné vytvořit až 128 hiearchických úrovní, přecházet mezi nimi lze funkcemi View/Push Hiearchy a View/Pop Hiearchy z roletového menu. Tvorba hiearchického symbolu shora-dolů (Top-Down). Definujeme hiearchický symbol bez znalosti jeho vnitřní struktury. Pomocí názvů vývodů (Pin Names) je zabezpečena vzájemná signálová vazba mezi jednotlivými hiearchickými úrovněmi schématu. Po kliknutí na ikonu New Hiearchical Symbol z plovoucího nástrojového panelu se otevře dialogové okno Hiearchical Symbol Wizard, kde lze nastavit počet (Pin Count) a typ (Pin Decal) vstupních (Input Pins) a výstupních (Output Pins) vývodů, pořadové číslo (Sheet Number) a název listu schématu (Sheet Name), kde je hiearchický symbol vytvořen. Kromě toho je možné definovat parametry vývodů – jejich délku (Pin Length) a rozteč (Pin Spacing) a parametry obdélníku symbolu – šířku (Box Width) a výšku (Box Height). Po nastavení a potvrzení dojde k automatickému spuštění editoru součástek a hiearchických symbolů, kde je možné symbol upravit a nadefinovat názvy vývodů symbolu. Protože je vytvářena nejvyšší úroveň hiearchického členění, není vývodům přiřazeno pořadové číslo. Po ukončení editace se provede návrat na určený list schématu a hiearchický symbol se objeví na pozici kurzoru. Tvorba hiearchického symbolu zdola-nahoru (Bottom-Up). Vytváříme hiearchický symbol pro již nakreslený list schématu (např. list 2), reprezentující jeho vnitřní zapojení. Funkcí View/Sheet přejdeme na list schématu, kde bude nový symbol umístěn (např. list 1). Inicializujeme funkci pro tvorbu hierarchického symbolu, opět se otevře okno Hiearchical Symbol Wizard, kde vybereme stránku výkresu (Sheet Number), pro kterou má být symbol vytvořen. Power-Logic automatický vyhodnotí a zobrazí počet vstupních a výstupních vývodů na dané stránce schematu podle tam použitých odkazových symbolů (Off Page). Typ značky pro vývody (Pin Decal), stejně jako délku vývodů (Pin Length) a jejich rozteč (Pin Spacing) lze měnit, ale počet vstupních a výstupních vývodů (Input / Output Pins) však

54


modifikovat nelze. Po ukončení nastavení symbol opět projde editorem a po potvrzení je zobrazen na příslušném listu schématu. Kopírování hiearchických symbolů, při kopírování hiearchického symbolu je do schématu automaticky přidán další list obsahující jeho vnitřní strukturu. Power-Logic upraví referenční názvy součástek obsažených v kopírovaném symbolu. V případě, že symbol obsahuje další vnořené hiearchické symboly je kopírována celá jejich stromová struktura. Vymazání hiearchických symbolů. Při odstraňování hiearchického symbolu jsme dotázáni, jestli má být odstraněn i odpovídající list schématu s jeho strukturou. V případě kladné odpovědi je odstraněn symbol a k němu příslušné listy v celé hiearchické struktuře. Záměna referenčních názvů součástek (Swap Ref. Des.) umožňuje provést záměnu referenčních názvů mezi dvěma součástkami ve schématu. Po spuštění funkce záměnu provedeme postupným výběrem obou součástek. Záměna ekvivalentních vývodů součástky (Swap Pins). Tuto funkci je možné využít pro přehlednější vedení spojů ve schématu. Předpokladem je, aby daná součástka měla v knihovně nadefinovány ekvivalentní vývody, u kterých je záměna možná (např. syntax:Gate A Swap ld:1, Pin2(Load) Swap ld:1, Pin3(Load) Swap ld:1, Pin1(Source) -umožňuje vzájemnou záměnu vývodů č.2 a č.3). V případě, že tomu tak není, jsme po výběru obou vývodů upozorněni na nelegálnost operace. Po záměně můžeme volit, jestli budou stávající spoje připojeny na původní, nebo zaměněné vývody. Tvorba sběrnic (Busses Toolbox). Sběrnice jsou seskupení příbuzných spojů, ve schématu reprezentovaných jedním grafickým symbolem (tlustá čára). Bez jejich použití by byla tvorba rozsáhlých schémat, zejména číslicových obvodů, téměř nemožná. Každá sběrnice má svůj název, který odpovídá seskupení spojů, které reprezentuje (např. sběrnice označená Data[0:9] zahrnuje spoje s označením Data0 až Data9 ). Sběrnice mohou být jak datové, např. Data[0:9], tak smíšené (obsahující jakékoliv spoje). Vložení sběrnice (Add Bus). Nástroje pro tvorbu sběrnic aktivuje kliknutí na ikonu Add Bus v nástrojovém panelu nebo z kontextového menu (Add Item–Add Bus). Po zadání počátečního bodu lze sběrnici tvarovat pomocí funkcí kontextového menu. Po stanovení koncového bodu (Complete) se otevře dialogové okno pro zadání názvu sběrnice.

Z dialogového okna je vidět, že sběrnice může být v datovém formátu (Bit Format), kdy název sběrnice je např. WMF[0:7], nebo ve tvaru smíšených spojů (Mixed Net) znázorněný na obrázku. „Bit Format“ umožňuje jedním názvem definovat sběrnici o daném počtu spojů se stejným názvem, ale rozdílným bitovým číslem.

Obrázek 5.3.1: Zadání názvu sběrnice


55

Úprava tvaru sběrnic. Tvar sběrnic lze dodatečně upravovat funkcemi Split Bus, Extend Bus, Move Bus Segment a Delete Bus Segment z nástrojového panelu nebo z kontextového menu pravým tlačítkem myši (Modify Bus). -Zalomení sběrnice (Split Bus) - funkce umožňuje zalomit přímý úsek sběrnice tak, že do něj vloží úsek pod úhlem 90 stupňů, jehož velikost lze tažením měnit. Pomocí kontextového menu lze měnit orientaci zalomení (Swap Corner). -Rozšíření sběrnice (Extend Bus) - slouží k protažení koncového segmentu sběrnice podle požadavků při tvorbě schéma -Posunutí úseku sběrnice (Move Bus Segment) - jednotlivé segmenty sběrnice je možné posouvat a tímto způsobem optimalizovat tvar sběrnice a vedení spojů -Odstranění úseku sběrnice (Delete Bus Segment). V případě potřeby lze segmenty sběrnice odstranit. Jedná-li se o vnitřní segment sběrnice, jehož odstranění vede k rozdělení sběrnice, je oběma částem automaticky přiřazen stejný název. Tak je neustále zabezpečeno správné propojení, které sběrnice reprezentuje. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s nástroji pro tvorbu el. schemat. Řešené příklady: -1. Zaměňte ref. Názvy rezistorů R1 a R2! Řešení: Design – Swap Ref Des – kliknout na R1 a pak na R2 -2. Nakreslete sběrnici (přímku [100 100] ; [100 100]) pro 8 datových spojů (název DATA)! Řešení: Design – Add Bus - <S 100 100 ENTER> - kliknout myší - <S 100 100 ENTER> - complete – v dialog. Okně zatrhnout Bit Format, vyplnit název DATA[0:7] Kontrolní otázky a neřešené příklady: - Jak lze vložit do schematu součástku, která již byla ve shematu použita? - Kolik alternativních symbolů součástky lze v knihovně PowerLogic nadefinovat? - Jakou má funkci symbol OFF Page? - Jaký je význam hierarchických symbolů? - Jak je zabezpečeno, aby při odstranění vnitřního segmentu sběrnice nedošlo k jejich přerušení? - Propojte vývody dvou rezistorů pomocí OFF Page - Vytvořte hierarchický symbol pro zesilovač (Vstup – výstup)

5.4 Knihovny (Libraries), tvorba součástek a spec. symbolů Cíle kapitoly: -hledání v knihovnách, vytváření a editace objektů v jednotlivých částech knihoven -editor součástek, tvorba schematického symbolu, -tvorba součástky, tvorba elektrických atributů, -tvorba a editace speciálních symbolů Po volbě File/Library se v obou programech otevře shodné dialogové okno manažéru. Pomocí něj lze listovat v knihovnách a pracovat s objekty v jednotlivých částích knihoven. Editovat, případně vytvářet nové objekty, je možné pouze v aktuálně otevřené knihovně.

56


Součástky mohou být uspořádány do knihoven libovolným způsobem. Standardně dodávané knihovny jsou rozděleny podle výrobců elektronických součástek (AMD, Motorola, Intel apod.) a na univerzální (Common). Uživatel si pochopitelně může nadefinovat vlastní uživatelskou knihovnu pod svým jménem. Součástí knihoven je již jedna knihovna nazvaná User, která je prázdná a má sloužit jako uživatelská knihovna. Tato knihovna se při instalaci nové verze programu nepřepíše. Do nového formátu je lze zkonvertovat pomocí funkce Confery Libraries Utility, která je součástí menu instalačního CD. Každá knihovna může obsahovat údaje ve čtyřech oblastech: • Parts - popis vnitřního elektrického uspořádání, přiřazení vývodů, schematických značek, pouzder a doplňujících informací ke každé součástce • CAE - schématické symboly součástek používané pro kreslení schémat. • Decals - grafický popis fyzických pouzder součástek (footprint), tuto oblast knihovny lze v editoru schémat pouze prohlížet. • Lines - 2D objekty, obrysy standartních desek, značky, rámečky apod. V panelu Library je možné listovat názvy přístupných knihoven. Pro hledání objektu lze využít volbu ALL Libraries, která zpřístupní současně obsah všech knihoven. Při této volbě lze obsah knihoven pouze prohlížet, ne editovat, nebo vytvářet nové objekty. Seznam dostupných knihoven je možné upravovat. Pomocí panelů New Lib a Lib List je možné upravovat seznam použitelných knihoven. Funkce New Lib umožňuje nadefinovat novou knihovnu, nebo provést inicializaci stávající knihovny (vyprázdní její obsah). Po kliknutí na panel Lib. List se otevře dialogové okno Library List pro nastavení cest k vytvořeným knihovnám, nastavení pořadí v jakém jsou otevírány při hledání objektů a nastavení parametrů knihoven. Popis parametrů: Line Items Availible - označení knihovny obsahující objekty typu 2D Line Read Only - pouze ke čtení, informace pro správu souborů operačním systémem, zamezí jakékoliv úpravě knihovny Shared - umožní současný přístup ke knihovně i dalším uživatelům v počítačové síti Allow Search - zpřístupní knihovnu pro hledání součástek, nebo jejich načtení do návrhu desky plošných spojů Editace obsahu knihoven. Manažér knihoven obsahuje nástroje, pomocí kterých lze spustit proces tvorby (New), nebo úpravy (Edit) objektu v knihovně. Objekt je možné vymazat (Delete) a kopírovat (Copy), manažér umožňuje i import a export vybraného obsahu knihovny, případně vytvořit soubor se jmenným seznamem objektů v knihovně (List to File). Použitelnost těchto nástrojů závisí na typu vybraného objektu. Přehled funkcí: New a Edit spustí editor součástek (Part Editor): New – pro tvorbu nového objektu Edit – pro úpravu objektu již existujícího Delete - odstraní vybraný objekt, nebo vybranou skupinu objektů z kterékoliv oblasti knihovny Copy - umožňuje zkopírovat vybraný objekt pod novým názvem, tuto funkci nelze použít pro schématické značky (CAE Decals)


57

Import - pomocí této funkce lze importovat objekty z jiné knihovny, předpokladem je existence příslušného ASCII souboru vytvořeného funkcí Export Export - umožňuje exportovat vybraný obsah knihovny do ASCII souboru List to File - vytvoří soubor se jmenným seznamem objektů ve vybrané knihovně •

Tvorba součástek a speciálních symbolů.

Editor součástek (Part Editor) tvoří samostatný modul v programu PowerLogic. Umožňuje vytvářet a modifikovat schematické značky součástek (CAE Decal), přiřazovat jim příslušné atributy, modifikovat napájecí, zemnící a odkazové symboly a přiřazovat fyzická pouzdra součástkám (PCB Decal). Knihovna součástek v programu Power-Logic, tedy zahrnuje tři vzájemně propojené části: Part Types - souhrn elektrických informací o součástce (zařazení do logické skupiny, její název a určení, popis zapojení napájecích a zemnících vývodů, popis a přiřazení parametrů vývodům, přiřazení schématické značky (CAE Decal) a fyzického pouzdra (PCB Decal) CAE Decal - obecná schématická značka, reprezentující součástku ve schématu, vytvářeném pomocí editoru schémat Power-Logic, tuto obecnou značku mohou používat příbuzné součástky, teprve přiřazení vývodů schématické značky k vývodům fyzického pouzdra vznikne určitá součástka. PCB Decal - grafická reprezentace fyzického pouzdra součástky (footprint), používaná v návrhovém systému desek plošných spojů Power-PCB. V editoru součástek lze pouze měnit přiřazení součástky k již existujícímu pouzdru, nové pouzdro je vytvářeno v editoru návrhového systému desek plošných spojů Power-PCB.

Obrázek 5.4.1: Pracovní plocha editoru součástek Editor součástek, Obrázek 5.4.1 je možné spustit z manažeru knihoven ikonou Parts nebo volbou Tools/Part Editor z roletového menu pro editaci nové či stávající součástky v knihovně, kliknutím na ikonu Edit Part/Hiearchical z plovoucího nástrojového panelu Design Tools a výběrem součástky ze schématu, případně vybráním součástky ve schematu a povelem Edit Part z kontextového menu (pro editaci dané součástky ve schematu, ne v knihovně). Editovanou součástku lze potom i uložit do knihovny povelem File/Save As. Jestliže je součástka vložena z knihovny do schématu, veškeré informace o ní se stanou součástí databáze schématu. V případě, že součástku později v knihovně pomocí editoru součástek upravíme, tato změna se ve schématu přímo neprojeví. Je nutné provést záměnu

58


součástky za stejnou, s již upravenými parametry z knihovny pomocí funkce Query/Modify, dialogového okna Change Part Type. Teprve potom dojde ke změně i u součástky ve schématu a je přepsán obsah databáze ve schématu. Po spuštění editoru součástek se objeví pracovní plocha s upravenou nástrojovou lištou a pozměněným obsahem roletového menu Tvorba schématického symbolu (CAE Decal). Po spuštění editoru součástek zvolíme File/New a z nabídky dialogového okna vybereme CAE Decal. Symbol lze potom vytvářet ručně nebo automaticky v plovoucím nástrojovém panelu Drafting. Při ruční tvorbě je obrys nakreslen pomocí funkce Create 2D Line. Vývody jsou potom doplněny a označeny pomocí nástrojů z panelu funkce Terminal : Přidat vývod (Add Terminal), Změnit typ vývodu (Change Pin Decal), Nastavit číslo vývodu (Set Pin Number), Změnit číslo vývodu (Change Pin Number), Zadat název vývodu (Set Pin Name), Změnit název vývodu (Change Pin Name), Vybrat typ vývodu, např. zátež - Load (Set Pin Type), Změnit zaměnitelnost vývodu (Change Pin Swap), Změnit sekvenční číslo vývodu (Change Sequence Number) V menu Setup pod Preferences – Heights/Widths lze v dialogovém okně nastavit výšku a tloušťku textu pro čísla a názvy vývodů (Pin Numbers / Names), označení součástky (Ref.Des) i typu součástky (Part Type). Automatizovaná tvorba schématické značky. Decal Wizard umožňuje vytvořit schematický symbol automaticky v podobě obdélniku s vývody kolem dokola či podle potřeby. Po její inicializaci je otevřeno dialogové okno, kde je možné zadat délku horizontálních a vertikálních vývodů (Pin Length), vzdálenost mezi vývody (Pin Spacing), typ vývodu (Pin Decal) a jejich počet (Pin Number) pro vývody nalevo (Left Pins), napravo (Right Pins), nahoře (Upper Pins) a dole (Lower Pins) a minimální rozměry obdélníku symbolu (Box Parameters) – šířka (Width) a výška (Height). Obrys součástky se zadaným počtem vývodů je pak vytvořen automaticky. Označení vývodů potom doplníme pomocí funkce Terminal. Po vytvoření je symbol uložen funkcí File/Save As pod zvoleným názvem do příslušné knihovny. Tvorba součástky (Part Type). Tvorba součástky v editoru programu Power-Logic probíhá ve dvou fázích. První je tvorba schématického symbolu, druhou definování sady parametrů a informací o součástce. Tomu odpovídají ikony Edit Gate Decal a Edit Electrical z nástrojové lišty editoru součástek, viz Obrázek 5.4.2.

Obrázek 5.4.2: Nástrojová lišta editoru součástek Tvorba schématického symbolu při tvorbě součástky probíhá stejným způsobem, jako při jeho samostatné tvorbě. Kliknutím na ikonu Edit gate Decal dojde ke spuštění editoru s ikonami Drafting a Terminal. Editace a tvorba elektrických parametrů součástek (Edit Electrical). Elektrické parametry součástky představují širokou škálu údajů, které návrhový systém potřebuje pro správné začlenění součástky do schématu a návrhu desky plošných spojů, případně pro optimalizaci zapojení vývodů z hlediska vedení spojů (Gate and Pin Swap). Zahrnují i doplňující údaje o součástce, použitelné při tvorbě rozpisek. Nadefinování údajů zahájíme


59

kliknutím na ikonu Edit Electrical z nástrojové lišty, která spustí dialogové okno Part Information, se záložkami General, PCB Decals, Gates, SignalPins, Attributes, Alphanumeric Pins, Connector pro editaci jednotlivých typů údajů. Záložka General obsahuje základní souhrn údajů o součástce (Part Statistics), jejím přiřazení do charakteristické skupiny součástek (Logic Family) a doplňující volby pro definování součástky (Options). Pomocí panelu Families je možno uživatelsky nadefinovat skupiny součástek a přiřadit jim příslušné referenční názvy (odpory - R, tranzistory - Q, apod.). Panel Options umožňuje, zatržením příslušné volby, přístup k záložkám Alphanumeric Pins pro popis vývodů, které jsou označeny písmeny místo čísel (např. vývody tranzistorů) a Connector pro tvorbu konektorů. Zatržením volby ECO Registered Part je součástka akceptována při anotacích změn. Záložka PCB Decals pro výběr pouzdra s panely: Library - nastavení knihovny s fyzickými pouzdry součástek (PCB Decal) Pin Count - celkový počet vývodů součástky Unassigned Decals - nabídka pouzder, s daným počtem vývodů Assigned Decals - pouzdro, nebo alternativní pouzdra přiřazená součástce Assign, Unassign- tlačítka, s nimiž přiřadíme / odebereme pouzdro u součástky Aktuálně přiřazené pouzdro u součástky lze kdykoliv změnit přímo ve schématu pomocí dialogového okna Query/Modify PCB Decal Assignment v panelu PCB Decals funkce Query/Modify Part

Obrázek 5.4.3: Záložka Gates Záložka Gates: Panel Gates: Gate - přehled nadefinovaných vnitřních logických celků (Gates), tyto údaje jsou nutné pro optimalizaci rozmístění součástek a minimalizaci délky spojů záměnou ekvivalentních celků (Gate Swap).

60


Swap ID - povolí(1-100), nebo zakáže (0) záměnu ekvivalentních logických celků, záměna probíhá u celků se stejným Swap ID CAE Decal 1-4 - přiřazení alternativních schematických symbolů pro danou součástku Panel Pins for Gate: Sequence - pořadové číslo vývodu při tvorbě schematické značky (CAE Decal) Pin - přiřazení vývodu na schematické značce k vývodu na fyzickém pouzdru součástky (PCB Decal) Type - přiřazení vývodu do typové skupiny (Source, Load, Input, Output, apod.) Name - název vývodu charakterizující jeho určení Swap - nadefinování vzájemné zaměnitelnosti ekvivalentních vývodů v rámci jednoho logického celku, obdobně jako SwapID u Gate Záložka Signal Pins - popis panelů pro speciální vývody (Signal Pins jsou vývody součástky, které ve schematu nejsou vidět, ale na desce musí být připojeny na určitou síť. Typicky to jsou napájecí vývody, ale mohou to být jakékoliv vývody, i signální.): Unused Pins – vývody, které nejsou nadefinovány jako součást logického celku a nemají zatím přiřazen název Pin - číslo vývodu pouzdra Signal Name - název sítě spojů, do které bude vývod automaticky začleněn. Používá se pro definování napájecích, zemnících, případně nezapojených (NC) vývodů. Width - definování šířky spojů pro daný signál, údaj je přenesen do návrhového prostředí desek plošných spojů (Power-PCB) Záložka Attributes - informační parametry součástky. Pomocné a informační údaje, které nejsou nezbytné pro vlastní tvorbu schémat a desek plošných spojů, mají své opodstatnění z hlediska tvorby rozpisek součástek, jejich nákupu, skladování apod. Standardní PADS knihovny jsou koncipovány tak, že mají předdefinovány údaje o určení součástky (Description), ceně ($ nebo Cost), typu (Part Number) a výrobci (MFG#1, MFG#2 ). Další atributy lze definovat podle vlastní potřeby, či je možné je vybrat ze zabudované knihovny atributů (Browse Lib. Attr.) Z hlediska automatické tvorby rozpisek součástek (BOM), použitých v návrhu, je nutné dodržovat stejná pravidla a názvosloví při tvorbě těchto údajů. Pouze tak je program správně setřídí a zapíše. Popis panelů záložky Attributes: Attribute - seznam vytvořených kategorii údajů Value - pomocí těchto panelů lze editovat vlastní obsah údajů Edit, Add, Delete – umožní editovat vybraný atribut, přidat nový či vymazat použitý Browse Lib. Attr – vybrat a přidat atribut z knihovny atributů Viditelnost jakýchkoliv atributů u schematické značky ve schematu lze nastavit přímo ve schematu podle potřeby (povel Visibility v kontextovém menu pravým tlačítkem myši u vybrané součástky). Záložka Connector - dialogové okno aktivované zatržením volby Connector v záložce Global, umožňuje přiřadit alternativní schematické značky (Pin Type) pro vývody konektoru (značky jsou v knihovně součástí souboru Special Symbols) a tím odlišit ve schématu např. vstupní a výstupní vývody. Po ukončení editace všech údajů o součástce v dialogovém okně Part Information, je součástka pomocí funkce File/Save As z roletového menu uložena do zvolené knihovny po určeným názvem. Před uložením probíhá automatická kontrola všech parametrů důležitých


61

pro elektrické zapojení. V případě chybných, nebo neúplných údajů se objeví chybové hlášení partedit.err např.: Duplicate pin number on Gate A - Logical pin 1 - Pin number 7 Duplicate pin number on Gate A - Logical pin 21 - Pin number 7 Součástka není uložena a je nutno ji opravit. Tvorba a editace speciálních symbolů (Power, Ground, Off Page) Speciální symboly v editoru schémat Power-Logic zahrnují symboly pro napájení (Power), uzemnění (Ground) a odkazy (Off Page). Tyto symboly mají specifické postavení a nelze je tedy vytvářet běžným způsobem jako ostatní součástky. Symboly jsou sdruženy podle typu do tří skupin a každá skupina je v knihovně uložena pod příslušným názvem ($PWR_SYMS, $GND_SYMS, $OSR_SYMS). Obvykle jsou umístěny v knihovně \padspwr\lib\common. Nový symbol lze vytvořit pouze úpravou, nebo doplněním některé ze skupin. V případě, že po úpravě chceme zachovat původní standartní nastavení, je třeba nejdříve soubor pomocí Library/Export a Import přesunout do jiné knihovny (např.User). Při tvorbě symbolu postupujeme následovně. Spustíme editor součástek, volbou File/Open vybereme v dialogovém okně skupinu symbolů, kterou budeme upravovat (např.Power). Tím dojde k otevření editoru součástek s již popsaným nástrojovým panelem. Po výběru klikneme na ikonu Edit Electrical. V dialogovém okně zvolíme Add a zadáme název nového symbolu (např.+15V) a tím vybereme grafickou značku (podle konvence je kladné napětí v základní poloze reprezentováno šipkou nahoru, záporné šipkou dolu, menší šipka označuje nižší napětí, větší vyšší napětí). Je nutné novou grafickou značku vytvořit dopředu (jako CAE Decal, tedy po aktivací ikony Edit Gate Decal) a nyní se na její název odvolat a přiřadit ji nově vytvářenému symbolu. Dále nadefinujeme typ vývodu (Pin Type) a název sítě spojů (Signal Name), kterou bude symbol reprezentovat (+15V) a standartní šířku spoje na desce (Width). Obdobným způsobem lze postupovat při tvorbě symbolů ze skupin Ground a Off Page. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s knihovnami objektů, dále jste poznali problematiku související s tvorbou součástek a spec. symbolů. Řešené příklady: - Zaměňte ve schematu součástku za součástku v knihovně stejného typu s dodatečně modifikovanými parametry! Řešení: Select Part – Query – Modify – Change Part Type – vybrat součástku z knihovny! Kontrolní otázky a neřešené příklady: - Které části knihovny jsou vzájemně propojeny? - Co je CAE Decal - Co jsou atributy součástky? - Upravte knihovnu rezistoru Res 1/8W tak, aby po vyvolání součástky (AddPart) nabídl program jako první symbol této součástky platný podle evropské normy!

62


5.5 Definování návrhových pravidel (Design Rules) Cíle kapitoly: -nastavení globálních návrhových pravidel, -nastavení návrhových pravidel pro skupinu spojů a pro jednotlivý spoj -nastavení vrstev pro tvorbu DPS -import a export návrhových pravidel Program PowerLogic umožňuje detailní definování návrhových pravidel pro desky plošných spojů (Design Rules), již v procesu tvorby elektrického schéma. Tato návrhová pravidla jsou přenesena do prostředí návrhového systému pro desky plošných spojů PowerPCB jako součást netlistu. Pravidla lze nastavit selektivně pro jednotlivé hiearchické úrovně návrhu. Globálně pro všechny spoje (Default), nebo pro charakteristické skupiny spojů (Class), případně je podrobně definovat až na úroveň jednotlivého spoje (Net). Nejvyšší váhu mají pravidla přiřazená jednotlivému spoji, nižší pravidla pro skupinu spojů a nejnižší váhu mají pravidla globální. •


Při volbě Default, jsou nadefinované parametry vztaženy na všechny spoje, kterým nebyly přiřazeny individuální parametry (Class, Nets). Není tedy prováděn jejich výběr a zobrazí se dialogové okno s ikonami pro volbu typu návrhového parametru (Clearance, Routing, Hi Speed) a ikonou pro tvorbu hlášení o nastavených parametrech (Report). Dialogové okno Clearance slouží k nastavení minimální izolační vzdálenosti mezi jednotlivými objekty v návrhu desky (spoj-spoj, spoj-vývod, apod.) a šířky spojů definováním doporučené, minimální a maximální šířky spoje při jeho tvorbě. Dialogové okno Routing Rules - pravidla pro optimalizaci vedení spojů. Umožňují nastavit metodu minimalizace délky spojů, typ průchodu mezi vrstvami, povolit, případně zakázat automatickou tvorbu a editaci spoje (Routing), určit priority při tvorbě spojů a vrstvu na které budou spoje vedeny. Jednotlivé panely okna jsou: Length Minimization - metoda minimalizace délky spojů při rozmisťování součástek na desce Routing Options - nastavení parametrů pro tvorbu spojů Copper Sharing - povolí tvorbu T spojů Auto Route - povolí automatickou tvorbu spojů autorouterem Allow Ripup, Alow Shove - povolí zvednutí, posunutí spoje autorouterem Priority - nastavení pořadí při tvorbě spojů (0 -100, 100 má nejvyšší prioritu) Layer Biasing - výběr vrstev povolených pro tvorbu spojů Vias - povolený typ průchodů mezi vrstvami Dialogové okno HiSpeed Rules. Speciální parametry pro tvorbu signálových spojů s vysokým taktovacím kmitočtem umožňují nastavit parametry z hlediska souběžného vedení spojů, jejich vzájemné kapacity, impedance a zpoždění signálů. Jsou používány modulem EDC (Electro Dynamic Checking) v návrhovém systému desek plošných spojů Power-PCB, kontrolujícím dynamické parametry navržených spojů •


Detailní nastavení návrhových pravidel, specifikované do úrovně skupin spojů, případně jednotlivých spojů, se provádí u složitých zapojení desek, kde je nutné postihnout i elektrodynamické parametry průchodu signálů (různá struktura signálových toků, délky logických větví pro rozvod taktovacích signálů s vysokým kmitočtem apod). Nastavení


63

probíhá stejným způsobem jako při globálním nastavení. Volbou Rules/Class případně Rules/Nets se otevřou příslušná okna pro nadefinování skupiny spojů, nebo označení spoje. V okně Class Rules je možné nastavit název vytvářené skupiny (Class Name) a přidat ho do seznamu (Class). Obsah skupiny je definován v panelu Nets, kde jsou příslušné spoje vybrány do skupiny. Tyto skupiny spojů mohou např. obsahovat spoje se stejným charakterem přenášených signálů (datové spoje, adresové spoje). Písmena (C), (R), (H) zobrazená za Class, nebo Nets značí, že těmto objektům již jsou přiřazeny vlastní návrhová pravidla a již se na ně nevztahuje globální (Default) nastavení. Po nadefinování je možné skupinám přiřadit jednotlivé typy parametrů (Clearance, Routing, HiSpeed), jako při nastavování globálních parametrů. V dialogovém okně Net Rules je seznam všech spojů v návrhu (Nets). Po výběru požadovaného spoje a kliknutí na ikonu reprezentující typ definovaného parametru, je možné tento parametr individuálně nastavit pro vybraný spoj. •

Nastavení vrstev pro tvorbu desky plošných spojů (Layers)

Program Power-Logic umožňuje pomocí funkce Setup/Layer Definition nadefinovat elektrické a dokumentační vrstvy pro tvorbu desek plošných spojů již při tvorbě schéma a tyto údaje přenést jako součást netlistu. Dialogové okno Layer Setup obsahuje roletové okno se seznamem všech vrstev. Řádek Name umožňuje změnit název vrstvy desky, panel Electrical Layer Type umožňuje volbu typu vrstvy - strana pro montáž součástek (Component), - strana spojů (Routing), - vrstva napájecí (CAM Plane), preferovaný směr tažení plošných spojů (Routing Direction) pro danou vrstvu. V případě CAM Plane naskočí ikona Assign Net, umožňující vnitřním napájecím a zemnicím vrstvám (Plane) přiřadit názvy sítí spojů. Electrical Layers umožní nastavit a měnit počet vrstev desky: Modify - umožňuje zvětšit či zmenšit počet elektrických vrstev v návrhu (min. 2) Reassign - přiřazení vrstev po modifikaci jejich počtu Thickness – umožní nastavit tlouštku mědi a dielektrickou konstantu pro danou vrstvu desky •

Export a import návrhových pravidel

Návrhová pravidla pro tvorbu desek plošných spojů (Design Rules) mohou být přenesena do návrhu desky jako součást Netlistu, nebo exportována samostatně. Tato volba je provedena při tvorbě Netlistu. Samostatně je možné pravidla exportovat ve formě ASCII souboru pomocí volby Tools/Export Rules to PCB. V prostředí návrhového systému desek plošných spojů Power-PCB je tento soubor načten funkcí pro import souborů. Obdobně je možné provést import návrhových pravidel do editoru schémat volbou Tools/Import Rules from PCB a načtením příslušného ASCII souboru. Významné zjednodušení tohoto procesu přináší využití zabudované OLE automatizace. Pomocí funkce Tools/OLE PowerPCB Connection je možné vytvořit přímé propojení mezi příslušnými návrhovými databázemi v editoru schémat a návrhovém systému desek plošných spojů a pomocí záložky Design a panelů Rules to PCB a Rules from PCB provádět export a import návrhových pravidel, případně provádět synchronizaci databázi. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s definováním návrhových pravidel Řešené příklady:

64


Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co umožňují definovat Design Rules? -Jak lze exportovat návrhová pravidla do PowerPCB? -Jaké jsou hierarchické úrovně návrhových pavidel? -Jaký je minimální počet elektrických vrstev v návrhu?

5.6 ECO, OLE sdílení a přenos dat mezi schématem a dalšími programy. Cíle kapitoly: -přenos anotačních souborů mezi schématem a návrhem – ECO -propojení a přenos dat mezi schématem a deskou pomocí OLE -tvorba a editace vložených objektů Funkce ECO (Engineering Change Order), tedy přenos anotačních souborů mezi schématem a návrhem, zabezpečuje záznam všech změn v elektrickém zapojení, provedených při návrhu desky plošných spojů (např. změna referenčních názvů součástek, záměna ekvivalentních hradel a vývodů) a jejich přenos pomocí funkce Tools/Backward Annotate from PCB zpět do schématu (zpětná anotace), nebo umožňuje pomocí funkce Tools/Forward ECO to PCB přenést změny v zapojení ve schématu (např. přidání a odstranění součástky, přejmenování součástky, záměna součástky, přidání a odstranění spoje, propojení a přejmenování sítě spojů) do prostředí návrhu desek plošných spojů (dopředná anotace). Dopředná i zpětná anotace zahrnuje od v.4.0 i přenos nastavení pouzdra součástky pro desku (PCB Decal). Návrhový systém desek plošných spojů PowerPCB automaticky zaznamenává prováděné změny do anotačního souboru (.eco). Přenos dat z anotačního souboru do editoru schémat je závislý na druhu používaného programového vybavení a probíhá automaticky, nebo je anotační soubor po spuštění editoru schémat příslušnou funkcí importován do schématu. Obdobně jako při přenosu návrhových pravidel, lze pro automatizovaný přenos anotačních dat u programů PowerLogic a PowerPCB využít funkce Tools / OLE PowerPCB Connection. (Synchronize PCB - dopředná anotace, Synchronize SCH - zpětná anotace). OLE sdílení a přenos dat mezi schematem a dalšími programy. PADS programy PowerLogic i PowerPCB plně využívají možností operačního systému Windows, ke kterým patří i služby OLE (Object Linking and Embedding), umožňující přímou komunikaci a přenos dat mezi současně spuštěnými programy, které OLE podporují. Tím je zajištěn nejenom přímý přenos dat mezi kreslením schematu a návrhem plošných spojů v obou směrech, ale i přenos dat z/do jiných programů OLE podporujících. PADS programy mají zabudovány nástroje, pomocí kterých lze vytvořit napojení i na jiné programy. PowerLogic je tzv. OLE dokument server. Praktické využití služeb OLE umožňuje např. přímé křížové vyhledávání a zobrazení objektů (tzv. cross-probing) mezi kreslením schematu, návrhem desky či autorouterem, anotace změn mezi schematem a deskou v obou směrech, zjištění rozdílů mezi schematem a deskou, přenos návrhových pravidel mezi schematem a deskou, atd. Služby OLE umožňují rovněž přímé vkládání souborů vytvořených v jiných Windows aplikacích do PowerLogic, či jejich vytvoření a editaci přímo v PowerLogic (jako by byly vytvářeny v jiných aplikacích) povelem Edit - Insert Object.


65

Propojení a přenos dat mezi schematem a deskou pomocí OLE

Po aktivaci funkce Tools/OLE PowerPCB Connection v programu Power-Logic (nebo ikony OLE PowerPCB Connection a Properties vpravo dole) se otevře dialogové okno, jehož obsah závisí na tom, je-li současně spuštěn program Power-PCB, nebo nikoliv. V případě, že jsou oba programy spuštěny, dojde automaticky k propojení návrhů. Jinak se objeví dotaz, zda chceme provést propojení s nově otevřeným návrhem desky plošných spojů, nebo s již existujícím. Po zadání volby je automaticky spuštěn program Power-PCB a v něm požadovaný návrh. Zároveň dojde k propojení návrhů a otevření dialogového okna OLE PowerPCB Connection se záložkami, pro nastavení a aktivaci jednotlivých procesů (Selection, Design, Document, Preferences).

Obrázek 5.6.1: Vzhled pracovní plochy po úpravě oken Záložka Selection - výběr objektů pro přenos ze schématu do návrhu desky, viz Obrázek 5.6.2, kde Receive Selection – pro zpětný přenos vybraných objektů na desce do schématu musí být políčko Receive Selection zaškrtnuto.

Obrázek 5.6.2: Okno záložky Selection Záložka Design sdružuje celou řadu nástrojů pro efektivní přenos dat mezi schematem a deskou plošných spojů. Tyto funkce umožňují porovnávat desku se schematem (Compare), přenos návrhových pravidel (Rules) v obou směrech, přenos anotačních souborů mezi schematem a deskou v obou směrech (Synchronize) a přenos netlistu (Send Netlist)

66


Obrázek 5.6.3: Okno záložky Design Compare PCB - provede porovnání ASCII souborů (Check ASCII) reprezentujících netlisty aktuálně otevřených návrhů v editoru schémat a návrhovém systému desek plošných spojů. V případě rozdílů vytvoří hlášení ve formě souboru, který se otevře v nadefinovaném textovém editoru. Synchronize PCB - slouží k automatické anotaci vpřed (Forward ECO to PCB), tedy přenosu změn ze schématu do návrhu desky. Podobně jako u funkce Compare je provedeno porovnání netlistů, potom však dojde k automatické úpravě databáze v návrhu desky, tak aby na desce byly akceptovány všechny změny provedené ve schematu. Synchronize SCH - slouží k automatické zpětné anotaci (Backward ECO to SCH), tedy přenosu změn z desky do schématu a k automatické úpravě databáze ve schematu. Rules To PCB, Rules From PCB - funkce umožňují automatický obousměrný přenos návrhových pravidel mezi aktuálně otevřenými návrhy v programech Power-Logic a PowerPCB. Send Netlist - slouží k automatickému přenosu netlistu ze schématu do návrhového prostředí desek plošných spojů Záložka Document slouží k výběru dokumentu (.pcb) v návrhovém systému desek plošných spojů Power-PCB, se kterým bude realizováno propojení v rámci OLE. Propojení je možné provést s již existujícím návrhem, nebo pomocí panelu New vytvořit a otevřít návrh nový.

Obrázek 5.6.4: Okno záložky Document Záložka Preferences. Pomocí záložky Preferences je možné nastavit, zda při přenosu dat mezi schematem a deskou budou přenášeny také atributy součástek a spojů.

Obrázek 5.6.5: Okno záložky Preferences •

Tvorba a editace vložených objektů

Využití služeb OLE umožňuje v Power-Logic, vytvářet kombinované dokumenty vložením objektů z jiných programů. Těmito objekty mohou být např. textový soubor programu Microsoft Word obsahující rozpisku či poznámky k návrhu, tabulka programu Microsoft Excel s rozpiskou součástek, firemní logo vytvořené v PaintBrush, atd. Tyto vložené objekty mohou být na pracovní ploše zobrazeny v okně s nastavitelným rozměrem a


67

konkrétním obsahem, nebo pouze ikonou jako svým zástupcem. Zobrazení vložených objektů se nastavuje pomocí Setup/Preferences a záložky Global. Vložený objekt je možno propojit se zdrojovou aplikaci a tímto způsobem zajistit automatické provádění případných změn. Tvorba, nebo vložení objektu se provádí pomocí funkce Edit/Insert New Object z roletového menu, která otevře dialogové okno pro volbu a nastavení vkládaného objektu. Vkládat je možné již existující objekt, nebo objekt nový, který bude vytvořen přímo v návrhovém prostředí editoru schémat využitím nástrojů poskytnutých zdrojovou aplikací. Vložený objekt lze snadno editovat, stačí dvakrát kliknout myší na příslušné okno, nebo ikonu, čímž automaticky dojde ke spuštění zdrojové aplikace a načtení příslušného objektu (OLE Visual Editing). Při vkládání již vytvořeného objektu (volba Vytvořit ze souboru) se otevře dialogové okno pro zadání jeho názvu. Volbou propojit dojde k provázání s původním souborem pro automatickou aktualizaci obsahu. Opět je možné zvolit zobrazení objektu pomocí ikony. Propojení se zdrojovou aplikací a způsob aktualizace vloženého objektu se nastavuje pomocí funkce Edit/Links z roletového menu. Zrušením propojení stává se vložený objekt objektem statickým a není možné již upravovat jeho obsah. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s různými možnostmi přenosů dat mezi programy Řešené příklady: Kontrolní otázky a neřešené příklady: -K čemu slouží funkce ECO? -Co jsou služby OLE operačního systému? -Jak využívá PowerLogic OLE služby? -Co je podmínkou pro editaci vloženého objektu?

5.7 Generování výstupních souborů a hlášení, tvorba dokumentace Cíle kapitoly: -netlist, vytvoření nastavení parametrů, generování hlášení -rozpiska materiálu -Basic Scripting -Basic Script Editor -tisk výstupní dokumentace na výtupním zařízení, -nastavení jednotlivých voleb tisku Výstupní soubory a hlášení umožňují v závěrečné etapě návrhu vytvořit data pro přechod do dalších návrhových etap, případně vytvořit hlášení obsahující požadované informace o návrhu. Tato hlášení je možné generovat jednak již napevno zabudovanými funkcemi, nebo pomocí dodávaných či uživatelských skriptů psaných ve Visual Basic. Visual Basic skripty umožňují generovat hlášení přesně podle požadavků uživatele. Nejpotřebnějšími hlášeními jsou netlist a rozpiska materiálu. Pomocí funkce File/Report z roletového menu lze vytvořit celkem šest typů výstupních hlášení z aktuálně otevřeného

68


schématu. Požadované informace jsou umístěny do textového soboru (report.rep). Po jeho vytvoření je automaticky zobrazen v textovém editoru, který je nastaven jako výchozí. •

Vytvoření Netlistu

Netlist tvoří základní článek pro přechod do jiného CAD/CAE systému. Generuje se pomocí povelu Tools/Netlist to PCB. Netlist je generován ve formátu PADS. Na začátku souboru je informace o použitých součástkách a jejich pouzdrech, následovaná informacemi o vlastním propojení vývodů. Do netlistu je možné zahrnout i návrhová pravidla (Design Rules), stejně jako atributy součástek či spojů. Přenos do návrhového prostředí desek plošných spojů je možný dvěma způsoby: Přes vlastní netlist. Netlist se vygeneruje pomocí funkce Tools/Netlist to PCB. V návrhovém systému desek plošných spojů PowerPCB se tento netlist načte povelem pro import ASCII souborů (File-Import). Automaticky přes OLE propojení. Je-li kreslení schematu (Power-Logic) propojeno přes OLE s návrhem plošných spojů (Power-PCB), potom povel Send Netlist v záložce Design automaticky netlist vygeneruje a přenese do navrhované desky. •

Nastavení parametrů netlistu

Dialogové okno pro tvorbu netlistu obsahuje panely: Outpur File Name pro zadání názvu souboru obsahujícího netlist (.asc) Select Sheets pro výběr ze kterých listů bude Netlist (je-li schéma rozloženo na více listů).vygenerován. Include Subsheets – zatržením zahrne i hiearchicky včleněné listy Output Formats pro volbu formátu Netlistu. Verze se volí v roletovém okně, obsah základní nebo rozšířený (Include Design Rules, Include Part Attributes, Include Net Attributes) zaškrtnutím příslušného okénka. • Tvorba hlášení. Různá užitečná hlášení a rozpisky umožňuje editor schémat generovat dvojím způsobem: 1) Volbou File/Report z roletového menu pevně zabudovanými hlášeními typu: Unused - obsahuje informace o nezapojených součástkách, hradlech, a vývodech Part Statistics - komplexní informace o součástkách ve schématu. Obsahuje referenční názvy a typy součástek, popis vývodů a názvy k nim připojených spojů Net Statistics - informace o sítích spojů. Zobrazí seznam všech sítí spojů, referenční názvy součástek a označení vývodu připojených k dané síti spojů. Limits - pomocí tohoto hlášení je možné sledovat, jak je využita maximálně dostupná kapacita editoru schémat. Jsou zde údaje o maximálním počtu listů schématu, součástek, sítí spojů apod. V druhé části jsou informace o počtu těchto objektů v daném schématu. Off Page - zobrazí výpis použitých Power, Ground a Off Page symbolů s jejich souřadnicemi ve schématu Bill of Materials (BOM)- vygeneruje rozpisku součástek použitých ve schématu, podle volitelných kritérií s možností definovat její strukturu a vzhled 2) Pomocí makroprogramů (skriptů) psaných ve Visual Basic. •

Nastavení obsahu a vzhledu rozpisky součástek.

Volbou Setup u Bill of Materials se objeví dialogové okno Bill of Materials Setup, ve kterém je možné pomocí záložek Attributes, Format a Clipboard View modifikovat obsah a


69

metodiku tvorby rozpisky, případně provést kontrolní náhled na obsah rozpisky s možností kopírovat její obsah včetně hlaviček do schránky. Záložka Attributes - umožňuje zvolit, které atributy součástek budou zobrazovány (poř. č., počet, označení, název, typ, výrobce a pod.), obsah hlavičky a velikost jednotlivých polí v tabulce. Záložka Format - umožňuje upřesnit uspořádání a metodiku tvorby rozpisky pomocí panelů: Delimiter - nastavení znaku pro oddělení atributů Format Options - obsahuje nastavení pro metodiku tvorby rozpisky tj. : - Separate Ref. Designator - každá součástka bude mít svůj řádek - Sort By - seřazení součástek podle volitelného atributu File Format - nastavení formátu rozpisky (Text File, MS-Word Merge Data Format) Settings - je možné nadefinovat několik typů rozpisek, jejich nastavení uložit pod vlastním názvem (Save As) a později ho znovu použít při tvorbě rozpisek součástek Záložka Clipboard View umožňuje zobrazit kontrolní náhled na rozpisku součástek a zároveň umožňuje tento náhled graficky upravovat, případně ho zkopírovat do schránky. Kliknutím na název atributu (Item, Qty, apod.) dojde automaticky ke změně kritéria pro řazení součástek. Přesuneme-li kurzor na hranici mezi atributy, změní svou podobu a tažením je možné měnit velikost příslušných sloupců pro znázornění jednotlivých atributů. V tomto kontrolním náhledu je dále možné vybrat část, nebo celý obsah a zkopírovat jej do schránky pro použití v jiných dokumentech zpracovávaných pod Windows. Program Power-Logic umožňuje kopírovat obsah náhledu včetně hlavičky (Include table header). •

VISUAL BASIC MAKROPROGRAMOVÁNÍ.

PowerLogic program má zabudovaný Microsoft program VisualBasic, který umožňuje vytvářet uživatelské aplikace. Program již obsahuje celou řadu napsaných praktických aplikací i příkladů pro psaní nových. Basic Script Editor umožňuje editovat dodané skripty i psát nové. Pro tvorbu nových skriptů je vydatným pomocníkem PowerLogic Script Wizard. Pomocí Visual Basic má uživatel přístup k většině informací v databázi schematu, které lze dále zpracovat podle potřeby. Přístup k Visual Basic skriptům je přes funkci v menu Tools Basic Scripting. V roletkovém podmenu jsou záložky Basic Scripting a Basic Script Editor. Basic Scripting. Výběr záložky Basic Scripting otevře dialogové okno Visual Basic Scripts, viz Obrázek 5.7.1. In Menu – přidá vybraný skript do roletkového menu Tools- Basic Scripting Load File – přidá skript do tohoto zásobníku skriptů Unload File – odebere vybraný skript ze zásobníku Run – spustí vybraný skript Edit – umožní editovat vybraný skript v zabudovaném editoru. Obrázek 5.7.1: dialogové okno Basic Scripts

70

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Roletkové menu umožňuje vybrat skript. Basic Script Editor.

Editor pro VB skripty používá Sax Basic Engine, který používá již připravené makropovely, usnadňující vyrváření skriptů. •

TVORBA DOKUMENTACE (PRINT/PLOT)

Funkce File-Print/Plot z roletového menu, slouží ke tvorbě výstupní dokumentace. Schémata, vytvořená v editoru schémat Power-Logic, je možné vytisknout na tiskárně, nebo vykreslit na plotru (perový plotr, nebo fotoplotr). Vytištění schéma na tiskárně Program Power-Logic umožňuje v plné míře využívat tiskové služby Windows. Je tedy možné tisknout na všech druzích tiskáren, které jsou nainstalovány. Stejným způsobem lze pracovat s velkoformátovými inkoustovými plotry. Tiskárny mohou být připojeny lokálně, nebo síťové. Nastavením parametrů tiskárny lze provést i tisk do souboru. V případě, že ovladač tiskárny podporuje jazyk Postscript, umožní tisk do souboru zhotovovat podklady pro profesionální tisk. Po spuštění funkce File-Print/Plot se otevře dialogové okno Plot pro nastavení obsahu a formy výtisku, a pro nastavení typu výstupního zařízení – viz Obrázek 5.7.2 Sheets - nastavení tisku jednotlivých objektů ve schématu, Options nastavení tiskové stránky Print - výstup na tiskárnu, Pen - výstup na perový plotr a Photo - výstup na fotoplotr Preview Selections - kontrolní náhled Device Setup - spustí standartní tiskové okno Win programů, kde je možné vybrat a nastavit tiskárnu Run - zahájení tisku Obrázek 5.7.2: dialogové okno Plot Nastavení tisku objektů (Sheets) Po kliknutí na panel Sheets se otevře dialogové okno Select Items. V tomto okně je možné volit, které listy schématu budou vytištěny (Selected), zatrhnout jednotlivé objekty (Items) a přiřadit jim barvy (Selected Color). Obsah panelu Selected Colors závisí na druhu aktuálně vybrané tiskárny (černobílý/barevný tisk, Postscript). Nastavení tiskové stránky (Options) Kliknutí na panel Options spustí dialogové okno Plot Options, pomocí kterého lze schéma rotovat (Orientation), umisťovat na tiskový formát (Justification), volit měřítko (Scaling), povolit tisk názvu schématu (Plot Jobname), případně zvolit pouze tisk zobrazeného výřezu pracovní plochy, tak jak jej vidíme na monitoru (Plot Window). Kontrolní náhled na výtisk (Preview Selections)


71

Kliknutím na panel Preview Selections se otevře okno Selections Preview s náhledem na tiskovou stránku pro kontrolu nastavení před zahájením tisku. Po ukončení nastavení v oknech Select Items, Options a kontrole pomocí Preview Selections se návratem do okna Print/Plot a povelem Run zahájí tisk. Vykreslení schéma na perovém plotru Schémata navržená v editoru schémat Power-Logic je možné vykreslit i na perovém plotru podporujícím formát HPGL, nebo HGML. Výstup na perový plotr aktivuje kliknutí na ikonu Pen v panelu Output Device v dialogovém okně Print/Plot. Následuje nastavení v Pen Plotter Setup, které spustí kliknutí na panel Device Setup. Dialogové okno Pen Plotter Setup pro nastavení plotru obsahuje panely: Number of Pens - počet per, podle typu plotru 1 až 16 Pen Line Width - nastavení základní tloušťky čáry pro pero ( mils) Rotate Axis - záměna os X-Y Pen Colors - přiřazení barev pro jednotlivá pera Plotting Size - volba formátu Device - volba konkrétního podporovaného typu plotru Advanced - spustí dialogové okno pro instalaci a hardwarové nastavení nového typu plotru (musí podporovat formát HPGL, nebo HGML) Nastavení v panelech Sheets, Options a Preview Selection je obdobné jako při tisku na tiskárnu, proces tisku spustí povel Run. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s tvorbou výstupních souborů a hlášení Řešené příklady: Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Vyjmenujte typy výstupních souborů programu PowerLogic, které generuje pevně zabudovanými funkcemi! -Jak lze získat další informace z databáze editoru schémat? -Jaká mohou být použita výstupní zařízení pro tisk dokumentace?

72


6 Komplexní návrhový systém pro desky plošných spojů – PowerPCB I 6.1 Základní charakteristika programu: Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v návrhovém systému PowerPCB -základní obrazovka, jednotlivé panely nástrojů Program PowerPCB má modulární skladbu, umožňující konfigurovat sestavu podle individuálních požadavků uživatelů a doplňovat ji podle potřeby o jednotlivé moduly, případně specializované nadstavbové programy (Specctra, CAM350, BoardSim, Pro/ENGINEER), na které má již vestavěné interface. Jedná se o bezrastrový návrhový systém, umožňující velmi podrobné definování návrhových pravidel na volitelných hiearchických úrovních a kontrolu jejich dodržení za chodu (on-line). Součástky a spoje tak mohou být, při dodržení nastavených izolačních mezer, umisťovány libovolným způsobem s využitím veškeré volné plochy desky. Program umožňuje interaktivní i automatické rozmisťování součástek, jejich natáčení pod jakýmkoliv úhlem, automatické odsouvání překážejících součástek při jejich rozmisťování, tvorbu spojů v manuálním, autointeraktivním i automatickém režimu, generování dat pro tvorbu široké palety výrobních podkladů a dokumentace. PowerPCB plně podporuje OLE automatizaci a navíc má zabudován i editor makroprogramovacího jazyka Visual Basic, který umožňuje editovat již zabudované příklady makroprogramů pro automatizaci práce i psát nové makroprogramy podle potřeby uživatele. •

Základní pracovní prostředí (SHELL): Základní obrazovka, uspořádání, přehled částí

Pozn.: Viditelnost některých částí programu, jako např. Řádek roletkového menu (Menu Bar) lze zapnou či vypnout v menu „Window“. Obrázek 6.1.1: Základní obrazovka


73

Titulkový řádek obsahuje název programu a název aktuálního otevřeného pracovního souboru Řádek roletového menu je tvořen zástupci charakteristických skupin funkcí, po kliknutí levým tlačítkem myši se rozvine roletka s dalšími funkcemi dané skupiny Nástrojová lišta s ikonami jednotlivé ikony viz Obrázek 6.1.2 reprezentují skupiny úkonů, které jsou nejčastěji v návrhovém procesu využívány. Po kliknutí levým tlačítkem na ikonu se objeví dialogové okno, nebo plovoucí nástrojový panel poskytující možnost další zpřesňující volby

Obrázek 6.1.2: Nástrojová lišta Open (Ctrl+O) - otevření souboru umožňuje nalistovat a otevřít již existujícího souboru s příponou .PCB (soubor z programu Power-PCB), nebo .JOB (soubor z programu PADSPerform v.6 a PADS-Work v.7) Save (Ctrl+S) - uložení souboru. Příkaz uloží znovu aktualizovaný souboru na disk pod původním názvem s příponou .PCB Layer - aktuálně nastavená návrhová vrstva. Pomocí tohoto okna je možno přecházet na jednotlivé návrhové vrstvy Query/Modify - funkce pro editaci objektů po výběru příslušného objektu kliknutím levým tlačítkem myši a kliknutí na ikonu Query, se aktivuje dialogové okno pro editaci objektu. Jeho obsah je závislí na typu objektu. Poskytuje široké možnosti úprav jednotlivých objektů v návrhu Cycle - cyklická záměna objektů. Umožňuje provést cyklickou záměnu objektů, při jejich výběru. Usnadní výběr objektu v hustě zaplněných oblastech návrhu Select - výběrový mód slouží k ukončení aktivace právě používané funkce Drafting - souhrn funkcí pro kreslení. Po jeho aktivaci se objeví plovoucí nástrojový panel, viz Obrázek 6.1.3 s funkcemi pro kreslení objektů, které nemají vazbu na elektrické zapojení (2D Line, Text), tak i objektů, které tuto vazbu mohou mít (Copper, Copper Pour, Board Outline, Keep Out, Plane Area, Plane Area Cut Out, Auto Plane Separate apod.). Obsahuje funkce pro načtení těchto objektů do knihoven a nastavení základních parametrů pro kreslení.

Obrázek 6.1.3: Panel Drafting Design - souhrn funkcí pro rozmisťování součástek a tvorbu spojů obsahuje nástrojový panel s funkcemi pro manipulaci se součástkami a jejich referenčními názvy, tvorbu spojů v ručním, automatickém a interaktivním režimu, vkládání propojek, testovacích bodů, znovupoužití bloků jiné či stejné desky (PDR) a nastavení návrhových parametrů

Obrázek 6.1.4: Panel Design

74


Autodim - souhr funkcí pro kótování objektů sdružuje nástroje pro kótování v ručním i asociativním režimu

Obrázek 6.1.5: Panel Autodim ECO - souhrn funkcí pro provádění změn v návrhu obsahuje nástroje pro dodatečné úpravy v návrhu desek plošných spojů (přidání součástky, spoje, záměnu součástky, jejich vývodů, přejmenování součástek apod.).O těchto zásazích je vytvářeno hlášení ve formě souboru (.eco) pro jejich zpětné zanesení do elektrického schématu Undo, Redo - krokování provedených operací vzad a vpřed Zoom (Ctrl+W) - ovládání výřezu pracovní plochy umožňuje pomocí myši zvětšovat, zmenšovat, případně posouvat aktuálně zobrazený výřez pracovní plochy Board - úplný náhled na desku plošných spojů provede automatickou úpravu zvětšení tak, aby byl zobrazen úplný náhled na obrys desky plošných spojů Redraw (Ctrl+D) - překreslení obsahu obrazovky překreslí obsah obrazovky a upraví viditelnost objektu při jejich přesouvání, nebo vymazání

Obrázek 6.1.6: Panel ECO Pracovní plocha zobrazuje volitelný výřez pracovní plochy návrhového systému, její maximální rozměr činí 1400x1400mm. Obsahuje značku relativního počátku souřadného systému (Origin), ke kterému je vztažena aktuální pozice kurzuru, případně pomocný návrhový rastr (Display Grid), který se nastavuje v dialogovém okně Setup/ Preferences pomocí záložky Grids. Plovoucí informační okno. Toto okénko, je normálně zapnuté. Po jeho zavření je možné ho znovu otevřít klávesami Ctrl+Alt+S nebo povelem Status v menu Window. Plovoucí informační okno (Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.), obsahuje systémová hlášení vztahující se k právě prováděné činnosti, slouží k nastavení rastrového (Snap to Grid), nebo bezrastrového návrhu, k nastavení povolených směrů pro kreslení, nebo tvorbu spojů (Orthogonal, Diagonal, Any Angle), nastavení režimu kontroly dodržení návrhových pravidel za chodu DRC (DRC Prevent, DRC Warn, DRC Ign Clrn, vlastní aktivaci funkce musíme provést v Setup/Preferences - záložce Design), nastavení režimu automatického odsouvání okolních součástek při jejich rozmisťování (Nudge Auto, Nudge Warn, Nudge Off) a nastavení dvojice návrhových vrstev. Dolní část poskytuje grafickou informaci o velikosti a poloze aktuálně zobrazeného výřezu pracovní plochy vzhledem k obrysu desky plošných spojů. Přesuneme-li kurzor do této oblasti, můžeme klinutím levého tlačítka myši změnit polohu zobrazení (místo kurzoru na desce v okénku bude ve středu obrazovky) bez změny velikosti (Pan), nebo měnit i jeho velikost tak že stiskneme pravé tlačítko myši a jejím posunem vymezíme oblast, kterou chceme zobrazit (Zoom). Obrázek 6.1.7: Plovoucí informační okno (Status Window)


75

Plovoucí nástrojový panel je okno, které se otevře po inicializací funkcí Drafting, Design, Autodim a ECO. Obsahuje vlastní výkonné funkce pro danou oblast. Podle zvyklostí Windows je možné ho vlečením přemisťovat, nebo měnit jeho tvar. Jestliže pracujeme na monitoru s dostatečně vysokým rozlišením je výhodné umístit plovoucí nástrojový panel přetažením přímo do nástrojové lišty vedle stávajících ikon. Toto umístění bude respektováno při všech jeho dalších vyvoláních a nebude tak rušivě zasahovat do vlastní pracovní plochy.

Obrázek 6.1.8: plovoucí nástrojový panel Stavový řádek v levé části zobrazuje systémová hlášení, vpravo je informace o aktuálních přednastavených hodnotách pro tloušťky čar, spojů, nastavení návrhového rastru a souřadnicích kurzoru. Polar Grid Origin - nastavení souřadnic počátku polárního souřadného systému vzhledem k počátku návrhového rastru Angular Parameters - výchozí úhlové nastavení, krok a orientace souřadného systému Inner Radius - základní poloměr Delta Radius - krok poloměru Move Options- aktivace příslušných funkcí při pohybu součástky Polar Orientation - orientace vybraných objektů vzhledem k počátku polárního systému Initial - zachová původní orientaci Let me specify - orientuje všechny vybrané objekty podle nastavené hodnoty Circular Arrays seznam Obrázek 6.1.9: Nastavení polárního návrhového předdefinovaných polí v návrhu rastru V PowerPCB je i panel Radial Move Setup (Obrázek 6.1.9). V něm lze nastavit parametry návrhového rastru s polárním souřadným systémem, který je používán při rozmisťování součástek na kruhově orientovaných deskách s pomocí funkce Radial Move. Jeho zobrazeni na pracovní ploše aktivujeme zkratkovým příkazem GP. Dialogové okno pro nastavení radiálního rastru je pod povelem Setup – Preferences – Radial Move Setup. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s základní filozofií návrhového systému PowerPCB, poznali jste pracovní prostředí tohoto návrhového systému. Řešené příklady: -1) Nastavte návrhovou vrstvu BOTTOM jako aktuální! Řešení: Rozvinout roletu LAYER nástrojové lišty a vybrat BOTTOM -2) Aktivujte funkci ECO!

76


Řešení: Kliknout na ikonu ECO

, v editačním okně potvrdit, nebo změnit název

souboru *.eco Kontrolní otázky a neřešené příklady: -K čemu slouží plovoucí infomační okno? -Jaký údaj se objeví v horní části plovoucího informačního okna při editaci spoje? -Jaký je maximální rozměr pracovní plochy? -Jakým povelem zavřete plovoucí informační okno?

6.2 Nastavení uživatelského prostředí Cíle kapitoly: -nastavení uživatelského prostředí -Display Colors, View Nets -uživatelské nastavení zobrazení View Program Power-PCB umožňuje nadefinovat základní uživatelské prostředí, které se automaticky nastaví při spuštění programu, nebo tvorbě nové desky plošných spojů. Toto nastavení je uloženo v souboru Default.asc v adresáři \padspwr. Uživatelské prostředí nadefinujeme pomocí parametrů z menu Setup/Preferences (záložky Global, Design, Drafting) a Display Colors v roletového menu. Display Color, viz Obrázek 6.2.1. Kliknutím na barvu v paletě se tato stává aktivní kliknutím do políčka se tam přenese. Barva pozadí obrazovky (Background) v políčku objektu ho dělá neviditelný.

Obrázek 6.2.1: Dialogové okno Display Colors Setup Potom pomocí funkce File/Export z roletového menu, volbou ASCII Files a zatržením panelu PCB Parameters, uložíme nastavení tak, že přepíšeme původní soubor


77

/padspwr/Default.asc. Při novém spuštění programu, nebo volbě File/New, je již automaticky nastaveno nadefinované uživatelské prostředí. •

View Nets

Pomocí funkce View/Nets z roletového menu (Obrázek 6.2.2) je možné nastavit barevné odlišení jednotlivých sítí spojů v návrhu.Toto nastavení se stane součástí databáze návrhu. Selektivní zobrazení a barevné odlišení sítí spojů, vývodů součástek, via otvorů a případně i plošných spojů příslušejících do sítě, lze výhodně použít při tvorbě specifických spojů, nebo při kontrole propojení na vnitřní vrstvy pomocí můstkových reliéfů a to i v případě rozčlenění vnitřních vrstev (Split Plane).

Obrázek 6.2.2: Nastavení zobrazení pro jednotlivé sítě spojů - View Nets Popis panelů: Select By - nastavení kritérií pro tvorbu seznamu spojů, lze nastavit Nets pro zobrazení všech sítí spojů, nebo Nets with Rules, pro zobrazení sítí spojů, které mají specifické nastavení návrhových parametrů. Net List - seznam sítí spojů pro volbu zobrazení View List - vybrané sítě spojů, u kterých můžeme individuálně nastavit způsob zobrazení View Details - nastavení zobrazovacího módu pro vybranou síť spojů. Zatržením okna Traces Plus the Following Unroutes se aktivuje okno View Unroutes Details pro upřesnění způsobu zobrazení objektů v dané síti spojů All - zobrazí všechny spoje v síti včetně těch, u kterých ještě není zhotovena spojová cesta All Except Connected Plane Nets - nezobrazí příslušné vývody a spoje realizované propojením na vnitřní napájecí a zemnící vrstvy Unrouted Pin Pairs - zobrazí pouze spoje od vývodu k vývodu, na kterých není zrealizována spojová cesta None - vypne zobrazení spojů, na kterých není zrealizována spojová cesta Color by Net - přiřazení barev sítím spojů a napojených vývodů a via otvorů Color Traces by Net - vybarvení plošného spoje barvou sítě (net) •

Funkce pro zobrazení (View)

Změna velikosti obrazu (ZOOM) a polohy obrazu (Panning). Funkce pro změnu velikosti, nebo polohy aktuálně zobrazeného výřezu pracovní plochy lze ovládat pomocí numerické části klávesnice, funkcí Zoom z roletkového menu View, z klávesy příkazem Ctrl+W nebo ikonou Zoom, ve statusovém okénku nebo nejlépe prostředním tlačítkem třítlačítkové myši.

78


Ikona / funkce ZOOM nebo Ctrl+W. Po aktivaci funkce Zoom, ať už pomocí ikony nebo v roletkovém menu View či z klávesy příkazem Ctrl+W se kurzor změní na zvětšovací lupu, tu přesuneme do středu oblasti, kterou chceme zobrazit. Kliknutí levým tlačítkem provede zvětšení 2x, pravým zmenšení 2x. Jestliže chceme přesně vymezit oblast pro zvětšení, nebo zmenšení stiskneme levé tlačítko a pohybujeme myší vodorovně a nahoru (Zvětšení), nebo dolů (Zmenšení) přičemž se nám vedle lupy zobrazuje aktuální měřítko. Po puštění tlačítka se objeví nastavené zobrazení. Po ukončení je potřeba opět odkliknout ikonu ZOOM, aby přestala býti aktivní (nebo odkliknout funkci ZOOM v roletkovém menu View) ! Statusové okénko. Jestliže je statusové okénko viditelné (volba Status v roletkovém menu Window), je možné posouvat i zmenšovat/zvětšovat zobrazení přímo v něm – dvojím kliknutím levým tlačítkem v pracovní ploše statusového okénka se obraz posune tak, že místo kliknutí bude jeho středem. Kliknutí pravým tlačítkem, držením dole a tažením myši se definuje nová velikost i poloha zobrazené plochy výkresu – uvolněním pravého tlačítka se obraz překreslí do nové velikosti i polohy. Numerická klávesnice. Při vypnutém NumLock na klávesnici je možné využívat i klávesy v pravé (numerické) části klávesnice takto: Klávesa PgUp = přiblížení obrazu 2x Klávesa PgDn = oddálení obrazu 2x Klávesa Home = celý výkres Klávesa End = výběr zobrazené plochy tažením úhlopříčky obdélníku myší Uložení a vyvolání nastavených pohledů. Při tvorbě velkých a složitých desek lze výhodně využít funkci Capture View v menu View. Nejprve si pomocí funkcí pro zobrazení nastavíme požadovaný pohled na určitou oblast desky (např. konektor, paměťové pole) a pomocí funkce Capture View ho pod zvoleným jménem uložíme. V procesu tvorby pak máme možnost jej rychle vyvolat bez nutnosti úprav pohledu. Tímto způsobem můžeme uložit až 9 pohledů. Systém automaticky ukládá nastavení před změnou pohledu (Previous View), ke kterému je možné se rychle vrátit. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s uživatelským nastavením barevných profilů a náhledů pracovního prostředí Řešené příklady: -1) Pomocí klávesnice přibližte obraz 2x! Řešení: Při vypnutém NumLock kurzor na součásku, klávesnice <9> -2) Jak lze nastavené uživatelské prostředí uložit jakovýchozí? Řešení: Po vlastním nastavení (viz předchozí odstavce) použít fci File - Export – ASCII Files – PCB Parameters se přepíše původní soubor DEFAULT.ASC -3) Jaký má význam možnost nastavení individuálního barevného schematu? Řešení: Zlepšuje přehlednost při kontrole propojení na vnitřní vrstvy -2) Vyjmenujte možnosti změny velikosti obrazu (ZOOM) Řešení: Ikona ZOOM, kl. kombinace Ctrl+V, roletkové menu View, myší ve Status okénku, klávesy numerické klávesnice při vypnutém NumLock Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Vyberte rezistor R1 příkazem FIND


79

6.3 Funkce pro manipulaci s objekty (Select, Find, Move, Copy, Delete) Cíle kapitoly: -výběr editovaného objektu (Find, Select) - editační příkazy Move, Copy, Delete Program PowerPCB, podobně jako PowerLogic umožňuje ovládat většinu funkcí alternativně, několika různými způsoby – např. z roletkového menu programu, pomocí ikon, nebo pomocí myši a jejího inteligentního, tzv. kontextového menu. Kontextové menu (Obrázek 6.3.1) se přivolá kliknutím pravého tlačítka myši v pracovním prostoru. V základní podobě, pokud není nic vybráno, obsahuje toto menu sadu základních povelů k výběru objektů (např. Select Anything). Po vybrání objektu na desce se obsah tohoto menu automaticky změní tak, že nabízí sadu povelů použitelných na daný typ, čímž se podstatně zrychlí a současně zjednoduší práce s programem. V kontextovém menu jsou vždy všechny povely, které jsou aplikovatelné k vybranému objektu.

Select Anything = vybrat cokoliv Select Components = vybrat součástky Select Unions-Components =vybrat union (autoplacement objekt) Select Clusters = vybrat cluster (autoplacement objekt) Select Nets = vybrat net Select Pin Pair = vybrat dvojici vývodů Select Traces/Pins/Unroutes = vybrat plošný spoj/vývod/vzdušný spoj Select Traces/Pins = vybrat plošný spoj/navazující vývod Select Unroutes/Pins = vybrat vzdušný spoj/navazující vývod Select Pins/Vias/Tacks = vybrat vývod/via otvor/tack Select Shapes = vybrat měděné plochy Select Documentation = vybrat objekty dokumentace (text, …) Select Board Outline = vybrat obrys desky Filter = filtr pro další výběr Find = povel Find pro vyhledání potřebného objektu na desce Select All = vybrat všechno Select Dangling Routes = vybrat nedokončené plošné spoje

Obrázek 6.3.1: Kontextové menu a) b)

Jsou tedy dva způsoby aplikace funkce na objekt: nejprve vybereme funkci (roletové nebo ikonové menu) a potom vybereme objekt na který ji aplikujeme nejprve vybereme objekt (viz. funkce Select, Find) potom klikneme pravým tlačítkem myši a v okně kontextového menu volíme požadovanou funkci

80

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Výběr objektu v dialogovém režimu (Find)

Obrázek 6.3.2: Výběr objektu funkcí EDIT/FIND Pomocí funkce Edit/Find – viz Obrázek 6.3.2 z roletového menu je možné vybírat jednotlivé objekty, nebo skupinu objektů pomocí volitelné charakteristiky (Find By). Touto charakteristikou může být referenční. název součástky U* ( případně spoj, skupina spojů, typ pouzdra, typ průchodu mezi vrstvami, velikost otvoru, šířka čáry apod.) po jeho volbě se v dalším okně již objeví konkrétní seznam (U1, U2, ... U60), pomocí něhož lze výběr modifikovat. Orientačně je poloha vybraných objektů znázorněna i v pravé části dialogového okna. Výběr je možně rozšiřovat (Add Select) i omezovat (Edit/Unhiglight). Pomocí boxu Action je možné zvolit požadovanou funkci, kterou budeme s vybraným objektem, nebo objekty provádět. Z hlediska rozmisťování vybraných součástek je výhodné použít funkci Move Sequently, která postupně uchopuje vybrané součástky podle referenčních názvů (U1 až U5) a nemusíme se obtížně orientovat ve shluku součástek při jejich počátečním rozmisťování. Program PowerPCB umožňuje provádět výběr součástek zadáním referenčního názvu přímo z klávesnice. Poznámka: Povel „Move Sequently“ je i v kontextovém menu po výběru skupiny součástek Funkce pro přesun objektů (Move) umožňuje přesouvání libovolných objektů v návrhu. Při přesunu je možné využití modifikačních funkcí kontextového menu podle daného typu objektu. Objekty je možné pomocí myši přesouvat tak, že kurzor přesuneme na objekt, stiskneme levé tlačítko a tažením změníme jeho polohu. Program PowerPCB umožňuje pomocí okna Setup/Preferences a záložky Global z roletového menu nastavit jeden ze tří režimů pro tuto operaci: Drag and Attach - po stisknutí levého tlačítka a pohybu myší, dojde k aktivaci funkce Move. Tlačítko je možné pustit a teprve po přemístění objektu do požadované polohy opětovným stisknutím levého tlačítka operaci potvrdíme. Drag and Drop - levé tlačítko myši musí být po celou dobu přesunu stisknuto, operaci potvrdíme jeho uvolněním No Drag Moves - zakáže aktivaci funkce Move pomocí myši. Při tomto nastavení je možné objekty přesouvat pouze pomocí funkce Edit/Move z roletového menu, nebo funkcí Move z kontextového menu vybraného objektu.


81

Výběr objektu v grafickém režimu (Select) Při výběru objektu pomocí myši používáme zavedené postupy Windows. Tzn. kurzor umístíme nad požadovaný objekt a klikneme levým tlačítkem, výběr je signalizován podbarvením objektu. Výběr zrušíme výběrem jiného objektu, případně kliknutím do prázdné části pracovní plochy. Více objektu současně vybereme pomocí klávesy Ctrl, nebo stlačíme levé tlačítko a pohybem myši ohraničíme požadovanou oblast. Při výběru objektu v hustě zaplněných oblastech postupujeme tak, že na něj klikneme a v případě, že jsme vybrali jiný, pomocí klávesy Tab, nebo pomocí ikony pro cyklickou záměnu (Cycle) z nástrojové lišty, nebo funkcí Edit / Cycle přepínáme mezi objekty se stejným umístěním, než je zvolen ten požadovaný. Při výběru objektů můžeme výhodně používat také filtr z roletkového menu Edit/Filter (Obrázek 6.3.3). V něm je možné povolit, nebo zakázat výběr všech objektů, nebo určitého typu objektu, případně i definovat vrstvu pro výběr. Velmi efektivní je i využití kontextového menu – vyvoláme ho kliknutím pravým tlačítkem myši do volného místa na pracovní ploše, pomocí něho můžeme rychle zvolit typ objektu pro výběr. Po výběru objektu, opětovným kliknutím pravým tlačítkem vyvoláme kontextové menu, obsahující doplňkové funkce aplikovatelné na daný typ objektu. Obrázek 6.3.3: EDIT/FILTER Funkce pro kopírování objektů (Copy) funkce Edit/Copy z roletového menu slouží ke zkopírování již existujícího objektu v návrhu. Vybraný objekt je zkopírován do schránky Windows a funkcí Edit/Paste je potom vložen do návrhu. Proces kopírování probíhá v několika odlišných režimech, v závislosti na typu kopírovaného objektu, nebo na jeho umístění. V okně Setup/Preferences, záložce Design, panelu Group Editing, je možné nastavit, aby zkopírovaným součástkám a spojům byly zachovány referenční názvy (Keep Signal/Part Names) a aby byly zkopírovány všechny vytvořené spoje uvnitř vybrané oblasti návrhu, tedy i ty které nejsou připojeny k vybraným součástkám (Include Traces not Attached). Jestliže vybereme a kopírujeme již vytvořený spoj, aktivuje se speciální režim tvorby spojů (Routing), ve kterém je tvar spoje přenesen na pozici kurzoru, po výběru příslušného vývodu součástky kde má být motiv vytvořen, dojde k jeho automatickému vytvoření. Tuto funkci lze výhodně použít pro tvorbu opakujících se motivů spojů. Ve všech případech, kdy jsou kopírovány objekty s přímou vazbou na Netlist (součástky, spoje, apod.), je kopírování možné pouze při aktivované funkci ECO. Funkce pro odstranění objektů (Delete) funkce Edit/Delete (případně klávesa Delete) slouží k odstranění vybraného objektu z návrhu. Program Power-PCB obsahuje funkce Undo a Redo pro krokování provedených akcí, je tedy možné zrušit operaci, která vedla k nežádoucímu vymazání. Při odstraňování objektů, stejně jako při kopírování, záleží na typu objektu.V případě, že má vazbu na Netlist musí být použita funkce ECO. Při použití funkce Delete na vytvořený spoj, jsme dotázáni, zda má být odstraněn, nebo má být pouze provedena operace Unroute.

82


Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s příkazy pro manipulaci s objekty Řešené příklady: -1) V čem je hlavní výhoda výběru objektu v dialogovém režimu (FIND)? Řešení: Umožňuje výběr pomocí volitelné charakteristiky s postupným upřesněním a znázorněním orientační polohy vybraného objektu (objektů) -2) Nastavte režim kopírování tak, aby zkopírovaným součástkám byly zachovány referenční názvy Řešení: Setup – Preferences – Design – Group Editing – Keep Part Names Kontrolní otázky a neřešené příklady: -K čemu slouží funkce CYCLE? -Vyjmenujte a popište rozdíly režimů posouvání objektů! -Na co je vázené kopírování a mazání objektů s přímou vazbou na Netlist? -Zrušte operaci, která vedla k nežádoucímu smazání objektu!

6.4 Nastavení systémových a návrhových parametrů (Setup) Cíle kapitoly: -Nastavení systémových a návrhových parametrů -Global, Design, Routing, Grids -vkládání objektů pomocí OLE Většina hlavních funkcí v PowerPCB používá pro nastavení příslušných parametrů dialogová okna přístupná po vyvolání dané funkce. Zvláštní postavení mají systémové (globální) parametry. Jejich nastavení ovlivňuje celý systém, nebo skupinu funkcí. Jejich nastavení provádíme pomocí funkce Setup/Preferences z roletového menu a příslušných záložek Global, Design, Routing, Grids, Drafting. •

Záložka Global umožňuje nastavit systémové parametry pro grafický popis pracovní plochy, zobrazení, zálohování, jednotky apod.: Cursor - umožňuje nastavit podobu kurzoru, oblast jeho citlivosti (souvisí s výběrem objektu v grafickém režimu), lze povolit nebo zakázat dvojité kliknutí tlačítkem myši, pomocí kterého lze při kliknutí na určitý typ objektu přímo aktivovat příslušnou funkci (př. vodič-tvorba spoje). Drag and Atach, Drag and Drop, No Drag Moves - nastavuje uchopovací režim při pohybu objektu Bitmap Size - umožňuje uživatelské nastavení velikosti bitmapy, kterou systém mapuje (modrá oblast v plovoucím informačním okně), vzhledem ke tvaru desky. To má opodstatnění u desek s výraznou orientací na ležato (na stojato), neboť tak lze zmenšit velikost paměti, kterou systém vyčlení pro mapování dané oblasti pracovní plochy. Use Bitmap - nastavuje metodu zobrazení výřezu pracovní plochy a jeho ovládání Real Time Redraw - nastavuje režim překreslování obrazovky Keep Same View - zachová měřítko při změně zobrazeného výřezu Active Layers Comes to Front - prvky v aktuálně zvolené vrstvě jsou zobrazeny vždy v popředí


83

Minimum Display Width - minimální tloušťka čáry, která je ještě zobrazena ve skutečné velikosti Automatic Backups - perioda se kterou je prováděno zálohování pracovního souboru, počet jejich úrovní a název Design Units - nastaveni požadovaného typu metrických nebo palcových jednotek •

Záložka Design umožňuje nastavení všeobecných parametrů pro rozmisťování součástek, aktivaci funkce pro jejich automatické odsouvání, minimalizaci délky spojů, povolené směry vedení čar a spojů, tvorbu rohů u spojů a nastavení režimu průběžné kontroly dodržení návrhových parametrů. Move Preference - definuje vztažný bod za který je součástka vlečena při jejím rozmisťování, v PowerPCB, se nově objevuje volba Move By Midpoint, kterou lze výhodně použít při umisťování konektorů Nudge - nastavuje režim odsouvání součástek do strany při jejich rozmisťování On Line DRC - nastavuje režim kontroly dodržení návrhových pravidel za chodu. Prevent Errors- nepovolí provést operaci, která by vedla k porušení stanovených návrhových pravidel (např. malá izolační mezera spoj-vývod součástky). Warn Errors- na přestupek upozorní chybovým hlášením, Ignore Clearance - neprovádí kontrolu izolačních mezer a volba Off - vypne průběžnou kontrolu úplně. Group Editing - vztahuje se k funkcím Edit/Copy a Edit/Paste a určuje jak budou přejmenovány duplicitní názvy spojů a součástek a zda mají být přeneseny i vytvořené spoje mezi vybranými součástkami Line/Trace Angle - nastavuje povolené směry pro vedení spojů a čar Length Minimize - nastavuje režim automatické minimalizace délky spojů při pohybu součástky Miters - nastavuje tvar rohů při tvorbě spojů Drill Oversize - nastavuje přesah vrtáku vůči výslednému otvoru po prokovení

•

Záložka Routing v dialogovém okně Preferences, umožňuje provést nastavení parametrů souvisejících s tvorbou a zobrazením spojů v návrhu Genarate Teardrops - umožňuje tvorbu kapkovitých tvarů přechodů mezi vývodem součástky a spojem (souvisí to s technologií výroby a pájení desek plošných spojů) Show Guard Band - zobrazuje značku oblasti kolem konce právě vytvářeného spoje, ve které je prováděna kontrola izolačních vzdáleností (zobrazí se jako malý osmiúhelník) Highlight Current Net - podbarví všechny prvky dané sítě spojů při jeho tvorbě Show Drill Holes - graficky zobrazí velikost vrtacího otvoru v pájecí plošce Show Tacks - volba zobrazení značek pro speciální uzlové body na spojích Show Test Points - zobrazí grafickou značkou testovací body v návrhu Lock Test Points - provede fixaci polohy testovacích bodů Show Trace Length - během tažení plošného spoje se ukazuje jeho délka Layer Pair - nastavuje dvojici vzájemně korespondujících návrhových vrstev Unrouted Path Double Click - definuje, že dvojitým kliknutím na vodiči spustíme interaktivní autorouter (Dynamic Route Editor, DRC musí být nastaveno na Prevent), nebo tvorbu spoje pomocí Add Route Smoothing Control - kontroluje vyhlazení spoje a běrnice (Bus)

84

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Pad Entry Quality – umožňuje nastavit způsob, jakým je plošný spoj napojen na pájecí plošku: ze strany plošky (Allow Side Exit), v rohu (Allow Corner Exit), pod jakýmkoliv úhlem (Allow Any Angle Exit), z boku s rohem (Soft First Corner Rules).

•

Záložka Grids v dialogovém okně Preferences umožňuje provést nastavení návrhového rastru v pravoúhlých (Design Grid) i polárních souřadnicích (Radial Move Setup), nastavení rastru pro pokládání via otvorů (Via Grid), nastavení pro tzv. Fanouts, nastavení pomocného návrhového rastru (Display Grid), nastavení rastru pro vyplňování ploch (Hatch Grid) a volit přimykání k návrhovému rastru (Snap to Grid), evenetuelně i přimykání k testovacím ploškám (Snap to Test Point Grid).

•

Funkce OLE (Objekt Linking and Embedding)

Program PowerPCB disponuje možností vkládat do jeho vnitřní databáze objekty (soubory i aplikace), jenž jsou produkty jiných programů (např. Microsoft Word, Microsoft Excel, PaintBrush) a provést jejich provázání se zdrojovou aplikací, čímž je zabezpečena jejich automatická aktualizace v případě provádění změn.Tyto možnosti jsou zabezpečovány systémovými službami OLE. Vkládání objektu pomocí OLE v prostředí PowerPCB: Funkce Edit/Insert New Object z roletového menu otevře dialogové okno pro vložení objektu. Zde je možné zvolit zda bude vytvořen nový objekt pro vložení (Create New), nebo bude použit již vytvořený (Create from File). V panelu Object Type se volí domovská aplikace, ve které bude objekt vytvořen.Volba Display As Icon umožňuje vložený objekt zobrazit pouze jeho ikonou. Volba Link zabezpečí provázanost objektu vloženého do PowerPCB s objektem v domovské aplikaci a všechny změny, které v něm budou případně prováděny se automaticky promítnou i do kombinovaného souboru v PowerPCB po jeho otevření. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s možnostmi nastavení systémových a návrhových parametrů Řešené příklady: -Jak lze zohlednit tloušťku pokovení při vrtání otvorů? Řešení: V záložce Design nastavit přesah vrtáku vůči výslednému otvoru (Drill Oversize) Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jaké měrné soustavy lze nastavit? -Jaké jsou možnosti napojení spoje na pájecí plošku? -Co umožňuje funkce OLE při vkládání objektů (aplikací) z jiných programů?


85

6.5 Vložení součástky z knihovny do návrhu Cíle kapitoly: -základní seznámení s vložením součástky z knihovny do návrhu Doplnění návrhu o součástku, která není obsažena ve vstupním souboru (netlistu), je nutné provádět pomocí funkce ECO/Add Part z nástrojové lišty. Po zvolení funkce se otevře dialogové okno (Obrázek 6.5.1), v němž vybereme požadovanou součástku z příslušné knihovny. V případě, je daný typ součástky již v návrhu použit, po vyvolání funkce pouze klikneme na vzorovou součástku. Podrobnější nastavení parametrů funkce ECO je popsáno v následujících kapitolách.

Obrázek 6.5.1: Vložení součástky z knihovny do návrhu Poznámka: I když přidání součástky na desce není obvyklé je možné tuto změnu anotovat zpět do schematu buď přes ECO nebo OLE (viz schema). V tom případě se nová součástka objeví na nové stránce schematu a je napojena na ostatní součátky předs Off Page Labels. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s přidáním součástky z knihovny do návrhu Řešené příklady: -Přidejte do návrhu DPS tranzistor BC546 Řešení: ECO – Add Part, v roletě library vybrat All Librares, v okně Items napsat BC546, , označit souč. v Part Types - Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Proč je možno přidat součástku pouze v ECO modu? -Jak se aktivuje dialogové okno pro listování v knihovně a výběr součástky?

86


6.6 Funkce pro kreslení objektů (Drafting Command) Cíle kapitoly: -seznámení s funkcemi nástrojového panelu Drafting Command -nastavení základních parametrů kreslení -tvorba pomocných čar a textů -tvorba měděných ploch -tvorba členěných a kombinovaných vnitřních vrstev -tvorba obrysu desky plošných spojů -tvorba zakázaných oblastí -přidání atributů k součástce na desku

Obrázek 6.6.1: Nástrojový panel Drafting Command Funkce pro kreslení objektů v programu PowerPCB zahrnují širokou škálu nástrojů pro tvorbu objektů bez vazby na elektrické zapojení značky, šipky, tabulky), tak i objektů souvisejících s elektrickým zapojením (měděné plochy, výřezy v měděných plochách, rozlévání měděných ploch s dodržením izolačních mezer, obrysy desek plošných spojů).Základní postup při kreslení je stejný bez ohledu na druh vytvářeného objektu. Klikneme na ikonu Drafting z nástrojové lišty a v plovoucím nástrojovém panelu vybereme funkci podle typu objektu, který chceme tvořit. V kontextovém menu můžeme modifikovat požadovanou operaci. Nastavení základních parametrů pro kreslení provedeme v Setup/ Preferences - Drafting (Obrázek 6.6.2).

Default Width - nastavení výchozí tloušťky čar Text - výchozí nastavení parametrů pro tvorbu textu Reference Designators - parametry pro popis referenčních názvů Hatch View - nastavení režimu zobrazení pro měděné plochy Hatch Direction - způsob vyplňování měděných ploch Flood Min. Hatch Area - minimální oblast, která ještě bude vyplněna mědí Smoothing Radius - poloměr zaoblení při tvorbě obrysu rozlévané plochy Display Mode - mód pro zobrazení rozlévané měděné plochy

Obrázek 6.6.2: Nastavení parametrů pro kreslení Setup/Preferences – Drafting


87

Tvorba pomocných čar a textů (2D Lines, Text)

umožňuje tvorbu čar, mnohoúhelníků, kružnic a oblouků. Tyto objekty nemají žádnou vazbu na elektrické zapojení. Po výběru funkce 2D Line, lze kliknutím pravým tlačítkem myši vyvolat kontextové menu, ve které zvolíme typ objektu, který budeme vytvářet (Polygon, Circle, Rectangle, Path). Kontextové menu dále obsahuje funkce pro tvarování kresleného objektu (Add Corner, Del Corner, Add Arc), nastavení směru vedení čar (Diagonal, Any Angle), změnu nastavení jejich tlouštky (Width) a dokončení operace (Complete). Tvorbu textových řetězců zahájíme kliknutím na ikonu Text a v dialogovém okně zadáme jeho obsah, velikost, orientaci a umístění do příslušné návrhové vrstvy. V návrhu je možné provést svázání objektů typu 2D Line s textem. Po vytvoření objektů, které budeme sdružovat, vybereme pomocí Ctrl + kliknutí levým tlačítkem objekty typu 2D Line, potom příslušné texty. Sdružení provedeme funkcí Combine z kontextového menu. PowerPCB umožňuje rozložit rozsáhlé sdružené objekty jednorázově - pomocí funkce Explode, nebo postupně funkcí Uncombine. Text ze sdruženého objektu je možné po jeho výběru editovat bez nutnosti objekt rozložit (Uncombine). •

Tvorba pevných měděných ploch (Copper, Cut Out)

Pevné měděné plochy se při tvorbě desek plošných spojů používají k různým účelům. Jako technologické okolí desek, chladiče, montážní a stínící plochy. Mohou být plné, nebo vyplněné sítí s volitelnou hustotou, výsledný vzhled měděné plochy závisí na nastavení šířky obrysové čáry (Copper Line Width) a hustoty šrafovacího rastru (Copper Hatch Grid). Pro vyplnění plochy se volí rastr stejný jako je šířka čáry. Měděné ploše je možné přiřadit název sítě spojů (Net Name), aby do ní mohla být včleněna a mohla probíhat automatická kontrola dodržení návrhových pravidel. Jméno sítě spojů zadáme tak, že kliknutím vybereme obrys měděné plochy, kliknutím pravým tlačítkem vyvoláme kontextové menu a pomocí funkce Query/Modify/Net zadáme název sítě. Proces tvorby měděné plochy aktivujeme kliknutím na ikonu Copper z nástrojového panelu Drafting. Obrys plochy se vytváří obdobnou technikou jako objekty typu 2D Line. Uvnitř vytvářené plochy nesmí být žádný nežádoucí objekt (vývod, spoj), protože není při této operaci v okamžiku vyplnění plochy automaticky izolován. Výřezy v pevných plochách lze vytvářet funkcí Cut Out. Pomocí níž vytvoříme obrys výřezu, ten funkcí Combine z kontextového menu svážeme s obrysem plochy a tím vznikne plocha s požadovaným výřezem. •

Tvorba rozlévaných měděných ploch

Rozlévané měděné plochy se nejčastěji používají pro tvorbu napájecích a zemnících vrstev u vícevrstvých desek plošných spojů, nebo pro vytvoření stínících ploch. Po ohraničení obrysu rozlévané měděné plochy funkcí Copper Pour a jejím přiřazení do dané sítě spojů pomocí Query/Modify, provedeme vlastní rozlití kliknutím na ikonu Flood. Vytvoří se měděná plocha, kde jsou pomocí nastavitelného můstkového reliéfu propojeny vývody součástek zapojených v dané síti a ostatní vývody a spoje jsou odděleny izolační mezerou definovanou v návrhových parametrech (Rules/Net Rules/Clearance). Pomocí funkce Copper Pour Keepout je možné uvnitř obrysu plochy vytvořit oblasti, které budou z procesu rozlévání vyjmuty. Při tvorbě napájecích a zemnících vrstev u vícevrstvých desek, je možné použít dva postupy pro jejich tvorbu. První spočívá právě ve využití funkce Copper Pour, tak, že vnitřní vrstvu nadefinujeme jako typ Routing a na ní tuto funkci aplikujeme. Výhoda tohoto postupu spočívá v tom, že můžeme provést okamžitě optickou kontrolu provedení. Druhý spočívá ve využití nastavení v modulu CAM, při tvorbě výrobní dokumentace. Pak není nutné definovat obrys plochy, neboť je totožný s obrysem desky, ale nastavíme příslušnou vnitřní vrstvu jako typ Plane v Setup/Layer Definition a v panelu Plane Layers Net přiřadíme vrstvě síť spojů

88


(VCC, GND apod.). V modulu CAM potom nastavíme příslušný typ dokumentu (Plane), v něm je pak provedeno propojení vývodů na vnitřní vrstvu. Rozlévání měděných ploch a detailní nastavení parametrů pro připojení vývodů se provádí pomocí dialogového okna Pour Manager (Obrázek 6.6.3) a panelu Setup, nebo přímo pomocí Setup/Preferences - Thermals z roletového menu. Nastavení pro tvorbu a zobrazení obrysu rozlévané měděné plochy je popsáno v Setup/Preferences – Drafting.

Obrázek 6.6.3: Rozlévání měděných ploch Flood All - povel pro rozlití měděné plochy, rozlití je provedeno současně ve všech nadefinovaných oblastech Fast Flood - doplňková funkce, která vyplní pouze novou plochu, která nebyla vyplněna předchozím příkazem Hatch All - slouží k novému vyplnění plochy beze změny jejího tvar, např. při změně nastavení Hatch Grid, nebo načtení návrhu, kde je rozlévaná měděná plocha použita, neboť se zobrazí pouze její obrys. V tomto případě není vhodné použít pro vyplnění plochy funkci Flood, která nerespektuje případné úpravy, které byly na ploše vytvořeny. Fast Hatch - omezuje funkci Hatch na nově upravenou oblast Width - nastavuje šířku propojovacího můstku Min. Spoke - nastavuje minimální počet můstků v propojovacím reliéfu Pad Shape nastavuje tvar propojovacího reliéfu, orientaci můstků, případně propojení bez můstků (rozlití přes vývod - Flood Over) Routed Pad Thermals - vytvoří propojovací termální reliéf i u vývodů z nichž jsou již vedeny spoje Show General Plane Indicators - zobrazí značky ve tvaru x, které označují vývody součástek propojené ve vnitřní vrstvě typu Plane, nebo Split/Mixed Plane.

Obrázek 6.6.4: Nastavení parametrů pro propojení a zobrazení vývodů při tvorbě rozlévané měděné plochy ve vnitřní vrstvě


89

Tvorba členěných a kombinovaných vnitřních vrstev (Split/Mixed Plane)

Jak již bylo uvedeno, měděné plochy ve vnitřních vrstvách (Plane) se používají jako napájecí a zemnící. Složitější zapojení, která používají různá napájecí napětí, vyvolaly potřebu členit i tyto vnitřní vrstvy na oblasti přiřazené různým sítím spojů (Split Plane). U složitých návrhů může vzniknout potřeba vést i některé signálové spoje v těchto napájecích a zemnících vrstvách a vytvářet tak vrstvy kombinované (Mixed Plane). Při tvorbě spojů v těchto vrstvách, je spoj automaticky obklopen izolační mezerou, oddělující ho od měděné plochy. Program PowerPCB obsahuje nástroje pro definování těchto vrstev (Setup Layer Split/Mixed Plane Layer) a jejich vytváření (Drafting - Plane Area, Plane Area Cut Out, Auto Plane Separate). Při tvorbě členěných a kombinovaných vnitřních vrstev se postupuje následovně: Pomocí funkce Setup/Layer Definition (Obrázek 6.6.5) z roletového menu nastavíme požadovanou vrstvu jako Split/Mixed Plane a z panelu Assign Net otevřeme dialogové okno Plane Layers Nets (Obrázek 6.6.6), kde vybereme sítě spojů pro vnitřní vrstvu. Rozčleněné oblasti měděné plochy ve vnitřní vrstvě, které jsou přiřazené k různým sítím spojů, je možné vytvořit dvěma způsoby: První spočívá ve vytvoření těchto oblastí funkcemi Plane Area, Plane Area Cut Out z plovoucího nástrojového panelu Drafting. Druhá spočívá v rozčlenění jedné oblasti pomocí funkce Auto Plane Separate. Po vytvoření obrysů oblastí je nutné pomocí funkce Querry/Modify těmto oblastem přiřadit odpovídající síť spojů. Tato síť musí odpovídat základnímu nastavení v okně Plane Layer Nets. Vlastní rozlití měděné plochy se opět provede pomocí funkce Tools/Pour Manager, pouze aktivujeme záložku Plane Connect (Obrázek 6.6.7).

Obrázek 6.6.5: Nastavení typu vnitřní vrstvy Způsob tvorby členěných a kombinovaných vnitřních vrstev, a způsob jejich zobrazení lze ovlivnit nastavením v okně Preferences - Split/Mixed Plane (Obrázek 6.6.8), které aktivujeme panelem Setup v Pour Manageru, nebo pomocí Setup/Preferences - Split/Mixed Plane v roletovém menu

90


Obrázek 6.6.6: Nastavení sítí spojů pro vnitřní členěnou vrstvu

Obrázek 6.6.7: Rozlití měděné plochy ve vnitřní vrstvě Plane Polygon Outlines - při ukládání návrhové databáze je uložena pouze informace o obrysu plochy All Plane Data - uloží veškeré údaje a nastavení Mixed Plane Display nastavuje způsob zobrazení objektů souvisejících s vnitřní kombinovanou vrstvou (obrys plochy, propojení vývodů apod.) Smoothing Radius - poloměr zaoblení při tvorbě obrysu rozlévané plochy Auto Separate Gap - velikost izolační mezery při členění oblastí ve vnitřní vrstvě Automatic Actions umožňuje automaticky odstranit izolované ostrůvky v ploše, nastavit viditelnost sítí spojů ve vnitřní vrstvě a označit vývody propojené ve vnitřní vrstvě Obrázek 6.6.8: Nastavení pro tvorbu členěných a kombinovaných vnitřních vrstev


91

Tvorba obrysu desky plošných spojů (Board Outline)

obrys desky plošných spojů se vytváří pomocí funkce Add Board z plovoucího nástrojového panelu Drafting. Vlastní proces je obdobou tvorby 2D Line objektů. Obrys desky plošných spojů má však v návrhu specifické postavení a je automaticky vytvářen ve vrstvě All (Layer 0), tak, aby byl znázorněn ve všech návrhových vrstvách. V návrhu může existovat pouze jeden obrys, při pokusu o tvorbu dalšího se zobrazí chybové hlášení. Obrys desky tak není možné ani kopírovat. Při práci s obrysem desky (např. editace, kótování s využitím vztažných bodů), je nutno nejdříve pomocí funkce Edit/Filter, panelu Brd. Outline, povolit jeho výběr. Tato volba totiž ve výchozím nastavení není povolena. V PowerPCB je obrys desky zahrnut do procesu kontroly nastavených návrhových parametrů za chodu (DRC) a jsme tak upozorněni na případné kolize při rozmisťování součástek a vedení spojů. •

Tvorba zakázaných oblastí (Keep Out)

Zakázané oblasti jsou plochy na jakékoliv straně desky, do které nemůže být umístěn jeden nebo několik typů z následujících objektů: součástka (Placement) plošný spoj a měď (Trace and Copper) rozlévaná měď (Copper Pour) via otvory a drátěné propojky (Via and Jumpers) testovací plošky (Test Point). Po nakreslení obrysu zakázané oblasti naskočí dialog Add Keepout (Obrázek 6.6.9), ve kterém lze vybrat druh zakázané oblasti, eventuelně jejich kombinaci a na které vrstvě desky má zakázaná oblast být. V případě odškrtnutí Placement (součástky), naskočí možnost zadat i maximální výšku součástek v dané oblasti. Tato výška musí být definována jako atributa Height u součástek v knihovně.

Obrázek 6.6.9: Add Keepout dialog •

Přidání atributů k součástce na desku (Add New Label)

PowerPCB umožňuje přidat každé vybrané součástce na zvolenou vrstvu desky další atributy, jako jsou Ref. Des., Cena, Výrobce, atd. Tyto atributy budou viditelné, vztažené k poloze dané součástky, s nastavenou velikostí písma, atd. Dialogové okno Add New Part Label (Obrázek 6.6.10) naskočí použitím povelu Add New Label v kontextovém menu po vybrání součástky, nebo po kliknutí na nástroj Add New Label v liště Drafting s následovným vybráním součástky.

92


Obrázek 6.6.10: Dialog Add New Label pro přidání dalších atributů k součástce na desku Obrázek 6.6.11: Dva Ref.Des. na různých kreslicích vrstvách u jedné součástky (pro potisk a pro montážní výkres) Praktické použití je např. druhý REF.DES, který bude použit pro montážní (osazovací) výkres (Assembly Drawing Top), zatímco první bude použit pro potisk. Tento druhý Ref. Des. není vázán polohou ani velikostí na originální Ref.Des, který je přítomen automaticky (Obrázek 6.6.11). Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s funkcemi pro kreslení a editace objektů Řešené příklady: -Funkce pro tvorbu čar nemá přímý příkaz pro vytvoření oblouku (nezaměnit s kružnicí). Jak lze oblouk vytvořit? Řešení: Úpravou úsečky, použitím editačního příkazu AddArc. -Vytvořte sdružený objekt text a rámeček kolem něj! Řešení: Select Anything, vybrat myší pomocí Ctrl oba objekty. Z kontextového menu funkce Combine Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jaký je hlavní rozdíl mezi pevnou měděnnou plochou (Copper) a rozlévanou (Copper Pour)? -V čem má zvláštní postavení obrys desky? -Vysvětlete pojem zakázaná oblast! -Co je typickým použitím funkce Add New Label (přidání atributu)?


93

6.7 Funkce pro odměřování mezer a kótování Cíle kapitoly: -odměřování minimálních mezer -kótování v automatickém režimu, kótování v ručním režimu -modifikace voleb Program PowerPCB umožňuje jednak odměřovat mezery na desce mezi různými objekty (funkce View Clearance), jednak kótovat vzdálenosti pomocí modulu AutoDimensioning. •

Odměřování minimálních mezer (View Clearance)

Funkce View Clearance z roletkového menu View umožňuje odměřovat nejmenší mezeru na desce mezi dvěma objekty (Item to Item), spojem a objektem (Net to Item) a mezi dvěma spoji (Net to Net), viz Obrázek 6.7.1. Kromě toho, že zobrazí nejmenší mezeru číselně (v okénku Min. Clearance), může i zaostřit do místa s nejmenší mezerou (odškrtnutím v políčku Pan to Minimum Clearance Marker). V panelu se pomocí ikony aktivuje daný typ měření a vyberou se odpovídající objekty podle typu měření (pads, spoje, atd.). Minimální mezeru lze automaticky okótovat (modul Dimensioning), přičemž parametry kóty se nastaví pod ikonou Properties.

Obrázek 6.7.1: Panel View Clearance: spoj-spoj (nahoře) a objekt-objekt (dole)

94 •

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Kótování

Obrázek 6.7.2: Plovoucí nástrojový panel AutoDimensioning Program PowerPCB umožňuje kótování objektů s automatickým odměřováním příslušných vzdáleností. Funkce pro kótování spustíme ikonou AutoDimensioning z nástrojové lišty, která rozvine plovoucí nástrojový panel (Obrázek 6.7.2). Funkce jsou rozděleny podle tvaru kóty a režimu kótování (ruční/automatický). Nastavení parametrů pro kótování se provádí v dialogovém okně Setup / Preferences -Auto Dimensioning (Obrázek 6.7.3), kde je možné nastavit tvar a velikost šipek, velikost písma pro kóty, jednotky, přesnost, polohu kóty, způsob kótování otvorů, vrstvu pro kóty apod. Aktuální nastavení je zobrazeno v panelu Preview Type, kde je možné volit typ kóty pro zobrazení. Při kótování objektů, je možné volit typ vztažných bodů pro kótování - Snap Mode (Snap to Corner, Midpoint, Any Point, Center apod., ten nastavíme v kontextovém menu, které otevřeme kliknutím pravým tlačítkem myši. Pomocí panelů General Setting, Alignment and Arrow a Text se volí typ nastavovaných parametrů a tím i obsah dialogového okna. Layers - nastavení vrstvy do které budou kóty implicitně umístěny bez ohledu na aktuálně používanou vrstvu v návrhu Extension Lines - nastavení tvaru a zobrazení vynášecích čar Circle Dimension - nastavení způsobu kótování kruhových objektů Preview Type - kontrolní náhled na aktuální nastavení daného typu kóty

Obrázek 6.7.3: Nastavení parametrů pro tvorbu kót


95 Alignment Tools - nastavení značky, pomocí které jsou vyznačeny aktivní vztažné body při kótování, jedná se o pomocnou kótovací značku, která není součástí kóty a nezobrazí se ve výsledném výkresu Arrows - nastavení tvaru a velikosti kótovacích šipek

Obrázek 6.7.4: Nastavení značek pro kótování Height, Line Width, Suffix - nastavení velikosti textových řetězců a implicitní přípony pro daný typ měrných jednotek Precision - nastavení jednotek odpovídajících požadovanému stupni přesnosti pro odečítání lineárních a úhlových rozměrů Default Orientation - výchozí orientace textového řetězce Default Position - výchozí poloha textového řetězce vzhledem ke kótovací čáře Displacement - upřesnění polohy textového řetězce vůči kótě Obrázek 6.7.5: Nastavení pro textové řetězce v kótě •

Kótování v ručním režimu Pro kótování je nutné zvolit umístění kóty vzhledem ke kótovanému objektu volbou příslušné ikony z nástrojového panelu (Horizontal, Vertical, Aligned, Rotated, Angular, Arc), a dále lze zvolit metodiku kótování v kontextovém menu (Baseline - kótování k jedné základně, Continue – tzv. řeťezcové kótování). Při požadavku na přesné odečtení vzdálenosti nastavíme v kontextovém menu příslušný režim (Use Centerline - vztažný bod je ve středu čáry, Use Inner Edge vnitřní obrys, Use Outer Edge - vnější obrys). Pomocí funkce aktivované ikonou Leadr můžeme vytvářet odkazové čáry doplněné textovým řetězcem. U již vytvořených kót je možné provádět úpravy pomocí funkce Query/Modify. Lze modifikovat obsah kóty, její vzhled i umístění ve vrstvách.

Obrázek 6.7.6: Kótování v ručním režimu •

Kótování v automatickém režimu

Při kótování v automatickém režimu je automaticky zvolen odpovídající typ kóty vzhled k vybranému objektu. Jedná se o obdobu funkce Aligned, rozdíl spočívá v tom, že při volbě

96


Auto nelze provádět kótování mezi libovolnými body. S výhodou lze tuto funkci použít např. pro kótování různých přímých a obloukových segmentů. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s funkcemi pro odměřování mezer a kótování Řešené příklady: -Na desce PREVIEV.PCB odměřte nejmenší mezeru mezi pájecími ploškami. Řešení: View – View Clarence – volba Item to Item, vybrat PADS Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co umožňuje funkce View Clarence? -Jaké lze zvolit vztažné body pro kótování a jejich umístění? -Jaká je nevýhoda a výhoda automatického kótování?

6.8 Použití a definování návrhových vrstev (Layers) Cíle kapitoly: -definování elektrických vrstev DPS, modifikace -definování neelektrických vrstev DPS, modifikace -rozšíření počtu vrstev Program Power-PCB je přednastaven tak, že umožňuje použít 30 návrhových vrstev, z nichž 20 může být nadefinováno jako fyzické (elektrické) vrstvy desky (Electrical Layers), zatímco zbývajích 10 vrstev může být použito jako neelektrické vrstvy (Non-electrical Layers) pro tvorbu výrobních podkladů a dokumentace. V případě potřeby je možné rozšířit počet návrhových vrstev až na 64 pro elektrické vrstvy desky a na 150 u neelektrických vrstev. Každá vrstva, elektrická nebo neelektrická, má číslo vrstvy, název vrstvy a typ vrstvy, který se vybírá ze seznamu v dialogovém okně nastavení vrstev (Electrical Layer Type pro elektrické vrstvy nebo v Fab Assembly and Documentation Layer Type pro neelektrické vrstvy). Neelektrické vrstvy 21 až 30 jsou již předdefinovány pro určité použití (typ vrstvy), ale uživatel si může změnit tuto definici podle potřeby. Typem vrstvy se rozumí skutečné použití, např. Routing (strana spojů) u elektrických vrstev, nebo SilkScreen (potisk) u neelektrické vrstvy. Základní nastavení vrstev provádíme pomocí dialogového okna Layers Setup, které vyvoláme funkcí Setup/Layer Definition. Toto dialogové okno se částečně změní, podle toho, jestli je v seznamu vrstev vybrána elektrická nebo neelektrická vrstva. V seznamu vrstev jsou uvedeny jednotlivé vrstvy s jejich pořadovými čísly, typy vrstev a názvy. Název vrstvy lze napsat podle potřeby v okénku Name. Počet vrstev desky lze definovat pod Electrical Layers, neelektrické vrstvy pro dokumentaci se vypnou či zapnou pod Nonelectrical Layers. Tlačítko Max. Layers umožňuje rozšířit počet vrstev až na 250. Elektrické vrstvy jsou ohraničeny horní a spodní stranou desky (Top, Bottom). Mezi nimi lze nadefinovat potřebné množství vnitřních vrstev. Vrstvy, které nebudou použity jako vrstvy desky se automaticky stávají dokumentační (neelektrické) vrstvy.


97 Kliknutím na jakoukoliv vrstvu v seznamu vrstev (Obrázek 6.8.1) se změní část dialogového okna tak, že umožní přiřazení konkrétního typu vrstvy pro elektrické vrstvy (Electrical Layer Type) i neelektrické vrstvy (Fab Assembly and Documentation Layer Type), podle vybrané vrstvy.

Obrázek 6.8.1: Nastavení elektrických vrstev desky •

Definování a nastavení vrstev desky (Electrical Layers)

Electrical Layers - pomocí tohoto panelu je možné změnit počet nadefinovaných vrstev desky (Modify), změnit pořadí vrstev (Reassign Layers) podle potřeby a zadat tloušťku vrstev (Thickness).

Obrázek 6.8.2: Modifikace počtu el. vrstev

Obrázek 6.8.3: Přiřazení pořadí el. vrstev

Po aktivaci funkce Modify lze zadat nový počet vrstev (Obrázek 6.8.2) v rozmezí 2 až 20. Modifikace počtu vrstev může být směrem nahoru i dolů a automaticky aktivuje dialog Reassign pro změnu pořadí vrstev. Při zmenšování počtu vrstev se v okénku Reassign (vrstev Obrázek 6.8.3) odpovídající počet vrstev desky zruší = delete), zatímco při zvětšování počtu vrstev lze přiřadit původní čísla vrstev k nově přidaným. Boxem Reassign lze změnit pořadí vrstev i beze změny počtu vrstev.

98


Box Thickness - doplňující údaje o základních materiálech použitých pro výrobu desek plošných spojů. Tyto údaje musí být zadány, jestliže budeme provádět kontrolu elektrodynamických parametrů (modul EDC), na navržené desce. Pokud se klikne v seznamu vrstev na elektrickou vrstvu, např. Top, potom se v panelu objeví možnost zadat typ elektrické vrstvy (Electrical Layer Type) takto: Component - strana desky se součástkami Routing - vrstva desky se spoji Plane, Split/Mixed - vrstva desky pro napájecí a kombinované plochy mědi Routing Direction - nastavení preferovaného směru spojů na příslušné vrstvě. V případě nastavování vnitřní vrstvy typu Plane, nebo Split/Mixed Plane se objeví panel Assign Nets, ve kterém se přiřadí název sítě spojů pro tyto vrstvy. Předdefinované, nebo nově vytvořené neelektrické vrstvy (např. volná vrstva 7 pro speciální potisk) je možné pomocí boxu Associations, přiřadit některé elektrické vrstvě (např. Component Side). V praxi to pak znamená, že vrstva 7 obsahuje speciální potisk pro stranu součástek, osazovací plán pro stranu součástek má název Assembly Drawing Top a je ve vrstvě 27 apod. Při tvorbě výrobní dokumentace (CAM) se potom odvoláme na příslušnou dokumentační vrstvu, čímž je ihned specifikován její obsah. Odpadá tak nastavování jaké typy objektů mají být v dokumentu zobrazeny. Použití panelu Associations: V okně Layers Setup vybereme příslušnou elektrickou vrstvu (např. Component Side - Top), panelem Associations (Obrázek 6.8.4) spustíme příslušné dialogové okno, které zobrazí seznam předdefinovaných dokumentačních vrstev. Označením příslušných dokumentačních vrstev provedeme jejich přiřazení k příslušné elektrické vrstvě.

Obrázek 6.8.4: Přiřazení dokumentačních vrstev •

Definování a nastavení neelektrických vrstev (Nonelectrical Layers)

Nonelectrical Layers - jsou vrstvy, které nereprezentují vrstvy desky, ale jsou použity pro pomocnou výrobní dokumentaci (nepájivé masky, potisk, masky pro nanášení lepící pasty, nákresy vrtacích plánů). V předdefinovaném stavu jsou neelektrickým vrstvám přiřazeny vrtsvy 21 až 30 (počet lze rozšířit funkcí Max. Layers. V panelu Enable/Disable je možné vybranou dokumentační vrstvu zapnout či vypnout (vypnutá vrstva není potom v seznamu vrstev uvedena). Každou vrstvu, která není využita pro vrstvu desky lze využít jako neelektrickou vrstvu. Pokud se klikne v seznamu vrstev (Obrázek 6.8.5) na neelektrickou vrstvu, potom se v panelu objeví možnost zadat typ neelektrické vrstvy (Fab Assembly and Documentation Layer Type) takto:


99

SilkScreen (potisk), Paste Mask (maska pro nanášení pájecí pasty), Solder Mask (nepájivá maska) , Asembly (osazovací výkres), Drill Drawing (vrtací výkres), General (všeobecné, pro jakékoliv použití) Přehled předdefinovaných vrstev: 21 - Solder Mask Top - nepájivá maska na straně součástek 22 - Paste Mask Bottom, 23 - Paste Mask Top, - lepící pasta na straně součástek a spojů 24 - Drill Drawing - tvorba výkresu pro vrtací plán 26 - Silkscreen Top - potisk na straně součástek 27 - Assembly Drawing Top - osazovací plán na straně součástek 28 - Solder Mask Bottom - nepájivá maska na straně spojů 29 - Silkscreen Bottom - potisk na straně spojů 30 - Assembly Drawing Bottom osazovací plán na straně spojů

Obrázek 6.8.5: Nastavení neelektrických vrstev desky •

Rozšíření počtu vrstev na 250

Předdefinovaný počet vrstev 30 lze rozšířit odkliknutím boxu Max. Layers. Rozšíření se provede tak, že program přidá k číslům neelektrickýxh vrtstev číslo 100 (např. vrstva č. 27 se stane vrstvou 127. Současně program umožní rozšířit počet elektrických vrstev desky až na 64, ale v seznamu vrstev budou zobrazeny pouze vrstvy desky podle skutečného stavu. Toto rozšíření počtu vrstev se projeví ve všech seznamech vrstev (nastavení barev, fitr, atd.). Vrstvy, které není potřeba zobrazovat v seznamu vrstev, lze vypnout boxem Disable/Enable. Upozornění: po rozšíření počtu vrstev není možné exportovat data desky ve formátu ASCII pro předcházející verze PowerPCB. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s definováním a editací návrhových vrstev Řešené příklady: -Rozšiřte počet vrstev namaximum! Řešení: Setup – Layer Definition – Max Layers Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jaký je základní a maximální počet elektrických a dokumentačních vrstev? -Jaké údaje se nastavují v okně Layer Thickness? -Jaké jsou typy předdefinovaných neelektrických vrstev?

100


7 Komplexní návrhový systém pro desky plošných spojů – PowerPCB II 7.1 Rozmisťování součástek (Placing Parts) •

Základní funkce a nastavení

Cíle kapitoly: -základní seznámení s možnosti rozmísťování součástek -manipulace se součástkami, fixace polohy, součástková pole -minimalizace délky spojů, metody odsouvání součástek -automatické vyrovnávání součástek, nastavení parametrů -zpětná anotace do schématu, optimalizační funkce -automatický a interaktivní režim umisťování součástek -tvorba skupin součástek, rozmisťování jednotlivých součástek i skupin Rozmisťování součástek zahrnuje širokou škálu funkcí a operací. Optimální rozmístění součástek závisí na mnoha faktorech, a je kompromisem mezi minimální délkou spojů a minimálními realizovatelnými rozestupy mezi součástkami z hlediska šířky spojů, izolačních mezer a technologie osazování desek. Vhodné uspořádání součástek na desce plošných spojů rozhodujícím způsobem ovlivňuje pozdější tvorbu spojů. PowerPCB obsahuje rozšířenou paletu nástrojů, které umožňují v manuálním i automatickém režimu nastavovat a optimalizovat rozmístění součástek a vedení sítí spojů: program PowerPCB je bezrastrový návrhový systém, je tedy možné součástky pokládat s využitím veškerého dostupného místa na desce při práci v rastru je možné nezávisle nastavit krok v ose X a Y je možno používat ortogonální i polární návrhový rastr při použití polárního návrhového rastru a funkce Radial Move lze snadno rozmisťovat součástky na kruhově orientovaných deskách funkci Disperse Components pro počáteční seřazení součástek podél vnějšího obrysu desky plošných spojů funkci Find, která usnadňuje hledání a výběr součástek v návrhu, při jejich rozmisťování funkci Nudge pro automatické odsouvání součástek volitelným směrem při jejich překrytí, předpokladem je aktivní funkce DRC, od verze 1.5, programu Power-PCB, je do kontroly dodržení návrhových pravidel zahrnut i obrys desky a je tak prováděna kontrola vzhledem k obrysu desky funkci Allignment pro automatické vyrovnání vybraných součástek podle volitelných kritérií, případně pro vyrovnání referenčních názvů součástek funkci Component Aray pro tvorbu součástkových polí funkci Connection Length Minimization, pro automatickou optimalizaci sítí spojů podle nastavitelných kritérií, tak aby bylo dosaženo jejich minimální délky a optimálního vedení spojů funkci Pins and Gates Swap pro záměnu ekvivalentních bloků a vývodů součástek funkci AutoRenumber pro automatické přejmenování rozmístěných součástek funkci ECO pro zpětnou anotaci změn z návrhu plošných spojů do schématu modul Automati Cluster Placement pro autointeraktivní rozmisťování součástek


•

101

Manipulace se součástkami

Pro posun součástek se používají standartní metody posunu objektu ve Windows. Změnu uchopovacího režimu lze provést nastavením v Setup /Preferences - Global (Drag and Attach, Drag and Drop, No Drag Moves).Součástku lze po uchopení pomocí funkcí z kontextového menu, které vyvoláme kliknutí pravým tlačítkem myši, přesunout na opačnou stranu (Flip), rotovat po 90° (Rotate), nebo natáčet o požadovaný úhel (Spin), pohybovat s ní v polárním rastru (Radial Move) . Funkce pro posun, rotaci a natočení je možné aktivovat i příslušnými ikonami z nástrojového panelu Design. Jestliže se součástkou pohybujeme, stává se objektem kontroly dodržení návrhových pravidel (DRC musí být zapnuto) a v případě, že nedodržíme nastavené izolační mezery ve vztahu k dalším objektům, jsme na to upozorněni a přesun je neplatný. Manipulovat lze i se skupinami součástek. Při přesunu je možné zvolit polohu vztažného bodu (Setup/Preferences - Design : Move by Origin, Move By Cursor Location, Move By Midpoint) Součástky je možné v nastavené pozici zafixovat pomocí funkce Glue, viz Obrázek 7.1.1, která se nachází v dialogovém okně funkce Query/Modify Component v kontextovém menu vybrané součástky. Tímto způsobem zabráníme nechtěnému posunu součástek s přesně definovanou polohou (konektory, montážní otvory apod.), případně provedení optimalizačních procedur (minimalizace délky spojů, záměna hradel a vývodů). Při používání optimalizačních funkcí pro rozmisťování (Alignment, Nudge) musíme zabezpečit, aby příslušné součástky fixovány nebyly (Unglue). Obrázek 7.1.1: Fixace polohy (Glue)

PowerPCB umožňuje pomocí funkce Create Array snadno vytvářet součástková pole a tím zefektivnit proces jejich rozmisťování. Po výběru součástek je funkce aktivována z kontextového menu a otevře se okno po nadefinování pole (Obrázek 7.1.2). Je možné vytvářet pravoúhlá i kruhová pole volbou příslušné záložky.

Význam parametrů:

Obrázek 7.1.2: Tvorba součástkových polí

102 •

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Minimalizace délky spojů

Proces minimalizace délky sítí spojů při rozmisťování součástek, lze nastavit ve dvou úrovních: - nastavením v Setup/Preferences - Design, kde zadáme průběh minimalizace vzhledem k pohybu součástky, nebo ji vypneme (During Move. After Move, Off) a v Setup/Design Rules/ Routing Rules (Obrázek 7.1.3), je možné zadat minimalizační metody pro jednotlivé sítě a skupiny spojů zvlášť.

Obrázek 7.1.3: Nastavení metody minimalizace délky spojů pro danou sít Popis metod minimalizace délky spojů: None - minimalizace vypnuta Total Lenght - minimalizuje z hlediska celkové délky spojů Horizontal - minimalizuje délku horizontálně vedených spojů Vertical - minimalizuje délku vertikálně vedených spojů Serial Source - při minimalizaci preferuje sériové řazení spojů (pro ECL) Parallel Source - při minimalizaci preferuje paralelní vedení spojů (pro ECL) Mid Driven - minimalizuje délku vzhledem k definovanému zdroji signálu •

Nástroje pro optimalizaci rozmístění a přejmenování součástek

Power-PCB obsahuje dva nástroje, které umožňují v autointeraktivním režimu optimalizovat rozmístění součástek. Funkce Nudge automaticky odsune stranou součástky v případě, že jejich poloha koliduje s právě posouvanou součástkou, tak aby byly dodrženy izolační mezery mezi vývody a nepřekrývaly se obrysy součástek (Body). Vzhledem k tomu, že Power-PCB je bezrastrový návrhový systém lze tímto způsobem využít veškerou dostupnou plochu na desce plošných spojů. Funkce Align. vyrovná vybrané součástky podle volitelných kritérii.


103

Odsouvání součástek (Nudge Components)

Obrázek 7.1.4: odsouvání součástek

Obrázek 7.1.5: Nastavení metody odsouvání součástek a seskupení při jejich kolizi

V případě, že při rozmisťování součástek umístíme součástky příliš blízko, nebo dokonce s přesahem a je zapnuta kontrola dodržení návrhových pravidel (DRC On) systém novou polohu nepovolí. Součástka zůstane v módu pro posun. Tyto kolizní stavy automaticky odstraní funkce Nudge, jejíž mód nastavíme v plovoucím informačním okně (Nudge Warn, Nudge Auto, Nudge Off), nebo ji spustíme z kontextového menu vybrané součástky (Obrázek 7.1.4). Po spuštění funkce jsou ostatní součástky odsouvány do stran tak, aby se vytvořil prostor pro umístění přesouvané součástky a byla dodržena návrhová pravidla (izolační mezery a vzájemná poloha součástek). Jestliže je nastaven mód Nudge Warn jsme po umístění součástky nepovoleným způsobem dotázáni dialogovým oknem Nudge Parts and Unions, jakým způsobem má být provedeno odsunutí okolních součástek. Po zvolení metody, povelem Run operaci provedeme. V módu Nudge Auto je odsunutí provedeno automaticky tak, aby se minimalizovala délka spojů. Prostor pro posouvání součástek je vymezen obrysem desky plošných spojů a nadefinovanými oblastmi (funkce Component Keepout z nástrojového panelu Drafting), kde je rozmisťování součástek zakázáno. Při použití funkce Nudge, je třeba si uvědomit, že v případě nadefinovaných skupin součástek -Unions (seskupeni několika součástek s definovanou vzájemnou polohou), dochází při kolizi k posunu celé skupiny ! Automatické vyrovnání součástek a jejich referenčních názvů Funkce Align (Obrázek 7.1.6). z kontextového menu, po výběru několika součástek, umožňuje provést jejich automatické vyrovnání podle volitelných kritérií. Funkci je možno aplikovat i na vybrané referenční názvy součástek.

Obrázek 7.1.6: Nastavení kritérií pro vyrovnání

104

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Optimalizační funkce se zpětnou anotací do schématu (ECO)

Jsou to funkce pro finální optimalizaci rozmístění součástek a vzhledem k jejich obsahu je nutné výsledky zpětně zanést do schématu funkcí ECO (Engineering Change Order). Proto jsou tyto optimalizační funkce umístěny v plovoucím nástrojovém panelu ECO. Záměna ekvivalentních hradel a vývodů (Gate and Pin Swapping), představuje konečnou úpravu rozmístěných součástek s cílem optimalizovat vedení spojů pro dosažení jejich minimální délky a vedení v požadovaném směru. Zaměnitelnost hradel a vývodů musí být nadefinována v popisu součástky v knihovně součástek, a součástka nesmí být fixována. Záměnu hradel (logických bloků) lze provádět pouze v rámci jedné součástky, stejně tak záměnu vývodů lze provést pouze u téhož hradla. O výsledku optimalizace jsme informováni hlášením. Všechny případné změny jsou zaneseny do souboru s příponou .eco pro zpětnou úpravu schématu. O efektivnosti změn z hlediska minimalizace délky spojů jsme informování hlášením ve stavovém řádku (původní délka -Old, nová délka -New), viz Obrázek 7.1.7.

Obrázek 7.1.7: stavový řádek s vyjádřením efektivnosti minimalizace délky spojů Pomocí funkce ECO se provádí i záměna ekvivalentních součástek (Change Part, Ikona 7400-7410 na panelu ECO). Po jejím spuštění můžeme v dialogovém okně zvolit knihovnu a vybrat příslušnou součástku pro záměnu. Jestliže součástka nesplňuje parametry pro záměnu, upozorní nás chybové hlášení a záměna není provedena. Tímto způsobem lze do návrhu zanést změny, které byly provedeny na součástce v knihovně součástek tak, že provedeme záměnu všech součástek daného typu za upravenou součástku z knihovny. Po rozmístění součástek, je vhodné pro snadnou orientaci při osazování desek a celkovou orientaci na desce automaticky přečíslovat referenční názvy součástek (AutoRenumber) podle zadaného klíče (Obrázek 7.1.8) a změny názvů pomocí souboru .eco přenést do schématu. Prefix List - seznam skupin ref. názvů použitých v návrhu, úpravu lze provést globálně, nebo u vybrané skupiny Cell size - nastavení velikosti oblasti, ve které jsou vyhodnocovány preferované směry číslování součástek Precedence volba preferovaných směrů číslování pro stranu součástek a spojů Start at - od jakého RefDes začít Increment – přírůstek

Obrázek 7.1.8: Automatické přečíslování referenčních názvů součástek


•

105

Automatické rozmisťování součástek

Modul pro automatické rozmisťování součástek (Automatic Cluster Placement) je jedním z modulů, kterými je možné rozšířit základní konfiguraci programu PowerPCB. Pomocí tohoto modulu lze provádět rozmisťování součástek v interaktivním i plně automatickém režimu. Rozmisťování probíhá bez nutnosti zvlášť definovat rastr, na který jsou součástky kladeny. Jejich rozmístění je limitováno pouze nastaveným návrhovým rastrem (Design Grid), obrysem desky, nastavenými izolačními mezerami (Board to Pad, Body to Body) a nadefinovanými oblastmi, kde je rozmisťování součástek zakázáno (Component Keepout). Přitom je neustále vyhodnocováno jak jejich fyzické propojení z hlediska minimalizace délky spojů, tak i logické zapojení v rámci nadefinovaných skupin. Optimální rozmístění součástek je velmi důležitou etapou ve tvorbě desky plošných spojů. Výsledek je kompromisem mezi celou řadou požadavků ( minimální délka spojů, vazba mezi součástkami vyplývající ze schématu elektrického zapojení, konstrukční uspořádání desky, počet stran pro osazení, technologie montáže a pod.). Modul pro automatické rozmisťování součástek je významným pomocníkem, neboť je schopen provádět rozmisťování pomocí skupin součástek (Cluster - skupina součástek daná jejich společnou funkcí a vzájemným propojením, poloha součástek v rámci skupiny není předem definována a je postupně optimalizována), seskupení součástek (Union - dvě a více součástek u nichž je předem pevně definována vzájemná poloha), tak i jednotlivých součástek .Vytváření skupin součástek může probíhat v ručním, nebo automatizovaném režimu podle volitelných kritérií, seskupení součástek je nutné nadefinovat před zahájením procesu. Použití modulu Automatic Cluster Placement směřuje do oblasti návrhu rozsáhlých hustě osazených desek, lze ho však využít i v režimu rozmisťování součástek bez vytváření jejich skupin a seskupení, pro rychlou kontrolu realizovatelnosti návrhu vzhledem k rozměrům desky. Modul spustíme z roletového menu volbou Tools/Automatic Cluster Placement, která otevře základní ovládací okno (Obrázek 7.1.9). Funkce, odpovídající jednotlivým etapám při rozmisťování je možné použít samostatně, nebo postupně v dávce panelem Run.

Obrázek 7.1.9: Okno modulu Automatic Cluster Placement Popis panelů: Build Clusters Place Clusters Place Parts

funkce pro automatizované vytváření skupin součástek rozmisťování skupin součástek rozmisťování součástek nejsou-li nadefinovány skupiny, nebo jako operace následující po rozmístění skupin

106


Disperse

počáteční rozptýlení součástek, které nemají fixovánu polohu podél vnějšího obrysu desky Length Min provede minimalizaci délky spojů podle kritérií nastavených v Design Rules/Routing Rules Nudge aktivuje automatické odsunutí součástek, které nesplňují požadavky vyplývající z nadefinovaných izolačních vzdáleností Strategy panel umožňuje uložit, nebo načíst strategie pro rozmisťování, které vzniknou uživatelskou modifikací parametrů pomocí panelů Setup u jednotlivých funkcí. Ignore Invisible Nets do vyhodnocování nejsou zahrnuty sítě spojů, které jsou nastaveny jako neviditelné Ignore Plane Nets do vyhodnocování nejsou zahrnuty sítě spojů realizované ve vnitřních vrstvách typu Plane Vytváření a editace skupin součástek (Build Clusters) Vytvoření skupin součástek (Clusters), je počáteční fáze při rozmisťování součástek na rozsáhlých, hustě osazených deskách. Může probíhat v automatizovaném režimu, ručním režimu nebo kombinací obou metod tak, že editujeme obsah již vytvořených skupin. Skupina součástek může obsahovat jednotlivé součástky, seskupení součástek, tak i další vnořené skupiny součástek. Aktivujeme funkci Build Cluster a panelem Setup otevřeme dialogové okno nastavení parametrů pro tvorbu skupin (Obrázek 7.1.10) Max Parts Per Cluster - maximální počet součástek v rámci jedné skupiny (vnořené skupiny) Min Top Level Count - začleňování skupin součástek do skupin na vyšší hiearchické úrovni (vnořené skupiny) Create New Cluster - tvorba nových skupin v návrhu, nebo modifikovace již existující skupiny Unglued Parts Number - počet součástek, které nemají fixovánu polohu a jsou tedy objekty procesu rozmisťování Build Mode - definuje způsob úprav skupin součástek, v závislosti na jejich nastavení (modifikovat je možné pouze skupinu nastavenou jako Open)

Obrázek 7.1.10: Nastaveni pro tvorbu skupin

Obrázek 7.1.11: Interaktivní tvorba skupin Skupiny součástek lze vytvářet a modifikovat i ručně v interaktivním režimu. Součástky a seskupení, z nichž chceme vytvořit skupinu, vybereme v grafickém režimu a pomocí funkce Create Cluster z kontextového menu vytvoříme příslušnou skupinu, které na výzvu zadáme název (Obrázek 7.1.11). Při modifikaci obsahu skupin se postupuje následovně: Pomocí funkce View/Clusters zapneme zobrazení skupin. Graficky je skupina zobrazena jako kružnice, její velikost


107

odpovídá rozsahu skupiny. Do jejího středu směřují všechny spoje vedoucí na součástky, které obsahuje (Obrázek 7.1.12).

Obrázek 7.1.12: Zobrazení skupin součástek v návrhu - Cluster View Mode Edit Manual - ruční editace obsahu, zobrazí a podbarví součástky obsažené ve skupině. Jejím výběrem dojde k vyjmutí ze skupiny, výběrem součástky mimo skupinu dojde naopak k jejímu začlenění do skupiny. Grow Incremental - při této interaktivní metodě modifikace skupin jsou nám postupně nabízeny skupiny, nebo součástky vhodné pro doplnění skupiny a v dialogovém okně operaci potvrdíme (Accept), nebo zamítneme (Skip). Grow Automatic - automatická modifikace obsahu skupiny. Při této metodě se zobrazí dialogové okno pro nastavení maximálního počtu součástek a vnořených skupin. Break - odstraní vybranou skupinu

Obrázek 7.1.13: Kontextové menu pro skupinu (Cluster) V grafickém režimu vybereme skupinu a pomocí funkcí s kontextového menu (Obrázek 7.1.13), můžeme zvolit způsob editovatace. Pro manuální editaci obsahu skupin v dialogovém režimu lze využít i funkci Tools/Cluster Manager z roletového menu. Okno je koncipováno podobně jako manažér souborů ve

108


Windows, pomocí něho je možné prohlížet jednotlivé i vnořené položky a provádět jejich přesuny. •

Rozmisťování skupin součástek (Place Clusters)

Rozmisťování skupin, je další etapou procesu rozmisťování součástek v návrhu s využitím modulu Automatic Cluster Placement. Aktivujeme funkci Place Clusters a panelem Setup otevřeme okno pro nastavení parametrů při rozmisťování skupin na desce (Obrázek 7.1.14). Při rozmisťování skupin program neustále vyhodnocuje propojení mezi skupinami a hledá optimální řešení jejich rozmístění z hlediska minimální délky vedených spojů.

Obrázek 7.1.14: Nastavení pro rozmisťování skupin Popis panelů: Panel Place Parts Rules je společný i pro nastavení parametrů pro rozmisťování součástek v okně Place Parts/Setup (Obrázek 7.1.15). Board Outline Clearance - minimální vzdálenost součástek od obrysu desky % Part Expansion - vyjadřuje poměrným způsobem velikost prostoru okolo součástek vzhledem k celkové ploše desky ( 0% - těsně u sebe, 100% - maximální rozložení po ploše) Efforts - nastavení počtu a průběhu optimalizačních kol při rozmisťování Place clusters - povolí nové rozmisťování skupin, v opačném případě pouze provede dílčí korekci již umístěných skupin (Refine Pass) Current Possition - v případě, že jsou skupiny již rozmístěny uvnitř obrysu desky, vychází se při optimalizaci rozmístění z jejich počáteční polohy Random Position - pro nové rozmístění skupin, povolí libovolnou polohu skupiny uvnitř desky, což je nejefektivnější metoda počátečního rozmístění Display On Screen - zobrazí obrysy součástek a jejich pohyb v rámci jednotlivých optimalizačních kol při rozmisťování Rozmisťování součástek (Place Parts) Rozmístění vlastních součástek představuje závěrečnou etapu procesu. U jednodušších desek, může automatizované rozmisťování součástek probíhat s využitím pouze této funkce modulu Automatic Cluster Placement, bez nutnosti tvorby skupin a manipulace s nimi. Aktivujeme funkci Place Parts a panelem Setup otevřeme okno pro nastavení parametrů procesu (Obrázek 7.1.15).


109

Obrázek 7.1.15: Nastavení pro rozmisťování součástek Popis panelů: Place Parts Rules - sdílené nastavení s oknem Place Clusters Setup Place Parts - povolí nové rozmístění součástek, v opačném případě je pouze korigována jejich aktuální poloha, jestliže dochází k jejich překrytí Efforts - nastavení počtu a průběhu optimalizačních kol při rozmisťování Current Possition - funguje opět podobně jako při manipulaci se skupinami, v případě, že jsou sočástky již rozmístěny uvnitř obrysu desky, vychází se při optimalizaci rozmístění z jejich počáteční polohy Random Position - pro nové rozmístění součástek, povolí libovolnou polohu, což je nejefektivnější metoda počátečního rozmístění Eliminate Overlaps - optimalizační procedura, která upraví rozestupy mezi součástkami tak, aby se odstranilo jejich případné překrytí Min %Expansion Allwed - parametr pro optimalizaci rozestupů Allign Parts - optimalizační procedura, která vyrovná sousední součástky Only If No Overlaps - povolí vyrovnání součástek pouze v případě, že nedochází k žádnému překrytí součástek Display On Screen - zobrazí obrysy součástek při procesu rozmisťování Shrnutí procesu automatického rozmisťování součástek Proces automatického rozmisťování součástek probíhá v několika etapách podle složitosti návrhu. Počáteční fází, je po vytvoření obrysu desky, nastavení návrhového rastru a načtení netlistu, seřazení součástek podél vnějšího obrysu desky pomocí funkce Dispersion. Následuje etapa rozmístění součástek s pevně definovanou konstrukční polohou (konektory, montážní otvory a pod.), fixování jejich polohy (Glue) a vytvoření oblastí, kde je rozmisťování zakázáno (Component Keepout). Další etapou je tvorba seskupení součástek (Unions). Ty vytvoříme tak, že nadefinujeme vzájemnou polohu součástek uvnitř seskupení, součástky vybereme a pomocí funkce Create Unions, případně Create Like Unions z kontextového menu vytvoříme seskupení. Následuje etapa tvorby skupin součástek (Build Clusters), případně editace jejich složení a rozmístění skupin (Place Clusters) na desce. Závěrečnou etapou je rozmístění součástek (Place Parts) a seskupení v rámci již umístěných skupin, optimalizace polohy součástek (Improve Pass, Refine Pass) odstraněním případného

110


překrytí a vyrovnání sousedních součástek pro vytvoření volných kanálů pro vedení spojů. Etapy tvorby skupin, jejich rozmístění a etapu rozmístění součástek s optimalizací polohy je možné spouštět po nastavení parametrů samostatně, nebo v dávce (viz. Obrázek 7.1.16).


111

Obrázek 7.1.16: Spuštění procesu a průběh jednotlivých etap rozmisťování součástek Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s možnostmi automatického a interaktivního rozmisťování součástek. Seznámili jste se s metodami minimalizace délky spojů, s nástroji pro optimalizaci rozmístění a přejmenování součástek. Řešené příklady: -Fixujte polohu součástky na desce (Glue)! Řešení: Vybrat součástku – Query – Modify - zatrhnout okénko glued Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jak se nastaví minimalizační metody délky spojů při rozmisťování součástek? -Vyjmenujte hlavní etapy rozmisťování součástek od načtení Netlistu? -Nastavte rozmisťování součástek tak, aby byla využita celá plocha desky až do vzálenosti 100mils od obrysu!

112


7.2 Editace vývodů součástek, průchodů mezi vrstvami a propojek Cíle kapitoly: -editace vývodů součástek -editace průchodů mezi vrstvami -tvorba propojek •

Editace vývodů součástek (Padstacks)

Program PowerPCB umožňuje editovat samostatně každý vývod součástky, (tzv. Padstack). Lze upravovat tvar a velikost pájecích plošek v jednotlivých návrhových vrstvách a u jednotlivých vývodů, stejně jako jejich vrtání. Úpravy je možné provádět buď přímo v knihovně pomocí editoru pouzdra (roletové menu Tools/Decal Editor), nebo přímo na desce. Pokud se editace provede v knihovně, tyto změny se projeví u všech součástek používajících daný typ pouzdra při jejich vložení do návrhu. Pokud se editace provede přímo na desce, potom provedené modifikace mají dopad pouze na dané desce (ale modifikované pouzdro lze uložit zpět do knihovny). Vývody součástek na desce lze editovat několika způsoby:

Obrázek 7.2.1: Dialogové okno pro editaci vývodů pouzdra součástky v editoru pouzdra součástky povelem Edit Decal v kontextovém menu po vybrání součástky. Tento editor je stejný jako editor v knihovně (Decal Editor), ale provádí změny pouze na desce.


113

použitím funkce Setup/Padstacks z roletového menu (Obrázek 7.2.1), kde vybereme příslušný typ pouzdra, který chceme editovat. Modifikace se projeví u všech pouzder stejného typu na dané desce výběrem součástky, u které vývody chceme editovat a použitím funkce Query/Modify a panelu Pad Stacks z kontextového menu. Po ukončení editace můžeme zvolit, zda budou úpravy provedeny jen u dané součástky (Selected), nebo u všech součástek používajících tento editovaný typ pouzdra ( All ). Pouzdro s upravenými vývody není uloženo do knihovny, jestliže ho chceme uložit použijeme funkci Save to Library z kontextového menu součástky. Uložení do knihovny není nutné, ale je praktické z hlediska možného dalšího použití. •

Nastavení typu, tvaru a velikosti průchodu (Via)

Základní nastavení a editace průchodů mezi vrstvami (Via) se provádí podobným způsobem jako editace pouzder u součástek, tedy pomocí funkce Setup/Via,když v panelu Pad Stack Type aktivujeme Via místo Decal (Obrázek 7.2.2)

Obrázek 7.2.2: Dialogové okno pro editaci tvaru průchodu mezi vrstvami V přehledu jsou vypsány typy průchodů, které můžeme editovat, nebo přidáme a nadefinujeme typ nový. Změny se opět projeví u všech průchodů daného typu. Stejně jako u vývodů součástek lze editovat průchody v návrhu přímo, tím že je vybereme a funkcí Query/Modify z kontextového menu otevřeme okno pro jejich editaci. Typ průchodů, který bude použit při tvorbě spojů je možné nastavit globálně pomocí okna Vias, které otevřeme pomocí modifikačního příkazu. Případně můžeme nastavit typy průchodů pro jednotlivé sítě spojů zvlášť v Setup/Design Rules/Routing Rules. Power-PCB má předdefinovány dva základní typy průchodů: Standart a Microvia (pro desky s vysokou hustotou spojů vyráběné ve vyšších třídách přesnosti).

114 •

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Nastavení tvaru a velikosti propojky (Jumper)

Součástí přídavného modulu Analog ToolKit obsahuje i funkci Jumper, která umožňuje při tvorbě spojů vkládat do spoje propojky. Pomocí propojky je možné překonat překážky v podobě již položeného spoje, nebo svazku spojů, aniž by bylo nutné přecházet na jinou návrhovou vrstvu. Systém i po vložení propojky do spoje provádí kontrolu návrhových pravidel jako by byl spoj celistvý. Propojka je tvořena dvěma vývody, které je možné předdefinovat pomocí funkce Setup/Jumpers z roletového menu (Obrázek 7.2.3). Pájecí plošky mohou být jak klasické s otvory, tak i jako SMD. Tvary plošek (i SMD) mohou být kulaté, čtvercové a specielní (Odd). Propojka se vytvoří na již položeném plošném spoji odkliknutím ikony Jumper, kliknutím na plošný spoj v místě prvního vývodu propojky a kliknutím na spoji v místě druhého vývodu propojky. Plošný spoj mezi vývody se automaticky odstraní, ale spoj se chová navenek jako celistvý (obě části spoje mají pořád stejný název (net name). Potisk a označení (Ref.Des) se automaticky vytvoří. Propojka se chová jako součástka.

Obrázek 7.2.3: Nastavení tvaru a velikost propojek a příklad SMD propojky (obr. vpravo) Popis panelů: Apply to - při nastavení Default jsou změny přeneseny do výchozího nastavení systému v souboru Powerpcb.ini, nastavení Design umožňuje individuální nastavení v návrhu Reference Name - nastavení referenčního názvu propojky, je přístupné při volbě Design v panelu Apply to Shape, Size, Layer - výběr vrstvy pro editaci vývodů propojky Pad Parameters - nastavení tvaru a velikosti vývodů propojky: Pad Style (typ plošky = Pad, Thermal) Diameter (rozměr plošky) Drill Size (vrtání u typu plošky Pad) Jumper Size - nastavení minimální a maximální délky propojky, a nastavení kroku, ve kterém je volena optimální


115

Display Silk - zobrazit potisk Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s tvorbou a editací vývodů součástek, průchodů mezi vrstvami a propojek Řešené příklady: -Čím se odlišují Microvia a Standardvia? Řešení: Microvia mají shodnou velikost plošky s vrtáním desky. -Upravte velikost vrtání průchodu (Via) na 25 mils! Řešení: Setup – Pad Stack – Via – Diameter přepsat na 25 - . Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Projeví se v knihovně součástek změna pájecí plošky součástky umístěné na desce? -K čemu slouží modul Jumpers? -Nastavte Jumpers jako SMD propojku!

7.3 Definování návrhových pravidel (Design Rules) Cíle kapitoly: -definování globálních návrhových parametrů, -definování izolační vzdálenosti -definování pravidel pro optimalizaci vedení spojů -definování doplňkových pravidel pro vedení signálových spojů -definování návrhových pravidel pro skupinu spojů (Class), jednotlivé spoje (Nets) •

Základní pojmy a rozdělení

Program Power-PCB umožňuje detailní definování návrhových pravidel (Design Rules) a zároveň automatickou kontrolu jejich dodržování v průběhu návrhu (Dynamic Rules Check - DRC). Pravidla lze nastavit selektivně pro jednotlivé hiearchické úrovně návrhu v závislosti na instalovaných modulech programu (Extended Rules): Globálně pro všechny spoje (Default), pro charakteristické skupiny spojů (Class), nebo je podrobně definovat až na úroveň jednotlivých sítí spojů (Net), případně až do úrovně jednotlivých spojů mezi vývody (Pin Pairs) (viz.Obrázek 7.3.1). Nejvyšší váhu mají pravidla přiřazená jednotlivému spoji, nejnižší váhu mají pravidla globální, ta jsou přiřazena spojům, které nemají zadány žádné individuální návrhové parametry. Detailní nastavení návrhových pravidel na nižších úrovních předpokládá, že je nainstalován příslušný programový modul (Advanced Design Rules). V základní konfiguraci je možné provádět celkové nastavení (Default), a nastavení pro jednotlivé sítě spojů (Net).

Obrázek 7.3.1: Dialogové okno pro volbu a nastavení návrhových parametrů

116


V případě instalace modulu Advanced Design Rules Checking, lze nastavit další speciální pravidla (Conditional Rules, Differential Pairs). Conditional Rules umožňují nastavit pravidla vzhledem k vybraným sítím spojů (např. izolační mezeru od ostatních sítí, maximální délku segmentu spoje vedeného souběžně se spojem dané sítě). Differential Pairs umožňuje nadefinovat dvojici sítí spojů, nebo spojů od vývodu k vývodu (Pin Pairs) a přiřadit jim vzájemná návrhová pravidla pro tvorbu spojů pomocí autorouteru. •

Export a import návrhových pravidel

Návrhová pravidla mohou být přenesena jako součást Netlistu z editoru schémat (Power-Logic), nebo vytvořena, případně importována dodatečně. Tato volba je provedena při tvorbě Netlistu. Součástí Netlistu mohou být pouze při přechodu do návrhového systému plošných spojů Power-PCB od verze 1.5 a vyšší. Dodatečně je možné pravidla exportovat a importovat ve formě ASCII souboru. V prostředí návrhového systému desek plošných spojů Power-PCB je tento soubor načten funkcí File/Import. •


Jak již bylo řečeno, návrhová pravidla lze globálně stanovit pro celou desku. Provede se to boxem Default z dialogového okna Rules.

Obrázek 7.3.2: Volba typu návrhového parametru Při volbě Default (Obrázek 7.3.2), jsou námi nadefinované parametry vztaženy na všechny spoje, kterým nebyly přiřazeny individuální parametry (Class, Nets). Není tedy prováděn jejich výběr a zobrazí se dialogové okno volby typu návrhového parametru (Clearance, Routing, Hi Speed) a panel Report pro tvorbu hlášení o nastavených parametrech. Clearance - izolační vzdálenosti a šířka spojů, zde definujeme minimální izolační vzdálenosti mezi jednotlivými objekty v návrhu desky (spoj-spoj, spoj-vývod, apod.) a doporučenou, minimální a maximální šířku spoje při jeho tvorbě (Obrázek 7.3.3).


117

Obrázek 7.3.3: Nastavení šířek spojů a izolačních vzdáleností Routing Rules - pravidla pro optimalizaci vedení spojů na desce plošných spojů. Umožňují nastavit metodu minimalizace délky spojů, typ průchodu mezi vrstvami, povolit, případně zakázat automatickou tvorbu a editaci spoje (Routing), určit priority při tvorbě spojů a vrstvu na které má být veden (Obrázek 7.3.4) Length Minimization - volba metody minimalizace délky spojů při rozmisťování součástek na desce Routing Options nastavení parametrů pro tvorbu spojů Copper Sharing - povolí tvorbu T spojů Auto Route - povolí automatickou tvorbu spojů autorouterem Allow Ripup, Alow Shove - povolí zvednutí, posunutí spoje autorouterem Priority - nastavení pořadí při tvorbě spojů (0 -100, 100 má nejvyšší prioritu) Layer Biasing - výběr vrstev povolených pro tvorbu spojů Vias - povolený typ průchodů mezi vrstvami Obrázek 7.3.4: Nastavení pravidel pro tvorbu spojů HiSpeed Rules - doplňkové speciální parametry pro tvorbu signálových spojů s vysokým taktovacím kmitočtem, umožňují nastavit parametry z hlediska souběžného vedení spojů, jejich vzájemné kapacity, impedance a zpoždění signálů. Jsou používány modulem EDC (Electro Dynamic Checking) v návrhovém systému desek plošných spojů Power-PCB, kontrolujícím dynamické parametry navržených spojů (Obrázek 7.3.5).

118


Obrázek 7.3.5: Nastavení speciálních parametrů •


Detailní nastavení návrhových pravidel, specifikované do úrovně skupin spojů, případně jednotlivých spojů, se provádí u složitých zapojení desek, kde je nutné postihnout i elektrodynamické parametry průchodu signálů (různá struktura signálových toků, délky logických větví pro rozvod taktovacích signálů s vysokým kmitočtem apod.). Nastavení probíhá stejným způsobem jako při globálním nastavení. V okně Rules však místo Default zvolíme druh objektu (Class, Nets), tím otevřeme příslušná okna pro nadefinování skupiny spojů, nebo označení spoje. •

Definování návrhových pravidel pro skupiny spojů

V okně Class Rules (Obrázek 7.3.6) je možné nastavit název vytvářené skupiny (Class Name) a přidat ho do seznamu (Class). Obsah skupiny je definován v panelu Nets, kde jsou příslušné spoje vybrány do skupiny.Tyto skupiny spojů mohou např. obsahovat spoje se stejným charakterem přenášených signálů (datové spoje, adresové spoje).Písmena (C), (R), (H) zobrazená za Class, nebo Nets značí, že těmto objektům již jsou přiřazeny vlastní návrhová pravidla a již se na ně nevztahuje globální (Default) nastavení. Po nadefinování je možné skupinám přiřadit jednotlivé typy parametrů (Clearance, Routing, HiSpeed) jako při nastavování globálních parametrů.

Obrázek 7.3.6: Nastavení návrhových pravidel pro skupiny spojů


•

119

Definování návrhových pravidel pro jednotlivé spoje

V dialogovém okně Net Rules (Obrázek 7.3.7) je seznam všech spojů v návrhu (Nets), po výběru požadovaného spoje a kliknutí na ikonu reprezentující typ definovaného parametru, je možné tento parametr individuálně nastavit pro vybraný spoj.

Obrázek 7.3.7: Nastavení návrhových pravidel pro jednotlivé spoje Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s nastavením globálních návrhových parametrů, Seznámili jste se s nastavením návrhových pravidel pro skupiny spojů i jednotlivé spoje Řešené příklady: -Nastavte izolační vzdálenost mezi spoji na 30 mils! Řešení: Setup – Design Rules - Default.

-Jaký mají význam HiSpeedRules! Řešení: Jsou to dolňkové parametry pro tvorbu spojů z hlediska jejich dynamických parametrů Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co jsou návrhové pravidla (Design Rules)? -Co umožní nastavit dialog. Okno Routing Rules? -Nastavte maximální zpoždění 100ns!

120


7.4 Interaktivní tvorba spojů Cíle kapitoly: -základní editor spojů, autorouter pro jeden spoj -přeroutování části, či celého spoje, sběrnicové spoje -editace spojů, kopírování a vkládání motivu spoje -úprava přechodu mezi spojem a vývodem součástky -volné via propojky •

Základní popis funkcí

V závislosti na konfiguraci programu Power-PCB, jsou k dispozici jeden, dva, nebo tři módy pro interaktivní tvorbu spojů. Jejich ikony jsou umístěny v plovoucím nástrojovém panelu Design. Aktivace funkcí pro tvorbu spojů může probíhat dvěma způsoby: Výběrem „vzdušného“ vodiče a volbou příslušné funkce v kontextovém menu, nebo kliknutím na ikonu funkce v plovoucím nástrojovém panelu Design (Obrázek 7.4.1), a následným výběrem vodiče pro tvorbu spoje

Obrázek 7.4.1: Nástroje pro tvorbu a editaci spojů Add Route - základní editor spojů, umožňuje v manuálním režimu pokládat spoje, vytvářet průchody mezi vrstvami, ostré, zkosené i zaoblené rohy spojů. Je-li zapnuta kontrola dodržení návrhových pravidel za chodu (DRC), je i v tomto základním režimu prováděna a nepovolí položení spoje v případě, že není dodržena nastavená izolační mezera. Auto Route - umožňuje automaticky vytvořit spoj mezi dvěma vývody (DRC musí být zapnuto a nastaveno na Prevent). Vede spoj pouze v aktuální vrstvě a zadaném rastru a dodržuje předepsaný preferovaný směr tažení spoje pro danou vrstvu desky. Jestliže se mu nepodaří spoj dokonči i po několika pokusech, ponechá ho v původním stavu (Unrouted). Dynamic Route Editor (DRE) - rozšiřující modul, jedná se o interaktivní autorouter pro vybraný spoj, který pomocí kurzoru navádíme do požadovaného prostoru (DRC musí být zapnuto a nastaveno na Prevent), sám vyhodnocuje optimální cestu vedení spoje ve vrstvě, vkládá rohy a šikmé úseky spoje. Používá metodu odsouvání již položených spojů (Push and Shove), aby si vytvořil prostor pro vedení spoje. Sketch Route - rozšiřuje dále možnosti použití interaktivního autorouteru (DRE) o automatické přeroutování určitého úseku již položeného spoje naznačením nové dráhy spoje kurzorem Bus Route - rozšiřuje dále možnosti použití interaktivního autorouteru (DRE) o automatickou souběžnou tvorbu svazku spojů, což umožňuje velmi efektivně vytvářet sběrnice Poznámka: při interaktivním pokládání spoje pomocí povelů Add Route, DRE a Bus Route může program ukazovat u kurzoru délku routovaného spoje v danou chvíli. Výběr vodiče, editace jeho vlastností a parametrů Při výběru vodiče můžeme používat funkce Edit/Find, případně Quick Filter pro usnadnění jeho výběru, případně funkce Query/Modify pro získání komplexní informace a


121

editaci parametrů . Pro usnadnění orientace ve spojích je možné využít i funkce View/Nets z roletového menu, která umožňuje selektivně zobrazit a barevně odlišit požadované spoje v návrhu, případně modifikační příkaz N - název spoje, pomocí kterého lze zvýraznit vybraný spoj. Grafické znázornění vytvářeného spoje nastavíme pomocí Setup/ Global Preferences/ Real Width a Setup/ Display Color. Nastavení šířky spoje je součástí vstupního souboru (Netlistu), v Power-PCB ji však můžeme snadno modifikovat. Jestliže ji měníme ještě před tvorbou spoje použijeme funkci Setup/ Design Rules/Net Rules/Clearance, v procesu tvorby spoje (po jeho vybrání) je možné použít modifikační příkaz W - šířka spoje, nebo příkaz Query/Modify z kontextového menu. Tvorba spoje probíhá v aktuálně nastavené vrstvě. Tu nastavujeme v boxu Layer na nástrojové liště, nebo modifikačním příkazem L - vrstva. •

Tvorba spojů Základní editor spojů (Add Route)

Spuštění se provede volbou Route (F2) v kontextového menu (Obrázek 7.4.2) po vybrání příslušného vzdušného spoje (Connection), který chceme vytvářet, nebo volbou ikony Route v nástrojovém panelu, případně dvojitým kliknutí na spoj (musí být nastaveno Add Route v Setup / Design Preferences). Směr vedení spojů lze předdefinovat v plovoucím informačním okně (Orthogonal, Diagonal, Any Angle). Návrhový rastr lze nastavit modifikačním příkazem G - hodnota, nebo v dialogovém okně pro nastavení návrhového rastru. Modifikační příkaz T, umožňuje zobrazit pouhý obrys spoje. Program Power-PCB od verze 1.5, může obsahovat funkci Jumper, která umožňuje vkládat do spoje propojky aniž by byla narušena kontrola dodržení návrhových pravidel. Jestliže při tvorbě spoje narazíme na překážku v podobě již položeného spoje, nebo skupina spojů, lze ji překonat pomocí funkce Jumper, která vloží do spoje propojku požadovaného tvaru a délky.

Obrázek 7.4.2: Kontextové menu po výběru vodiče Během tažení spoje se ukazuje u kurzoru délka již položeného spoje. Toto zobrazení lze vypnout v dialogu Setup/Preferences/Routing v políčku Show Trace Length. Autorouter pro jeden spoj (Auto Route) Pomocí této rozšiřující funkce lze automaticky vytvářet spoje mezi dvěma vývody, spustíme jej po vybrání příslušného vzdušného spoje volbou Auto Route (F7) z kontextového menu, nebo ikonou z nástrojového panelu. Autorouter se pokusí v několika kolech vytvořit spoj, protože pracuje pouze v jedné vrstvě, je nutné před jeho inicializací nastavit vrstvu, u níž preferovaný směr vedení spojů (Horizontal, Vertical) odpovídá předpokládanému směru vedení spoje. Před tvorbou spojů v tomto režimu je nutné nastavit mód DRC Prevent, aby mohla probíhat kontrola dodržení návrhových pravidel za chodu

122

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Dynamic Route Editor (DRE) - interaktivní autorouter na 1 spoj

Dynamic Route Editor (DRE) se dodává jako rozšiřující modul k základní sestavě. Spustíme jej po vybrání vodiče funkcí Dynamic Route (F3) z kontextového menu, nebo ikonou z nástrojového panelu Drafting. Představuje velmi efektivní metodu tvorby spoje v dané návrhové vrstvě. Kurzorem ho pouze orientačně navádíme do oblasti kde chceme spoj vést, sám optimalizuje směr vedení spoje, vkládá rohy a šikmé úseky spoje, případné konflikty řeší odsouváním okolních spojů stranou tak, aby byly dodrženy nastavené izolační vzdálenosti. Pro snadnou tvorbu spojů je vhodné dodržovat preferovaný směr vedení spojů na dané vrstvě. Během tažení spoje se ukazuje u kurzoru délka již položeného spoje. Toto zobrazení lze vypnout v dialogu Setup/Preferences/Routing v políčku Show Trace Length. Sketch Route - Přeroutování spoje pomocí DRE Sketch Route jako součást DRE umožňuje jednoduše a rychle přeroutovat celý či část již položeného spoje pouze naznačením jeho nové dráhy kurzorem. Spustíme jej aktivováním ikony, potom klikneme na daný spoj v místě, kde chceme začít spoj přeroutovat, táhneme kurzor ve směru nové dráhy spoje až najedeme opět na daný spoj, kde znovu klikneme. DRE přeroutuje spoj naznačeným směrem, přičemž sám obchází překážky a odsouvá překážející spoje do strany. Bus Route - Tvorba sběrnicových spojů Tato funkce dále rozvijí možnosti využití interaktivního autorouteru (DRE) o souběžnou tvorbu sběrnicových spojů, při zachování všech jeho vlastností (tj. optimalizace vedení spojů v požadovaném směru, obcházení překážek, případně odsouvání překážejících spojů stranou). Vytváření sběrnic se zahájí výběrem vývodů součástek (ne vodičů), ze kterých spoje tvořící sběrnici vychází a aktivací funkce Bus Route z plovoucího nástrojového panelu Design, nebo kontextového menu. Pomocí kurzoru vytváříme motiv základního spoje a souběžně s ním jsou vedeny ostatní spoje sběrnice, pomocí funkcí z kontextového menu lze spoj upravovat, případně přecházet na další spoj ve svazku. V případě, že není možné dodržet motiv u všech spojů aniž by došlo k porušení návrhových pravidel, dojde automaticky k přechodu do manuální tvorby sběrnice a jednotlivé spoje je nutné individuálně dokončit v ručním režimu. Během tažení spoje se ukazuje u kurzoru délka již položeného spoje. Toto zobrazení lze vypnout v dialogu Setup/Preferences/Routing v políčku Show Trace Length. •

Editace a konečná úprava spojů

Power-PCB obsahuje širokou škálu nástrojů pro konečnou úpravu spojů, nebo jejich komplexní přepracování. Jejich inicializace probíhá z kontextového menu po výběru spoje (Obrázek 7.4.3). Některé z nich (Add Corner, Split, Sketch Route) jsou reprezentovány ikonami v plovoucím nástrojovém panelu Design.


123

Route - tato funkce umožňuje provést snadnou úpravu vedení spoje bez nutnosti jeho předchozího odstranění. Klikneme na spoj v místě, kde změna začíná, po vytvoření požadované konfigurace spoje opět klikneme na spoj v místě kde změna končí. Původní úsek spoje je automaticky odstraněn. Pro použití této funkce je nutné v Setup/Design Rules/Routing Rules nastavit Copper Sharing. Route Loop - plní obdobnou funkci jako Route, rozdíl spočívá v tom, že po vytvoření nového úseku není původní odstraněn a na spoji vzniká smyčka Sketch Route - jestliže obsahuje Power-PCB modul DRE (Dynamic Route Editor), můžeme spoje editovat s jeho pomocí. Funkce umožňuje automatickou úpravu vedení spoje podle námi naskicované předlohy. Po výběru počátečního bodu pohybem kurzoru vytvoříme rámcovou skicu vedení spoje a po volbě koncového bodu je spoj automaticky přepracován Obrázek 7.4.3: Kontextové menu po výběru spoje Smooth - vyhlazení spojů, odstraní s pomocí DRE nadbytečná zalomení spojů a ostré rohy převede na šikmé spoje (preferovaný směr musí být nastaven na Diagonal) Split - umožňuje zalomení úseku spoje tak, že do něj vloží krátký segment pod úhlem 90°, jeho velikost lze tažením upravit Pad Entry - pomocí této funkce lze dodatečně modifikovat podobu posledního segmentu spoje, který vychází z vývodu součástky (Orthogonal, Diagonal). Dangling Routes - pomocí této funkce lze zvýraznit různé nadbytečné výčnělky na spojích, aby mohly být odstraněny. Funkci spustíme ze základního kontextového menu Posun segmentu, rohu spoje (Move) - používá se standartní metodika pro posun objektu. Uchopovací režim pro posun pomocí myši nastavíme v Setup/Design Preferences, jinak funkci inicializujeme po výběru objektu v kontextovém menu, případně kombinací Ctrl+E. V případě, že je nastaveno DRC Prevent, jsme upozorněni na případné přestupky při editaci spojů. Kopírování a vkládání motivu spoje používá se při tvorbě opakujících se motivů spojů (paměťová pole, vývody z SMT součástek apod.). Vybereme vzorový spoj, nebo segment spoje a pomocí funkce Edit/Copy ho uchopíme a pomocí kurzoru přemístíme na vývod, ze kterého opakující se motiv chceme vést. Kliknutím akci provedeme. Předpokladem je, že mezi vývody kam motiv chceme umístit existuje platné elektrické spojení (vzdušný vodič), v případě, že tomu tak není, je doplněn. Úprava přechodu mezi spojem a vývodem součástky V některých případech je vhodné z technologických důvodů nastavit tvar přechodu mezi spojem a vývodem součástky. Nastavení provedeme v panelu Setup/Preferences - Teardrops (Obrázek 7.4.4).

124


Obrázek 7.4.4: Okno pro nastavení přechodů (Teardrops) Přidání volných (nadbytečných) via propojek Někdy je potřeba použít více via propojek k propojení spoje či měděné plochy z jedné strany desky na druhou stranu. V tom případě je možné použít t.zv. volné (Free) via. Volné via jsou k dispozici povelem Add Via v kontextovém menu po vybrání určitého spoje jako celku (net) povelem Select Nets. U kurzoru se objeví via otvor, který lze odkliknutím uložit kamkoliv do volného prostoru, na plošný spoj či do měděné plochy stejného jména. Podmínkou je, že daná net není již celá realizovaná jako plošný spoj, alespoň část netu musí být ještě ve formě vzdušného spoje. Po položení volné via propojky se k ní automaticky naváže vzdušný spoj. Pokládání volných via propojek pokračuje, dokud se neukončí (ESC).

Obrázek 7.4.5: Vložené free vias (nadbytečné via) Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s problematikou interaktivního routování. Seznámili jste se s problematikou tvorby spojů, editací spojů a jejich konečnou úpravou. Řešené příklady: -Na desce Preview přeroutujte spoj D07! Řešení: Select PinPair, vybrat spoj D07, unroute. V Setup nastavit DRC Prevent, ukázat kurzorem na jednu pájecí plošku a tím vybrat spoj, kliknout na ikonu AutoRoute. -Jak lze vložit volné průchodky do již zroutované desky? Řešení: Po výběru sítě do níž budou náležet je nutno nejprve alespoň u jednoho segmentu zrušit routování. V kontextovém menu vybrat AddVia. Na kliknutí se Via


125

vloží do místa kurzoru a pomocí vzdušných spojů připojí k síti. Po ukončení vkládání (ESC) je zapotřebí znovu spoj zroutovat. Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Kdy nelze použít editor DRE? -Jak lze pomocí autorouteru pro jeden spoj vytvořit spoj mezi součástkami na různých stranách dvouvrstvé desky? -Vložte nadbytečné Via do spoje $$$22774 na desce Preview.pcb!

7.5 Nástroje pro kontrolu návrhových pravidel (Verify Design Tools) Cíle kapitoly: -kontrola dodržení základních návrhových parametrů -kontrola elektrodynamických parametrů -kontrola na problémy s výrobou desky Funkci Tools/Verify Design z roletového menu používáme pro kontrolu izolačních vzdáleností u objektů, která není prováděna v On Line režimu pomocí DRC a pro závěrečnou kontrolu návrhu. Power-PCB může obsahovat i rozšiřující moduly EDC (Electro Dynamic Checking) pro kontrolu elektrodynamických parametrů navržených spojů (volba High Speed v okně Verify Design) a modul DFF (Design for Fabrication) pro kontrolu návrhu z hlediska výroby desky (volba Fabrication v okně Verify Design). Poznámka: Odměřovat minimální mezery mezi objekty, spoji, spoji a objekty je možné i pomocí funkce View Clearance v roletkovém menu View •

Kontrola dodržení základních návrhových parametrů

Funkce Verify Design (Obrázek 7.5.1), slouží k dávkové kontrole dodržení izolačních mezer mezi objekty (Clearance), úplnosti zapojení (Connectivity), dodržení dynamických parametrů na desce plošných spojů (High Speed), kontrole tvorby vnitřních napájecích a zemnících vrstev (Plane), kontrole testovacích plošek (Test Points) a kontrole desky s ohledem na problémy při její výrobě (Fabrication).

Obrázek 7.5.1: Dávková kontrola návrhových parametrů Verify Design

126


Kontrolní dávku spustíme po inicializaci funkce a volbě typu parametru, který bude kontrolován. Při kontrole izolačních vzdáleností (Clearance) probíhá kontrola pouze v zobrazené části desky, proto je nutné před celkovou kontrolou upravit pohled tak, aby obsahoval celou desku. Pomocí panelu Setup a příslušného dialogového okna (Obrázek 7.5.2) lze vybrat typy izolačních vzdáleností, nastavit aby kontrola proběhla i mezi objekty začleněnými do stejné sítě, a aby byla provedena kontrola povolené šířky spojů.

Obrázek 7.5.2: Nastavení kontroly izolačních vzdáleností O výsledku kontroly jsme informováni textovým hlášením a chybovými značkami přímo v návrhu. •

Kontrola elektrodynamických parametrů (EDC)

Modul EDC (ElectroDynamic Checking) je rozšiřujícím modulem Power-PCB a umožňuje po zadání doplňkových parametrů (materiál a síla substrátu desky) kontrolovat elektrodynamické parametry navržených spojů (možnost vzniku křížové vazby mezi signály na souběžně vedených úsecích spojů, kapacitu a impedanci spojů, délku v jednotlivých logických větví apod.). Kontrolu zahájíme volbou High Speed v okně Verify Design, pomocí Setup a okna Electrodynamic Check (Obrázek 7.5.3) zvolíme sítě spojů a typ kontrolované veličiny.

Obrázek 7.5.3: Nastavení kontroly elektrodynamických parametrů Pomocí panelu Parameters otevřeme okno pro zadání parametrů materiálu desky plošných spojů, které jsou nezbytné pro provedení výpočtu a zadání dalších upřesňujících údajů pro kontrolu (Obrázek 7.5.4)


127 Layer Definition - definování fyzikálních parametrů pro jednotlivé materiálové vrstvy desky plošných spojů Parallelism, Other Checks, Daisy Chain - panely umožňují nastavit na jaké hiearchické úrovni spojů bude prováděna kontrola jednotlivých typů parametrů. Mezní hodnoty kontrolovaných parametrů nastavíme v Setup/Design Rules /HiSpeed Rules

Obrázek 7.5.4: Nastavení doplňujících údajů pro EDC •

Kontrola na problémy s výrobou desky (DFF Audit)

Tato kontrola je převzata z technologického programu CAM350 (FabFactory) od téže firmy a zaintegrována do PowerPCB ve formě přídavného modulu DFF Audit. Cílem této kontroly je najít na desce místa, kde může dojít při výrobě desky k technologickému problému. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s nástroji pro kontrolu návrhových pravidel Řešené příklady: -Pokud obvod realizovaný na desce pracuje se signály s nízkou frekvencí, je nutná kontrola elektrodynamických parametrů? Řešení: Ne, s výjimkou kontroly na možný vznik smyček (Loops) v obvodu signálových zemí. Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co umožňuje funkce Verify Design? -Co se kontroluje při spuštění Check Clarance? -Co provádí DFF Audit?

7.6 Zpětná anotace mezi schématem a návrhem plošných spojů (ECO) Cíle kapitoly: -orientace v problematice zpětné anotace mezi schématem a návrhem plošných spojů

128


Funkce ECO (Engineering Change Order), tedy provádění změn v zapojení, zabezpečuje přenos změn v elektrickém zapojení, provedených při návrhu desky plošných spojů, zpět do schématu (zpětná anotace), nebo zanesení změn v zapojení provedených ve schématu, do návrhu desky plošných spojů (anotace vpřed). PowerPCB automaticky zaznamenává prováděné změny do anotačního souboru (.eco). Anotační soubor je po spuštění editoru schémat příslušnou funkcí importován do schématu. V plovoucím nástrojovém panelu ECO, jsou kromě optimalizačních funkcí, soustředěny všechny funkce, při jejichž užití dochází ke změnám v elektrickém zapojení oproti původnímu zapojení obsaženému v Netlistu. Lze přidávat a odstraňovat součástky, vodiče, spoje, provádět záměnu součástek, přejmenování sítí spojů a součástek. Poznámka: Změny provedené na desce proti původnímu netlistu je rovněž možné přenést zpět do schematu použitím OLE napojení PowerLogic na PowerPCB spuštěného z prostředí schematu (povel Synchronize Schema v dialogu OLE napojení) – viz návod k programu PowerLogic. •

Přehled funkcí

Obrázek 7.6.1: Plovoucí nástrojový panel ECO Add Pin Pair, Del Pin Pair - přidání, nebo odstranění „vzdušného“ vodiče (Connection) mezi dvěma vývody. Jestliže nový vodič nepřipojíme ke stávající síti, je jeho název nutné nadefinovat, nebo povolit systému automatické pojmenování. Při odstranění vodiče, který leží uprostřed sítě spojů a dojde tak k jejímu rozdělení, jsme dotázáni na název nové sítě spojů Add Route, Del Route - slouží k dodatečnému propojení vývodů pomocí spojové cesty, nebo k jejímu odstranění Add Part, Del Part - přidání, nebo odstranění součástky. Při odstranění součástky jsme dotázáni, zda mají být odstraněny i příslušné spoje, které se váží k součástce, nebo je ponecháme jako průchozí v návrhu Change Part Type - záměna součástky v návrhu, za součástku z knihovny. Probíhá obdobně jako vložení nové součástky z knihovny, pouze předem vybereme součástku v návrhu a potom spustíme funkci Change Part a v okně Get Part Type from Library nalistujeme příslušnou součástku a záměnu potvrdíme. Funkci lze selektivně aplikovat na vybranou součástku, nebo na všechny součástky daného typu. Rename Part, Rename Net - umožňují v manuálním režimu měnit referenční názvy součástek a názvy sítí spojů Swap Pin, Swap Gate - záměna ekvivalentních vývodů součástek, nebo záměna logických celků v interaktivním režimu Auto Swap Pins, Auto Swap Gates - automatická záměna ekvivalentních vývodů a logických celků z hlediska minimalizace délky spojů Auto Renumber - automatická úprava referenčních názvů součástek


129

Obrázek 7.6.2: Nastavení zápisu do anotačního souboru Funkce pro provádění změn v návrhu jsou soustředěny do plovoucího nástrojového panelu ECO (Obrázek 7.6.1), který otevřeme z nástrojové lišty. Po inicializaci funkce ECO, jsme nejprve dotázáni dialogovým oknem ECO Preferences (Obrázek 7.6.2) na způsob zápisu anotačních dat do souboru a jeho název. Jestliže potřebujeme rychle nahlédnout do anotačního souboru v průběhu návrhu, lze použít modifikační příkaz F - název souboru. Funkce lze ovládat v objektovém režimu (tj. výběr objektu a následně volba funkce), nebo verbálně (výběr funkce a následná volba objektů pro její aplikaci), což je výhodné při aplikaci na více objektů. •

Přenos anotačních souborů

Anotace vpřed, tedy z editoru schémat do návrhového systému plošných spojů se provádí pomocí funkce File/Import, pomocí které načteme příslušný soubor s příponou .eco. Změny provedené ve schématu jsou pak začleněny do binárního souboru .pcb. V případě, že došlo při importu k nějakým chybám, je vypsáno chybové hlášení. Zpětná anotace, tedy s plošného spoje do schématu probíhá na dvou úrovních - automaticky a manuálně. Automatická anotace se týká pouze změn vyplývajících z funkcí Gate and Pin Swap a AutoRenumbering. Změny vzniklé aplikací jiných funkcí (Add Part, Delete Part, Add Pin Pair, Delete Pin Pair) musí být provedeny v editoru schémat manuálně, neboť ten je není schopen automaticky provést. Tedy vzhledem k tomu, že je automatická zpětná anotace omezena, je nutné aby anotační soubor .eco obsahoval pouze proveditelné operace. Toho dosáhneme vytvořením dvou anotačních souboru. První bude obsahovat pouze změny vzniklé v automatickém režimu, druhý ty ostatní. Způsob ukládání anotačních dat do souboru nastavujeme pomocí dialogového okna ECO Preference (viz Obrázek 7.6.2). Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s problematikou zpětné anotace mezi schématem a návrhem plošných spojů Řešené příklady: -Které změny provedené na desce lze převést do schematu přímo? Řešení: Záměnu hradel a vývodů, přečíslování.

130


Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jak lze podchytit ve schematu změnu na desce, vzniklou přidáním součástky? -Jaké jsou způsoby zpětné anotace?

7.7 Napojení na autoroutery a další programy Cíle kapitoly: - orientace v problematice napojení PowerPCB na BlazeRouter PowerPCB navazuje na několik dalších programů, které doplňují návrh plošných spojů. Jedná se o autorouter BlazeRouter a Specctra, editor Gerber dat CAM350, analyzátor přenosu digitálního signálu plošným spojem BoardSim a kreslení schematu ViewLogic. Za tím účelem má PowerPCB zabudované interface pro přenos dat z PowerPCB do těchto programů, eventuelně i zpět. Nejdůležitější je napojení na autorouter BlazeRouter, protože ten je součástí dodávky programu PowerPCB, i když se jedná o samostatný program. Ostatní programy (Specctra, CAM350, BoardSim a ViewLogic jsou programy volitelné, které uživatel PowerPCB může a nemusí mít. Všechna napojení na externí programy se spouští z menu Tools. •

Napojení na autorouter BlazeRouter

Kliknutím na povel BlazeRouter v menu Tools se spustí dialogové okno BlazeRouter Link, viz Obrázek 7.7.1, kde je možné nastavit režim napojení na autorouter BlazeRouter (Action), preference v routování (Preferences), strategii routování (Routing Strategy) a název souboru oroutované desky (Output File). BlazeRouter normálně ukládá propojenou desku do jiného souboru pod název desky doplněný o _blz, aby bylo zřejmé, že jde o desku z autorouteru, takže originální soubor desky není přepsán.

Obrázek 7.7.1: Blazerouter dialog Run in BackGround je plně automatický režim, který spustí Blazerouter na pozadí (nic není vidět) s deskou, která je v danou chvíli v PowerPCB a routuje ji podle daného nastavení v PowerPCB. Po dokončení routování je deska automaticky uložena jako nový soubor. Pokud


131

je v novém dialogovém okénku BlazeRouter Monitor zaškrtnuté okénko Load Resulting File, potom je po ukončení práce spuštěn další PowerPCB s právě dokončenou deskou. Run in Foreground je plně automatický režim, který spustí BlazeRouter jako samostaný program s deskou, která je v danou chvíli v PowerPCB a začne ji automaticky routovat podle daného nastavení v PowerPCB. Po dokončení routování je deska automaticky uložena jako nový soubor a je spuštěn další PowerPCB s právě dokončenou deskou. Launch BlazeRouter only spustí BlazeRouter s deskou, která je v dané chvíli v PowerPCB, ale nespustí automatické routování – další proces je potřeba ovládat přímo z autorouteru. Routing Strategy - Setup spustí dialogové okno, kde je možné nastavit co má být autorouterem routováno (Fanout= fanouty, Route= spoje, Optimize= optimalizace, atd.), jakou intensitou a které spoje (net). Přednastaveno je routování spojů a optimalizace pro všechyn spoje (nets) – viz Obrázek 7.7.2.

Obrázek 7.7.2: BlazeRouter – Routing Strategy Preferences – Setup spustí dialogové okno z PowerPCB příslušné pro nastavení parametrů vybrané položky (Routing, Fanout, Grid, Design, atd.). Dále umožňuje PowerPCB napojení na autorouter Specctra, na CAM350, na BoardSim (HyperLynx) a na ViewDraw. •

Znovupoužití části návrhu desky (PDR)

PowerPCB umožňuje prostřednictvím svého přídavného modulu PDR (Physical Design Reuse) vybrat z dane desky část navržené desky a použít ji znovu na té samé či jiné desce. Vybraná a uložená část desky (motiv) si zachová rozmístění součástek s jejich plošnými spoji. Toto je výhodné v případě opakujícího se motivu na jedné desce či v případě motivu (např. spínaný napájecí zdroj), který je na dané desce odzkoušen a bude použit na dalších deskách.

132


Podmínkou je, že při vkládání uloženého motivu do té samé nebo jiné desky musí v zapojení desky existovat ten samý obvod (součástky a jejich propojení). Označení součástek (Ref.Des.) nemusí být u motivu stejné s obvodem, který má na desce nahradit – program použije u vkládaného motivu označení (Ref.Des.) součástek obvodu, který nahrazuje. Vložení uloženého motivu do desky se provede ikonou Make Like Reuse v nástrojové liště Design. Naskočí dialog pro vybrání uloženého motivu (Reuse). Program si po vybrání Reuse motivu z knihovny zkontroluje desku zda v ní existuje stejná skupina součástek vzájemně stejně propojená. Pokud ano, nahradí tyto součástky i jejich vzdušné spoje Reuse motivem, který přiskočí ke kurzoru a lze ho položit na desku podle potřeby. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s BlazeRouter a další programy

problematikou napojení PowerPCB na

Řešené příklady: -Jak je zajištěna možnost napojení PowerPCB na nadstavbové programy? Řešení: PowerPCB má zabudované interface pro vzájemný přenos dat. Spouští se z rolety Tools. Kontrolní otázky a neřešené příklady: -V jakém režimu je možno spustit BlazeRouter z PowerPCB?


133

8 BlazeRouter 8.1 Uživatelské prostředí programu, zobrazení desky / spojů, práce se soubory Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v pracovním prostředí BlazeRouter -možnosti zobrazení desky / spojů -práce se soubory I když je BlazeRouter samostatný program, je upraven tak, aby v něm mohl být v budoucnosti prováděn celý návrh desky plošných spojů a je přímo navázán na PowerPCB. BlazeRouter čte i zapisuje přímo formát souboru PowerPCB (.pcb), takže není potřeba žádného převodníku mezi PowerPCB a autorouterem. Routování probíhá podle nastavených pravidel návrhu definovaných v PowerPCB, i když je možné je v BlazeRouteru dodatečně změnit. Routovat se může buď celá deska, nebo součástka, net, spoj, pin. To umožňuje uživateli routovat desku celou automaticky, nebo po částech, nebo kombinovat interaktivní routování v PowerPCB s autoroutováním některých částí desky. BlazeRouter se spouští buď přímo z PowerPCB (Tools – BlazeRouter), kdy si automaticky načte desku aktuelní v té chvíli, nebo samostatně, kdy je možné načíst jakoukoliv desku rozpracovanou v PowerPCB. Pokud se BlazeRouter spustí přímo z PowerPCB, potom komunikace mezi PowerPCB a Blazerouterem probíhá pod Windows přes OLE, čímž je zajištěna i oboustranné cross-probing (možnost vyhledávání součástek a spojů z jednoho programu ve druhém a naopak). BlazeRouter může rovněž komunikovat v obou směrech se schematem v PowerLogic, je-li v PowerLogic aktivováno OLE spojení s BlazeRouterem. Tím je umožněno crossprobing i mezi schematem a deskou v BlazeRouter. BlazeRouter v plné verzi je autorouter, který umí pokládat spoje pod jakýmkoliv úhlem (any angle router), Možnost routování diagonálně (45 stupňů) umožňuje routovat i velmi husté desky, kde autorouter Specctra nemohl dokončit routování vzhledem k pravoúhlému pokládání spojů. Routování pod jakýmkoliv úhlem je výhodné v případě extrémně hustých desek, např. při použití BGA pouzder, nebo při návrhu Chip-on-board, BGA, atd. BlazeRouter používá push-shove algoritmu, stejně jako ripup-reroute techniky v případech, kde push-shove není úspěšný. Při push-shove routování se překážející spoje odtlačí stranou, zatímco při ripup-reroute se překážející spoj odstraní. Push-shove routování spolu s faktem, že spoje mohou být pokládány diagonálně či dokonce pod jakýmkoliv úhlem vede k velmi dobrým výsledkům routování i na velmi hustých deskách či jednostranných deskách. •

uživatelské prostředí

Prostředí autorouteru BlazeRouter je odlišné od pracovního prostředí návrhu desek v PowerPCB, protože se jedná o nejnovější program firmy Pads Software. Je zde několik oken, která jsou na sobě polohově nezávislá. Hlavní (pracovní okno) nelze upravovat. U ostatních, lze upravit velikost podle potřeby uživatele a nezávisle na sobě potlačit jejich zobrazení.

134


Menu a lišty nástrojů s ikonami jsou plovoucí, je možné je zakotvit do určité polohy a jsou uživatelem konfigurovatelné. Uživatelské prostředí autorouteru BlazeRouter používá standardní Windows menu, tlačítka, ikony k přístupu k povelům programu a pro nastavení programu. Typické uživatelské prostředí je zobrazeno na Obrázek 8.1.1

Obrázek 8.1.1: uživatelské prostředí Jednotlivé oblasti zobrazené plochy jsou: Titulový řádek (Title Bar) Tento řádek je úplně nahoře. Na titulovém řádku je vidět ikonu BlazeRouter, název desky a název aplikace (BlazeRouter). Kliknutím na ikonu BlazeRouter v tomto řádku se otevře menu, které má základní povely pro práci s Windows oknem aplikace (nezaměňovat s menu pro práci s programem jako takovým). Lišta menu (Menu Bar) Lišta menu, typicky umístěná pod titulovým řádkem, obsahuje povely autorouteru BlazeRouter. Detaily jednotlivých povelů viz dále. Hlavní lišta ikon (Standard Toolbar) Hlavní lišta ikon je typicky umístěna pod lištou menu a obsahuje ikony pro práci s programem. Hlavní lišta ikon (Standard Toolbar) se rozšiřuje o další lištu s ikonami Routing Toolbar nebo Selection Filter v případě použití ikony Routing nabo Selection Filter v hlavní liště ikon. Lišty ikon jsou plovoucí, takže je možné je tažením přesunout do jiných poloh a zde je eventuelně zakotvit. Stavový řádek (Status Bar) Stavový řádek je umístěn zcela dole a zobrazuje hlášení pro uživatele zprávy, souřadnice a stav programu prostřednictvím indikátoru. Jeho viditelnost lze nastavit nezávisle na oknech programu či menu a lištách s ikonami. •

Okna programu

BlazeRouter prostředí sestává z několika oken, jejichž běžné rozložení je vidět na obrázku uživatelského prostředí. Jejich podrobný popis bude probírán v následujících kapitolách.


135

Pomocí povelů v menu View, pomocí tlačítek lišt nástrojů, nebo pomocí klávesových zkratkových příkazů lze zviditelnit nebo schovat jednotlivé části pracovního prostředí, stejně jako lze ukotvené okna a panely nástrojů převést na plovoucí a zpět. Použitím dialogu “Customize” lze vytvářet nové, uživatelské lišty nástrojů a upravovat stávající lišty nástrojů (systémových). Dialog Customize je přístupný z menu Tools nebo kliknutím pravého tlačítka myši na danou lištu nástroje a vybráním povelu Customize v naskočeném menu pro úpravu lišt nástrojů v oknech Help, Project Explorer a Command window. Nastavení programu BlazeRouter je při uzavření uloženo v registru Windows (včetně polohy a velikosti lišt nástrojů, dialogových oken a pomocných oken). Tato uložené nastavení je použito při příštím otevření programu. Uživatel si také může uložit určité nastavení pracovní plochy, které lze potom načíst pomocí dialogu Open Workspace. Toto je výhodné zejména když s programem pracuje několik uživatelů, kteří mají různé pracovní návyky a preference. Vytvoření, uložení a otevření určitého nastavení je v menu Workspaces (View menu). Klávesové zkratky umožňují používat povelů programu bez použití myši. Standardní klávesové zkratky jsou popsány v Resource Kitu, příp. v HELPu programu BlazeRouter, přičemž uživatel má možnost přiřazení kláves povelům změnit podle potřeby. •

Ovládání zobrazení desky

•

Povely v menu View: Zoom - přiblížení / oddálení obrazu Board - zobrazí celou desku v pracovní ploše Extents - upraví obraz tak, že budou vidět všechny objekty Selection - vyplní vybraným objektem celou pracovní plochu Previous View – předchozí pohled Next View – následující pohled Full Screen – plná obrazovka Ikony zobrazení: Zoom, Board, Full Screen Prostřední tlačítko myši – Zoom / Pan Pan (posouvání obrazu) - Kliknutím prostředního tlačítka (stiskem obou tlačítek dvoutlačítkové myši) se obraz posune po pracovní ploše tak, že místo kurzoru v okamžiku kliknutí bude potom uprostřed pracovní plochy. Velikost zobrazení se přitom nezmění. Zoom (přiblížení / oddálení obrazu) - Stisknutím, podržením dole, tažením doprava nahoru a uvolněním prostředního tlačítka se definuje okno, které vzápětí vyplní pracovní plochu (obraz se přiblíží). Opačným směrem tažení (vlevo dolů) se obraz oddálí. Seznam vrstev desky (Layer list)

Vrstva desky vybraná z roletkového seznamu vrstev desky bude zobrazena navrchu nad ostatními vrstvami. •

Zobrazení spojů (Nets):

Dialogové okénko “View - Nets” umožní vybrat a zobrazit spoje (nets). V dialogovém okénku lze nastavit způsob zobrazení vybraného spoje (net). Každý spoj (net) může mít viditelný nebo neviditelný vzdušný spoj (connections), plošný spoj (routed paths), atd. Po

136


přenesení spoje (nets) do okénka View list, lze zadat barvu a viditelnost či neviditelnost jednotlivých částí spoje. Barevná paleta umožní zobrazit vybraný spoj (net) ve specifické barvě. Když se přiřadí nějakému spoji (net) určitá barva, jsou touto barvou zobrazeny i připojené pájecí plošky (pads), via otvory (vias) a odpovídající vzdušný spoj (connection). Při uložení práce na disk se uloží i toto přiřazení barev. •

Práce se soubory

Otevření souboru: BlazeRouter může načíst soubory desky vytvořené v PowerPCB či PowerBGA odpovídající verze (soubory s koncovkou .pcb) a zálohové soubory vytvořené v BlazeRouter (soubory s koncovkou .bre). K načtení se použije povel Open. Vytvoření nového souboru: Povelem New se vytvoří nový (prázdný) soubor návrhu desky a odstraní stávající návrh desky z paměti. Uložení souboru: Povelem Save nebo Save As se uloží jakékoliv změny provedené v návrhu desky. Zálohování souboru: BlazeRouter zálohuje soubory automaticky pod jménem BlazeRouter_NN.bre, kde NN je číslo, které se automaticky zvyšuje. Vytvoření zálohy je zaznamenáno v “session log”, které se objeví pod položkou “Status”. Obnovení souboru ze zálohy: Kliknutím na jméno zálohy v “session log” se tato obnoví jako normální soubor. Kontrola správnosti dat: Když se načítá soubor desky, provádí program kontrolu správnosti načítaných údajů - test integrity. Záznam o výsledku testu je zapsán v “session log”. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s různými typy pohledů na desky / spoje, s možnostmi využití záložních souborů. Řešené příklady: -Jaké typy souborů může přímo načíst BlazeRouter? Řešení: Soubor desky z PowerPCB (*.pcb) odpovídající verze a zálohové soubory (*.bre) vytvářené Blazerouterem. Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jakých algoritmů využívá BlazeRouter při routování? -Jaké jsou možnosti ovládání zobrazení?


137

8.2 Dialogová okna Cíle kapitoly: -základní seznámení a orientace v pracovním prostředí okénka CommandWindows - seznámení a orientace v pracovním prostředí navigačního okénka -seznámení a orientace v pracovním prostředí okénka ProjectExplorer •

OKÉNKO “COMMAND WINDOW”

je určené pro čtení hlášení generovaných programem, editováním maker a uživatelské programování a je umístěno v levé dolní části plochy programu, viz Obrázek 8.2.1. Toto okénko lze přemisťovat a zakotvit v nových polohách podle potřeby, stejně jako je možné ho zavřít a znovu otevřít.

Obrázek 8.2.1: Okénko “comand window” Okénko “command window” má tři záložky: • Status - Zobrazí informaci týkající se dané práce. • Macro - Umožní spustit, editovat a odladit makro skript. • Basic - (tbs) V záložkách Macro a Basic lze použitím ikon na lištách tohoto okénka a zkratkových příkazů provést různé editační operace. V záložce Status není většina těchto operací dostupná. •

Status

Záložka Status slouží k: Zaznamenání, zobrazení a tisknutí úvodní zprávy při načtení desky, která může obsahovat upozornění a chybová hlášení, tisknutí a zobrazení hlášení pomocí zadaného spojení, tisknutí a zobrazení Internet Web stránek se zadaným hypertextovým spojením (links) a otevření souborů BlazeRouter použitím zadaného spojení. “Status” obsahuje plovoucí lištu nástrojů (ikon), které umožňují pracovat s hlášeními programu, jako jsou úvodní zprávy (session log). Nástroje lišty jsou: Back - Zpět = zobrazí předcházející stránku Forward - Dopředu = zobrazí další stránku Stop - zastaví update stránky Refresh - Obnovit = obnoví zobrazení hlášení a dalších stránek. Home - Domů = zobrazí úvodní záznam (session log). Clear log - Vyčistit = vyčistí displej od záznamu Print - Tisk = tiskne současnou stránku pomocí Windows Print dialogu

138


Search - Vyhledat = vyhledá stávající stránku s textem Log to file - Zaznamenat = nahraje všechny akce do záznamu “Session log”. Kliknutím pravým tlačítkem myši kdekoliv v prostoru okénka “command window” se otevře plovoucí menu s povely: Find - vyhledá stávající stránku s textem, který se specifikuje pomocí Windows Find dialogu. Print - tiskne současnou stránku pomocí Windows Print dialogu Copy - kopíruje text vybraný v okénku Status do Clipboard. Clear - vyčistí displej, ale nevymaže soubory záznamu (log files). Filter - filtr ovládá viditelnost objektů ve Statusu. Status Toolbar - ukazuje nebo schová nástrojovou lištu. Allow docking .- povolí zakotvit okénko “command window”, jinak je okénko plovoucí. Hide - skryje okénko command window. •

Macro a Basic

Umožňují spustit, editovat a odladit makra a scripty. Makro je jakákoliv kombinace povelů, stisknutí klávesy a kliknutí myší, která se zaznamená a může být přehrána zpět jako jedna akce. Prakticky je možné nahrát jakékoliv kroky v BlazeRouter, které se potom mohou přehrát, čímž se zjednoduší mnohé činnosti (např. nastavení preferencí, nastavení vrstev a barev, atd.). Makro editor disponuje základními funkcemi editoru, ale na rozdíl od PowerPCB/PowerBGA nepoužívá externí textový editor. Zaznamená všechny akce bez nutnosti vybrání záznamového módu (myš, prompt, nebo souřadnice). Má neomezené Undo/Redo, zvýraznění syntaxu a zajišťuje kontextovou nápovědu týkající se “Macro” jazyka. Editační plocha umožňuje editovat stávající text makra. Lišta nástrojů umožňuje vytvořit, editovat a testovat dané makro. Lištu nástrojů lze zakotvit do určité polohy nebo ji nechat plovoucí. Lištu lze také skrýt a znovu otevřít. Klinutím pravého tlačítka myši uvnitř okénka “command window” naskočí menu, ve kterém jsou povely: New - Nové = vytvoří nové makro Open - Otevřít = načte existující soubor makra do editoru. Save - Uložit = uloží stávající makro, jestliže je změněno. Cut - Vyřízne vybraný text a uloží do Windows Clipboard. Paste - Vloží obsah Clipboardu do editoru maker. Copy - Kopíruje vybraný text do Clipboard. Record - Spustí nahrávání (záznam) makra. Run - Přehraje nahrané makro. Pause - Dočasně zastaví pokračování makra. Další pokračování je možné použitím povelů Run, Step Over, nebo Run to Cursor. Stop - Ukončí přehrávání makra. Toggle Breakpoint - Umístí nebo odstraní “breakpoint” v místě kurzoru. Step Over - Spustí stávající řádku makra. Step Into - Spustí stávající řádku makra. Pokud existuje na řádce subrutina, potom debugger jde do subrutiny. Step Out - Spustí makro, které běží tak dlouho, až opustí stávající subrutinu. Run to Cursor - Spustí makro až po stávající řádku a dočasně zastaví (pause). Pokračování je možné pomocí povelů Run, Step Over, nebo Run to Cursor. Hlášení o „Runtime Errors”. Pokud se objeví „runtime error”, potom debugger ukončí vykonávání makra a zobrazí detailní zprávu na stavovém řádku. „Instruction pointer” je


139

nastaven na řádce, která způsobila chybu. Po odstranění chyby lze opět spustit makro a pokračovat. •

NAVIGAČNÍ OKÉNKO

Hlavním účelem navigačního okénka je poskytnout uživateli programu alternativní zobrazovací plochu k hlavnímu zobrazovacímu oknu. Toto okénko umožňuje jednak filtrovat objekty zobrazení nezávisle na zobrazení v hlavním okně a jednak má specielní možnosti zobrazení podle povahy práce (viz dále). Toto okénko je možné, podobně jako ostatní okna programu, zvětšit či zmenšit podle potřeby, úplně schovat nebo přesunout do libovolné polohy v rámci zobrazovací plochy celého programu. •

Navigační okénko - když není nic vybráno, chová se toto okénko jako zvětšovací lupa, která zobrazí plochu v místě kurzoru v hlavním zobrazovacím okně. Velikost zvětšení lupy lze nastavit z menu pravým tlačítkem myši při najetí kurzoru na toto okénko nebo klávesou F5 či F6 (zvětšit, zmenšit).

Obrázek 8.2.2: Navigační okénko – když je vybrán vývod (pin) •

Když je vybrán v hlavním okně vývod, navigační okénko ukáže pohled řezu deskou v místě vývodu, včetně jednotlivých vrstev desky, viz Obrázek 8.2.2. Ve spodní části obrázku je zobrazeno měřítko v používaných jednotkách pro možnost relativního porovnání velikostí zobrazených objektů, s nulovou hodnotou měřítka v ose vývodu.

Obrázek 8.2.3: Navigační okénko – když je vybrán via otvor •

Když je vybrán na desce via otvor, navigační okénko zobrazí pohled řezu deskou v místě via otvoru jak ukazuje Obrázek 8.2.3. Ve spodní části obrázku je zobrazeno měřítko v používaných jednotkách pro možnost relativního porovnání velikostí zobrazených objektů, s nulovou hodnotou měřítka v ose vývodu.

140


Obrázek 8.2.4: Navigační okénko – když je vybrána součástka •

Když je na desce vybrána součástka, navigační okénko zobrazí součástku a její okolí ve zvětšeném měřítku, viz Obrázek 8.2.4. To umožňuje rychlý bližší pohled na součástku a její okolí, aniž se musí manipulovat s hlavním zobrazovacím oknem.

•

Nastavení zobrazení v navigačním okénku

Zobrazení v navigačním okénku lze nastavit podle potřeby. Najeďte kurzorem do navigačního okénka a klikněte pravým tlačítkem myši. V naskočeném menu vyberte požadovanou položku. K dispozici jsou tyto možnosti výběru zobrazení: Components (součástky), Copper (měď), Drafting (neelektrické kreslené objekty), Text, Traces (plošné spoje), Unroutes (vzdušné spoje), and Layers (vrstvy). Vybrané položky se objeví v menu se zaškrtnutým políčkem. Opětovným kliknutím na stejnou položku se daná položka zruší. •

OKÉNKO “PROJECT EXPLORER”

“Project Exporer” je hierarchický Browser, který je defaultně umístěn svisle na pravé straně pracovního prostředí programu. Zajišťuje přístup k objektům desky a návrhovým pravidlům. Má celkem 4 oddělení pro 4 různé účely: •

Object View

Kliknutím na záložku se aktivuje funkce přehledu objektů na dané desce, viz Oobrázek 8.2.5. Pomocí povelů na liště nástrojů a ve zkratkovém menu přivolaném pravým tlačítkem myši lze vykonat operace na objektech vybraných v tomto okénku. Lze použít i operací Undo a Redo z ovládacího menu programu nebo z menu Edit. Pokud není v BlazeRouteru načtena žádná deska, Object View funkce okénka project Explorer není dostupná


141 Lišta nástrojů obsahuje tlačítka s povely, které umožňují provádět různé operace na objektech vybraných v okénku Project Explorer. Delete = vymazat - Vymaže vybranou sekundární skupinu nebo objekt v sekundární skupině. Copy = kopírovat - Kopíruje vybraný objekt do Clipboard. Paste = vložit - Vloží objekt z Clipboard do sekundární skupiny. Properties = Vlastnosti - Otevře dialogové okno Properties,kde se objeví parametry vybraného objektu.

Oobrázek 8.2.5: Okénko Object View v Project Explorer Kliknutím pravého tlačítka myši kdekoliv uvnitř okénka spustí menu, kde jsou i zaškrtávací políčka, označující nastavení některých položek. V menu jsou následující povely: Allow Selection - Vybere objekt v pracovní ploše programu když je vybrán v Object View. Pokud je spuštěné navigační okénko, potom se v něm zobrazí vybraný objekt uprostřed lupy New - Vytvoří novou sekundární skupinu Net Class nebo Pin Pair. Delete - Vymaže sekundární skupinu nebo objekt v sekundární skupině. Rename - Přejmenuje vybranou sekundární skupinu. Copy - Kopíruje vybraný objekt do Clipboard. Paste - Vloží objekt z Clipboard do sekundární slupiny. Sort by Rules - Seřadí objekty s návrhovými pravidly jako prvními. Pokud je tento povel vypnut, potom seřadí objekty abecedně. Sort by Test Points - Seřadí spoje (nets) v sestupném pořádku, kde první je spoj s největším počtem testovacích plošek. Properties - Otevře dialog Properties, kde se zobrazí parametry vybraného objektu. Horizontal Split - Rozdělí okénko Object View horizontálně, takže vzniknou dvě okénka Object Views vedle sebe. Vertical Split - Rozdělí okénko Object View vertikálně, takže vzniknou dvě okénka Object Views vedle sebe. Object View Toolbar - Zobrazí nebo schová Object View lištu nástrojů. Customize - Umožní upravit lištu nástroje uživatelem podle potřeby. Allow docking - Umožní zakotvit okénko Object View (Project Explorer). Hide - Schová okénko Project Explorer. Object View - ovládání objektů: Objekty v okénku Object View jsou seřazeny ve skupinách objektů, které nelze odstranit ani přejmenovat. Tyto skupiny objektů jsou dvojího druhu: primární a sekundární Primární skupiny objektů obsahují elementy daného návrhu, které nelze odstranit. Primární skupinu nelze odstranit, přejmenovat, přesunout, ani z ní nelze vyjmout objekt. Objekty z primární skupiny lze však kopírovat k použití do sekundární skupiny. Primární skupiny jsou:

142


• • • •

Vrstvy desky (Layers) Součástky (Components) Spoje (Nets Typy via otvorů (Via Types) Sekundární skupina objektů obsahuje objekty návrhu desky, které mohou být přidány, odstraněny a přejmenovány. Skupiny “Net Classe” a “Pin Pair” mohou být pouze vytvořeny, přejmenovány nebo vymazány. Když se sekundární skupina vymaže, objekty v návrhu desky nezmizí, protože pořád ještě existují v primární skupině objektů. Objekty, které lze přidat do sekundární skupiny objektů: • Net Class Net • Pin Pair skupina (group) Pin Pair • Conditional Rule (podmíněná návrhová pravidla) • Net Class, Net, Pin Pair Group, Pin Pair, Layer. •

Contents (obsah):

Umožňuje prohlížet obsah nápovědy Help t.j. „brouzdat“ a navigovat se skrze obsah nápovědy Help v BlazeRouter, viz Obrázek 8.2.6. Pracuje úplně stejně jako obsah nápovědy známý např. z PowerPCB. Obsah vybraného námětu se zobrazuje v jiném okénku (Help Pane). Pokud vyberete námět v tomto okénku a okénko Help není otevřeno, potom se spustí okénko Help Pane, kde se objeví obsah vybraného námětu. Help okénko se objeví tak jak bylo použito naposledy, tzn. plovoucí či zakotvené.

Obrázek 8.2.6: okénko Contents v Project Explorer zobrazený obsah v Help Pane okénku •

Index:

Umožňuje prohlížet nápovědu podle klíčových slov (keywords). Toto vyhledávání pracuje stejným způsobem jako indexování v nápovědách jiných programů. Obsah vybraného námětu se zobrazuje v jiném okénku (Help Pane), viz Obrázek 8.2.7. “Index” okénko v Project Explorer lze také aktivovat vybráním povelu Index v Help menu programu.


Obrázek 8.2.7: okénko Index v Project Explorer •

143

zobrazený obsah v okénku Help Pane

Search (Vyhledávání):

Umožňuje vyhledávat v nápovědě pomocí frází a otázek. “Search” okénko v Project Explorer používá nejnovější vyhledávací nástroj který při zadání slova např. "route" vyhledává i přidružené výrazy jako "routing," "routed," "to route," atd. Obsah vybraného námětu se zobrazuje v okénku Help Pane, které se automaticky spouští při výběru námětu, viz Obrázek 8.2.8. Help okénko se objeví tak, jak bylo použito naposledy, tzn. plovoucí či zakotvené.

Obrázek 8.2.8: okénko Search v Project Explorer

zobrazený obsah v okénku Help Pane

Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s použitím CommandWindows, okénka ProjectExplorer. Řešené příklady:

navigačního

okénka,

okénka

144


Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Jaké je hlavní určení navigačního okénka?

8.3 Koncept autoroutování Cíle kapitoly: -ujasnění terminologie -základní povely -detailní strategie, Split Pairs, fanouts, Patterns, Route, Optimize -metody položení plošných spojů Koncept spojů v BlazeRouter se trochu odlišuje od programu PowerPCB nebo PowerBGA. Je potřeba rozumět terminologii a konceptu k porozumění výsledku autoroutování: •

Objekty spojů (Net Objects)

Net - síť tvoří skupina vývodů součástek a měděných ploch spojených navzájem vzdušnými spoji (unroutes), plošnými spoji a via otvory. Během routování se vzdušné spoje přemění na plošné spoje s via otvory. Objekty v síti jsou tzv. “nodes”. “Node” je vývod (pin), via otvor, měď, místo vzájemného napojení plošných spojů (trace junction), nebo konec plošného spoje v případě spoje, který není dokončen. V BlazeRouteru, na rozdíl od PowerPCB/ PowerBGA je plošný spoj (trace) částí již oroutované sítě, která spojuje 2 nodes.

•

Unroutes (Vzdušné spoje)

Vzdušný spoj (unroute), který bývá také nazýván “unrouted link”, je přímý segment spojující vývody součástek a / nebo měď za účelem zviditelnění jejich požadovaného vzájemného propojení. Vzdušné spoje jsou během routování nahrazeny vlastním plošným spoji desky. •

Trace (plošný spoj)

“Trace” (Plošný spoj) je již provedené spojení na desce, které představuje část “netu” a který spojuje 2 “nodes” v daném netu. •

Subnet (podskupina netu)

“Subnet” je skupina všech plošných spojů (traces) a via otvorů, které spojují dva vývody (pins). “Subnets” jsou vzájemně spojeny pouze skrze společné vývody a ne skrze jiné “nodes”, jako jsou např. místa vzájemného spojení několika plošných spojů (net junction)


145

nebo via otvorů. Když všechny dvojice vývodů (pin pairs) v netu nemají jednotné návrhové pravidla, je tato net rozdělena do “subnet”. “Subnet” napomáhají k předejití chyb v PowerPCB/ PowerBGA způsobené tím, že segmenty plošného spoje mezi 2 vývody nejsou v souladu s návrhovými pravidly pro danou dvojici vývodů.

•

Multiple Subnets

Pokud má “net” alespoň jednu dvojici vývodů (pin pair) s unikátními návrhovými pravidly (design rule), jinými než zbývající část “netu”, je “net” rozdělena do více subnetů (multiple subnets). Pokud jsou dvě dvojice vývodů se stejnými návrhovými pravidly rozděleny jinou dvojicí vývodů s rozdílnými návrhovými pravidly, jsou tyto dvě dvojice vývodů považovány za dvě různé “subnets”. Z toho vyplývá, že “subnets” jsou ostrůvky dvojic vývodů (pin pairs), které tvoří nepřerušené části celého “netu”, kde každá část má svoje vlastní návrhová pravidla.

•

Connected Islands “Connected island” je maximální sdružení objektů “subnetu”, které jsou již spojeny.

•

Vodivé plochy a překážky

“Copper” (měděná plocha) je polygon kreslený na elektrické vrstvě, který představuje plochu desky vyplněnou mědí. Když je měděná plocha přiřazena ke spoji (net), BlazeRouter ji připojí ke spoji (net) plošným spojem nebo via otvorem. Měděná plocha představuje pro spoj (net) překážku, pokud nepatří k tomuto spoji. Overlapping Coppers (překrývající se měděné plochy). Překrývající se měděné plochy jsou v BlazeRouteru sloučeny do jediné měděné plochy. Copper Connectivity (napojení měděné plochy). Vzdušné spoje (Unroutes) jsou vždy napojeny na měděnou plochu v nějakém bodu obrysu měděné plochy, přičemž obrys měděné plochy může obsahovat oblouky. Cutout (vykrojená plocha) jsou nedovolené plochy (void areas) v měděné ploše. BlazeRouter považuje tuto plochu za dovolenou pro pokládání spojů, pokud je kreslena na elektrické vrstvě (ne na vnitřní napájecí vrstvě).

146


Overlapping Cutouts (překrývající se vykrojené plochy): Překrývající se “cutouts” jsou v BlazeRouteru sloučeny v jednu plochu, viz následující obrázky. Copper Pour (rozlévaná měděná plocha) je v BlazeRouteru měděná plocha, která se automaticky vyhýbá překážkám, spojům, pokud nejsou součástí této měděné plochy. “Copper pour” může existovat na vrtsvě spojů desky nebo na napájecí vrtstvě. Split Plane Copper Pour (rozlévaná měď dělené napájecí plochy - split plane) je spoj (net) dělené napájecí plochy definovaný touto měděnou plochou, která patří k tomuto spoji a která je přiřazena k odpovídající Split/Mixed napájecí vrtsvě desky. Keepout (zakázená oblast) je přakážka vytvořená v PowerPCB/PowerBGA, která brání položení spojů, součástek, testovacích plošek, měděných ploch, via otvorů, drátěných propojek nebo autoroutování. •

Povely pro Batch Autorouting BlazeRouter má 4 povely pro automatické routování desky:

Autoroute (automatické pokládání plošných spojů) spustí autorouting podle nastavení, které je definované v záložkách “Strategy”, “Routing”, “Fanout”, “DFT Audit” dialogového okénka “Options”. Autoroutování začne s prvním kolem (the first pass) podle definice ve “Strategy”. Povel “Autoroute” současně otevře okénko “Status”, ve kterém autorouter sděluje svoje hlášení. Během autoroutování jsou všechny povely znehybněny s vyjímkou povelů pro manipulaci s obrazem (zoom), nástrojů (toolbars), kontrolního okénka a navigačního okénka. Resume (pokračovat) - opětovně spustí autoroutování desky poté, co bylo přerušeno povelem “Pause”. Autorouter pokračuje tam, kde skončil. Pokud došlo během dočasného zastavení autoruteru ke změně jeho strategie (v dialogovém okénku OPTIONS v záložce STRATEGY), autorouter nemůže pokračovat z místa kde skončil a zastaví se úplně (stejně jako by byl zastaven povelem “Stop”). Pause - pozastaví autoroutování po dokončení započaté části daného kola routování. Informace o tom, kde autorouter zrovna skončil je uložena do paměti, takže autorouter může navázat a pokračovat v práci z místa kde skončil povelem “Resume”. Stop - Ukončí úplně proces autoroutování, ale až po dokončení routování již započatého spoje. Zastavený autorouter lze opět spustit pouze povelem “Autoroute”, přičemž začne znovu od začátku. •

Strategie autorouteru

Strategie autorouteru BlazeRouter obsahuje několik routovacích operací zvaných “pass types”. Každá tato operace je určena pro vykonání určitého úkolu a může používat více než jeden algoritmus routování. Může rovněž zahrnovat několik menších, dílčích operací zvaných “subpasses”. Uživatel rozhodne o tom, která operace bude autorouterem použita jeho vybráním v dialogovém okénku “Options” pod záložkou “Strategy”. K dispozici jsou tyto routovací operace: Split Pairs Tato operace je aplikovaná pouze na vzdušné spoje. Dlouhý vzdušný spoj, který není ani vertikální ani horizontální, je nahrazen jedním vertikálním a jedním horizontálním plošným spojem, které jsou navzájem spojeny jedním via otvorem. BlazeRouter provede tuto


147

operaci (Split Pairs) pouze tehdy, jestliže via otvor vsazený mezi oba segmenty spoje nepůsobí problémy s ohledem na návrhová pravidla. Fanout Tato operace vyvede z pájecích plošek SMD součástek krátké plošné spoje zakončené via otvorem, čímž se podstatně zkrátí doba routování desky, protože je lepší přístup k pájecím ploškám SMD. Autorouter se napojí na via otvor vytvořeného krátkého spoje z jedné nebo druhé strany, zatímco při přímém routování SMD plošky je omezen pouze na jednu stranu desky. Různé možnosti provedení “Fanouts” (vyvedení krátkých plošných spojů z SMD součástek) jsou uvedeny v dialogovém okénku “Options” pod záložkou “Fanout”. Tato operace má dva procesy: “preplaced fanouts” a “free fanouts”. Preplaced Fanouts “Preplaced fanouts” se pokouší umístit via otvory krátkých spojů SMD plošek tak, že odpovídají nastaveným pravdilům návrhu (minimální izolační mezery, via spacing). Pokud návrhové pravidla nedovolí položit do daného místa via otvor, není krátký plošný spoj od SMD plošky vytvořen. Pokud je možné via otvor položit do daného místa, potom BlazeRouter propojí daný via s SMD ploškou a vytvoří tak “fanout”. Je možné zadat zda BlazeRouter umístí via otvory na daný nastavený rastr nebo zda BlazeRouter umístí via otvory tak, že bude možné mezi nimi protáhnout jeden nebo dva plošné spoje. Nastavení rozteče via otvorů lze provést pod volbou “Via Spacing” v záložce “Fanout” v dialogovém okénku “Options”. Je také možné zadat společné sdílení vývodů a via otvorů pro fanout tak, že několik vývodů je napojeno na jeden společný via otvor (common via). Tomuto se říká “sharing” a nastavení se provede ve volbě “Sharing” pod záložkou “Fanout” v dialogovém okénku “Options”. Rovněž tak lze nastavit “fanout” tak, aby nedošlo k zablokování oblasti desky nebo se fanout nestal nepřekonatelnou překážkou. Toto nastavení se provede pod záložkou “Fanout” – pod “Alignment area” a “direction area” v dialogovém okénku “Options”. Free Fanouts “Free fanouts” umožní zhotovit fanout, který nebylo možné zhotovit během běžného procesu tím, že zajistí možnou cestu pro fanout použitím známých metod routování plošných spojů (push / shove a rip up retry). Tím jsou vzory pro fanout ignorovány, protože je nelze využít. Patterns (vzory routování) Tato část routování zjišťuje, zda jsou na desce vzdušné spoje (connections), které by bylo možné propojit plošnými spoji podle některých známých vzorů propojení: "C pattern", "Z pattern" a “Memory patterns” (propojení pamětí). Pokud je najde, propojí je plošnými spoji podle daného vzoru. Během routování podle daného vzoru (pattern pass) je kolem dané routované oblasti vytvořeno ohraničení k položení plošných spojů podle daného vzoru. Pokud existuje v rámci ohraničení dostatek místa na položení plošných spojů, je vytvořeno spojení podle tohoto vzoru. Jestliže uvnitř ohraničení existují překážky (obstacles) které brání položení plošných spojů podle daného vzoru s dodržením nastavených izolačních mezer, daný vzor spojení není vytvořen (failed). Route (položení plošného spoje)

148


Tato část automatického propojování je jeho hlavní částí. BlazeRouter se pokouší přeměnit postupně každý vzdušný spoj na plošný spoj. Při této operaci jsou využity známé metody položení plošných spojů: serial, rip-up/retry, push/shove, a touch/cross. Serial Při této akci se autorouter pokouší položit plošné spoje tak, že najde jejich nekratší možnou cestu kolem překážek mezi koncovými body vzdušného spoje. Podmínkou je, že v této cestě nesmí být žádná další překážka pro položení plošného spoje, jinak BlazeRouter plošný spoj nepoloží. Rip Up and Retry Tento postup pokládání plošných spojů odstraní již jednou položený plošný spoj, aby uvolnil místo jinému plošnému spoji, a odstraněný plošný spoj se pokouší položit v jiném místě. Tím se zvýší pravděpodobnost úspěšného procesu pokládání plošných spojů na desce. Pokud BlazeRouter nemůže pro odstraněný plošný spoj najít nové umístění na desce, je proces pro daný spoj zrušen a plošný spoj je vrácen na původní místo. Push and Shove Tento postup pokládání plošných spojů na desku přesouvá již položené plošné spoje do stran, aby uvolnil místo pro další, nový plošný spoj. Tento postup je prováděn vždy současně s metodou “Rip Up and Retry”. Touch and Cross Tento postup pokládání plošných spojů na desku odstraňuje přestupky na již položených plošných spojích, které jsou vytvořeny v průběhu jiných procesů autoroutování a které jsou charakterizovány tím, že spoje se dotýkají či kříží (touch / cross). Například proces “push and shove” může posunout plošný spoj tak, že přeskočí přes vývod a způsobí jeho křížení s plošným spojem,který vystupuje z daného vývodu. “Touch and Cross” proces se potom pokusí přeroutovat daný plošný spoj tak, aby jeho křížení odstranil. Pokud pokus o opravu nedovoleného stavu plošných spojů není úspěšný, BlazeRouter zruší danou operaci a vrátí daný plošný spoj do jeho původního (nedovoleného) stavu. Poznámka: Tento postup (Touch and Cross) je prováděn společně a současně s ostatními procesy pokládání plošných spojů. BlazeRouter nepoloží na desku plošný spoj, který by nevyhovoval nastaveným návrhovým pravidlům. Všechny přestupky proti návrhovým pravidlům budou buď odstraněny, nebo pokus o položení plošného spoje nebude realizován. Optimize Tento postup analyzuje každý již položený plošný spoj a pokouší se zlepšit jeho kvalitu provedení tím, že odstraní nepotřebné segmenty plošného, zmenší počet jeho via otvorů a zkrátí celkovou délku plošného spoje na možné minimum. “Optimize” proces zahrnuje několik postupů: “via minimize”, “glossing” a “smoothing”. Via Minimize Tento proces minimalizuje počet via otvorů v daném plošném spoji tím, že odstraní plošný spoj a pokouší se pro něho najít takové nové místo na desce, které nepotřebuje tolik via otvorů. Miters (sražení rohů) Tento proces převede všechny rohy plošného spoje daného úhlu na rohy s diagonálním úhlem. Toto lze nastavit ve volbě “Miter” pod záložkou “Routing” v dialogovém okénku


149

“Options”. V závislosti na nastavení v záložce “Routing”, BlazeRouter může přeměnit rohy s jakýmkoliv úhlem na rohy diagonální. “Miters” jsou provedena na rozích plošných spojů pouze tehdy, pokud to dovolí okolí rohu daného plošného spoje. Test Points (testovací plošky) Tento proces analyzuje navrženou desku na její testovatelnost. Určí, která “net” potřebuje testování, přizpůsobí tomu plošné spoje a vloží testovací plošky pro snadnější testování. Lze nastavit, zda vloží testovací plošky již během routování (pokládání plošných spojů) nebo až potom. Toto nastavení se provede v záložce “Test Point” v dialogovém okénku “Options”. Viz "To Assign Test Points During Routing," "To Assign Test Points After Routing," a "Using Automatic Test Point Placement" topics v Help pro další bližší informace. BlazeRouter sleduje seznam pořadí jak dosáhnou svého cíle při pokusu o testovatelnost desky. Když nemůže uspokojit testovatelnost provedením prvního předepsaného postupu, přejde na další, atd., až je ve svém pokusu úspěšný. Tento seznam pořadí operací je tento: 1 Přidat testovací plošky k průchozím vývodům součástek 2 Přidat testovací plošky k ploškám via otvorů 3 Použít jinou velikost testovacího hrotu, pokud je ploška příliš malá 4 Přidat novou testovací plošku v podobě via ke stávajícímu plošnému spoji 5 Použít jinou velikost via pokud je ploška příliš malá 6 Přidat k “netu” odbočku s via ploškou 7 Neúspěšná operace – tato “net” není testovatelná Přiřazení testovacích plošek během autoroutování Tento proces si vynutí položení plošného spoje tak, že je testovatelný, již při jeho pokládání na desku. Testovací plošky jsou přiřazeny k “netu” při pokládání plošného spoje a tyto jsou zachovány (ochráněny) při dalším routování. Daná “net” je při pokládání plošných spojů považována za nedokončenou, pokud nemůže být dokončena i z hlediska testovatelnosti. Tato metoda je většinou více úspěšná než metoda, při které se testovatelnost desky zajišťuje až po položení všech plošných spojů (after autorouting). Přiřazení testovacích plošek až po routování (After Autorouting) Tento postup pokládání testovacích plošek analyzuje již navrženou desku a modifikuje položené plošné spoje za účelem testování desky. BlazeRouter přiřadí testovací body (plošky) k vývodům součástek nebo via otvorů a v případě nutnosti upraví (reroute) již položené plošné spoje, aby bylo místo pro testovací plošky. Tato metoda není většinou tak úspěšná jako metoda, při které se testovací body (plošky) přidávají na desku již při pokládání plošných spojů. •

Definování strategie routování

Při autoroutování desky je typický postup takový, že uživatel načte desku, definuje strategii routování a spustí autorouter. Strategie se definuje v “Option” – “Strategy”. V tomto textu použijeme následující strategii pro routování: nejdříve se provede “fanout” pro dva BGA komponenty, potom “fanout” ostatní SMD součástky na napájecí plochu uvnitř desky (plane net). Toto se provede takto: 1. V “Options” – “Strategy” se vybere “Fanout” a odklikne “Plane Nets”, čímž se připojení na napájecí plochu přidá na vrchol pořadí routování.

150 2. 3.

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně V “Object View” se vyberou oba BGA komponenty a odklikne se “Selected”, čímž se tyto součástky vloží do pořadí routování. V “Routing Order List” se vybere se “All Nets” a odklikne “Delete”, čímž se ostatní nety vymažou z pořadí routování. Nastavení pro “Fanout”

Několik možností jak provést “fanout” (krátký plošný spoj z plošky SMD, zakončený via otvorem) je uvedeno v “Options” – “Fanouts”. Pro náš případ se vybere: 1. Alternate, Both Sides a Use grid. 2. Vybere se Plane, Unlimited a Through, SMD, Vias. Další nastavení v “Strategy” Po výše uvedeném nastavení pro “fanouts” je možné dokončit definici startegie routování zde uvedeného příkladu: Ve “Strategy” vyberte “Patterns”, “ Route”, “Optimize” a “Test Point”.

1. 2. 3. 4.

5. 6.

Nastavení strategie se zakončí definováním nastavení pro testovací body: Clear “Autoroute with Test Points”, “Probe Unused Pins” a “Allow Stubs”. Vyberte “Probe PCB Top Side”, “Probe Vias”, “Probe Through Pins”, “Preserve Test Points” a “Insert Test Point Vias”. Odklikněte “Use Via Grid”. Přidejte následující 3 průměry testovacích hrotů a vyberte “Enabled” pro všechny tři. Name Fixture drill size 100 69 75 43 50 30 Napište 25 v “Vias” a v “Component Pins”. Oklikněte “Apply” nebo “OK”.

Autoroutování se spustí odkliknutím “Autoroute” v “Routing“ nebo funkční klávesou F9. Je také možné použít “Tools”, “Autoroute” a “Begin Autorouting”. •

Hlášení generované autorouterem

Během autoroutování generuje BlazeRouter hlášení, která se objeví dole v okénku Status. Jakmile je autoroutování dokončeno, nebo autorouotování je uživatelem zastaveno, zhotoví BlazeRouter textovou zprávu o průběhu routování s detailním popisem průběhu routování.


151

Application Log Messages Následující hlášení se objeví pro každé kolo (pass) routování: Split Pairs Split Pairs: Vias +200(200), Time 10:05(10:05) kde: Vias Indikuje počet via otvorů přidaných na desku během toho daného kola (pass) routování, následované celkovým počet via otvorů položených na desku od začátku routování (v závorce). Time Tento ukazatel ve všech hlášeních ukazuje dobu routování daného kola (pass), následovaného celkovou dobou routování od začátku (v závorce). Fanout Fanout: Vias +400(600), Time 30:15(40:20) kde: Vias Indikuje počet via otvorů přidaných na desku během toho daného kola (pass) routování, následované celkovým počet via otvorů položených na desku od začátku routování (v závorce). Time Tento ukazatel ve všech hlášeních ukazuje dobu routování daného kola (pass), následovaného celkovou dobou routování od začátku (v závorce). Patterns Patterns: Routed 15(15) out of 1000, Vias +26(626), Time 7:05(47:25), U5.16-U6.1 kde: Routed Indikuje počet spojů, které byly během tohoto kola (pass) routování zapojeny, následované celkovým počtem již položených plošným spojů na desce od začátku autoroutování (v závorce) v porovnání s počtem plošných spojů potřebných k úplnému propojení desky. Vias

Indikuje počet via otvorů přidaných na desku během toho daného kola (pass) routování, následované celkovým počet via otvorů položených na desku od začátku routování (v závorce).

U5.16U6.1

Indikuje, na kterém spoji zrovna autorouter pracuje. Toto hlášení se objeví pouze na liště Status. Route Route: Routed 100(115) out of 1000, Vias +26(626), Time 30:00(1:27:25), U1.16U2.1 kde: Routed Indikuje počet spojů, které byly během tohoto kola (pass) routování zapojeny, následované celkovým počtem již položených plošným spojů na desce od začátku autoroutování (v závorce) v porovnání s počtem plošných spojů potřebných k úplnému propojení desky. Vias

U1.16U2.1

Indikuje počet via otvorů přidaných na desku během toho daného kola (pass) routování, následované celkovým počet via otvorů položených na desku od začátku routování (v závorce). Indikuje spoj, na kterém autorouter zrovna pracuje (hlášení se objeví pouze ve statusovém řádku). Optimize

152

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Optimize: Vias -26(600), Trace Length -2500 mils (10350 mils), Time 7:00(1:34:25), U10.6-U2.1 kde: Ukazuje celkový počet via otvorů na desce, následovaný počtem odstraněných via otvorů (v závorce).

Vias Trace Length

Ukazuje celkovou délku plošných spojů položených na desku v daném kole (pass), následuje celková délka všech plošných spojů na desce od začátku (v závorce).

U10.6U2.1

Indikuje spoj, na kterém autorouter zrovna pracuje.

Miters Miters: Miters 234, Trace Length -250 mils (10350 mils), Time 1:05(1:35:30), U1.16U2.1 kde: Miters Ukazuje kolik rohů plošných spojů bylo sraženo v tomto kole (pass). Trace Length

Ukazuje celkovou délku plošných spojů na desce, následováno ušetřenou délkou plošných spojů v daném kole (pass) routování (uvedeno v závorce).

U1.16U2.1

Indikuje spoj, na kterém se zrovna pracuje (hlášení je vidět pouze v statusové řádce). Test Point Test Point: Test Points 200, Adaptable Nets 150 out of 200, Time 2:30(1:38:00) kde: Test Points Ukazuje celkový počet testovacích bodů na desce přidaných v daném kole (pass) routování. Adaptable Nets

•

Ukazuje počet spojů (nets), které bylo možné v daném kole (pass) použít pro testovací body, následováno údajem o celkovém počtu spojů (nets) na dané desce (údaj je v závorce).

Routing Report (textové hlášení o výsledku routování)

“Routing report” je vytvořen automaticky potom, co autorouter dokončí routování, nebo je uživatelem zastaven. V hlášení je jméno projektu desky, počet kol routování, které typy procesů (pass) byly při routování desky použity a další statistiky pro každé routovací kolo. Vytvořené hlášení zvané RoutingReport.txt je uloženo v defaultním adresáři C:\padspwr\RouterFiles. Napojení k tomuto textovému souboru je automaticky vytvořeno ve Statusovém okénku. Kliknutím na toto napojení (link) se textový soubor automaticky otevře. Popis hlášení Záhlaví - Záhlaví ukazuje jméno produktu, číslo verze, název hlášení a jméno projektu (navrhované desky). Příklad: Blaze Router Version 4, Routing Statistics Design: D:\design\demob1.pcb Souhrn (Summary section) - Souhrn ukazuje výsledky routování.


153

Předmět hlášení

vysvětlení

Number of passes

Počet použitých routovacích kol (pass)

Routed

Počet spojů, které byly kompletně routovány.

Vias total (added)

Celkový počet via otvorů na desce, následováno (v závorce) údajem o počtu via které byly přidány (+) nebo odstraněny (-).

Trace length total Celková délka plošných spojů na desce, následováno (v závorce) (increased) údajem o délce plošných spojů přidaných (+) nebo odebraných (-). Test points (added) Time

total Celkový počet testovacích bodů, následováno (v závorce) údajem o počtu přidaných testovacích bodů. Ukazuje dobu kterou autorouter pracoval, následováno údajem o celkové době autoroutování na dané desce.

Příklad: ______________________________________________________________ Summary: Number of passes: 7 Routed: 19 Vias: 16(+16) Trace length: 20214(+20214) Mils Test Points: 0(+0) Total Time: 00:10:07 Detaily routovacího kola (Pass Details Section) - Tato sekce ukazuje detaily routování pro každé routovací kolo: Předmět hlášení

Poznámka

Pass

Číslo routovacího kola následovaného jménem kola (v závorce), tak jak je vidět v “ Strategy” v dialogovém okénku “Options”.

Pins processed

Platí pouze pro fanout pass. Celkový počet vývodů, u kterých BlazeRouter pokusil položit t.zv. “ fanout” spoj v daném routovacím kole “fanout”, bez ohledu na to, zda se pokus vydařil nebo ne.

Fanouts created

Počet fanout spojů, které byly v daném kole vytvořeny.

Links selected

Počet “links” (?) které se měly routovat. Tento počet je daný routovacím pořadím nebo výběrem.

Links processed

Počet “links”které se BlazeRouter pokusil routovat v daném kole, bez ohledu na to, zda se pokus vydařil nebo ne. BlazeRouter zpracuje více “links” než je vybraných, protože bere v úvahu vývody, které nejsou spojeny “linkem”. Např. “net” zahrnuje 3 vývody(A, B a C) a 2 “links” (od A k B a od A k C). Autorouter bere v úvahu i “link” mezi B a C. Z tohoto důvodu jsou hlášeny 2 “links” vybrané a 3 “links” zpracovaných.

Routed

Počet “links”, které byly v daném kole routovány.

154


Vias

Počet via otvorů v desce, následováno (v závorce) počtem přidaných via (+) nebo odebraných via (-) v daném kole.

Trace length

Celková délka plošného spoje (trace) na desce, v mils, následováno (v závorce) celkovou délkou spojů které byly přidány (+) nebo odebrány(-) v daném kole.

Test Points Celkový počet testovacích bodů na desce, následováno (v závorce) počtem testovacích bodů přidaných (+) nebo odebraných (-) v daném kole. Adaptable nets

Celkový počet “adaptable nets” na desce, následováno (v závorce) počtem “nets”, které byly učiněny jako “adaptable” (+) nebo jako “ non-adaptable” (-) v daném m kole.

Time

Doba kterou autorouter potřeboval na dané kolo, následováno (v závorce) celkovou dobou autoroutování desky. Poznámka: ne vždy všechny předměty hlášení se objeví v každém routovacím kole. Příklad: ____________________________________________________________ Pass: 1 (Split Pairs) Vias: 1(+1) Time 00:01:07(+00:01:07) _____________________________________________________________ Pass: 2 (Fanout) Vias: 9(+9) Time 00:02:07(+00:01:00) ______________________________________________________________ Pass: 3 (Patterns) Routed: 3 Vias: 14(+5) Trace length: 18672(+3657) Mils Time 00:03:07(+00:01:00) ______________________________________________________________ Pass: 4 (Route) Routed: 0 Vias: 15(+1) Trace length: 18747(+75) Mils Time 00:05:07(+00:02:00) Typy routovacích kol na daný výběr

Kromě povelů pro autoroutování na pozadí nabízí BlazeRouter také několik povelů pro interaktivní autoroutování. Pomocí nich lze vybrat “nets” které se mají autoroutovat a místo používání dialogového okénka “Strategy” je možné použít povel, který spustí určitý typ routovacího kola na daný výběr. Tyto povely jsou dostupné ve skupině nástrojů “Autorouting” a v menu, které se objeví když se klikne pravým tlačítkem myši na vybraný objekt. Viz topic "To Run a Pass Type on a Selection" v Help pro další informace. Typ routovacího kola kterého lze zde využít pro autoroutování na daném výběru je podobný typu routovacího kola, které lze nastavit v dialogovém okénku “Strategy”. V tomto případě však nelze změnit nastavení pro tento typ routovacího kola.


155

Spuštění typů routovacích kol z ikony “Routing” Následující tabulka ukazuje seznam povelů pro různé typy routovacích kol, tak jak jsou dostupné pod ikonou “Routing”. Tyto povely lze použít jak v módu “Verb” tak “Object”. Povel

Popis

Fanout Component

Položí “Fanout” pro vybrané součástky

Fanout Pin

Položí “Fanout” pro vybrané vývody

Route Net

Položí plošný spoj pro vybranou “net”.

Route Unroute

Položí plošný spoj (routuje) pro vybraný vzdušný spoj (unroute) nebo “link”.

Route Component

Položí plošné spoje vedoucí k vybrané součástce

Optimize Component

Optimalizuje “nets” napojené na vybrané součástky

Optimize Net

Optimalizuje vybranou “net”

Optimize Pin

Optimalizuje “net” napojenou na vybraný vývod

Optimize Trace

Optimializuje vybraný plošný spoj (trace).

Spuštění typu routovacího kola z “shortcut” menu Následující tabulka ukazuje povely routovacích kol pro vybrané objekty, které jsou v menu. Tyto povely lze použít pouze v módu “Object”. Vybraný objekt

Typy routovacích kol v “shortcut menu”

Component

Route, Fanout, Optimize

Pin

Route, Fanout, Optimize

Net

Route, Optimize

Unroute

Route

Trace

Optimize

•

Popis typů routovacího kola Fanout

Toto routovací kolo umisťuje pouze standardní “fanouts”. Standardní “fanouts” položí via otvory v jedné řadě místo rozhozených via otvorů (staggered). Viz topis "Pass Type Descriptions" pro více informací. Tento typ routovacího kola umožní předběžné položení “fanouts” pro kritické součástky, jako jsou např. BGA a ochránit je před účinky “batch autorouting”. Route

156


Tento typ bere ohled na všechna nastavení v “Options – Routing”. Umožňuje předroutovat objekty ve specifických routovacích módech, jako je např. routování BGA pod jakýmkoliv úhlem s následující ochranou již položených spojů během batch autorouting v módu diagonálním. Optimize Tento typ routovacího kola využívá nejvyšší možné intezity routování, což dovoluje interaktivně vylepšit kritická místa na desce po “batch autorouting”. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s konceptem autoroutování Řešené příklady: Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co jsou nodes? -Co je Keepout? -Co obsahuje hlášení Routing Report, uložené po skončení routování jako textový dokument?

8.4 Nastavení hodnot a parametrů Cíle kapitoly: -nastavení parametrů návrhu a hodnot objektů -nastavení parametrů autorouteru -proces testování DPS -sof rule, hard rule pravidla, podmíněná pravidla Autorouter BlazeRouter přebírá nastavení z PowerPCB, ale ve většině případů umožňuje toto nastavení dodatečně změnit: •

Nastavení parametrů routování desky

V programu lze nastavit parametry routování desky v dialogovém okénku “Design Properties”, kde je možné nastavit izolační mezery objektů na desce, šířku spojů, preferovaný směr spojů na jednotlivých vrstvách desky, možnost přeroutování již položených spojů (ripup a reroute) a jejich přesouvání, parametry zobrazení, testovací plošky, via otvory, rastr pro fanout, atd. •

Grid

Zde zjistíte nastavení či nastavíte všechny hodnoty rastru v návrhu desky. Nastavit lze zobrazovací rastr (display grid), routovací rastr (design grid), rastr testovacích plošek (test points grid), rastr via otvorů (via grid), rastr pro fanout (fanout grid). Display grid je rastr viditelný v pracovní ploše s informativním účelem. Design grid je rastr, na kterém jsou pokládány plošné spoje během routování. Test point grid je rastr na který jsou pokládány testovací plošky. Via grid je rastr, na kterém jsou položeny via otvory. Fanout grid je rastr, na kterém jsou položeny tzv. fanouts – krátké spoje z SMD plošek zakončeny via otvorem.


157

Možnost nastavení rastru je pouze zde v dialogovém okénku Design Properties - Grid. •

Clearance

Zde můžete zjišťovat či nastavit minimální izolační mezery pro: Via – Via (via otvor-via otvor) Trace – Trace (spoj-spoj) Via – Pad (via otvor-pájecí ploška) Trace – Via (spoj-via) Via – SMD (via otvor-SMD pájecí ploška) Trace – Pad (spoj-pájecí ploška) Via – Copper (via otvor-měděná plocha) Trace – SMD (spoj-SMD pájecí ploška) Via – Text (via otvor – text) Trace – Copper (spoj-měděná plocha) Via – Board (via otvor-obrys desky) Trace – Text (spoj – text) Via – Drill (via otvor –otvor) Trace – Board (spoj-okraj desky) Trace – Drill (spoj-otvor) Tato možnost nastavení (Clearance) není v dialogovém okénku Component, Via, Pin a Keepout Properties. •

Routing

Zde je možné nastavit minimální, doporučenou a maximální šířku spojů a způsob minimalizace délky vzdušných spojů (length minimization). Minimalizace délky vzdušných spojů nemá efekt na netlist čili vlastní zapojení spojů, ale najde nejlepší místa připojení spojů tak, aby byla co nejkratší. Minimalizaci délky lze nastavit na dvou úrovních – globálně pro všechny spoje a jednotlivě pro vybrané spoje. Tato možnost nastavení (Routing) není v dialogovém okénku Component, Via, Pin a Keepout Properties. •

Layers

Zde je možné nastavit parametry routování pro určitou vrstvu desky. Vlastní nastavení vrstev desky zde nelze provést, protože tato informace je do autorouteru přenesena z programu PowerPCB nebo PowerBGA, kde jedině je lze definovat (počet vrstev a jejich účel). •

Same Net Zde je možné nastavit velikost izolačních mezer pro daný, vybraný spoj (net).

•

Via Biasing Zde je možné vybrat typ via otvorů pro autoroutování.

•

Layer Biasing

Zde je možné přiřadit spojům (nets) a pins pairs určité vrstvy desky, kde budou autoroutovány. •

Test Points

Zde je možné nastavit minimální izolační mezery a maximální délku napojení (trace stubs) ke spoji, vytvořené kvůli přístupu k danému spoji pro účely testování desky. Izolační mezery lze nastavit pro: Probe - Body (test. hrot - těleso součástky) Probe - Probe (test. hrot – test. hrot) Probe - Board (testovací hrot - obrys Probe - Trace (testovací hrot - plošný spoj) desky) Probe - Pad (testovací hrot - pájecí ploška)

2


•

Nastavení hodnot a vlastností objektů

Můžete vybrat určitý objekt na desce a zjišťovat, eventuelně modifikovat jeho hodnoty a vlastnosti (properties). V autorouteru BlazeRouter lze nastavit hodnoty a vlastnosti pro tyto objekty: · · · · · ·

Components (součástky) Vias (via otvory) Via Types (typy via otvorů) Pins (vývody) Traces (plošné spoje) Keepouts (zakázané oblasti na desce)

· · · · ·

Nets (spoje) Net Classes (skupiny spojů) Pin Pairs (společná dvojice vývodů) Pin Pair Groups (skupiny dvojic vývodů) Conditional Rules (podmíněné návrhová pravidla)

Dialogové okénko Properties můžete nechat otevřené a přitom můžete vybrat různé objekty. Dialogové okénko přitom automaticky zobrazí hodnoty a vlastnosti toho daného vybraného objektu. Pokud není nic vybráno, objeví se upozornění, že máte něco vybrat. Pokud pro daný objekt nejsou k dispozici žádné údaje, potom je dialogové okénko potemnělé. Nelze zobrazit údaje několika objektů vybraných najednou. Component Properties Zobrazí informace vybraných součástek. Lze vidět jejich souřadnice XY, úhel natočení na desce, stranu desky (vrstvu desky) na které je daná součástka umístěna. Conditional Rule Zde lze nastavit minimální izolační mezery pro již existující podmiňující návrhová pravidla (conditional rules). Pad Stack Zde je možné zobrazit informaci o via otvoru - které vrstvy desky propojuje, typ pájecí plošky, její délku a šířku. Tyto informace zde nelze modifikovat, pouze prohlížet. Drill Zde je možné zobrazit první a poslední vrstvu kterou via otvor propojuje a velikost otvoru. Tyto informace zde nelze modifikovat, pouze prohlížet. Trace Properties Použijte toto okénko k zobrazení informací vybraného plošného spoje – počáteční a koncové souřadnice, délka spoje, šířka, vrstva, jméno spoje, ooznačení připojených vývodů a informace o zafixování polohy součástky na desce (beginning and ending coordinates, length, width, layer, netname, pin pair reference designators and glued status). Keepout Properties Zde se zobrazí informace o vybrané zakázané oblasti desky. Tyto informace zde nelze modifikovat, pouze prohlížet. Pin Zde je možné zobrazit informace o vývodu. Informace o testovací plošce (Test Point), Top access, a možnosti termální napojení v napájecí ploše (Plane thermal options) mohou být zde i modifkovány, zatímco ostatní informace jsou pouze pro zobrazení. Via

146


Zde je možné zobrazit informace o via otvoru. Informace o testovací plošce (Test Point), Top access, a možnosti termální napojení v napájecí ploše (Plane thermal options) mohou být zde i modifkovány, zatímco ostatní informace jsou pouze pro zobrazení. •

Hierarchie pořadí návrhových pravidel

Některé prvidla návrhu desky mají pro návrh větší význam než ostatní a mají tudíž přednost před ostatními – mluvíme tu o hierarchickém pořadí pravidel. Např. pravidlo zvané “pin pair rule” má přednost před pravidlem “group rule” a toto zase má přednost před “net rule”. Pro více informací o návrhových pravidlech viz "Using Design Rules in BlazeRouter" v manuálu. •

UŽIVATELSKÉ NASTAVENÍ AUTOROUTERU

Použitím jednotlivých záložek v dialogovém okénku “Options” (Tools – Options) lze přednastavit parametry autorouteru – jak jednotlivé povely autorouteru budou fungovat i pracovní prostředí autoroute, které je nejlepší pro daný typ desky a pro používaný styl práce uživatele. Záložka “General” Pomocí záložky “General” lze nastavit parametry, které jsou globální, všeobecné, pro daný návrh desky. Záložka “Display” Pomocí této záložky lze nastavit barvy a viditelnost jednotlivých typů objektů na desce. Lze nastavit barvy pro pájecí plošky (pads), plošné spoje (traces), via otvory (vias), měděné plochy (copper), text, neelektrickou grafiku (lines), označení součástek (reference designators), zakázané oéblasti (keepouts) a obrysy součástek na horní a spodní straně desky (outlines - top and bottom). Lze také nastavit barvy pro pozadí (background), vybrané entity (selections), spoje (connections), obrys desky (board outline), testovací plošky (test points) a indikaci napojení na termální odlehčení (thermal indicators). Záložka “Fabrication” Umožňuje nastavit kriteria vyrobitelnosti. Záložka “Design Verification” Umožňuje nastavit typy prováděných kontrol (ALL, Clarence, Fabrication, High Speed, Nestability) a objekty na kterých budou prováděny. Záložka “Routing” Pomocí “Routing” lze nastavit globální parametry pro routování. Záložka “Strategy” Pomocí “Strategy” lze nastavit strategii pro autoroutování dané desky – které kola (pas) autoroutování budou provedena, jestli ochránit plošné spoje před autoroutováním, s jakou inenzitou budou spoje autoroutovány, pořadí spojů (net) při autoroutování, atd.


147

Záložka “Test Point” Zde je možné specifikovat možnosti pokládání testovacích plošek na desku. Odpovídá DTF audit z PowerPCB. Automatické položení testovacích plošek BlazeRouter podporuje pokládání testovacích plošek. Modul BlazeRouteru zvaný “DFT Audit” umožňuje automaticky vložit testovací plošky do navrhované desky během routování nebo během separátní operace po routování. “DFT Audit” automaticky analyzuje na desce každý spoj (net) s ohledem na přístupnost pro účely testování podle uživatelem specifikovaných parametrů a přiřadí via otvorům a pájecím ploškám funkci testovacích plošek. Pokud není spoj (net) přístupný pro účely testování, zajistí “DFT Audit” v BlazeRouter přizpůsobivost spoje na testování. Pokud nastavíte pravidla pro “DFT Audit” v PowerPCB/PowerBGA, je toto nastavení přeneseno do BlazeRouter. Pravidla lze rovněž nastavit v BlazeRouter a anotovat je zpět do PowerPCB/PowerBGA. Proces testování DPS Typický proces testování DPS zahrnuje položení osazené desky navrch na testovací přípravek zhotovený pro tu danou desku. Testovací přípravek je součástí automatizovaného testovacího zařízení. Testovací přípravek je silná kovová deska s vyvrtaným otvorem, který odpovídá poloze testovací plošky na testované DPS. Během testování je skrze otvor v desce testovacího přípravku prostrčena kovová jehla, která se dotkne testovací plošky na DPS. Každá testovací jehla je napojena na testovací zařízení. Automatizované testovací zařízení ověří správnost a funkčnost testované, osazené DPS, tím, že vysílá a přijímá signály do/z DPS. V následujích tabulkách je objasněno názvosloví spojené s testováním PCB a testovacími ploškami: Test Probe

také známé pod jménem “probe”, “nail”, “nail pin”, nebo “tester pin”. Tento objekt kontaktuje testovací plošku skrze testovací přípravek (test fixture) a činí spojení mezi testovací ploškou a testovacím přípravkem.

Test Fixture

Tlustá deska připevněná k testeru, která je upravena speciálně pro každou desku (PCB) zvlášť. Jejím účelem je přesně navést testovací jehlu (test probe) na danou testovací plošku na desce. “Test fixtures” mohou být navrženy pro jednostranné desky, většinou pro spodní stranu desky, nebo pro pro obě strany desky (nazývané “clam shell fixture”).

Test Point Testovací ploška na desce, ve většině případů via otvor nebo pájecí ploška vývodu součástky. Head Type

Typ hlavičky (head style) nebo kontaktního bodu na testovací jehle, který zajistí kontakt s testovací ploškou na desce.

Nail Diameter

ASCII string přiřazený každé testovací plošce, který představuje ve většině případů průměr testovací jehly.

Nail Number

Specielní označení (label) přiřazené k testovací jehle pro její identifikaci.

Strategie BlazeRouteru při přidávání testovací plošky k plošným spojům

148


Existují následující metody pro zajištění testovatelnosti desky s již položenými plošnými spoji: Použít klasický vývod součástky jako testovací plošku Použít via otvor jako testovací plošku Přidat testovací plošku ke spoji (net) Každá z těchto metod má další možnosti jak učinit daný spoj (net) testovatelný, které lze nastavit v záložce “DFT Audit” v dialogu “Options” a které jsou vykonány v následujícím pořadí: 1. Všechny klasické vývody součástek jsou přezkoumány a pokud je to možné, jsou použity jako testovací plošky. 2. Všechny via otvory jsou přezkoumány a pokud to je možné, jsou použity jako testovací plošky. 3. Přednastavené pořadí velikosti testovacího hrotu je uvedeno v záložce “DFT Audit – Options”. Pokud daný spoj (net) nemůže být testovaný použitím první velikosti testovacího hrotu, je použita další velikost v pořadí. 4. Na plošném spoji je přidán via otvor. 5. Pokud je via otvor omezen velikostí nebo jiným omezením, je proveden pokus změnit typ via otvoru. 6. K plošnému spoji je přidán krátký spoj zakončený via otvorem, který bude použit jako testovací ploška. Hlášení o výsledku (DFT Audit) Výsledky procesu DFT Audit jsou hlášeny 2 způsoby: 1. pomocí čísla na konci netestovatelného spoje (net), které indikuje, proč nebyla přiřazena testovací ploška k danému spoji. Toto číslo se objeví v záložce “Status” po každém kole routování, když je vybráno “Generate Test Points” v “DFT Audit Options”. 2. zpráva o testovatelnosti nazvaná TestabilityReport.txt, která je umístěna v adresáři C:\padspwr\RouterFiles. Tato zpráva je vytvořena když se odklikne File - Reports Testability. Použití návrhových pravidel v autorouteru S vyjímkou pravidel pro routování rychlých obvodů používá BlazeRouter stejná návrhová pravidla jako PowerPCB/PowerBGA. Následující tabulka ukazuje, která pravidla jsou přenesena z PowerPCB/PowerBGA a BlazeRouter je ověří a respektuje. Respektováno v Respektováno PowerPCB/PowerBGA v BlazeRouter Pravidla izolačních mezer Izolační (Clearance) (Clearance Rules)

Routovací pravidla

mezery Ano

Ano

Stejná net (Same Net) Ano

Ano

Trace Width

Ano

Ano

Other

Ano

Ano

Length Minimization Ano

Ano

Routing Options

Ano

Ano


149 Layer Biasing

Ano

Ano

Via Biasing

Ano

Ano

Parallelism

Ano (EDC)

Ne

Shielding

Ne

Ne

High-speed

Ano (EDC)

Ne

Length Matching

Ano (EDC)

Ne

Conditional Rules

Všechny kombinace

Ano

Ano

Differential Pairs

Všechny definitice

Ano

Ano

Test Point Rules

Probe to Trace

Ano

Ano

Probe to Pad

Ano

Ano

Test Point Grid

Ano

Ano

High-speed Rules

Pravidla izolačních mezer (Clearance Rules) Pravidla izolačních mezer specifikují minimální povolenou mezeru mezi různými typy objektů v návrhu desky, jako jsou : spoj-spoj, via-spoj, atd. Mezi tyto objekty patří: • • • • •

Plošné spoje (Traces) Via otvory (Vias) Pájecí plošky s otvorem (Throughhole pads) SMD pájecí ploška (Surface mount pads) Měď (Copper)

• • • •

Text Obrys desky (Board Outline) Otvory desky (Drill Holes) Pravidla stejného spoje (Same Net Rules)

Tyto izolační mezery se vztahují k objektům na stejném spoji (net): SMD to Via

Minimální mezera mezi SMD pájecí ploškou a via otvorem. BlazeRouter považuje toto pravidlo (SMD to via) za “hard rule”.

Via to Via

Minimální mezera mezi dvěmi via otvory. Toto je “hard rule”.

Pad to Via

Minimální mezera mezi hranou pájecí plošky (pad) a hranou via otvoru.

Pad to Corner

Minimální mezera mezi pájecí ploškou (pad) a prvním rohem plošného spoje. BlazeRouter považuje toto pravidlo jako “soft rule”.

SMD to Corner

Minimální mezera mezi SMD pájecí ploškou a prvním rohem plošného spoje. BlazeRouter považuje toto pravidlo jako “soft rule”.

Trace to Corner

Minimální mezera mezi plošným spojem a rohem jiného plošného spoje (např. v T spoji, kde odbočka se lomí.“soft rule”.

Pravidla prvního rohu (First Corner Rules) Celkem jsou 3 pravidla prvního rohu: Pájecí ploška-roh (pad to corner) které platí pro plošky s otvorem a via otvory, plošný spoje-roh (trace to corner), a SMD-roh (SMD to

150


corner). “Pad to corner” a “SMD to corner” zabraňují plošným spojům které vstupují nebo vystupují z plošky aby se přiblížily více, než je nastavená minimální vzdálenost. Pravidlo Plošný spoj-roh (Trace to Corner Rule) Toto pravidlo je nové v BlazeRouteru i v PowerPCB/PowerBGA. Je podobné pravidlu “pad to corner” a slouží také jako pravidlo plošný spoj-plošný spoj (trace to trace). Přestupky pravidla nejsou povoleny s vyjímkou případu, nedokončeného plošného spoje. Všechny přestupky jsou opraveny během vyhlazování spojů (smooth) nebo optimalizace spojů (optimize). Z tohoto důvodu je dobré zahrnout optimalizaci do každého autoroutování. Pravidla šířky plošných spojů (Trace Width Rules) Tyto pravidla omezují šířku spoje na hodnotu v rozsahu nastavených v PowerPCB nebo PowerBGA. BlazeRouter má schopnost použít minimální šířku spoje pro její napojení na pájecí plošku (minimum pad width feature), která zúží šířku spoje tak, že se rovná šířce pájecí plošky, ale tato šířka musí být v nastaveném rozsahu povolené šířky plošného spoje podle zadání v PowerPCB/PowerBGA. Nastavená izolační mezera musí mít minimální šířku rovnou nebo menší než šířka pájecí plošky. Další pravidla izolačních mezer (Other Clearance Rules): Vrtání-vrtání (Drill to Drill): minimální mezera mezi hranami dvou vratných otvorů. Obrys-obrys (Body to Body): minimální mezera mezi hranami dvou obrysů součástek. Podmíněná pravidla (Conditional Rules) Podmíněná pravidla rozšiřují základní návrhová pravidla a umožňují další kontrolu nad návrhem komplexním desky. Např. lze nastavit podmíněné pravidlo pro hierarchický předmět A, které se uvede v činnost pouze když se stane B. Podmíněná pravidla mají některá další omezení, která je odlišují od jiných pravidel. Názvy podmíněných pravidle nejsou definována uživatelem. BlazeRouter umožňuje automatické pojmenování podmíněných pravidel. Před vytvořením podmíněných pravidel je potřeba definovat skupinu objektů. Protože uživatel nemůže pojmenovat jednotlivá podmíněná pravidla, automatické pojmenování odliší jedno pravidlo od druhého. Automatický název pravidla sestává z názvu objektů zahrnutých do pravidla a jména vrstvy, ke které se dané pravidlo váže. Automatické názvy se objeví v záložce “Object View” a v dialogovém okénku “Properties” pro podmíněná pravidla. Příklad: Pravidlo (Rule)

Automatické jméno (Autom. Name)

Net +5V against Net GND on layer Top

+5V : GND (Top)

All objects against All objects on Layer Bottom

All : All (Bottom)

Net class GROUNDS against pin pair R1.1 - U10.2 GROUND : R1.1-U10.2 (All layers) on all layers Vytvoření podmíněných pravidel (Creating Conditional Rules) Podmíněná pravidla lze vytvořit uchycením a přetažením (drag and drop) nebo kopírováním a vložením (Copy and Paste). Nejdříve je potřeba specifikovat objekty, které budou zahrnuty v podmíněném pravidlu. Nelze vytvořit pravidlo a teprve potom specifikovat objekty.


151

Následující tabulka popisuje objekty které mohou být přidány do skupiny podmíněných pravidel za účelem vytvoření nového pravidla. First Object

Second Object

Third Resulting Rule Object

Layer

Automatic Naming Example

All : All (Layer)

All : All (Top)

Layer

Class

Class : All (Layer)

CLS1 : All (Bottom)

Layer

Net

Net : All (Layer)

+5V : All (Bottom)

Layer

Group

Group : All (Layer)

GRP1 : All (Bottom)

Layer

Pin Pair

Pin Pair : All (Layer)

R1.1-U1.2 : All (Bottom)

Class

Class

Class : Class (All Layers)

CLS1 : CLS2 (All Layers)

Class

Class

Class : Class (Layer)

CLS1 : CLS2 (Top)

Class

Net

Class : Net (All Layers)

CLS1 : +5V (All Layers)

Class

Net

Class : Net (Layer)

CLS1 : +5V (Top)

Class

Group

Class : Group (All Layers)

CLS1 : GRP1 (All Layers)

Class

Group

Class : Group (Layer)

CLS1 : GRP1 (Top)

Class

Pin Pair

Class : Pin Pair (All Layers)

CLS1 : R1.1-U1.1 (All Layers)

Class

Pin Pair

Class : Pin Pair (All Layers)

CLS1 : R1.1-U1.1 (Top)

Net

Net

Net : (All Layers)

GND : +5V (All Layers)

Net

Net

Net : (Layer)

GND : +5V (Top)

Net

Group

Net : Group (All Layers)

GND : GRP1 (All Layers)

Net

Group

Net : Group (Layer)

GND : GRP1 (Top)

Net

Pin Pair

Net : Pin Pair (All Layers)

GND : R1.1-U1.1 (All Layers)

Net

Pin Pair

Net : Pin Pair (All Layers)

GND : R1.1-U1.1 (Top)

Group

Group

Group : Group (All Layers)

GND : GRP1 (All Layers)

Group

Group

Group : Group (Layer)

GND : GRP1 (Top)

Group

Pin Pair

Group

Pin Pair

Layer Layer Layer Layer Layer Layer Layer Layer

Group : Pin Pair (All Layers) GRP1 : R1.1-U1.1 (All Layers) Layer

Pin Pair Pin Pair Pin Pair Pin Pair

Group : Pin Pair (All Layers) GRP1 : R1.1-U1.1 (Top) Pin Pair:Pin Pair (All Layers) R2.1-R3.1 : R1.1-U1.1 (All Layers)

Layer

Pin Pair:Pin Pair (All Layers) R2.1-R3.1 : R1.1-U1.1 (Top)

Modifikace podmíněných pravidel (Modifying Conditional Rules) Nelze modifikovat podmíněné pravidlo tím, že se vymaže nebo přidá objekt. Pravidlo se musí vymazat a potom vytvořit nové pravidlo pro novou skupinu objektů. Pravidla pro dvojice spojů (Differential Pairs) Toto pravidlo přiřadí délku a mezeru k vybrané dvojici netů nebo spojů (od vývodu k vývodu). Lze spárovat dva nets nebo dvojici vývodů a v PowerPCB / PowerBGA vytvořit

152


pravidla vztažená k této dvojici. Tato pravidla nejsou kontrolována – toto nastavení se přenese z PowerPCB/PowerBGA do BlazeRouter. Pravidla pro testovací plošky (Test Point Rules) Pravidla pro testovací plošky nemohou být nastaveny v BlazeRouter, ale mohou být přeneseny do BlazeRouter z PowerPCB/PowerBGA. BlazeRouter respektuje následující pravidla: Probe to Trace

Přiřadí minimální mezeru mezi hranou testovacího hrotu a hranou plošného spoje.

Probe to Pad

Přiřadí minimální mezeru mezi hranou testovacího hrotu a hranou pájecí plošky.

Test Point Grid

Přiřadí pevné souřadnice pro umístění testovací plošky.

Měkká a pevná pravidla stejného spoje (Pravidla Same Net Hard and Soft Rules) Pevné pravidlo je takové, které BlazeRouter nemůže porušit, což může vést k nedokončenému propojování. Měkké pravidlo je takové, které se chová jako pevné pravidlo s vyjímkou v situacích, které by mohly vést k neúplnému propojení autorouterem. Pravidla pro napojení plošného spoje na pájecí plošku (Pad Entry Quality and Rules) Místo napojení plošného spoje na pájecí plošku je to místo, kde plošný spoj poprvé překročí hranu pájecí plošky. BlazeRouter se pokusí vytvořit perfektní napojení na pájecí plošku ve všech případech, bez ohledu na tvar pájecí plošky. Uživatel má možnost ovládat kvalitu napojení spoje na plošku vybráním možností pod „Pad Entry Quality“ v dialogovém okénku Tools-Options-Routing, kde je možné vybrat: any angle, side, corner, soft corner rules. Cílem “soft corner rules” je se vyhnout nevhodnému napojení spoje na plošku, i když ten daný typ napojení je povolen. Nejlepšího výsledku se dosáhne vybráním všech typů napojení spoje na plošku, včetně “soft first corner”. Rastr a pravidla pro routování (Routing Grids and Rules) BlazeRouter používá 4 druhy rastrů pro routování: test point, via, fanout, routování (design). Pátý rastr používaný pro zobrazení (Display) není při routování použit. Routovací rastr je zapnut použitím odškrtávacího políčka “Snap to Grid” v záložce Grid tab dialogového okénka “Design Properties”. Pokud není políčko “Snap to Grid” zaškrtnuté, BlazeRouter ignoruje nastavení routovacího rastru. Roh plošného spoje je považován na rastru, jestliže alespoň jedna z jeho souřadnic je na rastru. Segment plošného spoje je považován na rastru, jestliže oba jeho konce jsou na rastru. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s nastavením hodnot a parametrů autorouteru BlazeRouter . Seznámili jste se s uživatelským nastavením autorouteru. Řešené příklady: Které parametry lze v BlazeRouteru nastavit, pokud je natažen prázdný soubor File – New?


153

Řešení: Žádné, BlazeRouter přebírá nastavení z PowerPCB, parametry lze měnit pouze některé. Kontrolní otázky a neřešené příklady: -Co může být použito programem k vytvoření testovacího bodu? -Jak posuzuje BlazeRouter návrhová pravidla převzatá z PowerPCB?

154


9 VÝROBA A MONTÁŽ DPS 9.1 DRUHY PROPOJOVACÍCH STRUKTUR Cíle kapitoly: Seznámení se s druhy a způsoby dělení propojovacích struktur

•

MONTÁŽNÍ A PROPOJOVACÍ STRUKTURA

Plošné spoje je obecný výraz popisující techniku, při které spojení mezi elektronickými součástkami s vývody umístěnými na nebo v pájecích bodech vytvářejí tenké vodivé pásky plošné vodiče na elektroizolačním základním materiálu. Deska s plošnými spoji (DPS) je výsledná deska, obsahující plošné vodiče, pájecí body a další prvky vodivého obrazce, určená pro montáž součástek i mechanických dílů, nověji nazývaná montážní a propojovací struktura. Montážní a propojovací struktura je úplně zpracovaná kombinace substrátů, kovových desek, vymezujících jader a propojovacích spojů, používaná k montáži součástek. Montážní a propojovací sestava - na montážní a propojovací struktuře jsou namontovány součástky z jedné, nebo z obou stran. Deska s plošnými spoji je základni složkou montážní technologie všech elektronických celků. Plní funkci nosného prvku součástek, tj. funkci mechanickou, zajištuje odvod ztrátového tepla, funguje jako elektrický a v poslední době i jako optický propojovací člen mezi součástkami a systémy. Navržená DPS musí být vyrobitelná, testovatelná, spolehlivá, i cenové dostupná. DPS musí vyhovovat požadavkům elektrickým, mechanickým, tepelným, chemickým, klimatickým a v poslední době i optickým. Funkčnost i spolehlivost DPS je ovlivňována dvěma faktory - materiálem DPS a technologií výrobního postupu. •

DRUHY PROPOJOVACÍCH STRUKTUR

Propojovací struktura je tvořena vodivým motivem na nosném substrátu. Propojovací struktura zahrnuje vodiče, plošky, signálové a součástkové otvory, chladiče (heatsinks) i pasivní prvky, které byly zhotoveny během výroby montážní a propojovací struktury (jako nedílná část procesu). Propojovací struktury se liší počty vrstev, hustotou propojení, způsoby propojení, typy dielektrika, typy vymezujících jader, ohebností/neohebností aj. MONOLITICKÉ PROPOJOVACÍ STRUKTURY /jeden typ dielektrika, neohebné i ohebné/ Dělení podle počtu propojovacích vrstev: Jednovrstvé DPS (single-layer board) - Vodivý obrazec je vytvořen na jedné straně základního materiálu, je zhotovený subtraktivním (procesem leptání) příp. aditivním


155

postupem (chemickou mědí, nebo vodivým motivem zhotoveným tlustovrstvou technologií tiskem polymerních vodivých past a následným vytvrzením). Dvouvrstvé DPS (two-layer printed board) - Vodivé obrazce jsou vytvořeny na obou stranách základního materiálu subtraktivním příp. aditivním postupem. Vrstvy jsou nejčastěji propojeny pokovenými otvory. Vícevrstvé DPS (multilayer printed board) - Výsledná deska sestavená z určitého počtu stavebních desek a lepicích listů, s třemi a více vodivými obrazci, podle potřeby vzájemně propojenými MID (moulded interconnect devices) MODULÁRNÍ PROPOJOVACÍ STRUKTURY /rozdílné typy dielektrik, neohebné i ohebné/ Jedná se o vícevrstvé propojovací struktury. • Vícevrstvé DPS s vysokou hustotou propojení (high density interconnection - HDI) • Plošné drátové spoje (multiwire) • DPS s kovovým jádrem • Vícevrstvé DPS se zaintegrovanými dielektrickými vrstvami • MCM - L (multichip modules - type L) MODULÁRNĚ HYBRIDNÍ PROPOJOVACÍ STRUKTURY /rozdílné dielektrické typy i pracovní principy, neohebné i ohebné/ Jedná se o vícevrstvé propojovací struktury. • Elektricko - optické DPS • Multifunkční DPS - elektricko - optické DPS se zaintegrovanou tenkovrstvou technologií Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s s druhy a způsoby dělení propojovacích struktur .

Kontrolní otázky a neřešené příklady: - Kolikativrstvé jsou struktury s vysokou hustotou propojení (HDI)? - Dvouvrstvé DPS zhotovené z plátovaného materiálu FR-4 jsou v hodnocení dle typu dilektrika monolitické nebo modulární?

156


9.2 METODY VÝROBY PROPOJOVACÍCH STRUKTUR Cíle kapitoly: Seznámení se s základními postupy při výrobě DPS.

subtraktivní technologie Na měděné fólii je vytvořen motiv zpravidla krytý leptuodolnou vrstvou. Leptá se měděná fólie různé tloušťky. aditivní technologie Vodivé cesty i pokovení otvorů je vytvořeno jen chemickou mědí bez procesu leptání, nebo sítotiskem.vodivých past semiaditivni technologie Vodivé cesty i pokovení otvorů se vytvářejí galvanicky na chemicky zvodivělém povrchu s požadovaným motivem. Nepoužívá se leptání, jen mikrolept.

SUBTRAKTIVNÍ TECHNOLOGIE Subtraktivní technologií je možno vyrábět všechny druhy DPS. Existuje mnoho modifikací lišících se způsobem zesílení vodivých motivů i druhem leptuodolného rezistu (organický příp. anorganický). Hlavní typy subtraktivních postupů: pattern-plating - Materiál plátovaný Cu fólií, vodivé cesty a otvory jsou galvanicky zesíleny mědí, poté pokoveny Sn ev. Sn/Pb rezistem. Po odstranění (odstripování) fotorezistu je odhalená měď leptána. Jako leptuodolná vrstva slouží Sn, Sn/Pb, Au aj. - nejrozšířenější technologie. pattern-plating s diferenčním leptáním - Plátovaný materiál s tloušťkou Cu folie 5 um, vodivé cesty a otvory zesíleny galvanickou mědí. Po odstranění fotorezistu je provedeno leptání. panel plating, tenting - Plátovaný materiál včetně otvorů je chemicky a galvanicky pokoven mědí. Galvanické zesílení mědí se provede na celém povrchu. Po nanesení/expozici/vyvolání fotorezistu zůstanou otvory a vodivé cesty maskovány (kryty) fotorezistem, který slouží jako leptuodolná vrstva (leptací rezist).

•

VÝROBA JEDNOVRSTVÝCH DPS

Technologický postup (různé modifikace) závisí na sériovosti výroby, na vybavenosti technolo-gickými zařízeními, na výrobních zvyklostech i na používaných materiálech. Kritériem je zejména cena, požadavkem vyhovující kvalita. Do výrobního procesu vstupuje


157

jednostranně plátovaný základní materiál a podklady pro výrobu DPS – vrtací data, matrice vodiých cest (negativ/pozitiv), matrice nepájivé masky a servisního potisku.

•

•

•

Sériová výroba o sítotisk - nepožaduje-li se velká přesnost (levnější) o fotoproces - větší přesnost (dražší) Malosériová výroba o fotoproces + případně sítotisk na nepájivou masku Prototypy (kusová výroba) o na vše se použije fotoproces

Technologické postupy: SÉRIOVÁ VÝROBA 1) zhotovení přířezů (pomoci elektrických nebo optických nůžek, přířezy jsou znečištěné) 2) mechanické čištěni znečištěných povrchů přířezů (kartáčování + oplach deionizovanou vodou + sušení) 3a) sítotisk motivu na stranu s měděnou fólií (natisknutá sítotisková barva kryje vodivý motiv i pájecí plošky a zároveň funguje jako leptuodolná vrstva - plní funkci leptacího rezistu) 4a) leptání - způsob leptání (volba leptadla) nesmí narušovat leptuodolnou vrstvu 3b) nanesení fotorezistu, expozice, vyvolání. • fotorezist buď kryje vodivý motiv a funguje jako leptuodolná vrstva, nebo • fotorezist kryje místa, která mají být leptána a pak je třeba nanést galvanicky leptuodolnou vrstvu SnPb na odhalenou měď. Po odstranění fotorezistu následuje leptání 4b) leptání - způsob leptání (druh leptadla) nesmí narušit vrstvu, která kryje budoucí vodivý motiv 5) odstranění leptacího rezistu (tj. odstranění sítotiskové barvy, fotoreistu nebo Sn, Sn/Pb) 6) vrtání (NC vrtačky) 7) mechanické odstranění otřepů, mechanické čištění, chemická předúprava 8) naneseni nepájivé masky a její zpracování 9) servisní potisk (označení součástek na DPS) 10) HAL (hot air levelling- metoda selektivního žárového pokrytí pájkou), jiná finální povrchová úprava

MALÁ SÉRIE + PROTOTYP 1) 2) 3) 4)

zhotovení přířezů + paketování vrtání kartáčování laminace fotorezistu

158


5) exponování motivu, vyvolání, oplachy, sušení 6) galvanicky vrstva Sn, SnPb 7) stripování fotorezistu 8) leptání (amoniakální báze) 9) odstranění Sn, Sn/Pb 10) kartáčování, chemická předúprava povrchu 11) nanesení nepájivé masky (fotocestou/sítotiskem) 12) servisní potisk 13) HAL, ev. jiná finální povrchová úprava •

VÝROBA DVOUVRSTVÝCH DPS

SUBTRAKTIVNÍ TECHNOLOGIE PATTERN PLATING Galvanickou mědí jsou zesíleny vodivé cesty a pokovené otvory. Na ni je nanesena leptuodolná vrstva - tj. Sn, Sn/Pb vrstva. Po odstranění fotorezistu následuje proces selektivního leptání. Je to nejpoužívanější technologie výroby dvouvrstvých DPS. Technologický postup: 1. 2. 3. 4.

nastřihání přířezů paketování přířezů (tj. fixace více přířezů (3-4) pomocí technogických kolíků) vrtání odstranění nečistot a otřepů (kartáčováni + oplach vodou + sušení) 5. zvodivění otvorů používají se tyto typy: • chemická měď • metoda přímého pokovení např. DMS 2 • pokovovací inkoust (na bázi Ag) 6. galvanická měď (asi 2 µm) 7. kartáčování + oplach + sušení - vytvoření rovnoměrné vrstvy 8. nanesení fotorezistu (laminace z obou stran) 9. expozice (obě strany) + vyvolání + sušení 10. galvanické zesílení mědi (asi 25 µm) 11. pokovení Sn (SnPb) - minimálně 6 µm 12. odstranění fotorezistu 13. leptání (amoniakální - síranové) 14. odstranění galvanicky naneseného cínu 15. kartáčování 16. zhotovení nepájivé masky strany A (strana pájení) a strany B


159

17. servisní potisk strany B, příp. i strany A 18. povrchová úprava plošek a pokovených otvorů • HAL (žárové pocínování) • inhibitory oxidace mědi • chemicky nanesená vrstva cínu Sn • chemicky nanesená vrstva stříbra Ag • mezivrstva chemicky nanesené vrstvy niklu a na povrch vrstva chemického zlata Au 19. tisk polymerní stínící vrstvy (na bázi Cu nebo Ni) 20. tisk vodivého inkoustu (na bázi grafitu) 21. kontrola kvality

Obrázek 9.1: Příklad tg. postupu výroby dvouvrstvých DPS

ADITIVNÍ TECHNOLOGIE Při tomto postupu je obrazec plošného spoje vytvořen jen chemickou mědí bez procesu leptání. Používá se jak tvrzený papír tak i sklolaminát, speciální materiál je impregnovaný Pd nebo CuO/Cu2O. Ke zvodivění požadovaného propojovacího motivu, pájecích plošek, otvorů aj. dojde působením redukčního činidla. Negativ požadovaného motivu vytvoříme technikou sítotisku nebo fotoprocesem.

160


Výhody: •

nižší výrobní náklady, menší počet výrobních operací (redukce z 28 na 19), 50 % ceny základního materiálu, 25% úspora nákladů

•

ekologický přínos - úspory oplachových vod, rozpouštědel, úspory z recyklace základních materiálů

•

nedochází k podleptání spojů, což umožňuje výrobu náročnějších motivů, šířka spoje ev. mezery 25 - 100 µm při použití fotorezistu a 150 - 250 µm u sítotiskových technik

•

zvýšení spolehlivosti snížením pnutí v pokovených otvorech Nevýhody:

•

nedořešené materiálové i technologické otázky

•

proces i přes nesporné výhody je dosud málo rozšířen (zejména v Evropě)

Technologický postup 1. přířezy (základní materiál není plátovaný) 2. vrtání 3. katalytická úprava povrchu (vhodné podmínky pro uchyceni chemické mědi) 4. laminace fotorezistu a vytvoření negativního obrazce vodivých cest 5. chemická měď 6. odstraněni fotorezistu 7. nepájivá maska 8. HAL 9. tisk polymerní stínící vrstvy (na bázi Cu nebo Ni) 10. tisk vodivého inkoustu (na bázi grafitu) 11. kontrola kvality •

VÝROBA VÍCEVRSTVÝCH DPS (MULTILAYER) Realizace větší hustoty plošných spojů, kterou nelze uskutečnit na dvouvrstvých DPS. VV DPS se skládají střídavě z vrstev vodivých obrazců (signálových, napájecích, zemnicích i stínicích) a izolačních vrstev, přičemž vodivých vrstev je více než dvě. U VV DPS jsou vyšší nároky na komplexně zvládnutou technologii, včetně požadavku vybavenosti technologickými zařízeními

Stavební DPS základní stavební prvek VV DPS, zhotovený z jednostranně nebo oboustranně plátovaného materiálu. Deska je vyrobena na hrubém přířezu a má jeden nebo dva vodivé obrazce. Není samostatným výrobkem.


161

Lepicí list (bonding sheet) též Prepreg lepící fólie určená pro spojení a zároveň odizolování dvou nebo více stavebních desek ve výslednou vícevrstvou desku. Je to neúplně vytvrzený základní materiál tl. 0,05 - 0,18 mm, jehož vytvrzení je dokončeno při procesu laminace, kdy získá požadované vlastnosti. Tvoři izolační vrstvu. Pozn.: lepicí list se v zahraniční literatuře označuje též jako B - resin a po vytvrzení jako C - resin Technologie zhotovení vnitřních vrstev (stavebních DPS ) 1. úprava povrchu 2. laminace fotorezistu 3. zhotovení pozitivního obrazce 4. leptání 5. odstranění fotorezistu 6. chemické černění bod 1 - 6, používá se oboustranně plátovaný sklolaminát tloušťky 0,20 až 0,70 mm: Skládáním stavebních desek a prepregů s přesným sesouhlasením technologických otvorů/značek, přiložením vnějších plátovaných materiálů a následnou laminací dostaneme oboustranně plátovanou vícevrstvou strukturu: 1. skládání stavebních DPS, prepregů a plátovaných vnějších vrstev (příp. jen krycích měděných fólií) 2. vakuová laminace - za daného tlaku a teploty dojde ke spojení vrstev pomocí prepregů 3. další postup zpracování je jako u technologie pattern plating od bodu 3/ Pozn.: Výsledná tloušťka vícevrstvé DPS je od 1 do 6 mm. U většiny VV struktur je však od 1,5 do 2,0 mm FLEXIBILNÍ VÍCEVRSTVÉ STRUKTURY se používají pro speciální, zejména vojenské, aplikace. Zpracování je obdobné jako u neohebných propojovacích struktur. Nepájivá maska je nahrazena krycí vrstvou, ve které jsou otvory pro pájecí, testovací aj. plošky zhotoveny vrtáním, frézováním, stříháním, ražením, laserem. Jako lepící vrstvy se používají nejčastěji akrylátové, ale i polyimidové a epoxidové pryskyřice. Polyimidové flexibilní struktury nabízejí velmi dobré výkonové charakteristiky v širokém rozsahu pracovních teplot od kryogenních po teploty pájení. Pro TAB aplikace lze použít metodu chemického frézování. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s s druhy a způsoby výroby propojovacích struktur .

Kontrolní otázky a neřešené příklady: - Jaký je rozdíl mezi slepým a vnitřním propojovacím otvorem - Porovnejte úroveň podleptání vodivého motivu u technologie panel a pattern plating? - U HDI se často kombinují 2 typy laserů. Jaké a čím se liší?

162


9.3 POPIS STANDARDNÍCH OPERACÍ PŘI VÝROBĚ DPS Cíle kapitoly: Seznámení se s základními výrobními kroky u výroby zejména dvouvrstvých DPS.

•

MECHANICKÉ OPERACE

DĚLENÍ MATERIÁLU Stříhání přířezů: • elektrickými nebo optickými nůžkami se provádí dělení základních rozměrů plátovaných materiálů na jednotlivé přířezy a po technologických operacích i ostřižení vyrobené DPS na konečný rozměr • vodním paprskem Frézování a drážkování vyrobených DPS: drážkování: úhel drážkování 30-45°, hloubka drážkování min. 0,1 mm, neprofrézovaná tloušťka jádra 0,45 +/- 0,1 mm Tolerance rozměrů dodávaných DPS: frézovaných a ražených: +/- 0,1 mm stříhaných: +/- 0,3 mm drážkovaných (po oddělení): +/- 0,4 mm

ZHOTOVOVÁNÍ OTVORŮ MECHANICKÉ VRTÁNÍ • vrtačky s několika vřeteny, uloženými na vzduchových ložiscích, 5 až 80 tisíc otáček/min, • posuv x, y, z, NC řízení, data přímo z návrhového systému • použití i pro microvia technologie s otvory menšímí než 150 µm KARTÁČOVÁNÍ • • • •

pomocí oscilujících kartáčů (nylon, brusivo Al2O3, SiC) provádí se pod vodou vysokotlaký oplach deionizovanou vodou sušení


163

FOTOLITOGRAFICKÉ OPERACE

FOTOREZIST A JEHO ZPRACOVÁNÍ Fotorezist - světlocitlivý materiál, který mění své vlastnosti působením světelného záření určité vlnové délky. Základní požadavek: musí odolávat pokovovacím případně i leptacím lázním (tenting postupy). •

kapalný - levnější, nanáší se zpravidla navalováním mezi dvěma válci, nejnovější typy jsou ve formě koloidního roztoku, nanáší se elektroforeticky, dosahované rozlišení až 25 µm

•

tuhý, sendvičová struktura, nanáší se laminováním o /PET (nosná, krycí fólie) - chrání rezist, odstraní se po naexponování fotorezistu, fotocitlivá vrstva, vrstva o /PE (separační) - odděluje se při laminováni

•

typy - negativní - používá se více, levnější, horší rozlišovací schopnost (360-420 nm) - působením záření naexponované části zpolymerují a kryjí - pozitivní - (380-405 nm) zářením se naruší struktura a ve vývojce odplaví

Technoloqický postup zpracováni fotorezistu 1. laminace na očištěnou desku (tj. navalováni) 2. prodleva 10 min (aktivování adhezní složky - přilnavější) 3. expozice (zkoušky optickým klínem) 4. prodleva 15 min 5. vyvolání (ostřik, roztok 1% Na2CO 3, teplota 30oC, oplach vodou) 6. sušení • fotorezist mění při expozici barvu (modrá -> světle modrá) •

stripování se provádí v 5% roztoku KOH (před leptáním u technologie pattern plating, po procesu leptání u technologie tenting, ev. po špatné expozici a vyvoláni)

LAMINACE (fotorezistu, ev. tuhé nepájivé masky) viz obr.

Hlavní parametry: • teplota předehřevu procesu • rychlost posuvu • přítlak

Obrázek 9.2: Laminace fotorezistu

a

laminačního

164


Výrobci fotorezistu: DuPont, Shipley aj. Dále je nutná nízká prašnost (10 až 100 tisíc částic / m3) a žluté osvětlení

EXPOZICE Přenesení obrazu vodičů, pájecích plošek, testovacích bodů aj. z filmové matrice (negativní nebo pozitivní) nebo přímo (LDI) na světlocitlivou vrstvu (negativní nebo pozitivní), která je s ní v kontaktu filmová matrice - nalaminovaný fotorezist na plátovaném základním materiálu filmová matrice - nanesená fotocitlivá nepájivá maska na substrátu s vodivým motivem vakuové rámy, rtuťové výbojky (3-5 kW) s optimální vlnovou délkou (dle typu fotorezistu nebo nepájivé masky), integrační fotometr - kontrola expoziční doby nahrazena kontrolou dávky světla. Po naexponování zůstává tuhý film krytý polyesterovou fólií.

VYVOLÁNÍ

•

•

negativně pracující fotorezist, nepájivá maska - dojde k odstranění fotorezistu, nepájivé masky z oblastí nevystavených účinkům světelné energie,

•

pozitivně pracující fotorezist (jen tekutý) - odstranění z osvícených míst

•

průběžné vyvolávací zařízení s oboustranným ostřikem, pro malé série lze použít zásobníkové systémy, jako vyvolávací roztok se používá 1% roztok uhličitanu sodného ve vodě s pracovní teplotou 30 - 35 °C.

CHEMICKÉ A GALVANICKÉ PROCESY

chemické pokovení - nanášení vrstvy vodivého materiálu autokatalytickou reakcí, bez přítomnosti elektrického proudu (Cu, Ni, Au aj.) galvanické pokovení - nanášení vrstvy vodivého materiálu z pokovovacího roztoku průchodem elektrického proudu (Cu, Sn, Ni, Au aj.). Množství vyloučeného kovu m na katodě odpovídá elektrochemickému gramekvivalentu A pokovovaného kovu, procházejícímu proudu I a době pokovení t. m = A.I.t GALVANICKÁ LINKA •

soustava van, ve kterých probíhají na přířezech DPS chemické předúpravy, chemické resp. galvanické pokovení.

•

pohyb závěsů s upevněnými přířezy a jejich ponor do odpovídajících van je programově řízen ( časová prodleva, proudová intenzita, číslo vany aj.). Cemické přeúpravy - mají za úkol zkvalitnit následný proces, zejména zlepšit přilnavost povlaku (např. mikrolept v kyselině sírové, odstranění zbytků po vrtání v permanganátové lázni aj.)


165

LEPTÁNÍ MĚDI •

volba typu leptadla závisí na použité leptuodolné vrstvě (galvanický cín, ev. fotorezist)

•

nejčastěji se používá amoniakální síranová lázeň + čpavek nebo kyselé leptací roztoky

•

nutná je regenerace leptacího roztoku a zpětné získávání Cu (ekologické i ekonomické ůvody)

STRIPOVÁNÍ CÍNU •

•

chemický proces selektivního odstraňování vrstvy cínu z mědi. Používají se zpravidla směsi organických kyselin

APLIKACE OCHRANNÝCH A STÍNÍCÍCH VRSTEV, POTISKY

NEPÁJIVÉ MASKY Nepájivá maska /solder mask/ (někdy též pájecí rezist), nejčastěji jako permanentní Funkce: • minimalizuje tvorbu můstků a zkratů pod nepájivou maskou (je-li použit nestripovaný Sn) • omezuje tvorbu můstků a zkratů na vodičích a pájecích ploškách DPS a mezi nimi • umožňuje snadnější optickou kontrolu zapájených i nezapájených DPS • částečně chrání DPS před klimatickými vlivy • zajišťuje mechanickou ochranu tenkých vodičů proti poškození (při opravách aj.) • snižuje spotřebu pájky při strojním pájení Dělení: a)Snímatelná maska (temporary solder mask) • jako přechodná (mezioperační) krycí vrstva. Snímatelná maska chrání zejména pokovené otvory a povrchy se speciální povrchovou úpravou např. Au, Ag aj. před galvanickým pokovením, HALem nebo zapájením. Po těchto procesech následuje odstranění masky vodou (definovaná teplota a tlak ostřiku) nebo sloupnutím. Ruční doosazení součástek a mechanických prvků a dodatečné zapájení. • nanáší se sítotiskem, programově řízeným dávkovačem, ev. ručně • barva modrá, přírodní b)Permanentní nepájivá maska (Permanent Solder Mask) elektroizolační ochranná vrstva nanesená na neosazené desce plošného spoje definované tloušťky od 12,5 µm do 100 µm, barvy zpravidla zelené

166


Nepájivá maska se nanáší zejména na DPS s měděnými vodiči (SMOBC - Solder Mask Over Bare Copper), cín musí být odstraněn-odstripován. Pokud se nanese nepájivá maska na DPS s plošnými vodiči krytými cínovým rezistem, dojde ve většině případů při strojním pájení ke zvrásnění nepájivé masky - tzv. efekt pomerančové kůry.

Tekuté se dělí na: sitotiskové • barva se nanáší přes síto s motivem, jsou levnější, vhodné pro velké série • barva je jednosložková nebo dvousložková epoxidová nebo epoxi/akrylátová • přesnost natisknutého motivu nepájivé masky je dána sesazením síta s DPS, vlastním protažením síta a technologií tisku fotocitlivé • jsou více používané, po nanesení vrstvy se obrazec získá naexponováním, vyvoláním a následným vytvrzením (dvoustupňová polymerace) • nanášení definované tloušťky vrstvy se provádí: clonou (rychlý posuv dopravníku s DPS, barva vytéká štěrbinou orientovanou napříč pohybem dopravníku, vhodné pro velké série DPS) sítotiskem (přes prázdné síto, síťovina např. POLYMON 54T) elektrostaticky navalováním • přesnost motivu nepájivé masky je dána sesazením filmové matrice s DPS Tuhé: Tuhá fotocitlivá nepájivá maska-sendvičová struktura - obdoba fotorezistu, jsou dražší, nanášejí se laminováním na vakuovém laminátoru, aby nevznikaly vzduchové kapsy.

Obrázek 9.3: Technologické omezení u sítotiskové nepájivé masky

SERVISNÍ POTISK Servisní potisk se nanáší na nepájivou masku. Slouží k natisknutí obrysu osazovaných součástek, jejich polarity i kódování dle rozpisky. Servisní potisk dále označuje testovací a napájecí body.


167

Na servisní potisk se používá jednosložkový/dvousložkový epoxid nebo akrylát barvy bílé či žluté, který je teplotně odolný a musí být kompatibilní s nepájivou maskou i mít dobrou přilnavost. Servisní potisk se nanáší přes síto s motivem nebo se zhotovuje fotoprocesem (pro malé série a prototypy). Zpracování je podobné jako u nepájivé masky. Požadavky na vzdálenost mezi pájecí ploškou a servisním potiskem (a) by se měly shodovat s požadavky na nepájivou masku a = 0,4 mm viz Obrázek 9.4. VODIVÝ INKOUST Slouží ke zhotovení vodivých motivů na základním materiálu i na nepájivé masce (zejména propojovací můstky u jednovrstvých DPS). Vodivé inkousty jsou tvořeny vodivými částicemi na bázi grafitu či stříbrných částic spojené vhodným pojivem. Vodivý inkoust se nanáší technikou sítotisku přes definovanou hustotu síta s motivem, např. Polymon 110 SL. Příklad aplikace vodivého inkoustu je na Obrázek 9.4

Obrázek 9.4: Servisní potisk a Příklad aplikace vodivého inkoustu

STÍNÍCÍ A ODPOROVÉ VRSTVY Slouží k vytváření stínících a odporových vrstev na základním materiálu i na nepájivé masce. Materiály jsou tvořeny vodivými částicemi na bázi měděných, niklových aj. částic spojených vhodným pojivem. Nanášejí se technikou sítotisku přes síto definované hustoty s motivem, nebo se zpracovávají fotolitograficky. •

FINÁLNÍ POVRCHOVÁ ÚPRAVA

Úprava měděného povrchu, zejména ochrana před oxidací (dlouhá doba skladovatelnosti). Typ povrchové úpravy musí respektovat požadavky na následnou montáž. Druhy: HAL (Hot Air Levelling) žárově se nanáší vrstva PbSn, která je stabilnější než povlak Sn (galvanicky nanesený). PbSn slouží jako povrchová ochrana Cu proti oxidaci. V současné době je to nejrozšířenější úprava. DPS je uchycena vertikálně, ponořena do tavidla a poté do vany s roztavenou pájkou nejčastěji Sn63Pb, teploty max. 250°C po dobu asi 3 s, poté je vytahována z pájky a ofukována z trysek horkým vzduchem. Působením horkého vzduchu při daném tlaku se

168


přebytek pájky sfoukne a zůstane cca 6um tlustá vrstva PbSn. Předpokládá se, že použití HALu se začne výrazně omezovat, zejména z ekologických a aplikačních důvodů Základní nedostatky HALu: • nedostatečná rovinnost pájecích krytých pájkou, 1-20 µm viz. obr. • horší spolehlivost procesu • teplotní šok DPS • přítomnost olova v pájce nemožnost kontaktování vodičů •

ploch

Obrázek 9.5: Typický vzhled pokoveného otvoru s HALem OSP (Organic Surface Protectives) Chemická metoda nanášení organických inhibitorů oxidace mědi na odhalený měděný povrch DPS, zpravidla po tisku nepájivé masky. Používají se často látky na bázi benzoimidazolů. Vrstvy jsou fixovány na povrch slabými Van der Vaalsovými silami OSP metoda je rošířena zejména v Asii, upřednostňuje se na jednovrstvé DPS, výborná rovinnost povrchu, kratší doba garantované skladovatelnosti. Ni/Au Chemická metoda nanášení vrstevy niklu a poté vrstvy zlata chemickou cestou na odhalený měděný povrch DPS, zpravidla po tisku nepájivé masky. Používají se bezkyanidové zlatící lázně. Metoda se preferuje v náročnějších aplikacích, výraznou předností je rovinnost povrchu i možnost kontaktování. Tabulka 4: Srovnání různých typů PÚ HAL Vícenásobný teplotní cyklus Rovinnost povrchu Tloušťka vrstvy /um/ Fine Pitch aplikace Kontaktování Teplotní stres nad 65°C Údržba lázně Řízení procesu Náklady Ekologické aspekty(olovo) Min. doba gar. pájitelnosti

ano ne 1 - 20 probl. ne ano obtížná střední střední špatné 12 měs.

NiAu

OSP

chem. Ag

ano ano 5 ano ano ne střední obtížné vysoké dobré 12 měs

probl. ano 0,5 ano ne ne snadná snadné nízké dobré 3 měs.

ano ano 0,16 ano ano ne snadná snadné střední dobré 3 – 12 měs.


169

Minimální doba pájitelnosti DPS po skladování v následujících podmínkách: teplota 15 - 35°C, rel. vlhkost: 45 - 75 %, DPS balené v PE sáčcích Pozn.: Přímý konektor má měď chráněnou galvanickou vrstvou Ni/Au. Vlastní pokovení se provádí po nanesení nepájivé masky, servisního potisku i HALu. Po odstripování SnPb z oblasti přímého konektoru nebo po odstranění snímatelné nepájivé masky se galvanicky nanesou vrstvy Ni a následně Au. Teprve poté může dojít k mechanickému odstranění „propojovacího hřebínku“.

•

VÝROBCI MONTÁŽNÍCH A PROPOJOVACÍCH STRUKTUR V ČR

se orientují na výrobu monolitických propojovacích struktur neohebných (jedno, dvou a vícevrstvé) s preferencí subtraktivních technologických procesů. Technologické hranice v tuzemsku: min. šířka vodiče 0,2 mm, min. šířka mezery 0,2 mm, min. průměr otvoru po pokovení 0,3 mm Někteří z výrobců: AWOS Pardubice, CEA PRODUCT Boskovice, CUBE CZ Liberec, ČEMEBO Blansko, MESIT PCB Uherské Hradiště, MEV Praha, PCB Benešov, PRAGOBOARD Praha, PS KORUNNÍ Praha, UNIT EXPERT Přelouč, ZAT Příbram aj. Každý z výrobců má svá specifika a pro zadání výroby je třeba konzultovat formáty dodaných podkladů i technologické požadavky zpracování

•

METODY KONTROLY KVALITY

Zkušební metody pro hodnocení kvality jak základních materiálů pro montážní a propojovací struktury ČSN EN 61189 - 2 tak i vlastních montážních a propojovacích struktur i sestav dle ČSN EN 61189 - 3. Metody se dělí do několika kategorií: P: metody přípravy/aklimatizace před zkouškou (tzv. kondiciování) V: vizuální zkušební metody D: rozměrové zkušební metody C: chemické zkušební metody M: mechanické zkušební metody E: elektrické zkušební metody N: metody zkoušení vlivů prostředí X: další zkušební metody Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s některými mechanickými operacemi během výroby DPS. Poznali jste základní fotolitografické, chemické a galvanické metody a způsoby leptání. Kolik µm mědi vyloučíme elektrolyticky z měděné lázně při prodové hustotě 2A/dm2 za 20 minut na měděnou desku? Kontrolní otázky a neřešené příklady:

170


Jaké se používají metody k dělení přířezů? - jaký je rozdíl mezi negativním a pozitivním fotorezistem? - jaký je rozdíl mezi chemickým a galvanickým pokovením? - jaký je rozdíl v procesu leptání u technologie panel plating a pattern plating?


171

10 MONTÁŽNÍ A PROPOJOVACÍ SESTAVY Montážní a propojovací sestavy, častěji nazývané jako montážní celky nebo osazené DPS, se skládají z elektronických součástek, elektromechanických i mechanických prvků osazených, upevněných i propojených s montážní a propojovací strukturou. Montážní a propojovací sestava musí splňovat požadovanou funkci a zejména být spolehlivá a cenově dostupná. Pro spolehlivou montážní a propojovací sestavu je nezbytné kromě kvalitních vstupních dílů i materiálů dodržet sled montážních kroků s požadovanou kvalitou technologických operací včetně osazení správného typu součástky, její hodnoty, orientace, mechanického upevnění i elektrického propojení s deskou plošných spojů. Základem pro realizaci montážní a propojovací sestavy je výrobní dokumentace, která obsahuje rozpisky součástek, osazovací schémata i technologické postupy montáže. Definice montážní a propojovací sestavy dle ČSN EN - na montážní a propojovací struktuře jsou namontovány elektronické součástky i mechanické prvky z jedné nebo obou stran.

10.1 DRUHY MONTÁŽNÍCH A PROPOJOVACÍCH SESTAV Cíle kapitoly: Seznámení se s základními termíny a postupy v montáži eelktronických prvků Montážní a propojovací sestavy jsou osazeny součástkami z jedné strany (typ 1) nebo z obou stran (typ 2). Montují se elektronické součástky určené pro zástrčnou technologii i povrchovou montáž (Through Hole Technology –THT, Surface Mount Technology - SMT) s různou konstrukcí vývodů, způsobů pouzdření i mechanické prvky. •

MECHANICKÁ MONTÁŽ zahrnuje operace prováděné na montážní a propojovací struktuře, např.: • • • • •

montáž nýtů, pájecích oček i konektorových pinů montáž chladičů, konektorů, úhelníků upevnění elektronických součástek nýtováním, montážních svorek fixace součástek pomocí tmelů i lepidel odizolování a upevňování vodičů a lanek

šroubováním,

pomocí

Mechanická montáž doplňuje montáž elektronických prvků s cílem dosažení požadované spolehlivosti i funkčnosti. Montáž se realizuje před nebo po montáži elektronických prvků:

172


Obrázek 10.1: Příklady upevnění součástek Kvalita upevnění montážních prvků se posuzuje zejména opticky, sleduje se shoda s požadavky norem např. IPC-A-610 B, IPC SM-782 aj.

•

MONTÁŽ ELEKTRONICKÝCH PRVKŮ

VÝVODOVÁ MONTÁŽ na montážní a propojovací strukturu s upevněnými mechanickými prvky se montují vývodové součástky. Vlastní proces montáže spočívá v natvarování vývodů, osazení do otvorů DPS a zapájení. Některé elektronické prvky jsou ještě často fixovány mechanicky např. pomocí nýtů, šroubů na desce plošného spoje. TVAROVÁNÍ VÝVODŮ Hlavním úkolem natvarování je, aby byly součástky lépe fixovány na DPS během procesu pájení a po pájení zvýšily spolehlivost pájeného spoje. Před tvarováním vývodů je nutno určit rastr tvarovaných vývodů (tj. vzdálenost mezi vývody - buď z technické dokumentace nebo přímo z hotové DPS) i vlastní tvar a délku vývodu. Tvary vývodů jsou znázorněny na obr.

Vývody součástky jsou fixovány v otvorech následujícími způsoby: a) vlastní hmotností viz. a), b), d), g) b) pružností natvarovaných vývodů viz obr. c),e), f), i), j) c) zahnutím vývodů na druhé straně desky (tg. cut and clinch) d) pomocí upevňovacích prvků (přišroubování chladiče k DPS aj.) Pro některé aplikace vyhovuje tvarování dle h) a osazení vývodové součástky na pájecí plošky a pájení postupy jako v povrchové montáži

Obrázek 10.2: Tvary vývodů


173

Obrázek 10.3: Fixace vývodů tzv. technoloogií cut and clinch Pro zvýšení spolehlivosti při náročnějších aplikacích se požaduje vývody na spodní straně DPS zahýbat, tzv. technologie cut and clinch. Tyto zvýšené požadavky má např. automobilový průmysl, trakce, armáda, aj. OSAZOVÁNÍ se provádí ručně nebo strojově. Rozhodující je sériovost, požadavky na kvalitu i vybavenost technologickými zařízeními. Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s některými typy mechanické montáže

Kontrolní otázky a neřešené příklady: - Vyjmenujte některé druhy mechanické montáže

10.2 TECHNOLOGICKÉ POSTUPY MONTÁŽE Cíle kapitoly: Seznámení se s základními montážními technologiemi.

•

RUČNÍ MONTÁŽ:

prototypové vzorky hlavní zásady pro osazováni vývodových součástek: • osazování začínáme zleva doprava, odshora dolů, • postupujeme od nejmenších součástek po největší. Pozn.: je vhodné prověřit správné tolerance otvorů na DPS a průměry vývodů součástek, rozteče vývodů a případně postup osazování modifikovat. rozpiska + osazovací plán

+

DPS + součástky + mechanické prvky

Postup: • upevnění mechanických prvků • ruční eventuálně poloautomatické tvarování a zkracování vývodů elektronických součástek pomocí přípravků, nástrojů i zařízení

174 • • • • • • •

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně osazení ruční, případně s poloautomatickou podporou pájení strojní (vlnou) případně ruční čištění doosazení (po pájení vlnou) vizuální kontrola testování, opravy oživování

malosériová produkce jedná se o desítková a stovková množství DPS. Je nutné zvolit optimální technologii - tvarování (tvarovací poloautomaty na axiální i radiální součástky) • zahnutí a zkrácení vývodů - preference nejjednoduššího tvaru, kdy součástka leží na DPS vlastní hmotností a vývody nejsou v otvorech mechanicky fixovány • natvarování a zkrácení vývodu - součástka často neleží na DPS, součástka je mechanicky fixována pružností vývodu v otvoru - osazení pomocí osazovacích poloautomatů nebo ručně. Principiálně jsou k dispozici 2 typy osazovacích poloautomatů: • s horní projekcí, některé typy jsou vybaveny i technologií cut and clinch • s dolní projekcí (většinou se už nepoužívají) Osazovací poloautomaty osazované místo i orientaci součástky indikují světelným paprskem nebo laserem. Vlastní osazení je nutno provést manuálně. - doosazení (např. konektory, transformátory, cívky,..) - pájení strojní (vlnou) - čištění (je-li nutné) - dodatečná montáž po strojním pájení (tepelně citlivé součástky, součástky, které nelze hromadně čistit aj.), lokální čištění, je-li nutné - vizuální kontrola - testování - opravy STROJNÍ: velkosériová produkce nasazení automatů a robotů s minimalizací lidské práce. Pro osazovací automat se axiální součástky používají sekvenčně páskované a verifikované (proměření jejich hodnot, polarity). Tvarováni a fixace součástek (cut and clinch) se provádí přímo na osazovacích automatech. Osazovací automaty se programují, využívají se data z návrhového systému.


175

Obrázek 10.4: Znázornění automatizované montáže elektronických součástek Technologický tok: napáskované součástky axiální

-

sekvencer - vystřižení součástky z původního pásu a zařazení do nového pásu dle sekvence osazovacích kroků platných pro osazovací automat verifikátor - proměření hodnot, tolerančních polí i polarit v sekvenčním pásu

součástky napáskované radiální + součástky v tyčích + DPS

napáskované součástky axiální sekvenčně řazené verifikované

- osazovací automat axiálních součástek - osazovací automat radiálních součástek - osazovací automaty integrovaných obvodů - robotizované pracoviště (doosazení speciálních součástek)

strojní pájení vlnou vizuální kontrola testování opravy výstupní kontrola Výrobci osazovacích zařízení: UNIVERSAL, AMISTAR, SIEMENS aj.

176


Pozn.: Vývodové součástky osazené do otvorů lze také pájet přetavením pájecí pasty tzv. technologie SCRS. Podrobněji jsou techniky pájení rozebrány v kapitole pájení.

•

POVRCHOVÁ MONTÁŽ

Povrchová montáž se definuje jako montáž bezvývodových součástek nebo součástek s velmi krátkými vývody na DPS. Povrchová montáž je považována za 4. revoluci v elektrotechnice a první používání se objevují na počátku 70-tých let. Povrchová montáž s sebou přináší množství výhod, ale i náročnější technologii a složitější technologické postupy.

výhody (ve srovnání s vývodovou montáží): 1. miniaturizace (primární motivace) rozměry se redukují až na 1/3 původní velikosti výrazné snížení hmotnosti oboustranná montáž 2. vyšší spolehlivost lepší fixace součástek na DPS a odolnost proti vibracím (menší hmotnost, kratší vývod) menší parazitní kapacity a indukčnosti, snížení míry rušení signálu, menší prodlevy elektrických signálů - lepší vysokofrekvenční vlastnosti 3. automatizace výrobního procesu větší automatizace a snadnější in-line konfigurace 4. nižší cena méně osazovacích automatů, lze redukovat zaměstnanců v závislosti na integraci výrobního procesu menší požadavky na výrobní a skladové prostory (cca 50 % redukce) SMD součástky jsou materiálově méně náročné nevýhody: 1. větší nároky na návrh DPS 2. náročnější čištění prostoru pod součástkami 3. některé SMD prvky dražší ve srovnání s vývodovými 4. náročnější testování


177

TECHNOLOGICKÉ POSTUPY V POVRCHOVÉ MONTÁŽI ČISTÁ POVRCHOVÁ MONTÁŽ

KOMBINOVANÁ POVRCHOVÁ MONTÁŽ

Obrázek 10.5: Čistá a kombinovaná PM z jedné strany PM

KOMBINOVANÁ POVRCHOVÁ MONTÁŽ OBOUSTRANNÁ:

Obrázek 10.6: Kombinovaná povrchová montáž z obou stran

178


MONTÁŽNÍ LINKA A JEJÍ KONFIGURACE Montáž povrchově montovaných součástek dle výše uvedených postupů probíhá v technologických linkách. Zařízení jsou uspořádány logicky dle typického technologického toku, který vyžaduje odpovídající charakter výroby i typ montáže. Neexistuje tedy šablona, podle které se provádí konfigurace výrobní linky. Cílem je minimalizace výrobních nákladů, maximální kvalita produkce i maximální efektivita procesu. Faktory, které se podílí na dosažení těchto cílů jsou: • materiálové vstupy • úroveň technologického zařízení • technologický proces • organizační schopnosti lidí Provázanost těchto faktorů ve výrobním procesu je nezbytná a je označována jako technologická integrace. Uspořádání jednoduché automatizované technologické linky na povrchovou montáž vybavené pájením přetavením je na následujícím obr.

Obrázek 10.7: Montážní linka pro povrchovou montáž 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Zakladač neosazených DPS (loader) Sítotiskové zařízení in-line Mezioperační kontrola Dávkovač Mezioperační kontrola Osazovací automat povrchově montovaných součástek (SMD) Osazovací automat SMD Přetavovací pec Vykladač zapájených DPS (unloader)


179

Shrnutí kapitoly: Seznámili jste se s jednotlivými postupy v povrchové montáži součástek

Kontrolní otázky a neřešené příklady: - čím se liší kombinovaná povrchová montáž od tzv „čisté“ - je snadnější odstranění povrchově montované součástky pájené přetavením nebo vlnou a proč. Vycházejte ze schematických postupů.

180


11 Dodatky

11.1 Výsledky kontrolních otázek a neřešených příkladů 3.1. Stiskneme tlačítko Part nebo vybereme příkaz z menu Place→Part, po kterém se obrazí dialogové okno Place Part. Ze seznamu součástek aktuálně připojené knihovny zvolíme požadovanou součástku a potrvrdíme tlačítkem OK. V případě, že se součástka v aktuální knihovně nenachází, můžeme si připojit další knihovny použitím tlačítka Add Library. Tlačítkem Part Search také můžeme požadovanou součástku vyhledat ve všech dostupných knihovnách. Netlist je původně databáze obsahující seznam uzlů a seznam vývodů součástek k těmto uzlům připojených. Tímto způsobem je vlastně popsáno elektrické zapojení schématu. V dnešní době již tyto databáze mohou obsahovat šířky jednotlivých spojů, velikosti izolačních mezer mezi spoji a spoustu dalších údajů definovaných již při návrhu schématu. Význam Netlistu pak spočívá a možnosti přenášet tyto informace buď mezi editorem schémat a editorem desek nebo nejrůznejšími návrhovými systémy. 3.2. Add/Edit RouteMode - Režim prostého vedení spojů – Pokládá spoje přesně podle příkazů návrháře Edit Segment Mode - Režim oprav existujících spojů – Usnadňuje opravy již položených spojů Shove Track Mode - Režim vedení spojů s posouváním – Při pokládání spoje jsou okolní již položené spoje posouvány tak, aby splňovaly podmínky definovaných izolačních vzdáleností Autopath Route Mode - Režim vedení spojů-automatické pokládání spojů – Autorouter jednoho právě zvoleného spoje. Pokládá spoj tak, aby byly dodrženy izolační vzdálenosti 4.1. PowerLogic, PowerPCB + BlazeRouter ASCII soubor k přenosu dat mezi dvěma editory, obsahující seznam součástek a spojů, případně i návrhová pravidla Setup – Design Rules – Default


181

4.2 Při přesunu objektů nebo jejich tvorbě 1400 x 850 mm otevře se editační okno, napsat <50> a <ENTER> 4.3 Okno, které obsahuje sadu základních povelů pro manipulaci s objekty Patr Types – elektrické informace, CAE Decal – schematické značky, PCB Decal – fyzické pouzdro součástky Kurzorem na objekt, klávesa <9> () a ještě jednou totéž Roleta Windows – Drafting Toolbox, ikona „Add Text“ 4.4. Ne, to je možné pouze v editoru schémat PowerLogic Nástroje pro tvorbu (New), úpravy (Edit), vymazání (Delete) a kopírování (Copy) a funkce pro export a import vybraného objektu -

182


Na knihovnu univerzální (Common) a uživatelskou (User), která se při instalaci nové verze nepřepisuje. Dále existují knihovny rozdělené podle výrobců. File – Library – Lib. List – Shared File – Library – v roletovém okně Library vybrat …\analogdev, v rolet. Okně PartTypes vybrat AD-ADC80, tlačítko Delete 4.5 Ano, volbou Setup – Layer Definition – Layer Setup: volbou Elektrical Layer – Modify změnit počet, volbou Reassign přiřadit typ vrstvy a volbou Thickness nastavit tloušťku mědi a diel. konstantu pro danou vrstvu desky. Od globálního (Default) až po jednotlivé spoje (Net) definovat návrhová pravidla – tj. elektrické vlastnosti spojů a způsob routování Roleta Setup – Design Rules - … - Default – Clarence. V sekci Clarence kliknout na All. Otevře se editační okno, zapsat <13> a Roleta Setup – Design Rules. V okně Selected Layers vybrat Top a kliknout na , 4.6 Záznam, přímou (ze schematu na desku) a zpětnou (z desky do schematu) anotaci změn v zapojení K přímé komunikaci a přenosu dat mezi současně spuštěnými programy Buď souborem s konkrétním obsahem, nebo svým zástupcem K tvorbě výstupní dokumentace v PowerLogic, resp. v PowerPCB 5.1. Pracovní plocha, Řádek menu, Standartní nástrojová lišta a Stavový řádek Nástrojová lišta výběru objektů, Plovoucí informační okno a Plovoucí informační panel Setup – Preferences vyvolá dialogové okno se záložkami pro nastavení zákl.. parametrů (Global), parametrů kreslení (Design), výšky písma a tloušťky čar (Heights/Widths). Barevné prostředí se nastaví v dialog. okně Setup – Display Colors Setup – Preferences – Global, Cursor vybrat volbu Full scren, 5.2. -


183

Tvorbu neelektrických 2D objektů typu čára, oblouk, n-úhelník, kružnice a text, jejich uložení do knihovny, příp. načtení z knihovny. Ke sdružení jednotlivých objektů typu čára-čára, čára-text do jednoho celku, který se chová jako jeden objekt. Napřed funkcí Explode rozložit útvar na jednotlivé objekty, provést úpravu a funkcí Combine opět sloučit 5.3. Buď příkazem Copy, nebo kliknutím na ikonu ADD Part otevřít dialog. okno a z roletového seznamu použitých součástek ji vybrat Jeden základní a až tři alternativní Umožňuje realizovat spoj bez fyzického nakreslení Umožňuje zpřehlednit složitá schemata tím, že nahradí části schémat symboly ze kterých lze vytvořit blokové schéma Program automaticky obě části pojmenuje stejně -

Drafting – New Hierarchical Symbol

⇓

184


5.4. Part Types, CAE Decals, PCB Decal Schematická značka pro součástku v editoru schemat Pomocné a informační údaje o součástce, které nejsou nezbytně nutné pro vlastní tvorbu schémat File – Library – Part, vybrat Res 1/8W, v panelu Gates:

5.5. Clarence=izolační vzdálenosti, šířka spojů na DPS, Routing=pravidla routování pro autorouter HiSpeed=dynamické vlastnosti signálových spojů Jako součást netlistu nebo samostatně formou ASCII souboru volbou Tools – Export Rules to PCB Globální pro všechny spoje, Class pro skupiny spojů a Net pro jednotlivé spoje Minimálně dvě. Strana Top většinou jako stana pro montáž součástek (Component), strana Botom jako strana spojů (Routing) 5.6. k zaznamenávání změn v elektrickém zapojení, provedených při návrhu desky a jejich přenosu do schematu (a naopak) nástroje umožňující přímý přenos dat mezi programy, jež podporují tyto služby pro přenos návrhových pravidel a anotačních dat mezi oběma editory a autorouterem, pro přímé vkládání objektů vytvořených např. ve Wordu, Excelu apod. propojení se zdrojovou aplikací – s programem ve kterém byl vytvořen 5.7. -


185

Netlist, Statistická hlášení, rozpiska materiálu, výstupní dokumentace – tisk schémat Pomocí skriptů jak již dodaných s programem, tak nově vytvořených v BasicScript Editoru Všechny typy tiskáren, které obslouží systém Windows, včetně postskriptových, inkoustové plotry pracující s formáty HPGL a HGML a fotoplotry. Pokud není tiskárna ON-LINE lze nastavit „tisk do souboru“. 6.1. V horní části obsahuje systémová hlášení, v prostřední části umožňuje nastavení některých parametrů a v dolní části poskytuje grafickou informaci o měřítku zobrazení. Název spoje, počáteční a koncový bod (vývod součástky), šířka spoje a izolační mezery 1400 x 1400 mm 6.2. -

6.3. K cyklické záměně objektů vybíraných myší v oblastech, kde je obtížné určit přesně vybíraný objekt (překrývající se objekty) Viz kapitola 6.3. oddíl Funkce pro přesun objektů (Move) Na současnou aktivaci funkce ECO -

6.4. -

186


Metrická = jednotky mm, Units = jednotky Mils (1/1000 inch), palcová = jednotky inch (1 inch = 25,4 mm) Ze strany, v rohu, z boku zalomením spoje, pod libovolným úhlem Volbu, zda bude objekt vytvořen jako nový (Create New), nebo použit již vytvořený (Create from File) 6.5. Jedná se o operaci, která je zásahem do Netlistu – změna vůči scheatu Ikonou AddPart z nástrojové lišty funkce ECO 6.6. Při tvorbě pevné měděné plochy program ignoruje případné spoje položené v oblasti budoucí plochy, při vylévání mědí program automaticky izoluje spoje, nebo je propojí s mědí, pokud je tato měď součástí stejné sítě. Je automaticky vytvářen ve všech vrstvách, může existovat pouze jeden, nelze jej kopírovat. Různě umístěné popisy v dokumentačních vrstvách pro potisk a pro osazovací výkres 6.7. Odměřit a ukázat nejmenší vzdálenost (mezeru) objekt – objekt, spoj – objekt, spoj - spoj roh, střed úsečky, střed kružnice, kružnice/oblouk, průsečík, libovolný bod. Umístění buď osa čáry, nebo vnější, event. vnitřní obrys Nelze vybrat vztažné body tak jako u ručního kótování, ale při kótování přímých a obloukových segmentů urychluje práci, protože potřebné parametry si program nastaví sám. 6.8. Základní počet 20 elektrických a 10 dokumentačních, maximálně lze rozšířit na 64 elektrických a 150 dokumentačních Tloušťka mědi v jednotlivých vrstvách a dielektrická konstanta substrátu – jsou nutné pro kontrolu elektrodynamických parametrů Potisk, maska pro nanášení pájecí pasty, nepájivá maska, osazovací výkres a vrtací výkres


187

7.1. Design Rules – Routing – Lenght Minimalization Disperse, manuální osazení součástek s danou polohou a jejich přilepení, vytvoření oblastí zákazu rozmisťování, seskupení do skupin (Unions), tvorba skupin (Build Unions), rozmístění skupin, rozmístění zbývajících součástek, optimalizace rozmisťování, odstranění chyb. -

7.2. Ne, pokud není modifikované pouzdro uloženo zpět do knihovny Umožňuje vytvořit propojky, kterými se obejde křížení spojů a tím zjednoduší obrazec plošných spojů -

7.3. -

188


Je to soubor hierarchicky řazených pravidel pro tvorbu spoje (šířka spoje, izolační mezera, preferovaný směr vedení spoje, dynamické vlastnosti atd.) Metodu minimalizace spojů, nastavení parametrů tvorby spojů a jejich prioritu, výběr vrstev povolených pro tvorbu spojů a povolený typ průchodů (Vias) -

7.4. Pokud je nutné vedení spoje ve více vrstvách Z vývodu jedné součástky spustit routování, kurzorem navést spoj do místa průchodu na opačnou stranu. V kontextovém menu vybrat Layer, tím vytvořit průchod (Via) a pak spoj dokončit. -

7.5. Kontroluje dodržení návrhových parametrů, viz kap. 7.5. odstavec 3 Podle nastavení v setup: síť – síť, spoj – ostatní objekty, vzdálenost vrtaných otvorů, šířka spojů, dodržení vzdálenosti mezi součástkami, vzdálenost objektů od obrysu desky Kontroluje desku z hlediska vyrobitelnosti – viz kapitola 7.5. polsední odstavec 7.6.


189

Při načtení *.eco souboru editorem schémat je automaticky přidán další list výkresu, na kterém je součástka umístěna. Propojení na původní schéma je přes OfFPage. Úprava schematu do konečné podoby se musí provést manuálně. Načtení souboru *.eco fcí File – Import nebo přes OLE napojení schematu na desku, spuštěného z prostředí PowerLogic (povel Synchronize v dialog. okně OLE napojení) 7.7. BackGround: automatické routování na pozadí ForeGround: automatické routování, BlazeRoutr je spuštěn jako samostatný program Launch Blazerouter only: spustí Blazerouter, načte desku která má být routována, ale nespustí se. Spouští se následně přímo s autoroutem. Umožňuje zasáhnout do strategie routování. 8.1. Push – shove (odsouvání spojů) a ripup – reroute (odstranění překážejících spojů) Z menu View, pomocí ikon pro ovládání zobrazení, prostředním tlačítkem myši 8.2. Tvoří alternativní zobrazovací plochu inteligentně se měnící podle povahy práce. Pokud není vybrán žádný objekt, chová se jako lupa. 8.3. Objekty v síti, spojené části již routované sítě. Je to překážka definovaná v PowerPCB, která brání položení objektů typu pro který byla definovaná Záhlaví s názvem programu, verzí a názvem souboru desky. Souhrn: Počet roubovacích kol, počet kompletně zroubovaných spojů, via otvorů, celková délka spojů na desce, počet testovacích bodů a dobu routování 8.4. Klasický vývod součástky, via, nebo nově generovaná ploška. Jako neporušitelná – Same Net Hard Rules a pravidla, která si v případě potřeby může upravit v mezích povolených PowerPCB – Same Net Soft Rules

Ing. Vítězslav Novák, Ph.D. Ing. Petr Kahle, Ing. Jiří Starý, Ph.D. Návrhové systémy plošných spojů

Recommend Documents