Orcad PCB Designer návrh plošných spojů – část 2
Knihovna pouzder součástek: Každé pouzdro (Footprint) se obecně skládá z několika částí: • Padstack – svazek vývodů pouzdra definovaný ve všech vrstvách DPS včetně definice vrtacího otvoru. Pro práci s Padstacky slouží nástroj Pad_Designer (Cadence —> OrCAD 16.5 Lite —> OrCAD PCB Editor Utilities —> Pad Designer). Je potřeba definovat: • rozměry a tvar pájecích plošek je nutné definovat v každé vrstvě zvlášť (TOP, BOTTOM, PLANE, INNER, SMTOP/BOT, SPTOP/BOT), tvar a velikost definovaný ve vrstvě PLANE bude použit pro všechny vrstvy tohoto typu, podobně tvar a velikost definovaný ve vrstvě INNER bude použit ve všech vnitřních vrstvách typu Routing bez ohledu na jejich počet. • vrtací otvory ve vrstvách DRILL (data pro souřadnicové vrtání) a DRLDWG (vrtací výkres) • název (Padstack Name) – jméno pod kterým je uložen v knihovně • jméno (Pad Name) – musí odpovídat označení vývodu součástek ve schématu a v netlistu.
• Obrysy pouzdra součástky • Grafické vyjádření ve vrstvě servisního potisku Silkscreen Top / Bottom a ve vrstvě osazovacího výkresu Assembly Top/ Bottom • Obrysy typu Add→Line a v záložce Options nastavit, že budeme kreslit obrys desky plošného spoje (Outline) ve vrstvě Board Geometry • Popisy pouzdra součástky • Popisová pole, do kterých program dosadí údaje z netlistu (Reference Designator, Component Value atd.) • Obecné texty (Free text) • Další části • Montážní otvory, chladící plochy atd. • Definice nulové souřadnice a těžiště součástky
Prohlížení pouzder součástek: Příkazem Place→Manually se nám otevře okno Placement, kde nejdříve v záložce Advanced Settings je nutné zatrhnout volbu Library a následně zvolíme v záložce Placement List Package symbols a objeví se seznam dostupných pouzder součástek v knihovně.
Po zaškrtnutí daného pouzdra se nám objeví v okně Quickview a máme možnost ho „vytáhnout“ pomocí myši na pracovní plochu. Např. pouzdro CAP300 představuje keramický kondenzátor s roztečí padů 300milů = 7,62mm.
Mnohem pohodlnější je prohlédnout si pouzdra dostupných součástek v souboru 169_packageSymLib.pdf, který najdete na webové stránce: https://moodle.dce.fel.cvut.cz/pluginfile.php/4428/mod_page/content/9/169_packageSymLib. pdf.
Prohlížení dostupných padstacků v knihovně a tvorba nového Padstaku: Padstack – svazek vývodů pouzdra definovaný ve všech vrstvách DPS včetně definice vrtacího otvoru. Pro práci s Padstacky slouží nástroj Pad_Designer (Cadence —> OrCAD 16.5 Lite —> OrCAD PCB Editor Utilities —> Pad Designer). Nejjednodušší cestou jak vytvořit nový vlastní Padstac je úprava již existujícího. Definici Padstacku si ukážeme na příkladu Padstacku pad65cir27d (kruhový padstack o průměru 65milů s dírou 27milů). Padstack otevřeme volbou v menu File —> New a následně v okně Pse_Open vybereme požadovaný Padstack.
Na následujících obrázcích je vidět vlastní nadefinování padstacku. V záložce Parameters se definují základní vlastnosti.
V záložce Layers pak vlastnosti jednotlivých použitých vrstev – v našem případě jsou použité vrstvy TOP, INNER, BOTTOM, SOLDERMASK_TOP a SOLDERMAST_BOTTOM.
Tvorba nového pouzdra (Footprint) součástky: Jako první krok si musíme nejdříve nastavit jednotky a rastr.
Příkazem Setup→Design Parameters… vyvoláme dialogové okno Design Parameter Editor umožňující základní nastavení aktuálního projektu včetně nastavení jednotek a rastrů. V záložce Design volíme jednotky (User Units) pro zobrazování rastru a velikost pracovní plochy (Size). Na výběr jednotek máme Mils (= tisíciny palce), palce, mikrony, milimetry a centimetry. Ve většině návrhů budeme používat kombinaci voleb Mils nebo Milimeter. Pokud by rozměry pracovní plochy byly zbytečně velké v porovnání se skutečnou potřebnou pracovní plochou je možné její rozměry upravit v Extents. Nyní je zapotřebí kliknout na tlačítku Apply, ale ještě než opustíme dialogové okno pomocí tlačítka OK přepneme se na záložku Display.
Pro zobrazení rastru na pracovní ploše je nutné zatrhnout volbu Grids On. Po kliknutí na tlačítku Setup Grids je možné v okně Define Grid nastavit vzdálenost mezi jednotlivými body rastru. Jsou zde dvě možnosti a to nastavení rastru pro vrstvy, ve kterých navrhujeme vlastní plošné spoje (TOP a BOTTOM) a pro všechny ostatní Non-Etch. Pro vrstvy TOP nebo BOTTOM můžeme rastr nastavit zvlášť nebo pro obě stejný v All Etch.
A nyní již můžeme přistoupit k vlastní tvorbě nového pouzdra (Footprintu) součástky – v našem případě si uděláme pouzdro odporu s roztečí padů 400milů = 10,16mm. Příkazem File→New se nám otevře okno New Drawing, ve kterém zvolíme Package symbol (v Drawing Type) a zadáme název pouzdra a cestu, kde bude uložené (v Drawing Name) nebo cestu můžeme definovat po stisku tlačítka Browse…
Při dostatečném zvětšení rastru můžeme začít s kreslením pouzdra (Footprintu) dané součástky. Zelený křížek představuje pozici 0,0.
Nejdříve vložíme pady našeho pouzdra příkazem Layout→Pins následovaným volbou vhodného padstacku v panelu Options kliknutím na tlačítku u Padstack pro jeho výběr. Otevře se nám okno Select a padstack, ve kterém zvolíme požadovaný padstack.
A umístíme v našem případě 2 pady (představují vlastní pájecí plošky) na pracovní ploše. Umísťování padů ukončíme stiskem klávesy F6 nebo pomocí kliknutí pravým tlačítkem myši a výběrem Done.
Pokud se nyní pokusíme nadefinované pouzdro uložit objeví se následující okno s chybovým hlášením (chybí text s nadefinovanou referencí součástky):
Pokračujeme tedy v tvorbě našeho pouzdra a to nadefinováním grafickým vyjádření obrysů pouzdra ve vrstvě servisního potisku Silkscreen Top a ve vrstvě osazovacího výkresu Assembly Top. Ještě předtím doporučuji rozmělnit rastr na 25milů příkazem Setup→Design Parameters… a máme zde i možnost zapnout volbu Display plated holes (zobrazení skutečných průměrů děr padů).
Následující obrázky zachycují zobrazení skutečných průměrů děr padů:
Výsledek po rozmělnění rastru na 25milů:
Příkazem Add→Line následovaným nadefinováním vrstvy, šířky a typu čáry obrysu pouzdra v panelu Options. Nyní již kreslíme obrys pouzdra nejdříve ve vrstvě Assembly_Top (osazovací výkres). Klikneme levým tlačítkem myši na výchozím bodě a dále vždy v bodě, kde dojde ke změně úhlu kresleného obrysu pouzdra. Pokud chceme kreslit novou část obrysu, klikneme pravým tlačítkem myši a vybereme možnost Next (CTRL+F2). Kreslení obrysu ukončíme příkazem Done (F6).
Nyní nakreslíme stejný obrys ve vrstvě Silkscreen_Top (servisní potisk).
Nyní musíme přidat text představující referenci (RefDes) a hodnotu součástky (Value) a to opět ve vrstvě servisního potisku Silkscreen Top a ve vrstvě osazovacího výkresu Assembly Top.
Příkazem Layout→Labels →RefDes následovaným nadefinováním vrstvy zejména velikosti textu (text block) v panelu Options. Nejdříve přidáme text RefDes ve vrstvě Assembly_Top.
Totéž opakujeme ve vrstvě Silkscreen_Top.
Klikneme levým tlačítkem myši na místě, kam chceme umístit text (zvýrazněno červeným obdélníčkem) a napíšeme požadovaný text (v našem případě R?)
Pravým tlačítkem myši nyní v okně vybereme Done (F6) pro ukončení vkládání textu.
S textem můžeme nyní libovolně posunovat na pracovní ploše.
Stejným postupem vložíme text pro hodnotu součástky.
Posledním krokem je uložení pouzdra (footprintu) součástky. Prohlédnout si můžeme v knihovně součástek.
Literatura: 1. Ing. Vít Záhlava, CSc. – Metodika návrhu plošných spojů, skriptum 2. Vít Záhlava – OrCAD 10, Grada Publishing, a.s., 2004 3. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D., Ing. Petr Bača, Ph.D. - Počítačové návrhové systémy, VUT Brno, 2010 4. Professor John H. Davies - A basic introduction to Cadence OrCAD PCB Designer Version 16.3 5. Kraig Mitzner – Complete PCB Design Using OrCAD® Capture and PCB Editor
