Мета роботи

Освоїти можливості системи автоматизованого проектування PCAD 2001 у сфері створення електричних принципових схем.

Хід роботи

Проектування електричної схеми принципової було здійснено в системі автоматизованого проектування PCAD 2001.

У ході проектування схеми електричної принципової було використано програму PCAD Schematic.

ПОБУДУВАННЯ КРЕСЛЕННЯ СХЕМИ

Побудова електричної схеми принципової виконується за допомогою маніпулятора "миша", що переміщається по горизонтальній поверхні робочого столу; при цьому на екрані дисплея синхронно переміщається курсор у вигляді хреста.

СТВОРЕННЯ СХЕМИ

Схеми конструюються із знаків. Створення схеми є процес візуального розміщення компонентів на робочої областіта з'єднання їх один з одним.

Можна також створити креслярський файл, що містить графічну інформацію, яка може бути використана для отримання схеми креслення. Розміщення компонентів встановлюється за допомогою команди Вставка/компонент. При цьому система відкриває активну бібліотеку, яка містить УДО компонентів.

Створенням бібліотек компонентів у P-CAD 2001 займається менеджер бібліотек Library Executive. У системі P-CAD 2001 можна створювати інтегровані бібліотеки компонентів. У таку бібліотеку заносяться дані трьох типів: текстова інформація про компоненти (components), УГО (symbols) та зображення корпусів компонентів (patterns). Графіка корпусів та УДО створюється у графічних редакторах P-CAD Schematic та P-CAD PCB або у спеціальних редакторах Symbol Editor та Pattern Editor. Два останні аналогічні редакторам схем і друкованих плат, у набір команд яких залишено лише ті команди, які необхідні для створення УДО та конструктивів компонентів, та додані так звані майстри зразків та символів. Інша важлива особливість Symbol Editor та Pattern Editor – можливість безпосереднього редагування УГО/конструктивів компонентів. Крім цього, у Library Executive включені команди пошуку компонентів у бібліотеках по заданому набору атрибутів.

Після вибору компонента слід розмістити його на робочому полі. У цьому можна керувати орієнтацією елемента, встановлювати режим дзеркального відображення тощо.

Після установки елемента можна розмножити його за допомогою команди копіювання / вставки з буфера обміну.

Для проведення з'єднань використовується команда вставки/провідника. Під час проведення вказуються початкова та кінцева точка. Непід'єднані контакти мікросхем відзначаються діагональним хрестиком. Для з'єднання двох ланцюгів необхідно зробити їх глобальними, а потім присвоїти ідентичні імена, з'єднавши з шиною.

Для позначення елементів використовується команда властивості контектного меню (активується при натисканні правої кнопкимиші відповідний елемент). Далі визначається його позначення.

Збереження даних у файлі та завантаження з файлу здійснюється за допомогою команд з меню Файл. Схема зберігається у форматі системи PCAD 2001 та має розширення sch.

Висновок:У ході виконаної роботи була освоєна програма PCAD 2001 Schematic, що є частиною САПР PCAD 2001 і призначена для побудови схем електричних принципових.

Введення схеми принципової електричної

У цьому розділі на прикладі розглядаються прийоми розміщення на схемі УДО компонентів, провідників, шин тощо. Показано, як створити багатосторінкову схему.

Створення багатосторінкового проекту

Для спільності викладу відразу ж створимо багатосторінковий проект, в якому принципова схема електрична буде розміщуватися на декількох аркушах формату А4.

Створіть двосторінковий проект

1) Запустіть редактор схем і завантажте шаблон Налаштування Schematic.sch.

3) Активізуйте команду Option/Configure…

4) На панелі Option Configure у рамці Title Sheets натисніть кнопку Edit Title Sheets … (редагування оформлення сторінок).

5) На панелі Option Sheets (див. мал. 6-1) відкрийте закладку Sheets і у вікні Sheet Name (назва сторінки) наберіть Sheet2. Натисніть кнопку Add (Додати). Нове ім'я відобразиться у вікні Sheets: (сторінки).

Рис. 6-1. Додавання другої сторінки до проекту

Призначення інших кнопок на цій сторінці наведено в таблиці 6-1

Оформіть сторінки форматами відповідно до ЕСКД

1) На панелі Option Sheets перейдіть до закладки Titles (заголовки).

2) Виберіть у списку першу сторінку Sheet1, як показано на рис. 6-2.

Рис. 6-2. Оформлення проекту форматами

3) Встановіть прапорець Custom (замовлення) та натисніть кнопку Select (вибрати).

4) За допомогою стандартного діалогу Windows знайдіть та відкрийте на диску файл А4_1_лист.ttl, створений під час розділу 4.

5) На панелі Options Sheets (мал. 6-2) натисніть кнопку Modify (змінити), щоб внесені зміни набули чинності.

6) У вікні Sheets панелі Options Sheets клацніть на першому рядку списку – Global (загальний).

7) Натисніть кнопку Select і з каталогу завантажте файл другого аркуша формату А4_2_лист.ttl.

8) Знову натисніть кнопку Modify (Змінити).

9) Натисніть кнопку Close на панелі Options Sheets та кнопку ОК на панелі Option Configure для завершення оформлення сторінок.

Заповніть основні написи креслень даними про проект

1) Вкажіть назву проекту, його децимальний номер, розробника, який перевіряє, затверджує та інші необхідні відомості. Робота із закладкою Field (поля) панелі Design Info була детально розглянута у підрозділі 4.6.

2) Нанесіть на формат першого листа текстовий напис Схема електрична принципова, як показано на рис. 4-22.

Переконайтеся, що друга сторінка проекту оформлена правильно

1) У статусному рядку в нижній частині екрана (див. мал. 6-3) у вікні Select Sheets (вибір сторінок) за допомогою кнопки розкрийте список сторінок і виберіть другу сторінку – Sheet2.

Рис. 6-3. Перемикання сторінок

2) На екрані з'явиться зображення другої сторінки, оформленої приблизно так, як показано на рис. 6-4.

Рис. 6-4. Оформлення штампу другої сторінки проекту

3) Збережіть проект на диску, натиснувши .

Багатосторінковий проект оформлено.

Підключення бібліотек

Перед введенням та розміщенням компонентів на схемі потрібно підключити до проекту бібліотеки з необхідними елементами та вимкнути непотрібні. Як це зробити, детально розписано у підрозділі 5.2.

Переконайтеся, що до проекту підключено бібліотеку — Моя бібліотека.lib

1) Виберіть у меню команду Library/Setup.

2) На панелі Library Setup, що з'явилася, перегляньте список підключених бібліотек.

Введення та розміщення символів бібліотечних компонентів на схемі

Схема першого каскаду транзисторного підсилювача, що розміщується на першому аркуші проекту, показана на рис. 6-5.

Рис. 6-5. Схема першого каскаду підсилювача

Виберіть із бібліотеки та розмістіть на кресленні резистори

1) Встановіть крок сітки 5 мм.

2) Активізуйте команду Place/Part (кнопка на інструментальній панелі) та клацніть лівою кнопкою миші по полю креслення.

3) На панелі Place Part (мал. 6-6) виберіть у вікні Library з списку, що розкривається, одну з підключених бібліотек (в даному випадку – Моя бібліотека.lib) і натисніть кнопку Browse (перегляд) для відображення в окремому вікні графіки вибраного компонента .

Рис. 6-6. Вибір елемента з бібліотеки

4) У вікні списку компонентів Name Component знайдіть ім'я резистора з потужністю розсіювання 0,25 Вт – R250 та клацніть по ньому лівою кнопкою миші.

5) У вікні RefDes задайте початкове значення для позиційного позначення резисторів R1, а у вікні Value вкажіть його номінал – 100k. Натисніть кнопку ОК, щоб завершити вибір.

6) На полі креслення натисніть ліву кнопку миші та, не відпускаючи її, перемістіть елемент до місця розміщення на кресленні резистора R1. Щоб повернути компонент, використовуйте клавішу R. Відпустіть ліву кнопку миші.

7) Повторіть п. 6 для розміщення на кресленні резисторів R2−R4. Позиційні позначення елементів, що розміщуються, будуть збільшуватися автоматично.

8) Для закінчення введення резисторів клацніть правою кнопкою миші.

Виберіть та розмістіть на кресленні інші елементи схеми

1) Знову клацніть лівою кнопкою миші на кресленні та виберіть у списку конденсатор С.

2) Встановіть початкове значення для позиційного позначення – С1 та встановіть номінальне значення – 0.01 мкф.

3) Розмістіть на кресленні три конденсатори як показано на рис. 6-5.

4) Помістіть на креслення транзистор (не забудьте привласнити йому позиційне позначення), символи «землі» і вхідні контакти .

Відкоригуйте взаємне положення елементів на схемі, розташування та значення їх атрибутів

2) Клацніть на елементі положення або значення атрибутів, якого хочете змінити, для його виділення.

3) Щоб перемістити компонент, натисніть ліву кнопку миші всередині прямокутника виділення і буксируйте його за точку прив'язки до потрібного місця.

4) Для зміни атрибутів (номіналу або позиційного позначення) клацніть усередині прямокутника виділення правою кнопкою миші та увійдіть у команду Properties з меню, що випадає.

5) Для виділення не всього компонента, а його окремих атрибутів необхідно натиснути клавішу SHIFT (або CTRL залежно від положення перемикача CTRL/Shift Behavior в закладці Mouse панелі Option Preferences) і не відпускаючи її, клацнути по атрибуту лівою кнопкою миші.

6) Переміщення та редагування властивостей виділеного атрибута проводиться також як елемента загалом. Для обертання виділеного атрибута також використовується кнопка R.

Перед редагуванням атрибутів встановіть дрібніший крок сітки, наприклад, 1 мм. Перебір кроків сітки можна проводити, не виходячи з команди, за допомогою клавіші G

Введення ліній групового зв'язку (шин)

Для полегшення роботи із кресленням на схемах часто використовують лінії групового зв'язку (шини). Оскільки в системі P-CAD провідники, що підводяться до цих ліній, набувають потрібного вигляду автоматично, лінії групового зв'язку необхідно розташовувати на кресленні перед з'єднанням елементів дроти.

Намалюйте на кресленні лінію групового зв'язку BUS_1

1) Виберіть у меню команду Place/Bus (розмістити/шину) або натисніть кнопку на інструментальній панелі.

2) За допомогою клавіші О встановіть ортогональний режим малювання ліній (у правій частині статусного рядка має бути напис ), якщо шина не повинна мати зламів. Крок сітки встановіть 5 мм.

3) Вкажіть курсором початок лінії та натисніть ліву кнопку миші. Не відпускаючи її, перетягніть курсор на закінчення шини. Відпустіть ліву кнопку миші.

4) Клацніть правою кнопкою миші, щоб обірвати лінію.

Задайте ім'я введеній шині та відобразіть його на кресленні

1) Перейдіть до режиму вибору об'єктів (натиснута кнопка )

2) Клацніть лівою кнопкою миші по лінії групового зв'язку для її виділення.

5) На панелі Bus Properties (властивості шини) у вікні Bus Name (ім'я шини) наберіть BUS_1 (див. мал. 6-7)

Рис. 6-7. Завдання імені шини

6) Встановіть прапорець Display (видимість) для відображення імені на кресленні та натисніть кнопку OK для закінчення завдання властивостей шини.

Змініть положення імені шини

1) Встановіть крок сітки 1 мм

2) Натисніть клавішу SHIFT і, не відпускаючи її, клацніть лівою кнопкою миші на ім'я шини для його виділення.

3) Натисніть ліву кнопку миші всередині прямокутника виділення та, не відпускаючи її, перетягніть ім'я шини в бажане місце на кресленні.

4) Відпустіть ліву кнопку миші.

З'єднання висновків компонентів провідниками

З'єднайте вхідні роз'єми X1, X2 та конденсатор С1 з шиною BUS_1

1) Встановіть стиль підключення провідників до шини, використовуючи команду Option/Display (див. мал. 6-8).

Рис. 6-8. Вибір стилю шини

2) Виберіть у меню команду Place/Wire (розмістити провідники) або натисніть кнопку на інструментальній панелі.

3) За допомогою кнопки О встановіть ортогональний режим малювання ліній. Крок сітки встановіть 5 мм.

4) Клацніть лівою кнопкою миші жовтого квадратика на кінці елемента X1.

5) Перемістіть курсор по горизонталі на шину та клацніть лівою кнопкою миші по ній. Провід «обірветься» автоматично.

5) Повторіть пп. 4-5 для елементів X2 та С1.

З'єднайте роз'єми X3 та X4 між собою та символом «землі»

1) Послідовно клацайте лівою кнопкою миші жовтими квадратиками на кінці висновків елементів X3, X4 і «землі». Вони будуть з'єднані провідником.

2) Клацніть правою кнопкою миші для обриву дроту.

Введіть решту провідників на схемі

Для переміщення по кресленню використовуйте лінійки прокручування, щоб змінити масштаб клавіші «+» та «-» на основній та додатковій клавіатурах.

Не забувайте «обривати» провідники.

Останній введений сегмент ланцюга можна видалити кнопкою BACKSPACE.

Призначення імен ланцюгам

За умовчанням система надає імена ланцюгам у форматі NET00006, послідовно нумеруючи їх. При необхідності можна перейменувати ланцюг, вказавши будь-яке інше ім'я. Осмислені імена ланцюгів можуть бути корисними при подальшій роботі з проектом.

Змініть ім'я ланцюга, підключеного до бази транзистора

1) Перейдіть до режиму вибору об'єктів (натиснута кнопка )

2) Клацніть лівою кнопкою миші по сегменту ланцюга, підключеного до бази транзистора VT1.

3) Клацніть правою кнопкою миші для виклику меню.

4) Виберіть у меню меню команду Properties.

5) На панелі Wire Properties в закладці Wire встановіть прапорець Display, щоб відобразити ім'я ланцюга на схемі.

6) На закладці Net у вікні введення імені Net Name наберіть BASE (див. мал. 6-9) і натисніть кнопку ОК для закінчення діалогу.

Рис. 6-9. Присвоєння імені ланцюга

Це ім'я автоматично надається всім сегментам даного ланцюга. Зауважимо, що такий підхід не дозволяє об'єднувати сегменти одного і того ж ланцюга, які не мають «фізичного» контакту між собою, наприклад, що знаходяться на різних сторінках.

Для з'єднання ланцюгів, що мають рознесені на кресленні сегменти, використовуються спеціальні елементи – порти (Ports).

Введіть ім'я ланцюга, використовуючи порт

1) Виберіть у меню команду Place/Port (розташувати порт) або натисніть кнопку на інструментальній панелі.

2) На панелі Place Port у вікні введення імені ланцюга Net Name наберіть +12V (див. мал. 6-10).

Рис. 6-10. Встановлення властивостей порту

3) У рамці Pin Cont (кількість контактів) встановіть прапорець One Pin (один контакт).

4) У рамці Pin Length (довжина виведення) встановіть прапорець Short (короткий).

5) У рамці Pin Orientation (орієнтація виводу) встановіть прапорець Vertical (вертикальна).

6) У рамці Port Shape (форма порту) натисніть кнопку (None) без рамки.

7) Натисніть кнопку ОК для закінчення діалогу.

8) Клацніть лівою кнопкою миші по верхньому ланцюзі поблизу місця її підключення до шини. З'явиться порт.

9) Клацніть лівою кнопкою миші по ланцюгу, підключеному до компоненту Х1 для присвоєння такого ж імені.

10) Клацніть спочатку правою кнопкою миші, щоб скинути параметри команди, а потім, розмістивши курсор у незайнятій елементами області, лівою кнопкою миші для виклику панелі Place Port.

11) Повторіть пп. 2-10 призначення глобальних імен іншим ланцюгам.

Нанесення на схему текстових написів

Часто на схемах присутні пояснювальні написи. Послідовність роботи з розміщення текстів на кресленні докладно розглянуто у підрозділі 4.2.

Оформлення другого аркуша схеми

На другій сторінці накреслимо другий каскад підсилювача.

Копіювання фрагментів схеми

Система P-CAD дозволяє копіювати елементи креслення та переносити їх зі сторінки на сторінку (і з проекту до проекту!) через буфер обміну Windows. При цьому позиційні позначення компонентів змінюються автоматично.

Скопіюйте частину креслення на першому аркуші та перенесіть його на другий

1) Перейдіть до режиму вибору об'єктів (натиснута кнопка ).

2) Виділіть вікном частину креслення правіше шини BUS_1.

3) Натисніть CTRL/C (команда Edit/Copy) – копіювання у буфер обміну.

4) Перейдіть на другу сторінку за допомогою перемикача сторінок у статус рядку (або натисніть клавішу з літерою L – гортання сторінок уперед; SHIFT/L – гортання назад).

5) Натисніть CTRL/V (Команда Edit/Past) – вставка з буфера обміну.

6) Натисніть ліву кнопку миші і, не відпускаючи її, розташуйте фрагмент креслення у центрі аркуша.

На другому аркуші повинна з'явитися схема другого каскаду підсилювача у вигляді на рис. 6-11.

Рис. 6-11. Схема другого листа після копіювання з буфера обміну

Редагування схеми

Видаліть із схеми зайві компоненти

1) Клацніть по вхідному конденсатору C4 лівою кнопкою миші для його виділення та натисніть клавішу DELETE.

2) Аналогічно видаліть порти Input та Output, сегмент вхідного ланцюга та кінцевий сегмент ланцюга +12V.

3) Видаліть ім'я ланцюга NET00012. Для виділення імені клацніть по ньому лівою кнопкою миші, натиснувши клавішу SHIFT.

Відредагуйте деякі елементи схеми

1) Клацніть на початковому сегменті вхідного ланцюга лівою кнопкою миші для його виділення.

2) Вкажіть курсором правий кінець виділеного сегмента, натисніть ліву кнопку миші та розтягніть провідник до його суміщення з правою межею ланцюга +12V.

3) За потреби посуньте порт +12V вправо.

Додати компоненти на другий лист

1) Натисніть клавішу з літерою L для переходу на перший лист

2) Клацніть елемент X1 лівою кнопкою миші для його виділення.

3) Скопіюйте його у буфер обміну (CTRL/C).

4) Поверніть другий аркуш і вставте елемент з буфера в схему (CTRL/V). Розмістіть його у вихідному ланцюзі каскаду.

5) Введіть ім'я OUTPUT вхідного ланцюга каскаду, використовуючи команду Place/Port. Ім'я ланцюга при цьому можна вибирати зі списку, що розкривається.

Розташування позиційних позначень

З рис. 6-11 видно, що позиційні позначення деяким елементам призначені неправильно (порушено порядок - ліворуч-право-зверху-вниз). Змінити їх можна вручну або автоматично. Вручну – через властивості елементів.

Змініть позиційні позначення компонентів автоматично

1) Увійдіть у команду Utils/Renumber (утиліти/перенумерувати).

2) На панелі Utils Renumber (мал. 6-12) у рамці Type (тип) встановіть прапорець RefDes (позиційні позначення).

Рис. 6-12. Параметри перепозначень

3) У рамці Direction (напрямок) встановлюється напрямок перепозначень – зверху – вниз (Top to Bottom) або зліва – направо (Left to Right). Вибираємо друге.

4) У рамці RefDes встановлюється, чи будуть у багатосекційних компонентах використовуватися всі секції (прапорець Auto Group Parts) або в кожному корпусі залишиться та кількість використовуваних секцій, що задано розробником (прапорець — Keep Parts Together). Якщо вибрати перший варіант, кількість багатосекційних компонентів, що використовуються, може зменшитися.

5) У вікнах Starting Number та Increment Value задаються початкове позиційне позначення та збільшення номера, відповідно.

6) Встановіть значення параметрів, як показано на мал. 6-12 та натисніть OK.

Система видасть попередження, що ця операція не може бути скасована. Можна скасувати її або продовжити. Натискаємо ОК.

Результат роботи над другим аркушем схеми представлений на рис. 6-13.

Рис. 6-13. Схема на другому аркуші після редагування

Збережіть файл проекту з попереднім ім'ям.

Розташування з'єднувачів сторінок

Для полегшення роботи зі складними схемами, що займають кілька аркушів великих форматів у системі P-CAD, передбачені спеціальні елементи – з'єднувачі сторінок (Sheet Connector), що автоматично показують інформацію про те на яких аркушах і в яких зонах креслення є продовження того чи іншого ланцюга.

Розставте у схемі з'єднувачі сторінок

1) Підключіть до проекту бібліотеку Demo.lib, що постачається разом із системою P-CAD. Вона знаходиться в директорії \P-CAD 2001\Demo (команда Library/Setup).

2) Знайдіть у цій бібліотеці та розмістіть на першому та другому аркушах схеми компоненти SHEETOUT, підключивши їх до ланцюгів +12V та OUTPUT, як показано на рис. 6-14 (рис. 6-14, а - перший лист, рис. 6-14, б - другий).

3) Відредагуйте положення міжсторінкових посилань, якщо вони перекривають інші елементи зображення.

4) Збережіть проект із колишнім ім'ям.

Уроки з P-CAD. Урок 7, частина 2

Ручне та інтерактивне трасування друкованих плат у редакторі PCB. Команда Route/Manual – ручне трасування. Т-подібне трасування. Команда Route/Interactive – інтерактивне трасування. Команда Route/Miter – згладжування провідників. Команда Route/Fanout – вирівнювання провідників. Команда Route/Bus – прокладання шин. Команда Route/MultiTrace – одночасне прокладання декількох трас. Створення внутрішніх сфер металізації. Металізовані області у сигнальних шарах. Створення вирізів у заливках. Полігони.

Уроки з P-CAD. Урок 6

Створення компонентів. Запуск бібліотечної операційної системи. Створити компонент компонент. Настроювання редактора символів. Створення символу за допомогою майстра. Створення корпусу компонента. Створення компонента Library Executive. Компоненти із прихованими та загальними висновками. Створення компонента із неоднорідними секціями.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Проектування друкованих плат електронних пристроївв САПР P-CAD

• Вступ
• 1. Загальні відомості щодо системи проектування P-CAD
• 1.1 Функціональні можливості та структури системи P-CAD
• 1.2 Етапи проектування друкованої плати у системі P-CAD
• 2. Створення принципової електричної схеми пристрою управління цикловими промисловими роботами
• 2.1 Опис принципової електричної схеми
• 2.2 Загальні відомості про графічного редактора Schematic
• 2.3 Створення принципової електричної схеми P-CAD 2004
• 2.4 Перевірка схеми та відображення помилок
• 2.5 Генерація списку з'єднань
• 3. Створення друкованої плати пристрою
• 3.1 Основні відомості про редактора PCB
• 3.2 Трасування друкованої плати
• 3.3 Автоматичне трасування
• 3.4 Перевірка друкованої плати на помилки
• 4. Схемотехнічне моделювання
• 4.1 Загальні відомості про процес моделювання у P-CAD 2004
• 4.2 Моделювання ділянки схеми логічного модуля
• 5. Розробка методичного вказівки щодо використання САПР P-CAD 2004
• 6. Безпека та екологічність роботи
• 6.1 Аналіз шкідливих та небезпечних факторів
• 6.2 Виробнича санітарія
• 6.3 Техніка безпеки
• 6.4 Охорона довкілля
• 6.4.1 Забруднення атмосферного повітря
• 6.4.2 Забруднення гідросфери
• 7. Техніко-економічне обґрунтування
• 7.1 Планування комплексу робіт
• 7.2 Розрахунок витрат за розробку
• 7.3 Розрахунок гаданої ціни розробки
• 7.4 Оцінка організаційної ефективності проекту
• Висновок
• Conclusion
• Список використаних джерел
• Додаток А
• Додаток Б
• Додаток

Вступ

Метою роботи є проектування за допомогою програмного продукту P-CAD 2004 друкованих плат чотирьох електронних пристроїв, у тому числі друкованої плати модуля логічного пристрою управління цикловими роботами, апробація засобів моделювання P-CAD 2004 Mixed-Circuit-Simulator на прикладі частини А схеми модуля логічного та розробка методичних вказівок для проектування друкованих плат пристроїв та моделювання у САПР P-CAD 2004.

При цьому буде вирішено завдання створення принципової електронної схеми та друкованої плати пристрою, а також завдання моделювання.

Для зручності користувача будуть розроблені методичні вказівки щодо використання схемного редактора, редактора друкованих плат та програми моделювання, яке можна рекомендувати до застосування у навчальних закладах на допомогу для освоєння даного програмного продукту.

1. Загальні відомості щодо системи проектування P-CAD

1.1 Функціональні можливості та структури системи P-C AD

Система P-CAD призначена для наскрізного проектування аналогових цифрових та аналого-цифрових пристроїв. Дана система дозволяє виконувати повний цикл проектування друкованих плат, що включає створення умовних графічних позначень (УДО) електрорадіоелементів, введення та редагування електричних схем, упаковку схем на друковану плату, ручне та інтерактивне розміщення компонентів на платі, ручне, інтерактивне та автоматичне трасування провідників, контроль помилок у схемі та друкованій платі, змішане аналого-цифрове моделювання та випуск конструкторсько-технологічної документації.

Введення схеми починається з розміщення на робочому полі УГО компонентів ліній групового зв'язку . Далі висновки компонентів з'єднуються провідниками. При необхідності окремі сегменти ланцюгів, розташовані на різних аркушах і не мають прямого фізичного контакту, об'єднуються спеціальними елементами - портами.

Проектування друкованої плати проводиться у графічному редакторі РСВ. І тому до редактору друкованих плат РСВ попередньо підключаються необхідні бібліотеки, і настроюється його конфігурація. Починається проектування друкованої плати із завантаження списку з'єднань (пакувальний файл), створеного у схемному редакторі. У цьому робочому полі з'являються групи компонентів з індикацією електричних зв'язків з-поміж них.

Далі в ручному режимі розміщуються компоненти на поверхні друкованої плати з урахуванням загального компонування виробу, електричних, механічних та теплових зв'язків між ними. При цьому використовуються інструменти переміщення (Move), обертання (Rotate) та вирівнювання (Align) компонентів та їх атрибутів.

Розкладання провідників і металізованих областей проводиться в ручному, інтерактивному або автоматичному режимах залежно від призначення плати та умов виробництва.

Після закінчення трасування проект обов'язково перевіряється на наявність помилок та порушень технологічних норм, проект редагується з урахуванням результатів перевірки.

На заключному етапі з урахуванням конкретного виробництва готуються файли для виготовлення шаблонів та свердлувальні файли для свердління монтажних, перехідних та кріпильних отворів та проект передається у виробництво.

2. Створення принципової електричної схеми пристрою управління цикловими промисловими роботами

2.1 Опис принципової електричної схеми

Проектований модуль логічний використовують у системі управління цикловими промисловими роботами. Він формує управляючі впливу та контролює виконання сформованих команд.

Цей модуль на виході формує такі сигнали:

· адреса модуля введення/виводу (А0-А3);

· Дані (Д0-Д15);

· Сигнал «ВВЕДЕННЯ»;

· Сигнал «ВИСНОВОК».

Мікроконтроллер D1 має такі висновки:

PSEN – дозвіл зовнішньої пам'яті програм; видається лише при зверненні до зовнішнього ПЗУ;

ЕА - відключення внутрішньої програмної пам'яті; рівень 0 цьому вході змушує мікроконтролер виконувати програму лише зовнішньої ПЗУ; ігноруючи внутрішню (якщо остання є);

RST - вхід загального скидання мікроконтролера;

XTAL1, XTAL2 - висновки підключення кварцового резонатора (необхідні завдання робочої частоти мікроконтролера);

P0 - восьми бітний двонаправлений порт вводу-виводу інформації: при роботі із зовнішніми ОЗУ та ПЗУ по лініях порту в режимі тимчасового мультиплексування видається адреса зовнішньої пам'яті, після чого здійснюється передача або прийом даних;

P1 - восьми бітний квазі двунаправленный порт ввода/вывода: кожен розряд порту може бути запрограмований як у введення, і виведення інформації, незалежно стану інших розрядів;

P2 - восьми бітний квазі двонаправлений порт, аналогічний Р1; крім того, висновки цього порту використовуються для видачі адресної інформації при зверненні до зовнішньої пам'яті програм або даних (якщо використовується 16-бітова адресація останньої). Висновки порту використовуються при програмуванні 8751 для введення мікроконтроллер старших розрядів адреси;

РЗ - восьми бітний квазі двонаправлений порт, аналогічний. Р1; крім того, висновки цього порту можуть виконувати ряд альтернативних функцій, які використовуються при роботі таймерів, порту послідовного введення-виводу, контролера переривань, зовнішньої пам'яті програм і даних.

Робота із зовнішньою ОЗУ

1) Читання із ОЗУ

Мікроконтролер формує логічну одиницю на виводі P1.7. Тим самим містить мікросхему ОЗУ. Потім мікроконтролер формує тринадцятирозрядну адресу. Перші вісім розрядів адреси формуються порту P0. П'ять, що залишилися - на висновках P1.0-P1.4. За сигналом читання, сформованому на виводі P3.7, двонаправлений формувач D4 перемикається на передачу даних від ОЗУ до мікроконтролера, а ОЗУ відсилає дані, що зберігаються в осередку пам'яті за адресою, сформовано мікроконтролером. Дані із ОЗУ надходять на вихід мікроконтролера P.0.

2) Запис у ОЗУ

Мікроконтролер формує логічну одиницю на виводі P1.7. Тим самим містить мікросхему ОЗУ. Потім мікроконтролер формує тринадцятирозрядну адресу. Перші вісім розрядів адреси формуються порту P0. Поділ адреси та даних відбувається за допомогою регістру D6, на який подається сигнал мікроконтролера ALE (сигнал адреси зовнішньої пам'яті). П'ять формуються на висновках P1.0-P1.4. За сигналом читання, сформованому на виводі P3.7, двонаправлений формувач D4 перемикається на передачу даних мікроконтролера в ОЗУ. Дані записуються в осередок пам'яті ОЗУ на адресу, сформовану мікроконтролером.

Виведення даних на виконавчі механізми

На виході логічного модуля повинні бути сформовані шістнадцять розрядів даних. Мікроконтролер за один машинний цикл може сформувати лише вісім. Тому в модулі логічному дані формуються у два етапи: спочатку старший байт, потім молодший. По сигналу з виведення мікроконтролера P3.7 двонаправлений формувач D4 перемикається в режим передачі з мікроконтролера. Для запису старшого байта даних регістр D7 необхідно включити цей регістр. Для цього на дешифратор D3 подаються такі сигнали з мікроконтролера:

На виведенні P1.7 формується логічний нуль, таким чином мікроконтролер включає дешифратор;

На виводі P3.6 формується сигнал запису (логічна одиниця);

На висновках P1.5 та P1.6 формується комбінація логічних нулів та одиниць (для регістру D7 на P1.6 та P1.7 формується комбінація логічних нулів).

На порту P0 мікроконтролера формується старший байт даних, який передається через двонаправлений формувач D4 та записується в регістр D7.

Аналогічна процедура використовується для формування та запису в регістрі D8 молодшого байта даних. Відмінність полягає у комбінації на висновках P1.5 та P1.6 (для регістру D8 на P1.6 формується логічний нуль, а на P1.7 логічна одиниця).

Після того, як сформовано шістнадцять розрядів даних, на висновках P2.0 - P2.3 формується адреса модуля виведення, який, проходячи через односпрямований формувач D11, посилюється і передається по шині адреси до виводу модулів.

Останнім етапом є формування на виведенні P2.5 сигналу «ВИСНОВОК». По сигналу «ВИСНОВОК» відкриваються мікросхеми D12 і D13 і шістнадцять розрядів даних посилюються і передаються шиною даних до модулів виведення.

Введення даних із виконавчих механізмів

На висновках P2.0 - P2.3 мікроконтролера формується адреса модуля введення, що посилюється односпрямованим формувачем і передається по шині адреси до модулів введення.

На виведенні P2.4 формується сигнал «ВВЕДЕННЯ», який також односпрямованим формувачем і передається до модулів введення. Одночасно з цим, сигнал «ВВЕДЕННЯ» включає регістри D9 і D10, в які записуються шістнадцять розрядів даних, що прийшли з модуля введення.

Прийом шістнадцяти розрядів мікроконтролером так само, як і передача, здійснюється у два етапи. Спочатку приймається старший байт, потім молодший.

Двонаправлений формувач D4 включається на передачу даних мікроконтролера. За допомогою дешифратора включається однонаправлений формувач D14 і старший байт даних надходить на порт P0 мікроконтролера.

Аналогічно вводиться молодший байт даних.

2.2 Загальні відомості про графічного редактора Schematic

Створення принципової схеми в P-CAD здійснюється у схемному редакторі Schematic. Вікно даного редактора показано малюнку 1.

Малюнок 1 - Екран схемного редактора

Основними елементами робочого екрана редактора схем є головне меню, верхня та ліва інструментальні панелі та робоче поле.

Верхня та ліва панелі містять піктограми для виклику найбільш вживання команд. Призначення піктограм та команд наведено у таблиці 1.

Таблиця 1 Призначення піктограм

Піктограма	Еквівалентна команда меню
	Place/Part (розмістити елемент)
	Place/Wire (розмістити ланцюг)
	Place/Bus (розмістити шину)
	Place/Port (розмістити порт)
	Place/Pin (розмістити висновок)
	Place/Line (розмістити лінію)
	Place/Arc (розмістити дугу)
	Place/Polygon (розмістити полігон)
	Place/Text (розмістити текст)

У нижній частині екрана розташований рядок підказки, куди виводяться повідомлення системи про необхідні дії користувача та статусний рядок, що відображає координати курсору (246.380; 581.660), тип сітки (Abs) та її крок (2.540), поточну товщину ліній (0.762), назву сторінки. Вікно у статусі команд доступне для редагування.

Налаштування проекту відбувається у меню Option. Конфігурації (розмір аркуша схеми, система одиниць вимірювання, допустимі кути орієнтації ліній та ланцюгів, режим автозбереження тощо) встановлюються у діалоговому вікні Options | Configure (малюнок 2).

Рисунок 2 – Вікно команди Options Configure

У вікні вибирається необхідний розмір робочої зони (Workspace Size). Установки прапорців А4-А0 призведуть до встановлення європейського формату, прапорці A, B, C, D, E відповідають американському стандарту.

Також можна розмір робочої зони встановити самостійно, встановивши прапорець User. Одиниці виміру вибираються у розділі Units.

Для полегшення роботи всі елементи схеми робочому полі прив'язуються до вузлів спеціальної сітки. Параметри сітки (відстань між вузлами, вид сітки, її тип) встановлюються за командою Options Grid (вікно цієї команди представлено малюнку 3)

Рисунок 3 – Встановлення параметрів сітки

Крок сітки встановлюється у полі введення (Grid Spacing). Вигляд відображення сітки встановлюється у групі Visible Grid Stile (Стиль видимої сітки): як точок (Dotted); у вигляді вертикальних та горизонтальних ліній (Hatched).

Тип сітки встановлюється у групі Mode (Режим). Сітка може бути абсолютною (Absolute) або відносною (Relative). Абсолютна сітка має початок координат у лівому нижньому куті робочого поля, а відносна - у точці з координатами, зазначеними в групі Relative Grid Origin (Початок відносної сітки), або в точці, позначеній користувачем клацанням лівої кнопки миші при встановленому прапорці Prompt for Origin початку координат).

У діалоговому вікні Options Display (налаштування параметрів екрана) налаштовуються елементи робочого поля, зокрема їх колірне оформлення. Ці настройки мають естетичний характер і на роботу програми не впливають (рис. 4).

Рисунок 4 - Встановлення параметрів екрану

2.3 Створення важливої ​​електричної схеми P-C AD 2004

Перед введенням та розміщенням компонентів на схемі необхідно підключити бібліотеки з необхідними компонентами. Для цього в меню Library вибирають установки бібліотеки (Library Setup), в яких встановлюються необхідні бібліотеки.

Розміщення компонентів здійснюється за командою Place | Part або натисканням відповідної піктограми (таблиця 1). Діалогове вікно цієї команди показано малюнку 5.

Рисунок 5 - Вибір компонента бібліотеки

Для роботи з позначеннями, близькими до російських стандартів, необхідно вибрати варіант графіки IEEE.

У списку Library відображаються підключені бібліотеки. Існує можливість додавання бібліотек, не виходячи з цього меню (кнопка Library Setup).

Розміщення символу компонента виконується натисканням кнопки миші у потрібній точці робочого поля.

Для переміщення компонента його потрібно виділити за допомогою. Натисканням клавіші можна повертати компонент на кут 90 градусів; за допомогою клавіші створювати його дзеркальне відображення.

Також можливо копіювати компонент або групу компонентів шляхом утримування клавіші Ctrl і переміщенням миші.

Після розміщення всіх компонентів між ними проводяться з'єднання. З'єднання здійснюється проведенням ланцюгів та лініями групового зв'язку (далі – шинами).

За командою Place | Wire (відповідна піктограма таблиці 1) проводяться ланцюга. Натисканням лівої кнопки миші фіксується початкова точка ланцюга. Кожне натискання лівої кнопки миші фіксує точку зламу. Завершення введення ланцюга здійснюється натисканням правої кнопки миші.

Оскільки на схемі переважають вертикальні та горизонтальні ланцюги, у меню Options | Configure досить встановити режим ортогональності 90/90 Line-Line.

Електричне з'єднання ланцюгів, що перетинаються, позначається точкою Junction, яка автоматично проставляється на Т-подібних з'єднаннях.

Вибір команди Place | Bus активує режим виведення шини. Клацніть ліву кнопку миші відзначається початкова точка і точка зламу шини, побудова якої завершується натисканням правої кнопки миші або клавіші Escape.

Для з'єднання ланцюгів та шини необхідно спочатку розмістити шину, а потім до неї приєднати необхідні ланцюги.

2.4 Перевірка схеми та відображення помилок

Створена схема у редакторі Schematic мусить бути перевірена наявність помилок, оскільки за наявності таких проектування ПП може бути проведено. Після усунення недоліків можна розпочинати проектування ПП.

Для відображення помилок на схемі в опціях дисплея (Options Display) на вкладці Miscellaneous (Різне) у групі ERC Errors встановлюється режим відображення виявлених помилок схеми. При виборі перемикача Show (Показати) виявлені помилки вказуються на схемі спеціальним індикатором (рис. 6).

Рисунок 6 - Індикатор помилки

У полі введення Size (Розмір) цієї групи можна встановити розмір індикатора помилки, який може варіюватися в межах від 0.025 до 10 мм.

Перевірка схеми помилки здійснюється за командою Utils | ERC (Electrical Rules Check). У меню цієї команди (рисунок 7) задається перелік перевірок, результати яких наводяться у текстовому звіті.

Рисунок 7 - Налаштування конфігурації ERC

Список помилок, що перевіряються, наведено в таблиці 2.

Таблиця 2 Правила перевірки схем

Правило перевірки	Що перевіряється
Single Node Nets	Ланцюги, що мають єдиний вузол
	Ланцюги, що не мають вузлів
Electrical Rules	Електричні помилки, коли з'єднуються висновки несумісних типів, наприклад вихід логічної мікросхеми підключається до джерела живлення
Unconnected Pins	Непідключені висновки символів
Unconnected Wires	Непідключені сегменти ланцюгів
Bus/Net Rules	Вхідні до складу шини ланцюга зустрічаються лише один раз або до шини не підходить жодного дроту
	Компоненти, розташовані поверх інших компонентів
Net Connectivity Rules	Неправильне підключення ланцюгів "землі" та живлення
	Помилки у створенні ієрархічних проектів

Для перегляду звіту про помилки необхідно включити опцію View Report (перегляд звіту), для індикації помилок на схемі – Annotate Errors. Пріоритет помилок встановлюється у вікні Severity Levels (Ранжування помилок):

- Errors – помилка;

- Warning – попередження;

- Ignored – ігнорування помилки.

Після введення необхідної конфігурації при натисканні ОК створюється звіт про помилки та заноситься у файл із розширенням *.erc.

2.5 Генерація списку з'єднань

Важливим етапом роботи зі схемою є одержання списку з'єднання компонентів, який може бути використаний у редакторі друкованих плат для трасування провідників. Список з'єднань включає список компонентів і ланцюгів із зазначенням номерів висновків компонентів, до яких вони підключені. Цей список використовується для так званої процедури «упаковування схеми на друковану плату» - розміщення на полі друкованої плати корпусів компонентів із зазначенням їх електричних зв'язків згідно з принциповою схемою.

Для створення списку в меню Utils необхідно вибрати Generate Netlist (Генерація з'єднань) (малюнок 8).

Рисунок 8 - Вибір формату списку з'єднань

У цьому вікні у списку Netlist Format (формат списку з'єднань) вибирається формат списку з'єднань: P-CAD ASCII, Tango, FutureNet Netlist, FutureNet Pinlist, Master Design, Edif 2.0.0, PSpice, XSpice. Для розробки ПП за допомогою графічного редактора PCB вибирається формат P-CAD ASCII. Натиснувши кнопку Netlist Filename (Ім'я файлу списку ланцюгів), потрібно вибрати файл списку з'єднань.

Активація функції Include Library Information дозволяє включити у файл списку з'єднань (тільки для формату P-CAD ASCII) інформацію, необхідну для складання за допомогою Library Manager бібліотеки символів компонентів, що знаходяться в даному проекті (за командою Library | Translate). Для розробки друкованої плати ця інформація не використовується.

3. Створення друкованої плати пристрою

3.1 Основні відомості про редактора PCB

Графічний редактор P-CAD РСВ призначений для виконання робіт, пов'язаних із технологією розробки та конструювання вузлів друкованих плат. Він дозволяє упаковувати схеми на плату, задавати фізичні розміри плати, ширину провідників та величину індивідуальних зазорів для різних провідників, задавати розміри контактних майданчиків та діаметри перехідних отворів, екранні шари. Редактор дозволяє проводити ручне, інтерактивне та автоматичне трасування провідників і формувати керуючі файли для технологічного обладнання.

Даний графічний редактор має такий самий інтерфейс, як і Schematic. Відмінність позначення деяких піктограм. Вікно редактора PCB представлене малюнку 9.

Рисунок 9 – Екран графічного редактора PCB

Таблиця 3 Призначення піктограм редактора PCB

Знак.	Еквівалентна команда	Знак.	Еквівалентна команда
	Place/Component (розмістити елемент)		Place/Text (розмістити текст)
	Place/Connection (ввести електричний зв'язок)		Place/Attribute (розмістити атрибут)
	Place/Pad (розмістити стек контактних майданчиків)		Place/Field (розмістити рядок даних)
	Place Via (розмістити перехідні отвори)		Place/Dimension (проставити розмір)
	Place/Line (розмістити лінію)		Rote/Manual (провести провідники вручну)
	Place/Arc (розмістити дугу)		Rout/Miter (згладити вигин провідника)
	Place/Polygon (розмістити зафарбований полігон, що не має електричних властивостей)		Rout/Bus (прокласти шину)
	Place/Point (розмістити точку прив'язки)		Rout/Funout (створити стрінгери)
	Place/Copper Pour (розмістити область металізації з різними штрихами)		Rout/Multi Trace (прокласти кілька трас)
	Place/Cutout (розмістити виріз у галузі металізації)		Maximize Hugging (поліпшити обгинання перешкод)
	Place/Keepout (створити бар'єр трасування)		Minimize Length (зменшити довжину)
	Place/Plane (створити лінію розділу шару металізації)		Visible Routing Area (відобразити область трасування)
	Utils/Record ECOs (почати/закінчити запис файлу змін)		Push trace (відштовхнути траси)

Налаштування конфігурацій графічного редактора виконується за командою Options | Configure (Параметри | Конфігурації). Для роботи необхідно встановити метричну систему одиниць та розмір робочої області. (На малюнку 10 вкладка General група Units та Workspace Size відповідно). Розмір робочої зони повинен перевищувати розміри проектованої ПП.

Рисунок 10 – Вікно команди Options Configure

У вікні редактора Options Grid, як і в Schematic задається розмір сітки та її відображення (точками чи лініями).

Параметри трасування задаються на вкладках Route (для ручного трасування) та Advanced Route (для покращеного трасування).

Розглянемо параметри покращеного трасування:

У групі Routing Angle (Кути трасування) задаються можливі режими розкладання провідників (рис. 11).

Рисунок 11 - Встановлення параметрів трасування

45 Degree - проведення провідників під кутом 45 та 90 градусів;

90 Degree - використання тільки вертикальних та горизонтальних провідників;

Any Angle – проведення провідників під будь-яким кутом.

В області Routing Mode (Режим трасування) вибирається один із наступних режимів розкладки провідників:

- Ignore Rules (Ігнорування правил) – траси проводяться без урахування заданих правил проектування. Трасування в цьому режимі проводиться без урахування наявних перешкод та вже прокладених трас;

- Hug Obstacles (Охоплення перешкод) - траси проводяться з урахуванням правил проектування, оминаючи існуючі перешкоди. Об'єкти, що належать ланцюгу, що трасується, перешкодою не вважаються;

- Click Plow (Зсув після клацання) - спочатку траса проводиться у першому режимі, але після клацання лівої кнопки миші автоматично перебудовується з урахуванням правил проектування;

- Interactive Plow (Інтерактивний зсув) – аналогічний режиму Click Plow.

У групі Clossing Effort (Рівень згладжування) задається ступінь спрямування ділянки траси, що проводиться: None (ні), Weak (слабкий), Strong (Сильний).

Установка виробничих параметрів здійснюється на вкладці Manufacturing. Тут задаються параметри, необхідні при виробництві друкованих плат.

Одна з важливих відмінностей P-CAD 2004 від попередніх версій полягає у можливості в даній системі створювати контур друкованої плати. Плати простої конфігурації можна малювати безпосередньо в редакторі друкованих плат PCB, використовуючи для малювання дуги та лінії. Плати складної форми краще виконувати в креслярсько-графічних системах, подібних до AutoCAD або T-Flex CAD, що мають спеціальні інструменти для контролю кутів нахилу розмірів і сполучень ліній. Обмін даними між цими системами та редактором друкованих плат здійснюється через універсальний формат даних DFX.

При створенні друкованої плати (ПП) у P-CAD формуються такі основні шари:

1) Top – провідники на верхній стороні ПП;

2) Top Assy – додаткові атрибути на верхній стороні ПП;

3) Top Silk – шовкографія на верхньому шарі ПП (графіка посадкового місця, позиційне позначення);

4) Top Paste – графіка паяння на верхній стороні ПП;

5) Top Mask – графіка маски паяння на верхній стороні ПП;

6) Bottom – провідники на нижній стороні ПП;

7) Bottom Assy – атрибути на нижній стороні ПП;

8) Bottom Silk – шовкографія на нижньому шарі ПП;

9) Bottom Paste – графіка паяння на нижній стороні ПП;

10) Bottom Mask – графіка маски паяння на нижній стороні ПП;

11) Board – межі ПП.

Крім цих шарів можуть бути встановлені будь-які інші (до 999 штук).

Перед розміщенням на платі компонентів або упакованої принципової схеми необхідно підключити бібліотеки за допомогою команди Library | Setup або натиснувши відповідну піктограму (таблиця 3). Вид вікна бібліотек представлено малюнку 12.

Рисунок 12 - Вікно розміщення компонентів

3.2 Трасування друкованої плати

Трасування – це процес прокладання провідників для друкованого монтажу. Для цієї процедури у системі P-CAD існує кілька можливостей.

1. Ручне трасування. Для неї в системі P-CAD пропонуються інструменти, які умовно можна поділити на три групи:

· Інструменти для ручного трасування;

· Інструменти інтерактивного трасування;

· Спеціальні інструменти.

До інструментів ручного трасування можна віднести Route Manual, за допомогою якого прокладання трас проводиться повністю вручну у суворій відповідності до задуму розробника. Система у разі грає роль електронного кульмана, здійснюючи пасивний контролю над дотриманням технологічних і правил. Інструменти інтерактивного трасування більш інтелектуальні. Розробник вказує лише напрямок фрагмента траси, а система формує її сама з урахуванням прийнятих правил трасування. За бажання можливе автоматичне завершення розпочатої траси та автоматичне коригування фрагментів вже прокладених трас (режим Push Traces - розштовхування трас).

2. Інтерактивне трасування є інтелектуальнішим, ніж попередня команда ручного трасування. Вона дозволяє швидко проводити траси з урахуванням технологічних і правил. Прокладання трас може здійснюватись як повністю автоматично, з огинанням перешкод, так і під керуванням розробника.

У порівнянні з попередніми версіями в P-CAD 2004 з'явився новий, більш потужний покращений інтерактивний трасувальник (Advanced Route).

По відношенню до звичайного інтерактивного трасування покращене трасування має цілу низку додаткових можливостей.

Трасування може починатися поверх існуючої траси, при цьому здійснюється прив'язка до її центру незалежно від встановленого кроку, "гумова нитка" сегмента, що трасується (незафіксованого) відображається з використанням поточного кольору підсвічування. Під час трасування можливі наступні режими розкладання провідників: 45-градусний (діагональний), ортогональний та під довільним кутом (any angle).

При продовженні зупиненої траси або початку нової після завершення попередньої ширина лінії стає рівною номінальному значенню , якщо вона встановлена ​​для відповідного ланцюга у правилах проектування. При виконанні спрямувань трасувальник завжди намагатиметься зменшити кількість розміщеної міді (а, отже, і довжину ланцюга).

3. Автоматичне трасування

Трасування такого виду дозволяють проводити різні вбудовані автотрасувальники. Відмінною особливістю останньої версії P-CAD є трасувальник другого покоління SitusTM Topological Autorouting, який також входить у пакет Protel DXP.

Обов'язковими компонентами постачання системи P-CAD, починаючи з ACCEL EDA 12.00, є трасувальники QuickRoute, ProRoute 2/4 та ProRoute, а також інтерфейс до програми автотрасування та авторозміщення SPECCTRA фірми Cadence.

Shape-Based Autorouter – безсіточна програма автотрасування ПП. Раніше компанія Protel розробила цей модуль для свого продукту Protel 99 і зараз адаптувала і додала його в пакет P-CAD. Новий модуль призначений для автоматичного розведення багатошарових друкованих плат із високою щільністю розміщення елементів, особливо із застосуванням технології поверхневого монтажу для корпусів елементів, виконаних у різних системах координат.

3.3 Автоматичне трасування

За відсутності принципової схеми проекту компоненти розставляють робочої області плати за командою Place | Component або при натисканні відповідної піктограми (таблиця 3). За командою Place | Connection вводять електричні зв'язки між висновками компонентів. Цю процедуру можна проводити лише у випадках, якщо проектована схема нескладна.

За наявності принципової схеми, використовуючи команду Utils | Load Netlist, під час якої відбувається завантаження файл списку з'єднань (рисунок 13).

Рисунок 13 - Завантаження файлу списку з'єднань

Використовуючи кнопку Netlist Format, вибирається необхідний файл для завантаження, який містить інформацію про атрибути компонентів та ланцюгів.

У цьому вікні вибираються такі опції:

- Optimize Nets (Оптимізація ланцюгів) - увімкнено (вимкнено) режим оптимізації списку з'єднань;

- Reconnect Cooper (Переключити заливку) - увімкнено (вимкнено) режим під'єднання до ланцюгів, що є на платі ділянок металізації;

- Check for Cooper Sharing – режим перевірки наявності помилок на платі з попередньо розміщеними компонентами;

- Merge Attributes (Favor Netlist) – злиття атрибутів списку ланцюгів з атрибутами проекту при пріоритеті атрибутів зі списку;

- Merge Attributes (Favor Design) – злиття атрибутів списку ланцюгів з атрибутами проекту при пріоритеті атрибутів із проекту;

- Replace Existing Net Classes – заміна існуючих у проекті класів ланцюгів;

- Ignore Netlist Net Classe – ігнорування визначення класів зі списку;

- Ignore Netlist Attributes – ігнорування атрибутів списку ланцюгів;

- Replace Existing Attributes – заміна атрибутів проекту атрибутами зі списку.

Після встановлення всіх необхідних параметрів проводиться автоматичне пакування схеми на друковану плату (рисунок 14).

Рисунок 14 - Результат пакування схеми на ПП

Після пакування схеми на плату приступають до розміщення компонентів усередині її контуру. Оптимальне розміщення компонентів визначає успішне трасування провідників та працездатність реального пристрою.

Розміщення компонентів на друкованій платі провадиться вручну. Лінії електричних зв'язків, що переміщуються разом із компонентами, допомагають правильно розмістити компоненти.

Після розміщення компонентів корисно виконати мінімізацію довжин з'єднань на платі шляхом перестановки компонентів та їх висновків щодо команди Utils | Optimize Nets. Вікно цієї команди наведено малюнку 15.

Рисунок 15 – Встановлення параметрів оптимізації

У меню команди вибирають метод оптимізації:

- Auto – автоматична оптимізація;

- Manual Gate Swap – перестановка еквівалентних секцій компонентів вручну;

- Manual Gate Swap – перестановка еквівалентних висновків вручну.

При виборі автоматичної оптимізації підключаються такі опції:

- Gate Swap – перестановка секцій;

- Pin Swap – перестановка висновків;

- Entire Design – оптимізація всього проекту;

- Selected Objects – оптимізація вибраних об'єктів.

Для автоматичного трасування необхідно вибрати один із трасувальників, що поставляються спільно з P-CAD. Усі трасувальники запускаються з редактора РСВ командою Route | Autorouters (Трасування | Автотрасувальники). У вікні Route Autorouters, що з'явилося при цьому, у списку Autorouter (Автотрасувальник) вибирається один з доступних трасувальників. (Для виконання даної роботи було обрано трасувальник QuickRoute). Вікно запуску трасувальника представлене малюнку 16.

Рисунок 16 - Запуск трасувальника

У верхній частині діалогового вікна розташовані кнопки, які дають змогу вибрати або вказати файл стратегії (правил) трасування. За промовчанням імена цих файлів збігаються з ім'ям проекту, імена двох останніх мають префікс R.

У групі Error Messages (Повідомлення про помилки) вказується напрямок виведення протоколу трасування.

Output to Screen – виведення на екран;

Output to Log File – виведення у файл протоколу;

Output to Both - виведення на екран та у файл протоколу;

Layers (Шари) та Via Style (Стилі перехідних отворів) викликають стандартні вікна редактора друкованих плат для завдання шарів та їх властивостей.

Стратегія трасування зводиться до встановлення кроку координатної сітки, завдання ширини провідників, стилю перехідних отворів, що використовуються за замовчуванням та вибором проходів трасування. Крок сітки вибирається у вікні Routing Grid (Трасувальна сітка), ширина лінії задається у вікні Line Width.

Кнопка Passes (Проходи) відкриває меню алгоритмів (проходів) трасування Pass Selection (Вибір проходів), де вибирається один або кілька алгоритмів трасування (рисунок 17).

Рисунок 17 - Вибір проходів трасування

Проходи застосовуються у порядку, у якому зазначені у списку.

- Wide Line Routing (трасування широких ліній);

- Vertical (Вертикаль) – виконання найпростіших з'єднань по вертикалі на будь-якому шарі без використання перехідних отворів та з мінімальним відхиленням від прямих;

- Horizontal (Горизонталь) – виконання найпростіших з'єднань по горизонталі на будь-якому шарі без використання перехідних отворів та з мінімальним відхиленням від прямих;

- `L" Routes (1 via) (L - подібне трасування з одним перехідним отвором) - формування ділянки траси, що складається з вертикального та горизонтального фрагментів, розташованих на різних шарах та з'єднаних одним перехідним отвором;

- `Z" Routes (2 vias) (Z - подібне трасування з двома перехідними отворами) - формування перетину трьох провідників з двома перехідними отворами, що має форму Z;

- `C" Routes (2 vias) (С - подібне трасування з двома перехідними отворами) - формування перетину трьох провідників з двома перехідними отворами, що має форму С;

- Any Node (2 vias) (Будь-який вузол з двома перехідними отворами) - аналогічний трьом попереднім;

- Maze Routes (Лабіринтне трасування) - трасування, здатне знайти шлях для оптимального прокладання провідника, якщо це фізично можливо;

- Any Node (maze) (Будь-який вузол (лабіринт)) – використовується трасування – лабіринт, але для найбільшого числа з'єднань провідники можуть прокладатися необов'язково оптимальним чином;

- Route Cleanup (Трасування відчистки) - прохід для покращення зовнішнього вигляду ПП та її технологічності;

- Via Minimization (Мінімізація перехідних отворів) – мінімізація кількості перехідних отворів.

Після встановлення необхідних параметрів та опцій для запуску автоматичного трасувальника необхідно натиснути Start. Результат трасування представлений малюнку 18.

Рисунок 18 - Результат трасування ПП

Якщо після проектування на платі залишилися не розведені провідники, необхідно зробити ручне коригування та повторно провести трасування.

За допомогою команди Route | View Log (Трасування | Перегляд звіту) виводиться протокол трасування.

3.4 Перевірка друкованої плати на помилки

Перед розробкою друкованої плати необхідно за командою Utils | DRC (Design Rule Check) перевірити ПП на відповідність принциповій схемі та дотриманням допустимих технологічних зазорів. У цьому меню, вікно якого наведено малюнку 20, вибирають такі правила перевірок:

1) Netlist Compare – порівняння списку з'єднань поточної друкованої плати з принциповою схемою або іншою платою, список з'єднань якої задають на додатковий запит;

2) Netlist Violations – перевірка відповідності електричних з'єднань провідників поточної плати з вихідним списком електричних зв'язків проекту. При виконанні перевірок об'єкти вважаються фізично з'єднаними, якщо вони перекривають один одного або зазор між ними дорівнює нулю;

3) Unrouted Nets – нерозведені ланцюги;

4) Clearance Violations – порушення зазорів;

5) Text Violations - порушення зазорів між текстом, розташованим на сигнальних шарах, та металізованими об'єктами;

6) Silk Screen Violations – порушення зазорів між контактними майданчиками або перехідними отворами та шовкографією;

7) Unconnected Pins - неприєднані висновки

8) Copper Pour Violations – наявність ізольованих областей металізації, порушення зазорів контактних майданчиків із тепловими бар'єрами;

9) Drilling Violations - перевірка правильності свердління штирьових висновків, наскрізних та глухих перехідних отворів;

10) Plane Violations – виявлення накладених один на одного областей металізації, неправильного приєднання до них контактних майданчиків та перехідних отворів, ізольованих областей на шарах металізації.

11)

Малюнок 19 - Перевірка ПП на помилки

4. Схемотехнічне моделювання

4.1 Загальні відомості про процес моделювання у P-CAD 2004

P-CAD 2004 використовує модуль моделювання (Simulator) системи Altium Designer 2004 (Protel 2004). Під час моделювання аналогових пристроїв використовуються алгоритми SPICE 3f5. При моделюванні цифрових пристроїв використовується алгоритм XSPICE із описом моделей цифрових елементів мовою Digital SimCode.

Принципова схема моделі, що моделюється, створюється за допомогою схемного редактора P-CAD Schematic. При виборі режиму моделювання в P-CAD Schematic, дані про важливу схему автоматично передаються у вигляді списку з'єднань в керуючу оболонку системи Designer для складання завдання на моделювання, власне моделювання та перегляду його результатів. Основною проблемою при моделюванні є розробка моделей радіоелементів, особливо вітчизняних, оскільки точність побудови моделі визначає адекватність моделювання.

За допомогою потужного пакету Mixed-Signal Circuit Simulator можна виконати безліч схемотехнічних моделювань проектів у P-CAD Shematic.

Меню моделювання складається з двох команд: Run (Запуск) та Setup (Установки), які дозволяють керувати моделюванням безпосередньо у проекті після того, як були встановлені критерії аналізу.

Щоб виконувати моделювання, всі частини, що містилися в межах проекту, повинні бути модельовані, тобто моделі моделювання, пов'язані з ними. Проект, що містить немодельовані частини не моделюватиметься. Натомість буде проведено помилкову реєстрацію, що показує всі помилки, які не дозволяють моделюванню проекту бути виконаним. Щоб перевіряти, чи має компонент модель моделювання, пов'язану з ним, використовуйте Library Index Spreadsheet.

Якщо вибрано команду Simulate > Run (Моделювання > Запуск), процес моделювання здійсниться відразу. Якщо вибрано команду Simulate > Setup (Моделювання > Установки), з'явиться вікно Analyses Setup (Установки аналізу), яке дозволить встановити критерії досліджень (рис. 20)

Рисунок 20 – Встановлення параметрів моделювання

Критерії, які можуть бути встановлені:

- Operating Point Analysis – розрахунок режиму роботи по постійному струму (розрахунок «робочої точки») при лінеаризації моделей нелінійних компонентів;

- Transient/Fourier Analysis - аналіз перехідних процесів та спектральний аналіз

- DC Sweep Analysis - розрахунок режиму постійного струму при варіації одного або двох джерел постійної напруги або струму;

- AC Small Signal Analysis – частотний аналіз у режимі малих сигналів (для нелінійних схем виконується в лінеаризованому режимі на околиці робочої точки по постійному струму);

- Noise, Pole-Zero Analysis – розрахунок спектральної щільності внутрішнього шуму;

- Transfer Function Analysis – розрахунок передавальних функцій у режимі малих сигналів

- Temperature Sweep Analysis – режим зміни температури

- Parameter Sweep and Monte Carlo Analysis – зміна параметрів елементів та статистичний аналіз за методом Монте Карло.

Моделювання електричної принципової схеми електронного пристрою, створеної в схемному редакторі PCAD Schematic, може бути проведено після підготовчих операцій:

1) Зі схеми виключаються компоненти, що не мають математичних моделей (роз'єми, елементи комутації тощо).

2) Зі схеми рекомендується виключити функціональні вузли, що безпосередньо не впливають на результати моделювання, або такі функціональні вузли, які можна замінити на джерела сигналів і постійних напруг і струмів (наприклад, генератори тактових частот, джерела та стабілізатори напруг живлення тощо) . Виняток таких функціональних вузлів може значно зменшити час моделювання схеми.

3) При необхідності додаються ланцюга зовнішньої комутації схеми (елементи, що підключаються до роз'ємів під час проведення перевірок схеми тощо).

4) До схеми необхідно додати джерела живлення та джерела, що формують вхідні сигнали, а також задати необхідні параметри цих джерел.

5) Ланцюгу «земля» має бути присвоєно стандартне ім'я GND.

6) Ланцюгам живлення цифрових мікросхем мають бути присвоєні стандартні імена (зазвичай VCC, VDD), які мають відповідати іменам виводів живлення у компонентах мікросхем.

7) У властивостях пасивних компонентів схеми (резисторів, конденсаторів тощо) на вкладці "Symbol" коригуються або задаються номінальні значення параметрів цих компонентів (параметр "Value"). Для всіх пасивних компонентів схеми номінальні значення параметрів повинні бути задані. Усі активні компоненти схеми повинні мати атрибути моделювання, що належать до категорії атрибутів «Simulation».

8) Необхідно забезпечити наявність файлів математичних моделей всіх компонентів, що використовуються в схемі, в атрибутах яких є посилання на такі файли. Файли моделей повинні розміщуватися в директоріях, зазначених в атрибутах SimFile цих компонентів.

9) Ланцюгам, які входять у ті вузли, сигнали у яких необхідно візуально оцінити після моделювання, рекомендується присвоїти унікальні імена, для зручності посилання на них.

Після підготовки схеми для моделювання рекомендується провести її попередню перевірку, вибравши команду «Utils > Generate Netlist» редактора PCAD та згенерувавши список з'єднань у форматі XSpice. Якщо при підготовці схеми були допущені помилки, то при генерації списку з'єднань, список цих помилок виводиться на екран і поміщається у файл<имя проекта>.ERR. Такою перевіркою відслідковуються помилки типу "для компонента не знайдено файл моделі", "у схемі немає ланцюга з ім'ям GND" і т.п.

Для завдання в моделюваної схеми напруги живлення, струмів і вхідних сигналів, як постійних, так і змінюються в часі, застосовуються спеціальні компоненти, що описують джерела постійних і змінних напруг і струмів. Ці компоненти знаходяться у стандартних бібліотеках, які постачаються з P-CAD. Джерела напруг і струмів простої стандартної форми (постійної, періодичної імпульсної, синусоїдальної форми), а також джерела напруг і струмів довільної форми (кусковалінійної апроксимацією, що задається), знаходяться в бібліотеці Simulation Source.lib.

Моделювання принципових електричних схем в P-CAD складної форми, таких, як пачки імпульсів, синусоїдальні сигнали змінної частоти, послідовності прямокутних імпульсів зі змінним періодом, сигнали трикутної та пилкоподібної форми тощо, використовуються спеціальні компоненти, і комбінації з цих компонентів джерел сигналів простий форми.

Усі джерела напруги та струмів мають позиційне позначення «Ref Des» U. Параметри джерел сигналів задаються за допомогою атрибутів шляхом коригування їх параметрів у властивостях компонентів. Набори атрибутів визначаються вбудованими в систему моделями цих компонентів, тому додавати та видаляти будь-які атрибути у компонентах джерел сигналів заборонено (на жаль, P-CAD дозволяє це робити). Також не можна змінювати імена параметрів атрибутів.

Коли процес моделювання в проекті запускається вперше, невстановлені параметри налаштування досліджень у вікні Analyses Setup будуть використовуватись за замовчуванням. Після моделювання проект буде збережено у файлі з розширенням. PrjPcb. Коли змінюються вікна Analyses Setup, вони зберігаються в проектному файлі (коли збережені) і згодом звертаються при моделюванні до зміненого проекту.

Spice netlist створений із схемного документа не містить жодної інформації. Коли процес моделювання запущено, певні налаштування досліджень об'єднуються з schematic-generated netlist для внесення змін до Spice netlist (DesignName_tmp.nsx). Саме це netlist file передається в симулятор.

Коли процес моделювання запущено, simulation data file генеруватиметься (DesignName_tmp.sdf) і відкриватиметься в активному вікні Design Explorer. Результат моделювання буде виведено у вікні Waveform Analysis як ряд закладок (рис. 21).

Рисунок 21 - Результат моделювання

Якщо файл проекту Design Explorer (DE) немає, він створюється (у тому самому довіднику як.sch и.nsx файли). Якщо вона існує, то netlist file знову генерується, а дані замінюються.

Панель проектів показує кожен відкритий проект та його установчі файли. Згенерований netlist з'являється на панелі під підпапкою the Mixed Sim Netlist Files. Змінений netlist (об'єднання netlist та встановленої досліджуваної інформації) з'являється у підпапці Generated Mixed Sim Netlist Files. Результат моделювання зберігається у файлі з розширенням.sdf і з'являється у підпапці Generated SimView Data Files

Шлях для вироблених файлів (DesignName_tmp.nsx і DesignName_tmp.sdf) встановлено в Options tab (Options for Project dialog). За замовчуванням встановлюється шлях, вказаний у програмі, але за необхідності може бути замінений.

Перед виконанням моделювання необхідно вибрати, які дослідження будуть виконані, сигнали, для яких будуть зібрані дані та які змінні waveforms будуть автоматично показані, коли моделювання закінчиться. Всі ці опції визначені у вікні Analysis Setup. Кожен тип аналізу виводиться на власній сторінці вікна.

Тільки одним моделюванням можна керувати будь-якої миті. Якщо моделювання запущено в DE, і спробувати керувати моделюванням від схемного рішення P-CAD для того самого або іншого проекту, то буде видано повідомлення, в якому повідомляється, що клієнт зайнятий, необхідно повторити спробу ще раз пізніше.

Можна також зробити netlist із схемного проекту, використовуючи команду Utils > Generate Netlist. Тоді вільно можна відкрити netlist в DE і керувати моделюванням на більш пізній стадії.

Можна редагувати файл netlist безпосередньо в DE, використовуючи редактор Text Editor. Це особливо важливо, якщо потрібно зробити заміну, не повертаючись до схемного рішення (наприклад, щоб змінити значення резистора). Netlist, який використовується модулятором - завжди *_tmp.nsx один. Якщо редагувати його безпосередньо, це буде використовуватися негайно. Якщо редагувати оригінал (вироблений схемним рішенням) netlist, то *_tmp.nsx буде відновлено, переписуючи той, що існує. Якщо змінювати зроблений схемним рішенням.nsx файл, необхідно зберегти його під іншим ім'ям, інакше він буде переписаний наступного разу, коли netlist буде зроблено зі схематичного документа.

Налаштування, які повинні бути визначені для кожного елемента моделюється частини, вказуються у вікні Part Properties на закладці Attributes (рис. 22).

Рисунок 22 - Вікно налаштувань атрибутів елемента, що моделюється.

Ці настройки включають:

SimType- у готовому до моделювання компоненті перший атрибут моделювання, який описується на закладці Attributes вікна Properties.

Поле Value цього атрибута має містити таку інформацію: тип пристрою, який має моделюватися, та префікс його позиційного позначення відповідно до стандарту SPICE.

Синтаксис: ()

Тип пристрою та префікс позиційного позначення повинні відповідати стандартній SPICE – угоді.

SimModel- у готовому до моделювання компоненті друга ознака моделювання, що описується на закладці Attributes вікна Properties.

Поле Value цього атрибута має містити таку інформацію: Назва моделі компонента.

Синтаксис:

Якщо рядок " " введена в поле ознаки Value, то значення типу компонента на закладці Symbol автоматично надається як ім'я моделі.

Типи компонентів, такі як резистор, ємність, котушка індуктивності та джерела, які внутрішньо визначені та змодельовані у SPICE, не потребують введення в даному полі.

Цифрові пристрої використовують файл моделювання для виклику файлу з цифровим SIM-кодом.

SimFile- у готовому до моделювання компоненті третя ознака моделювання, що описується на закладці Attributes вікна Properties.

...

Подібні документи

Розробка умовного графічного позначення елемента схеми. Розробка посадкового місця, типового компонентного модуля. Формування технічного завдання. Макетування окремих вузлів та пристрої. Розробка схеми електричної важливої.

методичка , доданий 26.01.2009


Розрахунок статичного модуля оперативної пам'яті та накопичувача. Побудова принципової схеми та тимчасової діаграми модуля оперативного пристрою. Проектування арифметико-логічного пристрою для розподілу чисел із фіксованою точкою.

курсова робота , доданий 13.06.2015


Розробка структурної схемипристрої керування навчальним роботом. Вибір двигуна, мікроконтролера, мікросхеми, інтерфейсу зв'язку та стабілізатора. Розрахунок схеми електричної важливої. Розробка складального креслення пристрою та алгоритму програми.

курсова робота , доданий 24.06.2013


Прослуховування та локалізація шумів, що виникають у двигунах автомобілів. Використання системи Altium Designer Summer 09. Формування важливої ​​електронної схеми. порядок проектування друкованих плат. Створення бібліотеки електрорадіоелементу.

курсова робота , доданий 11.07.2012


Проектування схеми вихідного каскаду кадрової розгортки AutoCAD. Опис програмного середовища. Команда установки одиниць виміру. Опис процесу створення формату А3, заповнення основного напису, схеми та таблиці. Моделювання електричної схеми.

курсова робота , доданий 21.12.2012


Розробка принципової електричної схеми мікропроцесорного пристрою керування двигуном постійного струмуна базі контролера ATmega 128. Розробка пакета підпрограм мовою Assembler з метою регулювання та коректної роботи пристрою.

курсова робота , доданий 14.01.2011


Особливості проектування нечітких систем, створення функцій власності та продукційних правил. Методи усунення нечіткості. Порядок створення бібліотек компонентів, електричної принципової схеми DipTrace, перевірка топології друкованої плати.

курсова робота , доданий 11.12.2012


Опис схеми електричної є принциповою. Розробка монтажу елементів електронного блоку. Компонування елементів на друкованій платі. Проектування складального креслення електронного блоку, розробка специфікації та проведення моделювання його роботи.

курсова робота , доданий 16.10.2012


Розробка структурної та принципової схеми. Блок-схема основної програми та підпрограм обробки переривань. Імена змінних, які у них. Результати моделювання роботи пристрою у програмі ISIS пакету Рroteus. Розробка друкованої плати.

курсова робота , доданий 13.11.2016


Система РCAD 2000 для наскрізного проектування електронних пристроїв. Принципова схема пристрою у графічному редакторі P-CAD Schematic. Ручне трасування друкованих плат, керуючі файли для фотоплотерів та свердлильних верстатів у P-CAD РСВ.

Часи застосування кульманів давно минули, їх замінили графічні редактори, це спеціальні програми для креслення електричних схем. Серед них є як платні, так і безкоштовні (види ліцензій ми розглянемо нижче). Упевнені, що створений нами короткий огляд допоможе з різноманітності програмних продуктів вибрати програмне забезпечення, найбільш оптимальне для поставленого завдання. Почнемо із безкоштовних версій.

Безкоштовні

Перш, ніж перейти до опису програм коротко розповімо про безкоштовні ліцензії, найбільш поширені з них:

• Freeware- Додаток не обмежений за функціональністю і може використовуватися в особистих цілях без комерційної складової.
• Open Source– продукт з «відкритим кодом», до якого допускається вносити зміни, підлаштовуючи ПЗ під власні завдання. Можливі обмеження на комерційне використання та платне поширення внесених модифікацій.
• GNU GPL– ліцензія, що практично не накладає на користувача жодних обмежень.
• Public domain– практично ідентична із попереднім варіантом, на цей тип ліцензії закон захисту авторських прав не поширюється.
• Ad-supported- Додаток повністю функціонально, містить у собі рекламу інших продуктів розробника або інших компаній.
• Donationware– продукт розповсюджується безкоштовно, але розробник пропонує внести пожертвування на добровільній основі для подальшого розвитку проекту.

Отримавши уявлення про безкоштовні ліцензії можна переходити до програмного забезпечення, яке розповсюджується на таких умовах.

Microsoft Visio

Це простий в управлінні, але в той же час дуже зручний редактор векторної графіки, що має багатий функціональний набір. Незважаючи на те, що основна соціалізація програми – візуалізація інформації з додатків MS Office, її цілком можна використовувати для перегляду та роздруківки радіосхем.

MS випускає три платні версії, що відрізняються функціональним набором та безкоштовну (Viewer), яка інтегрується в браузер IE і дозволяє за його допомогою здійснювати перегляд файлів, створених у редакторі. На жаль, для редакції та створення нових схем потрібно придбати повнофункціональний продукт. Зауважимо, що навіть у платних версіях серед базових шаблонів немає набору для повноцінного створеннярадіосхем, але його нескладно знайти та встановити.

Недоліки безкоштовної версії:

• Недоступні функції редагування та створення схем, що суттєво знижує інтерес до цього продукту.
• Програма працює тільки з браузером IE, що створює масу незручностей.

Компас-електрик

Ця програма є додатком до САПР російського розробника «АСКОН». Для її роботи потрібне встановлення середовища КОМПАС-3D. Оскільки це вітчизняний продукт, у ньому повністю реалізована підтримка прийнятих Росії ГОСТів і, відповідно, немає проблем із локалізацією.

Додаток призначений для проектування будь-яких видів електрообладнання та створення до них комплектів конструкторської документації.

Це платне ПЗ, але розробник дає 60 днів на ознайомлення із системою, протягом цього часу обмеження щодо функціональності відсутні. На офіційному сайті та в мережі можна знайти безліч відео матеріалів, що дозволяють детально ознайомитись із програмним продуктом.

У відгуках багато користувачів відзначають, що в системі є безліч недоробок, які розробник не поспішає усувати.

Eagle

Дане ПЗ є комплексним середовищем, в якому можна створити як принципову схему, так і макет друкованої плати до неї. Тобто, розташувати на платі всі необхідні елементи та виконати трасування. При цьому вона може бути виконана як в автоматичному, так і ручному режимі або шляхом комбінації цих двох способів.

У базовому наборі елементів відсутні моделі вітчизняних радіокомпонентів, але їх шаблони можуть бути завантажені в мережі. Мова програми – Англійська, але локалізатори, що дозволяють встановити російську мову.

Додаток є платним, але можливість безкоштовного використання з наступними функціональними обмеженнями:

• Розмір монтажної плати не може перевищувати розмір 10,0х8,0 см.
• При розведенні можна маніпулювати лише двома шарами.
• У редакторі допускається робота лише з одним листом.

Dip Trace

Це не окремий додаток, а цілий програмний комплекс, що включає:

• Функціональний редактор для розробки важливих схем.
• Програма для створення монтажних плат.
• 3D модуль, що дозволяє проектувати корпуси для створених у системі приладів.
• Програму для створення та редагування компонентів.

У безкоштовній версії програмного комплексу для некомерційного використання передбачені невеликі обмеження:

• Монтажна плата трохи більше 4-х шарів.
• Не більше однієї тисячі висновків із компонентів.

У програмі не передбачена російська локалізація, але її, і навіть опис всіх функцій програмного продукту можна знайти у мережі. З базою компонентів також немає проблем, спочатку їх близько 100 тис. На тематичних форумах можна знайти створені користувачами бази компонентів, у тому числі і під російські ГОСТи.

1-2-3 схема

Це повністю безкоштовна програма, що дозволяє укомплектувати електрощити Хагер (Hager) однойменним обладнанням.

Функціональні можливості програми:

• Вибір корпусу для електрощита, що відповідає нормам за рівнем захисту. Вибірка виготовляється з модельного ряду Hager.
• Комплектація захисним та комутаційним модульним обладнанням того ж виробника. Зауважимо, що у елементної базі присутні лише сертифіковані у Росії моделі.
• Формування конструкторської документації (однолінійної схеми, специфікації, що відповідає нормам ЕСКД, відображення зовнішнього вигляду).
• Створення маркерів для комутуючих пристроїв електрощита.

Програма повністю локалізована під російську мову, єдиний її недолік, що в елементній базі є тільки електрообладнання компанії-розробника.

Autocad Electrical

Додаток на базі відомої САПР Autocad, створений для проектування електросхем та створення для них технічної документації відповідно до норм ЄСКД.

Спочатку база даних включає понад дві тисячі компонентів, при цьому, їх умовно графічні позначеннявідповідають чинним російським та європейським стандартам.

Цей додаток платний, але є можливість протягом 30 днів ознайомитися з повним функціоналом базової робочої версії.

Ельф

Дане ПЗ позиціонується як автоматизоване робоче місце (АРМ) для проектувальників-електриків. Додаток дозволяє швидко і коректно розробити практично будь-яке креслення для електротехнічних проектів з прив'язкою до плану приміщень.

Функціонал програми включає:

• Розміщення УГО при проектуванні електромереж, прокладених відкрито, у трубах або спеціальних конструкціях.
• Автоматичний (з плану) чи руний розрахунок силової схеми.
• Складання специфікації відповідно до чинних норм.
• Можливість розширення бази елементів (УДО).

У безкоштовній демонстраційній версії відсутня можливість створення та редагування проектів, їх можна лише переглянути чи роздрукувати.

Kicad

Це повністю безкоштовний програмний комплекс із відкритим кодом (Open Source). Дане ПЗ позиціонується як система наскрізного проектування. Тобто можна розробити принципову схему, за нею створити монтажну плату та підготувати документацію, необхідну для виробництва.

Характерні особливості системи:

• Для розведення плати допускається застосування зовнішніх трасувальників.
• У програмі вбудований калькулятор друкованої плати, розміщення на ній елементів можна виконати автоматично або вручну.
• По завершенню трасування система генерує кілька технологічних файлів (наприклад, для фотоплоттера, свердлильного верстата тощо). За бажання можна додати логотип компанії на друковану плату.
• Система може створити пошарову роздруківку в декількох популярних форматах, а також згенерувати список компонентів для формування замовлення, що використовуються в розробці.
• Є можливість експорту креслень та інших документів у формати pdf і dxf.

Зауважимо, що багато користувачів відзначають непродуманість інтерфейсу системи, а також той факт, що для освоєння програмного забезпечення потрібно добре вивчити документацію до програми.

TinyCAD

Ще одна безкоштовна програма з відкритим кодом, що дозволяє створювати креслення принципових схем і має функції простого редактораВекторна графіка. У базовому наборі міститься 40 різних бібліотек компонентів.

TinyCAD – простий редактор для принципових схем

У програмі не передбачено трасування друкованих плат, але є можливість експортувати список з'єднань до сторонньої програми. Експорт проводиться за допомогою поширених розширень.

Програма підтримує лише англійську мову, але завдяки інтуїтивному меню проблем із освоєнням не виникне.

Fritzing

Безкоштовне середовище розробки проектів на основі Arduino. Є можливість створення друкованих плат (розведення необхідно робити вручну, оскільки функція автотрасування відверто слабка).

Слід зазначити, що програма «заточена» для швидкого створенняначерків, дозволяють пояснити принцип роботи проектованого приладу. Для серйозної роботи у програми занадто мала база елементів і дуже спрощене складання схеми.

123D Circuits

Це веб-додаток для розробки Arduino проектів, з можливістю програмування пристрою, симуляції та аналізу його роботи. У типовому наборі елементів присутні лише основні радіо-компоненти та модулі Arduino. При необхідності користувач може створити нові компоненти та додати їх до бази. Примітно, що розроблену друковану плату можна замовити безпосередньо в онлайн-сервісі.

У безкоштовній версії сервісу не можна створювати свої проекти, але можна переглядати чужі розробки, що знаходяться в відкритому доступі. Для повноцінного доступу до всіх можливостей необхідно оформити передплату ($12 або $24 на місяць).

Зауважимо, що через бідний функціонал віртуальне середовище розробки викликає інтерес тільки у початківців. Багато хто з тих, хто користувався сервісом, звернули увагу на той факт, що результати симуляції розходяться з реальними показниками.

XCircuit

Безкоштовна мультиплатформна програма (ліцензія GNU GPL) для швидкого створення принципових схем. Функціональний мінімальний набір.

Мова програми - англійська, програма не сприймає російські символи. Також слід звернути увагу на нетипове меню, до якого потрібно звикнути. Крім цього, контекстні підказки виводяться на панель стану. У базовий набір елементів входять УГО лише основних радіодеталей (користувач може створити свої елементи та додати їх).

CADSTAR Express

Це демонстраційна версія однойменної САПР. Функціональні обмеження торкнулися лише числа елементів, що використовуються у схемі розробки (до 50 шт) та кількості контактів (не більше 300), що цілком достатньо для невеликих радіоаматорських проектів.

Програма складається з центрального модуля, в яких входить кілька додатків, які дозволяють розробити схему, створити для неї плату та підготувати пакет технічної документації.

У базовий набір входить понад 20 тис. компонентів, додатково можна завантажити із сайту розробника додаткові бібліотеки.

Істотним недоліком системи є відсутність підтримки російської мови, відповідно, вся технічна документація також представлена ​​в мережі англійською.

QElectroTech

Просте зручне та безкоштовне (FreeWare) програми для розробки електричних та електронних схем-креслень. Програма є звичайним редактором, жодних спеціальних функцій у ній не реалізовано.

Мова програми - англійська, але для нього є російська локалізація.

Платні програми

На відміну від ПЗ, що розповсюджується за безкоштовними ліцензіями, комерційні програми, як правило, мають значно більший функціонал, і підтримуються розробниками. Як приклад, ми наведемо кілька таких додатків.

sPlan

Проста програма-редактор для креслення електросхем. Програма комплектується декількома бібліотеками компонентів, які користувач може розширювати за необхідності. Допускається одночасна робота з декількома проектами шляхом їх відкриття в окремих вкладках.

Креслення, створені програмою, зберігаються як файлів векторної графіки свого формату з розширенням «spl». Допускається конвертація в типові растрові форматизображення. Є можливість друку великих схем на звичайному принтері формату А4.

Офіційно програма не випускається в російській локалізації, але існують програми, що дозволяють русифікувати меню та контекстні підказки.

Крім платної версії передбачено дві безкоштовні реалізації Demo і Viewer. У першій немає можливості зберегти та роздрукувати намальовану схему. У другій передбачено лише функцію перегляду та друку файлів формату «spl».

Eplan Electric

Багатомодульна САПР, що масштабується, для розробки електротехнічних проектів різної складності та автоматизації процесу підготовки конструкторської документації. Даний програмний комплекс зараз позиціонується як корпоративне рішення, тому для рядових користувачів він буде не цікавий, особливо якщо взяти до уваги вартість ПЗ.

Target 3001

Потужний САПР комплекс, що дозволяє розробляти електросхеми, трасувати друковані плати, моделювати роботу електронних пристроїв. Онлайн бібліотека компонентів налічує понад 36 тис. різних елементів. Ця CAD широко застосовується в Європі для трасування друкованих плат.

За замовчуванням встановлюється англійська мова, є можливість встановити меню німецькою або французькою, офіційно російської локалізації немає. Відповідно, вся документація представлена ​​лише англійською, французькою чи німецькою мовою.

Вартість найпростішої базової версії – близько 70 євро. За ці гроші буде доступне трасування двох шарів на 400 висновків. Вартість нелімітованої версії у районі 3,6 тис. євро.

Micro-Cap

Додаток для моделювання цифрових, аналогових та змішаних схем, а також аналізу їхньої роботи. Користувач може створити в редакторі електричний ланцюг та встановити параметри для аналізу. Після цього по одному кліку мишки система автоматично зробить необхідні розрахунки і видасть результати для вивчення.

Програма дозволяє встановити залежність параметрів (номіналів) елементів від температурного режиму, освітленості, частотних характеристик тощо. Якщо у схемі присутні анімовані елементи, наприклад, світлодіодні індикатори, їх стан коректно відображатися, залежно від сигналів. Можна при моделюванні «підключати» до схеми віртуальні вимірювальні прилади, а також відстежувати стан різних вузлів пристрою.

Вартість повнофункціональної версії близько $4,5 тис. Офіційної російської локалізації програми немає.

TurboCAD

Дана САПР платформа включає безліч інструментів, для проектування різних електричних пристроїв. Набір спеціальних функцій дозволяє вирішувати інженерно-конструкторські завдання будь-якого рівня складності.

Відмінні риси – тонка настройка інтерфейсу під користувача. Безліч довідкової літератури, зокрема і російською. Незважаючи на відсутність офіційної підтримки російської мови, для платформ є русифікатори.

Для рядових користувачів придбання платної версії програми з метою розробки електросхем для аматорських пристроїв буде нерентабельним.

Designer Schematic

Додаток для створення електросхем із використанням радіоелементів виробництва Digi-Key. Основна особливість даної системи полягає в тому, що в редакторі для побудови схем може використовувати механічне проектування.

Бази даних компонентів можна будь-якої миті перевірити на відповідність і за необхідності провести оновлення прямо з сайту виробника.

Система не має власного трасувальника, але список з'єднань може бути завантажений у програму.

Є можливість імпорту файлів із популярних САПР.

Орієнтовна вартість програми близько $300.

Розробка важливих електричних схем в ElectriCS Pro 7

Михайло Чуйков
Провідний спеціаліст, команда розробників ElectriCS Pro
Світлана Капітанова
Спеціаліст з маркетингу, команда розробників ElectriCS Pro

Під час створення систем управління однією з основних документів проектної документації є важлива схема. Саме вона визначає основний склад компонентів електрообладнання та взаємозв'язків між ними. Принципова схема - фундамент електротехнічного проекту, і від правильного виконання залежить подальше виконання монтажних схем, схем з'єднань і всієї супровідної документації. Розглянемо виконання важливих схем у системі ElectriCS Pro 7.

Для проектування схем ElectriCS Pro використовує графічний редактор AutoCAD чи nanoCAD. При цьому вдало поєднується вся міць інструментів графічного редактора та додаткові спеціалізовані команди проектування схем. Слід зазначити, що для користувачів, які звикли працювати в чистому AutoCAD, перехід на проектування в ElectriCS Pro відбувається досить легко: свою колекцію елементів користувач може зберегти в бібліотеці ElectriCS Pro і відразу використовувати на схемі.

Документ "Схема електрична принципова"

У дереві проектної документації папка з важливими схемами має набір атрибутів, які застосовуються в основному написи на аркушах схеми. Кількість атрибутів та правила їх заповнення є настроюваними (рис. 1).

Листи принципової схеми представлені як списку із зазначенням формату аркуша з можливістю функції попереднього перегляду. У списку можна створити новий аркуш схеми, відкрити його або видалити (рис. 2).

Якщо ви двічі клацнете мишею за номером аркуша, він відкриється у вікні графічного редактора. У графічному редакторі праворуч від схеми додано панель менеджера, на закладках якої представлено всі об'єкти проекту. Також додані додаткові панелі інструментів та меню ElectriCS Pro (рис. 3).

Створення та розміщення на схемі електричних пристроїв

У діалозі створення електричного пристрою вказуються: його літерно-позиційне позначення, шафа, в якій вона розташована, система. Якщо в діалозі вказати тип за базою виробів, то пристрій буде сформований елементний склад, автоматично підставиться префікс позначення і наступний вільний порядковий номер (наприклад, у автоматичного вимикача сформується QF3, якщо в проекті вже були QF1 і QF2). При створенні пристрою перевіряється унікальність його позначення, у проекті може бути двох пристроїв з однаковим позначенням (рис. 4).

Після створення пристрій з'явиться у менеджері. Для кожного пристрою виводиться елементний склад у вигляді умовно-графічних позначень (УГО), при цьому УГО, які ще не розміщені на схемі, позначаються зеленими маркерами у верхньому лівому куті. Розміщення елемента на схемі провадиться стягуванням відповідного УГО з панелі менеджера на полі схеми. Автоматично проставляється маркування контактів та позначення елемента. Контакти, які мають підключення, відзначаються маркером на схемі як бузкових квадратів (рис. 5).

У ElectriCS Pro використовуються УДО двох типів: статичні та динамічні. Статичні УДО містяться у бібліотеці УГО і є елементи, графіка яких відрізняється від проекту до проекту, від листа до листа: котушки, контакти реле, двигуни тощо. Але є й інший вид електричних пристроїв, які на схемах відображаються у вигляді таблиць контактів та мають змінний зовнішній вигляд: роз'єми, блоки керування, контролери, частотні перетворювачі тощо. Як правило, при використанні динамічних УДО на схему виводяться лише контакти, що задіяні (рис. 6).

Робота з електричними зв'язками

Зручний інструмент малювання дозволяє задавати зв'язки між контактами буквально двома клацаннями миші, зв'язок вибудовується зі зламом. Номер зв'язку надається автоматично, по порядку наступний із вільних (рис. 7).

Коли ж на важливу схему наноситься елемент пристрою, який вже розміщено на іншому аркуші схеми і має підключення, то від його висновків автоматично малюються вже підключені електричні зв'язки у вигляді відрізків.

Якщо користувач під час створення нового зв'язку вказав номер вже існуючого електричного зв'язку, то програма покаже повідомлення-попередження, що ЕС із зазначеним позначенням вже існує, і запропонує об'єднати зв'язки. Так можуть об'єднуватись електричні зв'язки, графічно рознесені на одному аркуші схеми або розташовані на різних аркушах схеми.

При підтягуванні одного зв'язку до іншого вони автоматично об'єднуються. Існує також зворотна операція - поділ електричного зв'язку (рис. 8).

Рис. 8. Перетин зв'язків та їх об'єднання. На перетині зв'язків можна встановити розрив

Слід зазначити, що ElectriCS Pro дозволяє за необхідності на один виведення пристрою підключати два електричні зв'язки з різними номерами (мал. 9).

При переміщенні елементів підключених пристроїв зв'язки від контактів не відриваються, а витягуються, тобто якщо було задано зв'язок між контактами, то програма забезпечує цілісність зв'язків незалежно від розташування елементів на аркуші схеми (рис. 10).

Для зручності роботи з електричними зв'язками програма ElectriCS Pro надає можливість малювання групових ліній зв'язку, у тому числі з'єднання лініями зв'язку зіставлених контактів, створення зламів на лініях та інші корисні команди.

Для відображення переходу електричного зв'язку на інший аркуш схеми використовується кілька типів переходів:

• на наступний (або попередній) лист схеми, де відображається цей зв'язок;
• на заданий аркуш схеми;
• на контакт електричного пристрою та ін.

Для кожного типу переходу можна встановити УГО і набір атрибутів. При зміні нумерації листів або позначення пристрою, на контакт якого посилається перехід, атрибути переходу перераховуються автоматично (мал. 11).

Копіювання фрагментів схем

Копіювання фрагмента схеми застосовується за наявності в схемі типових фрагментів, що повторюються. Достатньо виділити будь-яку частину схеми і скопіювати її для вставки на цей аркуш або інший аркуш схеми. Також фрагмент може бути вставлений інший проект. При вставці фрагмента автоматично створюються нові електричні пристрої такого самого типу, що й вихідні, а також нові зв'язки (рис. 12).

Перелік елементів схеми електричної принципової

Табличний звіт «Перелік елементів» генерується програмою ElectriCS Pro автоматично за даними принципової схеми. Звіт можна отримати окремим документом у форматі PDF, RTF, XLS, HTML, DWG, TXT або розмістити на аркуші принципової схеми.

У комплект поставки ElectriCS Pro включено кілька варіантів переліку елементів: із зонами та без зон, з основним написом по ЕСКД або СПДС. Модуль «Майстер звітів» дозволяє користувачеві самостійно модифікувати звіт (рис. 13).

Насамкінець слід зазначити, що у статті розглядалися лише основні моменти малювання принципових схем у середовищі ElectriCS Pro. Програма є багатофункціональною та гнучкою як у плані налаштувань, так і в послідовності розробки схеми. ElectriCS Pro надає користувачеві достатній набір інструментів для створення будь-яких принципових багатолінійних схем. У цьому якість проектування значно підвищується з допомогою скорочення кількості помилок проектувальника.

1 ElectriCS Pro містить систему позначень електротехнічних компонентів, що настроюється, використання якої дозволяє випускати схеми практично під будь-який стандарт проектування. Наприклад, якщо в одному проекті в різних шафах допускається наявність однакових позначень електричних пристроїв і зв'язків (тобто шафи є ідентичними), то в цьому випадку в налаштуваннях вказується, що на унікальність позначення компонента також впливає позначення шафи, де розташовані дані елементи.

IPad