Проектирование плат в пакетах PCAD и AutoCAD

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ










Проектирование плат в пакетах PCAD и AutoCAD

Методические указания к лабораторным работам














Санкт-Петербург


УДК 621.396

Составитель: О.Л. Смирнов

Рецензент:

Доцент, кандидат технических наук Соловьёв Николай Владимирович


Методические указания предназначены для студентов специальностей "Проектирование и технология электронных средств", "Лазерные системы в ракетной технике", "Информатика и вычислительная техника", "Радиотехника", "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети", выполняющих лабораторный практикум на дневном и вечернем факультетах, а также слушателей факультета повышения квалификации преподавателей.

Подготовлены к публикации кафедрой микро- и нанотехнологий аэрокосмического приборостроения по рекомендации методической комиссии факультета интеллектуальных систем управления и нанотехнологий Санкт-Петербургского Государственного университета аэрокосмического приборостроения.


© Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения


ПРЕДИСЛОВИЕ


Радиоэлектроника и вычислительная техника используется во всех сферах человеческой деятельности - от простейших схем до сложнейших комплексов. Основу всех этих устройств составляют печатные платы, создание которых требует от разработчика и конструктора учета разных и противоречивых требований. Внедрение микросхем и многослойных печатных плат, привело к тому, что их конструирование стало невозможным без средств автоматизации (САПР). Одними из наиболее широко используемых пакетов прикладных программ пакет P-CAD фирмы Protel International и AutoCAD фирмы Autodesk. Пакет P-CAD состоит из нескольких взаимосвязанных программ, способных функционировать вполне независимо:

программы разработки электрических символов элементов P-CAD Symbol Editor;

программы разработки посадочных мест корпусов элементов P-CAD Pattern Editor;

программы автоматизированного проектирования принципиальных схем P-CAD Schematic;

программы разработки топологии печатной платы P-CAD PCB.

Пакеты P-CAD и AutoCAD широко используются на предприятиях электронного профиля. Знание возможностей пакетов и наличие практических навыков по работе с ними являются необходимым условием успешной адаптации выпускников в научных организациях и промышленных предприятиях.

Лабораторный практикум построен на принципе последовательного изучения объекта исследования с развитием и закреплением знаний и навыков работы с пакетом и позволяет реализовать следующие методические аспекты:

приобретение навыков при работе с проектами в программе P-CAD 2004;

построение и использование интегральных библиотек.

разработка составных частей печатных плат: монтажных и переходных отверстий, контактных площадок;

разработка посадочных мест элементов;

разработка типового компонентного модуля;

проектирование принципиальных схем и разработка топологии печатной платы;

проектирование конструкторской документации в виде схем, чертежей, перечней и спецификаций.

Представленный в данном методическом материале цикл лабораторных работ предназначен для студентов радиотехнических и вычислительных специальностей, обучающихся на кафедре микро- и нанотехнологий аэрокосмического приборостроения ГУАП.

Структурно лабораторный практикум объединяет 10 лабораторных работ, каждая из которых содержит теоретический материал, порядок выполнения работы и оформления результатов. Результаты работы представляются, как правило, в виде файлов, формат и наименование которых определяется требованиями по оформлению.

Каждая работа заканчивается контрольными вопросами, позволяющими провести самоконтроль и укрепить теоретические знания и практические навыки.

Библиографический список включает учебные пособия и научно-техническую литературу, предназначенные для более глубокого изучения дисциплины.


Лабораторная работа №1. Создание библиотеки элементов электрической схемы


Цель работы: приобретение навыков работы при работе в программе P-CAD Library Executive, создание библиотеки схемы копированием готовых элементов из стандартных библиотек.

1.Описание объекта исследования.

1.1 Общие положения

Система P-CAD 2004 состоит из редакторов схем, плат, символов (условно-графических обозначений элементов на схеме), корпусов и библиотек элементов, а также трассировщиков проводников. Перед разработкой схемы необходимо создать библиотеку её элементов либо копированием из готовых библиотек, либо созданием новых элементов, отсутствующих в доступных библиотеках.


Рис. 1. Структура системы P-CAD 2004


В работе исследуется создание библиотеки копированием из готовых библиотек. После запуска менеджера библиотек Library Executive на рабочем поле появится диалоговое окно (рис.2). Верхняя строка меню содержит команды работы с файлами, библиотеками, компонентами, корпусами и символами элементов. Компонент - это корпус и символ элемента с взаимосвязанными выводами. На рабочем поле находится окно браузера для добавления, просмотра и редакции существующих библиотек, компонентов, корпусов и символов. Библиотеку из готовых элементов будем создавать командой копирования из группы команд Library. Рассмотрим создание библиотеки на примере простейшей электрической схемы, приведенной на рис. 3. Все элементы схемы находятся в стандартных библиотеках. Существуют библиотеки отечественных элементов и библиотеки зарубежных элементов. Символы (условно-графические обозначения на схеме (УГО)) отечественных элементов отличаются от символов зарубежных элементов тем, что расстояние между выводами первых кратно 2.5 мм, а расстояние между выводами вторых кратно 2.54 мм. Так как редактор схемы - сеточный, то-есть проводники проводятся по точкам сетки, то при шаге сетки 2.54 мм


Рис. 2. Рабочее поле менеджера библиотек


невозможно объединить проводниками все выводы отечественных элементов. В одной схеме невозможно использовать символы отечественных и зарубежных элементов без доработки расстояния между их выводами. Или нужно редактировать расстояние между выводами зарубежных элементов, так, чтобы это расстояние было ратным. 2.5 мм. Либо нужно редактировать это расстояние в символах отечественных элементов.


Рис. 3. Электрическая схема стабилизатора напряжения


так, чтобы оно было кратным 2.54 мм. Тогда, установив единый шаг сетки, можно без проблем провести проводники между выводами всех элементов схемы, как из отечественных, так и зарубежных библиотек.

.2. Создание библиотеки и настройка окна Copy

Библиотеки отечественных элементов, подобранные для лабораторных работ, КП и ДП, находятся в папке Библиотеки_PCAD_2004, расположенной в папке DOC серверной ЭВМ в дисплейном классе. Библиотеки зарубежных элементов находятся в папке Lib самого пакета, установленного в папке Program File системного диска. Обычно в библиотеку схемы сначала копируют резисторы, конденсаторы, полупроводниковые элементы, соединители, микросхемы. И только потом дополняют библиотеку вновь создаваемыми компонентами элементов. Сначала нужно создать пустую библиотеку командой Library New (см. рис.4).

Рис. 4. Создание библиотеки для схемы стабилизатора напряжения


Затем можно приступить к копированию элементов схемы командой Library Copy (см. рис.5). В поле Destination Library указывается созданная библиотека, а в поле Source Library указывается библиотека резисторов.


Рис. 5. Диалоговое окно копирования элемента.


Рис. 6. Окно завершения копирования элемента.


1.3. Выбор и копирование компонентов схемы.

Выберем режим Component в разделе Copy Item и нажмём на кнопку Browse To Add. В окне Library Browse выберем полуваттный резистор Р1-12-05, нажмём кнопку ОК и кнопку Copy. Появится окно завершения копирования (см. рис.6). После нажатия на кнопку ОК можно приступить к копированию следующих элементов схемы. На рис. 7 показан путь к библиотеке конденсаторов, тип электролитического конденсатора на 50 мкФ


Рис. 7. Окно копирования конденсатора.


Рис. 8. Окно копирования стабилитрона

и корпус (pattern) этого конденсатора. Выше конденсаторов типа LV_SMD (для поверхностного монтажа) находятся устаревшие крупногабаритные электролитические конденсаторы типа СЕ с указанием номинала и напряжения. Для современных схем рекомендуется использовать электролитические конденсаторы типа LV_SMD или STG_SMD. Выбор электролитических конденсаторов типа LV_SMD со значениями от 1 мкФ до 1500 мкФ определяется по характеристикам, приведенным в Приложении 2.. Неэлектролитические конденсаторы серии TPS со значениями от 1 мкФ до 1000 мкФ выбираются из Приложения 3. Конденсаторы со значениями от 1 пФ до 1000 нФ выбираются из серии МЧ, характеристики которых приведены в Приложении 4.


Рис. 9. Окно копирования светодиода.


Рис. 10. Окно копирования транзистора.


Рис. 11. Окно копирования соединителя.


Рис. 12. Окно копирования земли.


На рис. 8 - 12 указаны пути к библиотекам и вид символа соответствующего элемента схемы. На рис. 9 копируется светодиод АЛ307АМ вместо АЛ310А, приведенного в схеме, поскольку он отсутствует в доступных библиотеках, а корпусы и символы этих двух типов светодиодов совпадают. Поэтому надо переименовать скопированный светодиод в библиотеке схемы.

.4. Переименование компонентов.

На рис. 13 показано окно команды переименования элемента Library Rename.


Рис. 13. Окно переименования элемента

В окне необходимо указать нужную библиотеку, выбрать переименовываемый элемент, указать новое имя и нажать кнопку Rename. После создания библиотеки необходимо обязательно проверить наличие в библиотеке символа и корпуса каждого элемента схемы, потому что часто из-за неправильных действий пользователя в библиотеке может не оказаться какого-нибудь символа, корпуса (паттерна) или компонента. В нашем случае в качестве Source Library указываем нашу библиотеку и проверяем наличие символов и корпусов всех компонентов. На рис. 14 показана проверка наличия символа и паттерна


Рис. 14. Окно проверки наличия символа и паттерна соединителя


соединителя. Аналогично необходимо проверить наличие символа и паттерна для остальных элементов схемы. На этом создание библиотеки элементов схемы заканчивается и можно приступить к формированию электрической схемы стабилизатора напряжения.

. Порядок проведения лабораторной работы.

.1. Подготовка к работе.

Внимательно прочитайте раздел 1 "Описание объекта исследования.". Получите у преподавателя вариант электрической схемы. Включите компьютер и запустите программу P-CAD Library Executive\.

.2. Проведение лабораторной работы

Cоздайте новую библиотеку и скопируйте в неё компоненты всех элементов из полученного варианта электрической схемы. Проверьте наличие символов и паттернов у всех компонентов схемы. Сохраните библиотеку элементов схемы.

.3. Составление отчёта по лабораторной работе.

Оформите титульный лист, создайте скриншоты символов и паттернов для всех компонентов схемы.

. Содержание отчета.

Основными результатами лабораторной работы являются библиотека элементов схемы и отчёт о проведении лабораторной работы. Отчёт должен содержать титульный лист, порядок выполнения работы и скриншоты символов и паттернов всех элементов схемы, а также выводы по результатам работы.

. Контрольные вопросы.

.1. Что такое компонент?

.2. Как произвести копирование символов, паттернов и компонентов библиотеки новую библиотеку?

.3.Какие типы конденсаторов используются в библиотеке вашей схемы?

.4.Как осуществляется переименование символов, паттернов и компонентов?

.5.Как осуществляется удаление символов, паттернов и компонентов?


Лабораторная работа №2. Разработка электрической схемы


Цель работы: настройка редактора схем Schematic, разработка шаблона для электрических схем, формирование электрической схемы.

1.Описание объекта исследования.

1.1. Общие положения

Разработка электрических схем производится в программе P-СAD Schematic. При запуске программы появляется рабочее окно. В центре окна находится рабочее поле программы, на котором размещаются элементы схемы и проводники. Справа и внизу расположены полосы прокрутки для перемещения схемы. Слева и вверху расположены панели инструментов. Выше расположена строка меню с выпадающими панелями команд. Под рабочим полем располагается строка сообщений с дополнительной информацией, связанной с выполняемой командой. Ниже находится строка состояния с. текущей информацией о: координатах указателя мыши, шаге сетки, толщине линии и другой информацией. Управление осуществляется щелчками мыши по командам строки меню или кнопкам на панелях инструментов. Вертикальное перемещение схемы осуществляется вращением колёсика мыши. Для горизонтального перемещения надо нажать при этом клавишу "Shift" , а для изменения масштаба надо удерживать клавишу "Ctrl".


Рис.1 Окно P-CAD 2004 Schematic

Рис. 2 Установка конфигурации


Рис. 3. Настройка экрана

Четыре верхние кнопки левой панели нужны для размещения на рабочем поле соответственно элементов, проводников, шин (объединения проводников) и портов (эквивалентов вывода элемента).

.2. Создание шаблона схемы.

Для удобства использования программы необходимо создать шаблон схемы (файл с предварительными настройками). Откройте выпадающее меню Options, а в нем диалоговое окно Options Configure. В качестве единиц измерения поставьте мм. Рабочее пространство выберите размером формата А4. В графе режимы ортогональности поставьте флажок 90/90. В графе автосохранение рекомендуется выставить режим - 5 минут. Остальные данные оставьте без изменения, как это показано на рис. 2.

В зоне выпадающего меню Grids создайте новую сетку шагом 2.5 мм.

В зоне Options Display (рис. 3) установки можно не менять, хотя рекомендуется


Рис. 4. Установка ширины линии


Рис. 5. Копирование шрифта Default командой Add

Рис. 6. Редактирование шрифта 3.5 командой Propeties


сделать цвет экрана черным, а цвет первой сетки белым.

Командой Options Text Style введите текстовые шрифты высотой 2.5, 3.5 и 5 мм (рис. 5, 6)..Сохраните файл под именем Шаблон_1.sch командой File Save As.

.3. Приемы управления изображением схемы.

Перед началом собственной разработки, целесообразно научиться работать с уже готовыми файлами. Для просмотра готовых разработок выведите на экран демо-схему. В папке Program File найдите папку с пакетом P-CAD 2004, а в ней - папку Demo.

Откройте файл 2bitadd.sch. (см. рис.7).


Рис. 7. Окно с электрической схемой 2bitadd.sch.


Изучите следующие приёмы управления изображением схемы.

Листание. В строке состояния за кнопкой М находится окно Select Sheet. Если щелкнуть по этому окну, то открывается полный список листов просматриваемого проекта.

Увеличение изображения осуществляется нажатием клавиши "плюс".

Уменьшение изображения производиться нажатием клавиши "минус".

Режим работы мыши. Мышь может перемещаться непрерывно или скачкообразно. Если щелкнуть по строке Snap To Grid. в меню View, то режим перемещения курсора изменится на противоположный.

Перемещение. Первый способ - использование клавиш Page Up и Page Down,. Второй способ - перемещение изображения при помощи полос прокрутки. Третий - вращение колеса мыши при нажатой и ненажатой клавише Shift.

Увеличение изображения. Первый способ - рамкой, второй - колесом мыши при нажатой клавише Ctrl..

Все команды управления изображением помещаются в выпадающем меню View.

Extend (Общий вид) позволяет вывести на рабочее поле весь проект.

Last (Последний вид) служит для возврата к предыдущему виду.

All (Показать все) выводит на рабочее поле все пространство, предназначенное для работы, не зависимо от наличия на нем изображения.

Режим Windows позволяет работать с несколькими проектами одновременно. Завершение работы с проектами осуществляется так же, как и в стандартных программах, поддерживающих режим Windows.

1.4. Загрузка шаблона и библиотеки.

Рассмотрим разработку схемы на примере электрической схемы, приведенной на рис. 3 в лабораторной работе № 1.

Запускаем редактор P-CAD 2004 Schematic и открываем файл Шаблон_1.sch. Загружаем созданную в предыдущей работе библиотеку Стабилизатор.lib командой Library Setup. Появляется окно (см. рис. 8), в котором надо нажать кнопку Add, найти и открыть библиотеку и нажать кнопку ОК.


Рис. 8. Окно для загрузки библиотеки схемы.


1.5. Расстановка компонентов схемы.

Далее, в левой панели инструментов нажимаем верхнюю кнопку Place Part для выбора и расстановки элементов схемы(см. рис. 9). Расположение элементов на рабочем поле


Рис. 9. Окно для выбора элементов схемы.


должно повторять расположение элементов на схеме. Первыми ставятся два соединителя в верхних левом и правом углах рабочего стола. Ниже, между ними устанавливаются три столбца элементов: стабилитрона, светодиода и резистора, транзистора и "земли", конденсатора (см. рис. 10). Для захвата элемента нажимается кнопка ОК, для поворота элемента нажимается клавиша R, для зеркализации элемента нажимается клавиша F, для удаления элемента нажимается клавиша S, выбирается элемент и нажимается клавиша Delete. Для удаления типов и номиналов элементов выполняется команда Edit Part. При этом появляется окно (см. рис. 11), в котором нажимается кнопка Set All, затем Propeties и в следующем окне (см. рис. 12) снимаются галки для кнопок Value и Type в разделе Visibility. После расстановки элементов выводы элементов соединяются проводниками.


Рис. 10.


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ