Проектирования печатной платы устройство идентификации абонента СИ БИ радиосвязи
Реферат
В пояснительной записке к курсовому проекту описан процесс проектирования печатной платы устройство идентификации абонента СИ БИ радиосвязи при помощи программного пакета САПР «P-CAD 2002».
Пояснительная записка имеет следующую структуру.
В первом параграфе приведено техническое задание.
Во втором параграфе
мною рассматривается система
В третьем параграфе рассматриваются основные этапы создания элементов, библиотеки, печатной платы и её разводка.
В четверном пункте приведена принципиальная схема и работа устройства.
В пятом параграфе идет проектирование печатной платы, расчет площади занимаемой проводниками и элементами описывается выбор основных параметров стратегии технологического проектирования печатной платы устройства: размеров платы, числа слоёв, ширины проводников и минимального расстояния между ними.
В шестом параграфе приведена готовая печатная плата. Печатная плата представлена на двух рисунках на первом приведен верхний а на втором нижний слоя печатной платы.
Процесс создание компьютерных библиотек радиоэлектронных элементов схемы в соответствии со спецификацией приведён в приложении.
Ключевые слова.
Программный пакет, автоматическое проектирование, диалоговое окно, электронное устройство, технические данные, печатная плата, стратегия проектирования, трассировка проводников, генератор сигнала, ширина дорожек, электронные компоненты, электрические импульсы, микросхема, абонент, декодер, детектор, радиосвязь, двоичный код, счетчик, дифференцирующая сеть.
Оглавление
Введение
- Техническое задание……………………………………………………………
….....5 - Общие сведения о системе проектирования печатных плат P-CAD 2002
- Функциональные возможности и структуры системы…………………………6
- Общие характеристики ……………………………………………………...…...7
- Основные этапы использования САПР P-CAD 2002
- Создание схемного библиотечного компонента……………………………......8
- Создание посадочного места компонента……………………………………...10
- Внесение библиотечного компонента в библиотеку………………………..…12
- Создание принципиальной схемы……………………………………………....13
- Разводка печатной платы………………………………………………………...
14 - Принципиальная схема. Описание работы схемы проектируемого устройства
- Спецификация………………………………………………
…………………….15 - Назначение схемы……………………………………………………………….
..16 - Принцип работы схемы…………………………………………………………..
16 - Проектирование печатной платы
- Создание компонентов…………………………………………………
………...18 - Создание электрической схемы и компоновка элементов……………………..18
- Стратегия проектирования печатной платы…………………………………….20
- Создание печатной платы………………………………………………………...
27
Заключение …………………………………………………
Приложение 1……………………………………………………………………………
Приложение 2……………………………………………………………………………
Список литературы…………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Система автоматизированного проектирования (САПР) P-CAD 2002 предназначена для автоматизации разработки печатных плат радиоэлектронных устройств и оформления конструкторской документации. При использования дополнительных программ возможно применение системы P-CAD 2002 для моделирования цифровых, аналоговых и комбинированных устройств.
Одним из достоинств системы P-CAD 2002, отличающим ее от многих аналогичных систем, является возможность ее настройки в соответствии с требованиями отечественных стандартов на оформление конструкторской документации.
Исходными данными для системы P-CAD 2002 является принципиальная схема разрабатываемого устройства (которая может создаваться непосредственно в системе). В результате работы возможно создание рабочих чертежей для изготовления печатных плат, сборочных чертежей устройства, фотошаблонов, перечней элементов и др.
В данной курсовой работе я используя систему автоматизированного проектирования P-CAD 2002, спроектировал схему устройства идентификации абонента в СИ БИ радиосвязи.
1. ТЕХНИЧЕКОЕ ЗАДАНИЕ
Осуществить технологическое
Исходные данные:
- Электрическая схема устройства (рис.4);
- Спецификация элементов электрической схемы.
Необходимо по исходным данным в
системе автоматического
- Создать библиотеку необходимых компонентов;
- Выбрать стратегию технологического проектирования печатной платы;
- Спроектировать многослойную печатную плату.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ P-CAD 2002
2.1 Функциональные возможности и структура системы
Система P-CAD 2002 предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) аналоговых и цифровых устройств в среде Windows. Она состоит из четырех основных модулей: P-CAD 2002 Library Manager (или Library Executive), P-CAD 2002 Schematic, P-CAD 2002 PCB, P-CAD 2002 Autorouters и ряда вспомогательных программ.
P-CAD 2002 Library Manager - менеджер библиотек. Система P-CAD 2002 имеет интегрированные библиотеки, которые содержат информацию о графике символов и типовых корпусов компонентов и текстовую информацию (число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и т. п. Вся текстовая информация о компонентах заносится в таблицы, удобные для просмотра и редактирования. Тем самым исключаются ошибки несогласованного ввода этой информации, возможные в P-CAD. Утилита Library Executive включает в себя программу Library Manager, в которую дополнительно включен ряд полезных команд причем одна из них - команда поиска компонентов по набору признаков Query - включается также в редакторы схем и печатных плат) и редакторы создания символов компонентов Symbol Editor и Pattern Editor, имеющие мастера Symbol Wizard, Pattern Wizard создания символов и корпусов компонентов (в ранних версиях P-CAD 2002 эти мастера существовали в виде отдельных DBX-утилит).
P-CAD 2002 Schematic и P-CAD 2002 РСВ - графические редакторы принципиальных схем и печатных плат (ПП). В отличие от других прикладных программ в данных при размещении на схему символа компонента в диалоговом окне предварительно выводится его изображение. При этом в поставляемых вместе с системой библиотеками импортных цифровых ИС некоторые компоненты имеют три варианта графики: Normal - нормального (в стандарте США), DeMorgan - обозначения логических функций, IEEE - обозначения в стандарте института инженеров по электротехнике и электронике (наиболее близком к отечественным стандартам). Библиотеки отечественных компонентов легко выполняются по ЕСКД в среде P-CAD 2002 или переносятся из P-CAD. Средствами Windows реализован многооконный интерфейс, что разрешает на одном экране просмотреть чертежи схем и плат и провести идентификацию на плате цепей, выделенных на схеме (реализуя так называемую "горячую" связь).
В P-CAD 2002 РСВ появилось много новых возможностей, позволяющих улучшить качество разработки ПП. К ним относятся средства обнаружения и удаления изолированных островков металлизации, автоматическая очистка зазоров в областях металлизации при прокладке через занятые ими области проводников и простановке переходных отверстий (ПО), возможность задания индивидуальных зазоров для разных проводников, классов проводников и проводников, находящихся на различных слоях, расщепления металлизированных слоев на области для подключения нескольких источников питания, отдельно аналоговой и цифровой "земли". Autorouters. Автотрассировщики P-CAD 2002 QuickRoute, P-CAD 2002 PRO Route SPECCTRA вызываются из управляющей оболочки P-CAD 2002 РСВ, где производится настройка стратегии трассировки. Очень удобно, что информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести на этапах создания принципиальной схемы или ПП. К ним относятся атрибуты ширины трассы, типа ассоциируемых с ней ПО и их максимально допустимое количество, признак запрета разрыва цепи в процессе автотрассировки, признак предварительно разведенной и зафиксированной цепи.
2.2. Общие характеристики
Приведем основные характеристики P-CAD 2002:
- 32-разрядная база данных;
- не более 20 000 компонентов в одной библиотеке;
- неограниченное количество компонентов в проекте;
- не более 64000 цепей в проекте;
- не более 255 секций в компоненте;
- не более 2000 символов в атрибуте;
- не более 2000 символов в текстовой строке;
- не более 20 символов в имени вывода, имени цепи, позиционном обозначении вывода (пробелы, знаки табуляции, точки и скобки не допускаются);
- не более 16 символов в имени типа u1082 компонента (пробелы и знаки табуляции не допускаются);
- не более 30 символов в позиционном обозначении компонента (символы кириллицы допускаются, но использовать их не рекомендуется; символы двоеточия, пробелы, знаки табуляции, точка и точка запятой не допускаются);
- минимальный шаг сетки 0,1 мил в английской системе и 0,001 мм = 1 мкм в метрической системе (1 мил = 0,001 дюймa = 0,0254 мм). Систему единиц можно изменять на любой фазе работы с проектом.
Графический редактор схем Schematic:
- не более 99 листов схем в проекте, максимальный размер листа 60х60 дюймов;
- поддержка стандартных форматов А-Е, АО-А4 и форматов, задаваемых пользователями;
- дискретность угла поворота графической информации и текста 90° (поворачивать текст на 180° не допускается);
- составление списков соединений схем в форматах P-CAD 2002, P-CAD, Tango. FutureNet, PSpice;
- поддерживается передача данных в программу моделирования Dr. Spice A/D;
- перекрестные связи между P-CAD 2002 Schematic и P-CAD 2002 PCB позволяют для выбранной на схеме цепи высветить на ПП соответствующий ей проводник и наоборот (так называемая "горячая" связь).
Графический редактор печатных плат P-CAD 2002 PCB:
- не более 99 слоев в базе данных печатной платы (всех слоев, включая сигнальные слои, слои металлизации и вспомогательные), из них 11 слоев предварительно определены;
- максимальный размер платы 150х150 см;
- автоматическая коррекция принципиальных схем по изменениям в
печатной плате и наоборот (коррекция "назад" и "вперед");
- не более 64 000 типов контактных площадок в проекте;
- ширина трассы не более 1 см (394 мил);
- минимальная дискретность угла поворота графических объектов и текста 0,1°;
- - не более 64 000 стилей стеков контактных площадок в проекте;
- контактные площадки 11 форм: эллипс, овал, прямоугольник, скругленный прямоугольник, сквозное переходное отверстие, перекрестье для сверления (target), непосредственное соединение;
- контроль соблюдения зазоров и полноты разводки печатной платы;
- поддержка управляющих файлов фотоплоттеров Gerber (формат RS-274D), сверлильных станков с ЧПУ типа Excellon (формат настраивается пользователем);
- передача данных программе анализа целостности сигналов Signal Integrity.
3. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ САПР P-CAD 2002
3.1. Создание схемного библиотечного элемента
При создания схемного библиотечного элемента необходимо выполнить последовательность нижеописанных действий.
1. Загрузить программу Symbol Editor.
2. Настроить конфигурацию
Вызвать команду Options Þ Configure. Появится диалоговое окно Options Configure. В диалоговом окне установить размер рабочего поля формата А4 (в области Workspace Size указать кнопку А4) и включить миллиметры как основную систему единиц (в области Units указать mm). Результат представлен на рисунке 3.1. Для подтверждения произведенных изменений нажать на кнопку ОК.
Рис. 3.1. Диалоговое окно Options Configure |
Вызвать команду Options Þ Grids. Появится диалоговое окно Options Grids. В диалоговом окне установить новую сетку графического редактора с шагом, равным 2.5 мм (в области Grid Spacing набрать на клавиатуре 2.5 и нажать на кнопку Add). Результат представлен на рисунке 3.2. Подтвердить изменения нажав на кнопку ОК.
Рис. 3.2 . Диалоговое окно Options Grids |
3. Выбрать команду Place Þ Line. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой .
Произвести отрисовку элемента согласно полученному заданию. Изображение элемента должно соответствовать действующим ГОСТ.
4. Выбрать команду Place Þ Pin. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой .
Нажать клавишу левую клавишу мыши и в открывшемся диалоговом окне Place Pin установить длину контакта определенную пользователем (в поле Length выбрать User), набрав на клавиатуре в поле ввода 5 мм. Настроить отображение имен контактов (в поле Display включить метку Pin Des и выключить метку Pin Name).
Edge значение Dot (для инверсии выхода), а в остальных списках области — None.
В области Pin Name ввести необходимое название вывода, а в области Default Pin Des, как и в Pin Number его номер.
Результат представлен на рисунке 3.3. Подтвердить изменения нажатием на кнопку ОК.
Рис. 3.3. Диалоговое окно Place Pin |
Установить курсор в точку ввода вывода, нажав и удерживая левую кнопку мыши дважды нажать клавишу R для разворота контакта на 180°.
5. Ввести точку привязки элемента. Выбрать команду Place Þ Ref Point. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой . Установить точку привязки в левый верхний вывод элемента.
6. Ввести атрибуты элемента. В качестве атрибутов обычно вводится место для размещения позиционного обозначения и надпись типа элемента.
Выбрать команду Place Þ Attribute. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой . После нажатия левой кнопкой мыши появится диалоговое окно Place Attribute.
Выбрать в диалоговом окне в области категории атрибута (Attribute Category) назначение атрибута для элемента (Component). В области имен атрибутов (Name) выбрать имя атрибута позиционного обозначения (RefDes).
Рис. 3.4. Диалоговое окно Place Attribute |
Повторить ввод атрибута и в диалоговом окне Place Attribute выбрать в области категории атрибута (Attribute Category) назначение атрибута для элемента (Component). В области имен атрибутов (Name) выбрать имя атрибута типа элемента (Type).
10. Далее необходимо сохранить созданный компонент в библиотеке элементов.
3.2. Создание посадочного места компонента
Для создания посадочного места
компонента в рассматриваемой САПР
выполняются следующие
1. Загрузить программу Pattern Editor.
2. Настроить конфигурацию графиче
Вызвать команду Options Þ Configure. Появится диалоговое окно Options Configure. В диалоговом окне установить размер рабочего поля формата 1524х1524 mm (в области Workspace Size установить значение ширины Width и высоты рабочей области Height, равное 1524) и включить систему единиц миллиметры как основную (в области Unit отметить mm). Нажать на кнопку ОК. Результат представлен на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Настройка конфигурации графического редактора |
3. Выбрать команду Options Þ Pad Style. В открывшемся диалоговом окне Options Pad Style в списке Current Style обычно имеется лишь один стиль Default (по умолчанию).
Для формирования своих собственных стилей нажать кнопку Copy. В открывшемся диалоговом окне Copy Pad Style в поле Pad Name набрать имя нового стиля (например FIRST) В диалоговом окне Options Pad Style в списке Curent Style выбрать появившийся стиль FIRST и нажать кнопку Modify (Complex). В открывшемся диалоговом окне Modify Pad Style (Complex) в списке Layers (слои) выбрать верхний слой (Тор) и установить для него квадратную форму контактной площадки
Рис. 3.6 Диалоговое окно Modify Pad Style (Complex). |
4. Выбрать команду Place Þ Pad. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться быстрой кнопкой .
Перевести курсор на место расположения первой контактной площадки и нажать левую кнопку мыши. В результате появится первая контактная площадка прямоугольной формы.
Выбрать команду Options Þ Pad Style, выбрать в списке Current Style стиль и дважды щелкнуть по нему левой клавишей мыши. В результате этот стиль станет текущим.
Выбрать команду Place Þ Pad. Перевести курсор на место расположения следующей контактной площадки и нажать левую клавишу мыши. Для окончания ввода контактных площадок необходимо нажать правую кнопку мыши.
Расположение контактных площадок задается в документации на создаваемый компонент.
5. Выбрать команду Place Þ Line (поместить линию). Для ускорения вызова команды можно воспользоваться быстрой кнопкой . Также возможно применение команды Place Þ Arc (поместить дугу), можно воспользоваться быстрой кнопкой .
Отрисовать контур компонента. При изготовлении печатной платы данный контур будет изготовлен методом шелкографии.
6 Ввести точку привязки элемента. Выбрать команду Place Þ Ref Point. ("нулевая" точка привязки библиотечного элемента) Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой . Установить точку привязки в левую верхнюю контактную площадку.
7. Далее необходимо ввести атрибуты элемента. В качестве атрибутов введем место для размещения позиционного обозначения и надпись типа элемента. Данные атрибуты необходимо вводить в слое Top Silk.
Выбрать команду Place Þ Attribute. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой . Щелкнуть левой клавишей мыши, в результате появится диалоговое окно Place Attribute.
Выбрать в диалоговом окне в области категорий атрибута (Attribute Category) назначение атрибута для элемента (Component). В области имен атрибутов (Name) выбрать имя атрибута позиционного обозначения (RefDes).
8. Сохронение компонента - вызвать команду Pattern Þ Save As, в результате откроется диалоговое окно Pattern Save To Library.
В результате вышеописанных действий можно создать и сохранить в библиотеке посадочное место для компонента.
3.3. Внесение библиотечного компонента в библиотеку
1. Вызвать программу
2. Выбрать команду Component Þ New (создать новый библиотечный элемент).
В открывшемся диалоговом окне выбрать созданную библиотеку.
3. В результате появится
4. В диалоговом окне Component Information выбрать:
- в поле Component Type (тип элемента) выбрать Normal (обычный компонент);
- в поле Gate Numbering (способ нумерации вентилей);
- в поле Number of Gates (количество вентилей) ;
- в поле RefDes Prefix (префикс позиционного обозначения).
5. Присоединить символ. Для этого следует нажать кнопку Symbol View…. В списке символов выбрать необходимый символ.
6. Нажать кнопку Pin Views. В результате
появится заготовка таблицы
Колонки PinDes и Pad# содержат порядковую
нумерацию контактов
Таблица редактируется при помощи трех основных способов редактирования:
- способ прямого ввода, который
заключается в переходе на
нужную ячейку таблицы и
- способ копирования и вставки,
Shft для выделения области копирова
- способ сдвига (или перемещения)
информации, который заключается
в выделении перемещаемой
7. Администратор библиотек
8. Выбрать команду Component Þ Save и записать созданный библиотечный элемент.
3.4. Создание принципиальной схемы
При создании принципиальной схемы в графическом редакторе Schematic можно придерживаться представленной ниже последовательности.
1. Загрузить графический редактор Schematic.
2. Настроить конфигурацию
Вызвать команду Options Þ Configure. Появится диалоговое окно Options Configure. В диалоговом окне установить размер рабочего поля формата А4 (в области Workspace Size указать кнопку А4), установить флажок Display Sheet и включить миллиметры как основную систему единиц (в области Units "включить" mm). Нажать на кнопку ОК.
Вызвать команду Options Grid. Появится диалоговое окно Options Grid. В диалоговом окне установить новую сетку графического редактора с шагом, равным 2.5 миллиметра (в области Grid Spacing набрать на клавиатуре 2.5 и нажать на кнопку Add). Подтвердить изменения, нажав на кнопку ОК.
Привязать курсор к узлам сетки графического редактора. Для этого вызвать команду View Þ Snap Grid (данная команда как включает режим привязки, так и выключает его).
3.. Выбрать команду Place Þ Part. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой . Откроется диалоговое окно Place Part.
В диалоговом окне выбрать элемент и нажать кнопку ОК. Элементы выбираются и устанавливаются согласно схеме.
4. Вызвать команду Place Þ Wire. Для ускорения вызова команды можно воспользоваться пиктограммой . Данная команда производит ввод электрических цепей.
5. Далее нужно ввести элементы,
обозначающих контакты заземлен
6. Записать созданную
7. Для произведения трассировки
схемы необходимо создать текст
Вся процедура перехода от схемы к технологическому образу проекта заключается в записи схемы в виде списка цепей (соединений). Для этого используется утилита Utils Þ Generate Netlist. Диалоговое окно настройки параметров записи представлено на рисунке В данном диалоговом окне кнопка Netlist Filename позволяет назначить имя выходного файла соединиений. Открывающийся список Netlist Format позволяет выбрать формат записи выходного файла.
3.5. Разводка печатной платы
При разводке печатаной платы в графическом редакторе PCB выполняются такие действия:
1. Загрузить графический
2. Настроить конфигурацию
Вызвать команду Options Þ Configure. Появится диалоговое окно Options Configure. В диалоговом окне установить миллиметры как основную систему единиц в области Units указать mm. Закрыть окно нажав на кнопку ОК.
Вызвать команду Options Grid. Появится диалоговое окно Options Grid. В диалоговом окне установить новую сетку графического редактора с шагом, равным 2.5 миллиметра (в области Grid Spacing набрать на клавиатуре 2.5 и нажать на кнопку Add). Подтвердить изменения, нажав на кнопку ОК.
4. На начальном этапе необходимо
произвести загрузку
5. После упаковки схемы
При размещении компонентов поворот их на угол 90° по часовой стрелке осуществляется нажатием на клавишу R, а перенос на противоположную сторону печатной платы — нажатием клавиши F.
Полезной возможностью является механизм автоматического выравнивания компонентов. Для этого выбираются несколько компонентов, которые будут выровнены относительно друг друга. Удобно производить выбор компонентов щелчком левой кнопкой мыши при нажатой клавише Ctrl. После того, как компоненты выбраны, нужно нажать правую кнопку мыши и в выпавшем контекстном меню выбрать точку отсчета (Selection Point) и позиционировать ее в выбранном месте рабочего пространства. После этого опять вызывается контекстное меню и выбирается опция выравнивания (Align). Можно также выбрать в основном меню команду Edit Þ Align Components.
6. После расстановки компонентов
необходимо произвести
Начало трассы определяют щелчком мыши с курсором, установленным в районе центра контактной площадки, при этом попадать точно в центр контактной площадки не обязательно. При нажатой кнопке мыши размещается сегмент проводника. Отпускание кнопки приводит к появлению точки излома. Клавиша О дает возможность менять тип излома (90 или 45 градусов или округление дугой окружности), клавиша F позволяет изменить расположение точки излома.
Иногда удобнее использовать метод
«click-and-drag» при
Нажатие правой кнопки мыши приводит к автоматическому завершению трассы по кратчайшему пути. Клавиши косой черты («/» и «\») позволяют прервать разводку цепи, не завершая ее. Переход со слоя на слой осуществляют с помощью пиктограммы в строке состояния .
При переходе со слоя на слой автоматически вставляется переходное отверстие, тип которого задается с помощью команды Options Þ Via Style.
Программа не позволяет разводить проводники на несигнальном слое.
Контур печатной платы водится линиям и дугами в слое Board.
После того как трассировка платы в основном выполнена, полезно выполнить "чистку" проводников с использованием команды Utils Þ Trace Clean-up. С помощью данной команды удаляются лишние точки излома, дважды проведенные трассы, что позволяет облегчить процесс редактирования цепей при доработке печатной платы.
После того как разводка платы выполнена, ее необходимо сохранить по команде File Þ Save или File Þ Save As…. Сохраненный файл будет иметь расширение РСВ.
4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ
СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА
