СОЗДАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ И ПЕАТНЫХ ПЛАТ

В САПР P-CAD 2006

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ОПТИМИЗАЦИЯ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ РАДИОКОМПОНЕНТАМИ

ПРИ ТРАССИРОВКЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

В САПР P-CAD 2006

Цель работы:

Получение практических навыков работы по оптимизации связей между радиокомпонентами при трассировке печатных плат.

Задание:

1. Создать конструктив печатной платы, руководствуясь результатами выполнения ЛР №5.

2. Упаковать РК на ПП с подключенными соединителями (связями).

3. Разместить РК на печатной плате.

4. Оптимизировать связи между РК, сохранить сообщение о результатах оптимизации.

5. Сохранить топологию ПП до и после оптимизации как файлы с расширением .pcb (oldname.pcb и newname.pcb).

6. Сохранить принципиальную схему до и после оптимизации связей между радиокомпонентами как файлы с расширением .sch (oldname1.sch и newname1.sch).

Примечание: Указанные действия следует выполнять в соответствии с методическими указаниями «Проектирование функциональных узлов РЭА в программной среде автоматизированного проектирования P-CAD 2006» [1].

Порядок выполнения:

1. Загрузить графический редактор PCB и выполнить его настройку [1, с.37-41];

2. Подключить библиотеки с помощью команды Library/Setup.

3. При необходимости, установить привязку к сетке View/Snap to Grid.

4. Загрузить список РК и электрических связей в топологию командой

Utils/Load Netlist. В окне команды Load Netlist необходимо выбрать свой файл списка соединений, сформированный при выполнении ЛР №5, установив формат P-CAD ASCII.

5. Установить шаг координатной сетки.

6. Начертить контур ПП в слое Board с помощью команды Place Board Outline.

7. Разместить РК на плате, ориентируясь на компоновку, полученную при выполнении ЛР №5 (см. Методические рекомендации к данной ЛР).

8. Провести оптимизацию связей между компонентами (см. Методические рекомендации к данной ЛР).

9. Подготовить к печати принципиальную схему [1, с.34], ее возможную корректировку после оптимизации связей между компонентами, а также варианты печатных плат до и после оптимизации послойно: слои Top+Board, Bottom+Board, TopSilk+Board, BottomSilk+Board [1, с.52-53].

Методические рекомендации:

Размещение (компоновка) радиокомпонентов на печатной плате определяет результаты ее трассировки, поэтому перед расположением компонентов рекомендуется изучить их связи на ПП и размещать компоненты с учетом минимизации длины соединений и количества переходных отверстий.

При компоновке РК можно скрыть или сделать видимыми электрические связи для одной или нескольких цепей, переименовать одну цепь или группу цепей, отредактировать значения атрибутов. Для этих и других целей служит диалоговое окно команды Edit/Nets (рис.6.1). В окне Nets отображены имена всех цепей проекта, а в окне Net Nodes указаны имена элементов и номера их контактов, связанные с выделенной в окне Nets цепью. Можно выделить все цепи списка (кнопка Set All). Нажатие на кнопку Set Nets By Attribute выделяет все цепи, имеющие одинаковое значение атрибута, например, одинаковую ширину проводника Width. Выделение цепей по атрибуту производится в появившемся диалоговом окне. Снятие выделения всех цепей производится кнопкой Clear All.

Рис.6.1 — Параметры электрических связей

P-CAD 2006 позволяет задавать индивидуальный цвет для каждой цепи. При этом такие элементы как контактные площадки, переходные отверстия и участки металлизации, подсоединенные к этой цепи, приобретут цвет, указанный для цепи. При необходимости, всегда можно перейти на «общий» цвет, указанный в настройках отображения.

Результаты предварительного размещения РК нужно сохранить в файле в формате данных ASCII.

После размещения РК проводится оптимизация электрических связей между ними.

Внимание – оптимизация связей проводится перед началом трассировки соединений!

Цель оптимизации-минимизация общей длины физических связей между РК и минимизация плотности связей. В ходе выполнения данной процедуры возможно изменение подключения секций (вентилей), корпусов и контактов на принципиальной схеме. Поэтому после оптимизации размещения РК должны быть внесены соответствующие изменения в принципиальную схему. Для этого нужно вести протокол перестановок, который после окончания оптимизации записывается в специальный текстовый файл с расширением .eco.

Приведем порядок действий в ходе выполнения оптимизации связей между компонентами.

Первоначально необходимо включить запись протокола перестановки командой Utils/ Record ECOs. Затем выбрать команду Utils/Optimize Nets и установить параметры в соответствии с рис. 6.2. В появившемся окне выделены методы оптимизации: Auto — автоматическая оптимизация, Manual Gate Swap — ручная парная перестановка эквивалентных секций, Manual Pin Swap — ручная парная перестановка эквивалентных контактов. Вторая группа параметров — это опции автооптимизации, где режим Entire Design означает оптимизацию связей применительно ко всему проекту.

Рис. 6.2 – Параметры оптимизации электрических связей

После нажатия кнопки ОК появится сообщение о том, что данная операция необратима, и запрос о продолжении; после утвердительного ответа начнется процесс минимизации.

Когда программа выполнит работу (появится надпись «Net Optimizate Complite»), необходимо зафиксировать для отчета следующие данные, расположенные в зоне Cumulative Status: число переставленных секций - Numbers of gates Swapped, число переставленных выводов- Numbers of pins Swapped, общая длина цепей до оптимизации- All net total length before, общая длина цепей после оптимизации- All net total length after, относительное изменение общей длины цепей после оптимизации- All net total length changed.

Затем надо закрыть окно с результатами. Далее сохранить файл под отдельным именем; в конце сохранения откроется окно, в котором с помощью кнопки «ECO Filename» надо задать имя файла изменений (с расширением .eco) и нажать кнопку«Append ECOs to File».

Далее необходимо внести изменения в схему. Для этого надо открыть редактор Schematic. Задать команду Utils/Import ECOs, выбрать файл изменений с помощью кнопки «ECO Filename» и нажать кнопку ОК.

Внимание – изменения вносятся в схему только при полном соответствии в файлах .pcb и .sch до изменений (по типам РК и их связям)!

При возникновении ошибок надо проверить pcb-файл (начальный файл, без оптимизации связей) на соответствие со схемой, используя команду Utils/Compare Netlist. В окне Netlist Compare посредством кнопки Netlist Filename указать путь к файлу списка цепей (с расширением .net), а в зоне Attributes выделить категории Component и Net и, нажав кнопку >>, переместить их в окно Compare. При наличии ошибок выводится сообщение об ошибке и предлагается их просмотр, нажатие кнопки «Да» выводит отчет об ошибках, которые необходимо исправить. После исправления ошибок надо сделать проверку снова. Сообщение «Nets are identical» говорит о соответствии списка в файлах .pcb и.sch. После этого надо провести оптимизацию заново.

При корректном внесении изменений в схему появится сообщение: Importing ECO file completes successfully. После внесения изменений надо сохранить файл .sch (рекомендуется с новым именем).

Как правило, на данном этапе файл .sch приходится редактировать, т.к. после внесения изменений на схеме появляется множество портов, которые затрудняют чтение схемы, а также надписи и порты могут быть наложены друг на друга. Необходимо придать схеме удобочитаемый вид.

Состав отчета:

1. Сообщение редактора PCB о результатах оптимизации.

2. Чертежи печатных плат разработанных узлов до и после оптимизации послойно: слои Top+Board, Bottom+Board, TopSilk+Board, BottomSilk+Board.

3. Чертежи принципиальных схем разработанных электронных узлов до и после оптимизации.

4. Скриншот экрана компьютера после успешного импортирования файла изменений filename.eco в редактор Schematic.

5. Выводы по работе, содержащие анализ полученных результатов оптимизации.

Контрольные вопросы:

1. Сформулировать цель оптимизации связей между РК и привести алгоритм ее выполнения.

2. Привести внешний вид диалогового окна программы при выполнении команды Edit/Nets, описать структурные элементы окна.

3. Что такое файл перестановок и для чего он ведется при оптимизации связей?

4. Описать последовательность действий при внесении изменений в принципиальную схему после оптимизации связей между РК.

5. Описать структуру рабочих окон при настройке параметров оптимизации и получении ее результатов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Разработка функциональных узлов РЭА в программной среде автоматизированного проектирования P-CAD 2006: методические указания по дисциплине «Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС» для студентов очной и заочной форм обучения направления 11.03.01 «Радиотехника» и специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» / СевГУ; сост. А.Г. Бадалов, В.Г. Слёзкин, П.П. Ермолов. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2015. — 90 с.

2. Усатенко, С.Т. Графическое изображение электрорадиосхем: справочник / С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова. — К.: Техника, 1986. — 113 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ТАБЛИЦА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Таблица А1—Индивидуальные задания для выполнения лабораторных работ

Примечание 1:Номера индивидуальных заданий выбираются по предпоследней M и последней N цифрам номера индивидуального плана (зачетной книжки) студента (ХХХХMN). Например, если номер зачетной книжки 902978, то студенту предстоит выполнить индивидуальное задание 18/13. где 18 — номер варианта в Приложении Б, а 13 — номер варианта в Приложении В.

Примечание 2:Представленные в Приложениях Б и В варианты микросхем и транзисторов отражают их функциональные и конструктивные особенности при возможном отклонении графических изображений этих компонентов от норм ЕСКД. При выполнении лабораторных заданий обязательным является изображение УГО в соответствии с нормами, изложенными в [2].

ПРИЛОЖЕНИЕ Б