Разработка печатных плат в eagle: Рецензия на книгу издательства ДМК Пресс «Разработка печатных плат в EAGLE» от портала pcbdesigner.ru

Содержание

Рецензия на книгу издательства ДМК Пресс «Разработка печатных плат в EAGLE» от портала pcbdesigner.ru

Портал  «Разработка печатных плат в EAGLE» Юрия Кирьянова, автора сайта pcbdesigner.ru

В издательстве ДМК Пресс вышла книга Мэттью Скарпино «Разработка печатных плат в EAGLE». Публикуем рецензию на книгу её технического редактора, Юрия Кирьянова, разработчика печатных плат, автора сайта pcbdesigner.ru

«Чтобы представить степень интеграции печатных плат в нашу жизнь достаточно начать перечисление с обыденных вещей, в состав которых входят печатные платы — часов, телефонов, бытовой и вычислительной техники, автотранспорта, закончив средствами вооружений, космической техники и перспективных технологий.
Для того, чтобы печатная плата служила верой и правдой в изделии, нужно сначала её спроектировать, вдохнуть в неё жизнь. Проектирование печатных плат выполняют в специализированных CAD (Computer-Aided Design) программах. И тут уж каждый выбирает для себя. Решающими аргументами являются возможности рассматриваемого программного обеспечения, уровень технической поддержки и заложенный бюджет.

И вот тут, нельзя не уделить внимание EAGLE CAD от Autodesk — мощному и доступному программному пакету для эффективного проектирования печатных плат. Благодаря вышеизложенному, а также наличию большого количества готовых библиотек компонентов, и, наконец, кроссплатформенности (программа запускается на основных операционных системах, включая: Microsoft Windows, Linux, Apple Mac) EAGLE получила широкое применение среди западных разработчиков печатных плат, став важным инструментом как для радиолюбителей, так и для профессиональных инженеров.
EAGLE начинает покорять сердца и отечественных радиолюбителей. Однако, до недавнего времени, ввиду отсутствия литературы на русском языке, описывающей работу в данной программе, для того чтобы освоить ее, пришлось бы потратить массу сил и времени на поиск нужной информации.
До тех пор, пока не появилась книга Мэттью Скарпино «Разработка печатных плат в EAGLE» издательства ДМК Пресс, едва ли не единственная рускоязычная книга, описывающая работу в этой довольно интересной и перспективной CAD – программе.
Ещё очевидным плюсом книги «Разработка печатных плат в EAGLE» Мэттью Скарпино, является доступное и ясное изложение материала с точки зрения практика, более 10 лет использующего данную программу для проектирования печатных плат. Автор последовательно формирует в голове читателя четкую и ясную картину создания печатной платы – от процесса проектирования до воплощения ее в «железе».
Но не стоит думать, что книга «Разработка печатных плат в EAGLE» Мэттью Скарпино будет полезна только начинающему разработчику печатных плат. Данная книга будет интересна даже опытному инженеру в качестве полного справочного руководства по всем настройкам и функциям конфигурации программного обеспечения EAGLE.
Читая книгу «Разработка печатных плат в EAGLE», вы узнаете, как автоматизировать многие рутинные операции, начиная с создания компонентов, и заканчивая трассировкой соединений.
Разговор об этой занимательной книге можно продолжать и дальше, но, наверное, лучше один раз увидеть своими глазами и попробовать реализовать множество предложенных решений на практике, чтобы убедиться в этом воочию.
Знакомьтесь с EAGLE CAD, а книга Мэттью Скарпино поможет вам в этом!»

О новинке https://dmkpress.com/catalog/electronics/cad/978-5-97060-479-3/


Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Содержание. Часть I. Глава 1. Предисловие Благодарности Об авторе Введение Представление EAGLE…22

1 Содержание Предисловие…17 Благодарности…19 Об авторе…20 Часть I Введение…21 Глава 1 Представление EAGLE Ураганный тур по EAGLE Библиотека компонентов Редактор схем Редактор печатных плат Редакторы компонентов Автотрассировщик Процессор CAM Получение EAGLE Лицензирование Организация этой книги…29 Часть I «Предварительное введение»…29 Часть II «Разработка Arduino Femtoduino»…29 Часть III «Дополнительные возможности»…29 Часть IV «Автоматизация EAGLE»…30

2 6 Содержание Часть V «BeagleBone Black»…30 Архив файлов с примерами Больше информации Element SparkFun YouTube CadSoft Заключение…32 Глава 2 О печатных платах и их разработке в EAGLE Анатомия печатной платы Электрорадиоэлементы и радиодетали Однослойные платы Двухслойные платы Многослойные платы Файлы Gerber и Excellon Обзор проектирования схем в EAGLE Создание проекта Создание проекта схемы Разработка печатной платы Трассировка связей Генерация рабочих файлов Заключение…48 Глава 3 Разработка простого устройства Инвертирующий усилитель Первые шаги Установка библиотеки EAGLE этой книги Создание нового проекта и схемы Схема инвертирующего усилителя Инструменты на вертикальной панели инструментов Добавление компонентов в проект Терминология EAGLE Соединения между символами Компоновка платы…60

3 Содержание Создание проекта платы Сетка Размеры платы и начало координат Компоновка платы Трассировка Автотрассировщик Ручная трассировка Процессор CAM Заключение…70 Часть II Разработка Arduino Femtoduino…71 Глава 4 Разработка схемы Femtoduino Первые шаги Создание нового проекта и схемы Конфигурирование сетки Кнопка сброса Блок питания Микроконтроллер ATmega328P Конфигурация выводов ATmega328P Рисование схемы ATmega328P Подключение разъемов Разъемы плат расширения Разъем внутрисхемного последовательного программирования (ICSP) AVR Классы цепей (Net classes) Проверка электрических правил проектирования Предупреждения ERC Ошибки ERC Генерация проекта платы Оформление схемы Атрибуты и варианты сборки Глобальные переменные Атрибуты, специфичные для компонентов Варианты сборки Заключение…92

4 8 Содержание Глава 5 Трассировка и правила проектирования Слои Команда Display Команда Mirror Компоновка платы Подготовка платы Земляные слои и полигоны Размещение компонентов в контуре платы Проверка правил проектирования Вкладка File Вкладка Layers Вкладка Clearance Вкладка Distance Вкладка Sizes Вкладка Restring Вкладка формы Shapes Вкладка Supply Вкладка Masks Вкладка Misc Заключение Глава 6 Трассировка Основы трассировки Ручная трассировка Простой пример Подключение микроконтроллера к разъемам Создание переходных отверстий Следящая трассировка Автотрассировщик Общая конфигурация Дополнительные параметры конфигурации Работа автотрассировщика Производство ПП на дому Обзор Метод переноса тонера Заключение…126

5 Содержание 9 Глава 7 Генерация и представление рабочих файлов Задание (Job) и процессор CAM Процессор CAM Файл задания femtoduino.cam Загрузка файла задания Выполнение задания Создание новых заданий трафареты для паяльной пасты Просмотр файлов Gerber Файлы сверловки Файлы Excellon Файлы информации об инструменте в EAGLE Cтек сверловки (drill rack) Передача рабочих файлов OSH park Advanced Circuits Sunstone Eurocircuits Seeed Studio Заключение Часть III Расширенные возможности Глава 8 Создание библиотек и компонентов Создание библиотеки Терминология EAGLE Создание библиотеки Создание SIMPLE-TQFP Создание символа SIMPLE Создание корпуса TQFP Создание компонента SIMPLE-TQFP Создание VACUUM-TH Создание символа VACUUM Создание TH9 Package Создание компонента VACUUM-TH…160

6 10 Содержание 8.4. Создание TW Создание TW9920 символ Создание корпуса VFBGA100L-8X Создание компонента TW Заключение Глава 9 Моделирование схем с LTspice Введение в LTspice SPICE и LTspice Получение LTspice Пример моделирования инвертирующий усилитель Разработка схемы Добавление компонентов Перемещение компонентов Создание связей Имена компонентов и номиналы Именованные цепи Моделирование схемы Настройка параметров моделирования Процесс моделирования Конфигурирование среды моделирования Обмен проектами с EAGLE Импорт схем из LTspice в EAGLE Экспорт схем EAGLE в LTspice Заключение Часть IV Автоматизация EAGLE Глава 10 Команды редактора Введение в команды редактора Синтаксис команд EAGLE Выполнение команд Подстановочные знаки и сокращенные формы Определение точек

7 Содержание Команды редактора схем Use Add name value attribute smash move rotate net bus label frame Команды для проектов плат grid layer display mirror signal ratsnest route ripup via auto Команды интерфейса библиотеки open edit write wire arc rect circle pin pad smd prefix package technology connect Команды assign, change и set assign…208

8 12 Содержание change set Скрипты конфигурации Заключение Глава 11 Введение в User Language (UL) Обзор UL Выполнение ULP ULP и программы на C Простые типы данных и функции Массивы Строки Встроенные элементы (Builtins) Встроенные константы Встроенные переменные Встроенные функции Структуры управления Оператор if..else Оператор switch..case Циклы while и do..while Цикл for Оператор exit Заключение Глава 12 Исследование проектов с User Language Типы данных UL-Specific Функции Цикличные функции Структуры верхнего уровня и их исполняемые операторы Проекты схем (UL_SCHEMATIC) Функции данных UL_SCHEMATIC Создание перечня элементов: компоненты и атрибуты Цепи и классы цепей Листы и рамки Варианты Проекты плат (UL_BOARD)…243

9 Содержание Компоненты в проекте платы (UL_ELEMENT и UL_PACKAGE) Слои и полигоны Сигналы и контакты Отверстия и переходные отверстия Заключение Глава 13 Создание диалоговых окон и пунктов меню Стандартные диалоговые окна Message box Диалоговые окна папок Диалоговые окна File Open и File Save Особые диалоговые окна и виджеты Создание нового диалогового окна Виджеты меток и текстов Кнопки Виджеты редактирования Виджеты списка Флажки и счетчики Разметка диалогов Горизонтальные и вертикальные макеты Разметка по сетке и ячейки Команда menu Заключение Часть V The BeagleBone Black Глава 14 Проект схемы BeagleBone Black Обзор BeagleBone Black Сложные схемы в EAGLE Листы Секции и инструмент Invoke Шины Сигналы Memory/JTAG AM Архитектура AM

10 14 Файлы библиотек EAGLE Цепи ввода/вывода AM Аналого-цифровое преобразование Связь по I2C Связь по SPI Системная память Блок питания Ethernet и USB Ethernet USB Графический дисплей Шифрование HDCP Transition-Minimized Differential Signaling (TMDS) Заключение Глава 15 Проект платы BeagleBone Black Конфигурирование стека слоев Слои земли и питания Стек для четырехслойных плат Стек слоев BBB Конфигурация стека слоев BBB в EAGLE Cоздание и трассировка корпусов BGA Генерация корпуса BGA Трассировка сигналов от контактных площадок BGA Длина трасс и меандр Получение длины трассы Увеличение длины трассы Трассировка дифференциальных пар Проект платы BBB Правила проектирования Трассировка сигналов AM Заключение Приложение А Файлы библиотек EAGLE A.1. Анатомия файла библиотеки A.2. Настройки, сетка и слои…316

11 Формат файлов Gerber 15 A.2.1. Настройки A.2.2. Сетка A.2.3. Слои A.3. Обзор элементов библиотеки A.4. Символы A.4.1. Wire (Провода и линии) A.4.2. Текст A.4.3. Выводы A.4.4. Полигоны и их вершины A.4.5. Рамки A.5. Корпуса A.5.1. Контактные площадки для сквозного монтажа A.5.2. Контактные площадки для поверхностного монтажа A.6. Devicesets A.6.1. Секции A.6.2. Компоненты A.7. Заключение Приложение В Формат файлов Gerber B.1. Основы формата Gerber B.2. Настройка глобальных свойств B.2.1. Format Statement оператор формата (FS) B.2.2. Режим (MO) B.2.3. Выбор оси (AS) (отменен) B.2.4. Смещение (OF) (отменен) B.2.5. Масштабный коэффициент (SF) (отменен) B.2.6. Зеркальное отображение (MI) (отменен) B.3. Определения апертур B.3.1. Окружность B.3.2. Прямоугольник B.3.3. Прямоугольник со скругленными углами B.3.4. Полигон B.4. Рисование форм B.4.1. Экспозиция и перемещение B.4.2. Интерполяция и G-коды B.5. Апертуры пользователя (специальные) B.5.1. Окружность B.5.2. Прямоугольник…351

12 16 B.5.3. Контур (Outline) B.5.4. Полигон B.5.5. Муар B.5.6. Термал B.5.7. Апертуры с несколькими примитивами B.6. Заключение Предметный указатель

13 Предисловие Пока я писал эту книгу в 2013 году, движение мэйкеров (Makers) расцвело из крошечной группы умельцев в сообщество миллионов увлеченных. Любители стали предпринимателями, а предприниматели основали большие производства. Цены на 3D-принтеры стали приемлемы для среднего потребителя, а их возможности развились до такой степени, что они используются при изготовлении высокоточных деталей самолетов и медицинского оборудования. Многие экономисты и журналисты на полном серьезе уподобляют развитие движения Maker ов второй Промышленной революции. Лучше всего иллюстрирует успехи движения популярность платформы Arduino. Первый проект платы Arduino, USB Arduino, появился в 2005 г. и дал студентам и любителям дешевое средство для программирования микроконтроллеров Atmel. С тех пор были проданы сотни тысяч плат Arduino, причем семья Arduino расширилась и включает обширный список плат, модулей, наборов и аксессуаров. Платы Arduino нашли свое место в роботах, музыкальных инструментах, игровых платформах и даже в беспилотных летательных аппаратах. Платы стали столь популярными, так что многие любители, ставшие предпринимателями, используют их при работе над прототипами новых изобретений. Но мэйкеры все время требуют большего: больших возможностей, большей доступности и большей гибкости. Для этого надо разрабатывать новые печатные платы, а это задача, требующая и специальных знаний, и особых программ. Большинство профессиональных средств проектирования недоступно среднему мэйкеру из-за цен на них, но с EAGLE это не так. Начиная с появления EAGLE в 1988 году у него непрерывно расширялись возможности и росла устойчивость, а цена оставалась доступной даже для ограниченных в средствах студентов. EAGLE обретает все новые легионы поклонников с каждой новой версией, и нет более ясной аналогии, чем такая: каков Arduino в аппаратных средствах, таков EAGLE в программном обеспечении. Неудивительно, что все open-source-проекты Arduino выпущены в формате EAGLE. При написании этой книги моей задачей было показать мэйкерам, как использовать возможности EAGLE в полной мере. Нужны лишь понимание основ теории цепей, закон Ома и законы Кирхгофа, не более того. В книге нет анализа транзисторных схем или дифференциальных уравнений. Ведь моя цель

14 18 Предисловие преподать EAGLE практически, с прямой пользой, так чтобы читатели смогли разрабатывать настоящие печатные платы и вывели бы на рынок новые необычные гаджеты, придавая дополнительный импульс движению мэйкеров. Структура этой книги Мэттью Скарпино (Matthew Scarpino) Эта книга представляет EAGLE как процесс разработки ряда проектов практических устройств от простого инвертирующего усилителя и до одноплатного компьютера на шестислойной плате. По мере роста сложности схем я покажу самые широкие возможности EAGLE и объясню, как автоматизировать повторяющиеся задачи. В эту книгу также включено много материалов, помогающих читателям разобраться с основами технологии печатных плат и теорией схем, отобранных для примеров. В главах 1, 2 и 3 вводятся понятия о проектировании печатных плат и об EAGLE в целом. Их основная цель ознакомить вас с возможностями EAGLE и ввести терминологию, используемую в книге. В главе 3 рассмотрен полный проект тривиально простого устройства. В главах 4 7 представлен проект практической печатной платы: Arduino Femtoduino. В этих главах выбран практический подход к изучению четырех главных этапов в разработке печатной платы: разработка схемы, размещение компонентов, трассировка соединений и создание файлов Gerber/Excellon. В главах 8 13 рассмотрены темы, связанные с разработкой аппаратуры в EAGLE. Они включают моделирование схем, процесс создания собственных компонентов и важность автоматизации проектирования. Автоматизация одна из самых сильных сторон EAGLE, но она же и одна из самых малоизвестных. Поэтому я настоятельно рекомендую ознакомиться с командами редактора и программами на User Language. Главы 14 и 15 представляют самый сложный пример этой книги: проект BeagleBone Black. Такое название звучит, возможно, глуповато, но вот в самом устройстве ничего глупого нет. У него шестислойная плата, сотни компонентов и тысячи, тысячи разведенных трасс. По мере представления проекта я буду показывать широчайшие возможности EAGLE и способы использования в своих интересах автоматизации проектирования. Архив с файлами примеров В дополнение к тексту все проекты устройств, программы и дополнительные файлы в этой книге собраны в zip-файл под названием eagle-book.zip. Его можно свободно загрузить со страницы По мере изучения материала я рекомендую вам сравнивать теоретическое обсуждение с реальными проектами EAGLE. Кроме того, цветные рисунки для этой книги доступны на странице

15 Благодарности Прежде всего я хотел бы поблагодарить Bernard Goodwin из Pearson North America за его поддержку и мудрость во время создания этой книги. Благодаря его разумному руководству процесс написания был настолько гладок, насколько можно было только мечтать. Я хотел бы выразить свою глубокую благодарность San Dee Phillips из Apostrophe Editing Services, отловившей множество моих ошибок в форматировании, орфографии и грамматике. Я также рад поблагодарить Betsy Gratner за ее веселое, но все же твердое руководство выпуском этой книги, Gloria Schurick за ее кропотливые усилия в наборе, Kathy Ruiz за ее проницательную корректуру и Laura Robbins за подготовку рисунков для этой книги. Наконец, что не менее важно, я хотел бы выразить свои благодарности Bryan Bergeron из журнала Nuts & Volts Magazine, Richard Blum, автору книги Arduino for Beginners, и John Baichtal, автору книги Teach Yourself Arduino Programming in 24 Hours. Эти рецензенты смело просмотрели всю книгу в ее допечатном виде и дали много полезных предложений. Их комментарии упростили восприятие книги начинающими и расширили спектр тем.

16 Об авторе Мэттью Скарпино инженер с более чем 12 годами стажа в разработке аппаратного и программного обеспечения. У него есть степень магистра в электротехнике и диплом Advanced Certified Interconnect Designer (CID+). В настоящее время он живет в Массачусетсе, где разрабатывает программное обеспечение для встроенных систем. В свое свободное время он работает с EAGLE и разрабатывает аксессуары для своего смартфона на базе Android и для Google Glass.

17 Архив с файлами примеров 21 ВВЕДЕНИЕ ЧАСТЬ I

18 Представление EAGLE ГЛАВА 1 Приложения для разработки электроники можно разделить на две категории: первая для крупных компаний, вторая для всех остальных. Программы из первой категории высоконадежны, у них масса возможностей и хорошая техническая поддержка. Но эти преимущества и стоят соответственно. Вечная лицензия на Altium Designer дороже 7000$, а пакет OrCad от Cadence почти $. Приложения из второй категории дешевле, они доступны и студентам, и любителям, и малым или средним компаниям. К сожалению, они часто ненадежны и полны ошибок. Без технической поддержки этих трудностей не преодолеть. Еще хуже то, что компании, выпускающие такие приложения, обычно столь же шатки, сколь и их продукты, и часто пропадают еще до завершения контрактов на поддержку. EAGLE от CadSoft не таков. Easily Applicable Graphical Layout Editor (Система проектирования схем электрических принципиальных и печатных плат) сочетает лучшее из обоих миров: качество первой категории по цене второй. EAGLE появился в 1988 году, и с каждым годом он улучшался и по возможностям, и по надежности. В нем есть все, что нужно для разработки печатных плат, и за тысячи часов работы у автора он ни разу не «упал». Большинство проблем можно решить на многочисленных онлайн-форумах, а также есть множество онлайн-публикаций. У EAGLE один главный недостаток: его интерфейс. Рядовой пользователь Windows привык к определенному порядку работы с приложениями. Обычно и элементы панели инструментов, и работа с мышью единообразны. А вот у EAGLE своя собственная, уникальная среда, поэтому запустить приложение и понять сразу, как все работает, почти невозможно. Нужно время для ознакомления со всеми редакторами, диалогами, меню и командами. Проектирование электронных устройств само по себе занятие непростое, поэтому многие новички, попробовав работать с EAGLE, сдаются. Цель автора упростить изучение EAGLE. В данной книге процесс разработки схем рассмотрен последовательно, от простой схемы (инвертирующий усилитель) к схеме средней сложности (Arduino Femtoduino) и наконец сложное изделие (BeagleBone Black). Рассматриваются и интерфейс EAGLE, и сам процесс разработки печатных плат.

19 Ураганный тур по EAGLE 23 В этой книге рассмотрены не только действия с мышью и клавиатурой, значительная ее часть посвящена автоматизации работы. В EAGLE встроен развитой командный язык как для скриптов, так и для целых программ на User Language, называемых ULP. При точном понимании процесса программного синтеза схем нудные повторяющиеся задачи можно выполнять одной командой, вызывающей нужную программу. Автоматизация сокращает число ошибок и заметно увеличивает скорость работы Ураганный тур по EAGLE EAGLE приложение для разработки печатных плат. И состоит EAGLE из шести частей: библиотека компонентов набор компонентов для проектов; редактор схем редактор принципиальных схем проекта; редактор плат редактор для размещения компонентов и трассировки соединений на печатных платах; редактор компонентов редактор для разработки новых компонентов; автотрассировщик инструмент для автоматической трассировки соединений элементов на ПП; процессор CAM (Computer Aided Manufacturing) интерфейс создания gerber-файлов и файлов сверления (excelon), необходимых для изготовления печатных плат на производстве. В этом разделе кратко рассмотрены как все эти части, так и их место во всем процессе разработки РЭА Библиотека компонентов Одно из самых важных качеств любой среды проектирования схем набор доступных в ней компонентов. Такой набор называют библиотекой, и чем она больше, тем меньше времени разработчик потратит на новое изделие. Со временем набор библиотек EAGLE разросся до многих тысяч компонентов от электронных ламп до FPGA. Независимо от сложности проекта велики шансы на то, что в библиотеках EAGLE уже есть большинство нужных деталей. Если же их нет, на сайте есть множество библиотек для бесплатной загрузки. Если нужного компонента нет и там, то в главе 8 «Создание библиотек и компонентов» показано, как разработать свои собственные компоненты. Одна из новинок в EAGLE 6 новый формат файлов библиотек. Каждая из библиотек Eagle имеет расширение *.lbr, а формат их XML (расширяемый язык разметки), популярный во всем компьютерном мире. В приложении A «Файлы библиотек EAGLE» показана XML-схема, определяющая структуру файлов библиотек EAGLE.

20 24 Представление EAGLE Редактор схем Проверив наличие компонентов для новой схемы, их надо выбрать и соединить между собой в проекте схемы пример показан на рис Рис Редактор схем EAGLE Как и в большинстве редакторов схем, информация в проекте должна отражать четыре аспекта: какие компоненты используются в проекте; соединения между выводами компонентов; наименование и номиналы компонентов; типы соединений между компонентами. В редакторе схем EAGLE разработать разработать принципиальную электрическую схему не составит особого труда. Надо выбрать компонент из библиотеки, поместить его в нужное место и нарисовать соединения между ним и другими элементами. Позже компонентам задаются позиционные обозначения и номиналы, например сопротивление резисторов измеряется в омах. В главе 3 «Разработка простой схемы» и в главе 4 «Разработка схемы Femtoduino» редактор схем рассмотрен подробнее.

21 Ураганный тур по EAGLE Редактор печатных плат По завершении разработки схемы в EAGLE создается файл платы (с расширением *.brd), рисуется ее контур и начинается проектирование. В качестве примера, на рис. 1.2 изображена простейшая печатная плата, разработанная в редакторе ПП программы Eagle. Рис Редактор плат EAGLE В этом редакторе разработчик размещает корпуса, соответствующие компонентам в схеме. При размещении учитываются не только координаты x и y, но и их расположение на верхнем или нижнем слое платы Редакторы компонентов Если в библиотеке EAGLE нет нужного элемента, то в редакторах компонентов создается новый. Это делается в три этапа: 1) создается условно-графическое обозначение компонента. Это будет символ; 2) создается посадочное место. Это будет корпус; 3) создается связь между символом и корпусом. Это будет компонент. В EAGLE для компонентов есть редакторы символов и корпусов. Их называют редакторами для создания компонентов. На рис. 1.3 изображены условно-графическое обозначение и посадочное место (корпус) одного и того же элемента.

22 26 Представление EAGLE Рис Редакторы компонентов EAGLE Слева на экран выведен символ компонента SSM2167 от Analog Devices. Справа на экран выведен корпус компонента, используемый в проектах плат. Необходимо совершенно четко уяснить для себя значение терминов «символ» и «корпус», являющимися составными частями одного целого компонента. Они встречаются повсюду в этой книге, а в главе 8 рассмотрена последовательность действий по созданию новых компонентов. В приложении A рассмотрен формат файлов, используемых EAGLE для сохранения этих наработок Автотрассировщик После размещения компонентов на плате следует создать соединения между ними. Это называют трассировкой и этот процесс бывает сложным и длительным даже в самых передовых средствах проектирования. Автотрассировщик EAGLE упрощает процесс трассировки и дает тот или иной вариант соединений между элементами схемы. Трассировку плат для больших схем выполнить целиком в автоматическом режиме обычно не получается. Однако если разработчик создаст несколько трасс вручную, то автотрассировщик сможет завершить задачу. В главе 6 «Трассировка» показаны все возможные способы трассировки, поддерживаемые EAGLE Процессор CAM Большинство изготовителей не принимает файлов проектов EAGLE, поэтому в EAGLE есть процессор CAM (Computer Aided Manufacturing, Система автоматизированного производства. Далее будет использоваться только английское сокращение. Прим. перев.), он преобразует проекты EAGLE в различные форматы. На рис. 1.4 показано диалоговое окно процессора.

23 Получение EAGLE 27 Рис Процессор CAM При нажатии на кнопку Process Job CAM Processor создаст файл, содержащий технологическую информацию, необходимую для производства печатной платы. Разработчик может загрузить готовое задание (job) для создания такого файла из программы Eagle (файлы с расширением *.cam) или создать новое задание с нуля. Таким образом, созданные файлы будут содержать всю необходимую информацию для изготовления печатной платы на производстве. Для изготовления печатной платы большинству изготовителей нужны файлы двух типов. Геометрия и соединения для платы обычно задаются в файле формата RS-274X, называемого также форматом Gerber. Диаметры, типы и мес тоположения отверстий обычно задаются в файле формата Excellon. Процессор CAM позволяет создать файлы обоих типов Получение EAGLE Компания CadSoft до предела упростила «знакомство» с EAGLE. Программу можно испытывать без всяких регистраций или оплат, просто загрузив исполняемый файл. Если нужны дополнительные возможности, то есть несколько вариантов покупки, лицензирования и регистрации. Если есть нужная операционная система и подключение к Интернету, то нужно загрузить всего один файл. В настоящее время EAGLE работает в следующих операционных системах: Windows 8, Windows 7, Windows Vista или Windows XP; Mac OS 10.6, 10.7 с процессорами Intel; Linux (ядро 2.6), процессоры Intel, 32-разрядная среда.

24 28 Представление EAGLE Официальный веб-сайт CadSoft однако сохранить программу на компьютер можно также и с других проверенных ресурсов, например с С этих сайтов можно загрузить EAGLE. Для этого необходимо будет найти ссылку Downloads в верхнем меню и выбрать Download EAGLE. Откроется страница со ссылками на загрузку версий для Windows, Linux и Mac OS Лицензирование При первом запуске EAGLE появится диалоговое окно с опциями ввода ключа лицензии или же работы с программой, как с Freeware (бесплатным ПО). С опцией Freeware EAGLE запускается в специальной конфигурации, называемой Freeware версией EAGLE Light. Он дает бесплатный доступ к работе, но с ограниченным набором возможностей. Кроме того, эту версию можно использовать только для оценки или в некоммерческих целях. Для разработки плат за деньги CadSoft требует покупки лицензии. У EAGLE есть четыре типа лицензий для различных кругов разработчиков ПП. У каждого типа своя цена и набор возможностей (чем выше цена, тем их больше). В частности, типом лицензии определяются максимальное число листов схемы, максимальное количество слоев у платы и максимальная площадь трассировки. В табл. 1.1 перечислены особенности различных лицензий. Таблица 1.1. Особенности лицензий EAGLE Лицензия Число листов Число слоев Площадь трассировки в кв. мм Простая (Light) Любитель (Hobbyist) Стандарт (Standard) Профи (Professional) Закономерен вопрос, чем отличаются лицензии Любитель и Стандарт. Лицензия Любитель намного дешевле, но допускает использование EAGLE только в некоммерческих целях. CadSoft требует в связи с этим подписания соответствующего заявления. В табл. 1.1 цены на эти лицензии не приведены по трем причинам: 1) цены на EAGLE все время меняются, и любая выставленная цена со временем изменится; 2) CadSoft не продает EAGLE в виде интегрированного приложения для лицензий Стандарт и Профи. В этом случае EAGLE состоит из трех частей (редактор схем, автотрассировщик и редактор плат), и каждая продается отдельно; 3) для лицензий Стандарт и Профи цена зависит от числа одновременно работающих пользователей. Полная структура цен на EAGLE приведена на веб-сайте CadSoft. Цены в долларах США есть по ссылке

25 Организация этой книги 29 При написании этой книги не учитывалось, что у читателей куплены лицензии и есть ли они вообще. В книге рассмотрены все аспекты EAGLE, и если в том или ином случае та или иная функция недоступна, можно просто про пустить соответствующий раздел. Первый и второй примеры схем можно изучать с любой из лицензий, а для заключительного проекта (рассмотрен в главах 14 «Проект схемы BeagleBone Black» и 15 «Проект платы BeagleBone Black») потребуются расширенные права на данное программное обеспечение Организация этой книги Эта книга структурирована так, что материал распределен от простого к сложному и от основ до эзотерики. Причем главы в данной книге можно разделить на пять разделов, в которых рассматриваются определенные свойства или особенности EAGLE. Часть I «Предварительное введение» В первой части этой книги представлена информация для новичков как в разработке ПП, так и в самом EAGLE. В главе 2 «Обзор печатных плат и EAGLE» объясняется, что такое печатные платы и как их делают, а также вводится терминология, используемая в этой книге. В этой же главе рассмотрен весь процесс проектирования печатных плат (ПП) в EAGLE. Глава 3 «Разработка простой схемы» дополняет это введение. В ней предложены проекты схемы и платы простенького усилителя. Он не предназначен для серии, но все рассмотренные этапы разработки будут полезны неопытным читателям. Часть II «Разработка Arduino Femtoduino» Вторая и самая большая часть книги посвящена разработке Arduino Femtoduino. Семейство плат Arduino весьма популярно среди любителей и профессионалов, и в главах 4 7 показано, как разработать подобное устройство. В главе 4 «Разработка схемы Femtoduino» показано, как создать схему, а в главе 5 «Размещение и правила проектирования» показано, как размещать корпуса в редакторе плат. В главе 6 «Трассировка» рассмотрен процесс проверки на соответствие правилам проектирования и показано, как выполнить трассировку Arduino Femtoduino. Наконец, в главе 7 «Подготовка и выпуск рабочих файлов» представлен процессор Computer Aided Manufacturing (CAM) и показано, как генерировать рабочие файлы для Femtoduino. Также представлены пять компаний, предлагающих услуги по изготовлению ПП, они принимают рабочие файлы и поставляют готовые печатные платы. Часть III «Дополнительные возможности» Следующая часть книги раскрывает две темы, обычно не связанные напрямую с проектами схемы/платы. В главе 8 «Создание библиотек и компонентов» рас-

26 30 Представление EAGLE смотрены процессы создания пользовательских компонентов для EAGLE на примере двух проектов. В первом создаются символ и корпус для компонента с выводами для сквозного монтажа на печатную плату (through-hole), а во втором символ и корпус для компонента с выводами, предназначенными для поверхностного монтажа (SMD). В главе 9 «Моделирование схемы в LTspice» изучается одна из новейших и самых интересных функций EAGLE: моделирование схемы в LTspice. LTspice свободно загружаемое приложение для моделирования, в котором можно нарисовать схему, обозначить входы и моделировать работу схемы. Комбинируя EAGLE и LTspice, можно проверить проект на работоспособность перед отсылкой его в производство. Часть IV «Автоматизация EAGLE» Четвертая часть этой книги фокусируется на автоматизации работы в EAGLE, с помощью сценариев и файлов программ. В главе 10 «Редактор команд» рассмотрен командный язык EAGLE, с ним работаем в текстовом формате. Например, команда add добавляет в схему или на плату новый компонент, а команда auto запускает автотрассировщик. В главах показано, как писать программы на User Language (ULP) для автоматизации разработки схем. В этих главах приведено много полезных примеров, упрощающих работу в EAGLE и сокращающих время разработки документации. Часть V «BeagleBone Black» Последние две главы этой книги посвящены разработке BeagleBone Black. Это современная шестислойная ПП, содержащая сотни компонентов, причем некоторые из них в корпусах ball grid array (BGA). BeagleBone Black непрост в разработке, но он весьма популярен среди программистов из-за его экстраординарной вычислительной мощности. Архив файлов с примерами Все проекты, программы и файлы, обсуждаемые в этой книге, сведены в архив, и он есть в свободном доступе онлайн. Архив называется eagle-book.zip, и его можно загрузить с сайта Больше информации Одно из главных преимуществ EAGLE огромное количество информации о нем. Какая бы проблема ни появилась, наверняка окажется, что кому-то подобное уже встречалось и есть решение. Эту книгу дополняют еще четыре настоятельно рекомендуемых источника информации.

27 Больше информации Element14 EAGLE выпускается и поддерживается компанией CadSoft, но в 2009 г. CadSoft был куплен Farnell PLC, дистрибьютором электронных компонентов. В том же году Premier Farnell создала element14, онлайн-сообщество для поддержки разработчиков. Оно за эти годы разрослось, и каждый день на его форумы заходят сотни разработчиков, задающих вопросы или отвечающих на них. Кроме того, там есть библиотека документации и видеоматериалы по разработке электроники. EAGLE не единственная тема, обсуждаемая в element14, но подфорум, посвященный поддержке EAGLE, одно из самых оживленных мест на сайте. Пользователи задают вопросы в пределах от трудностей доступа к записям биб лиотек до преобразования форматов файлов для их использования с другими инструментами. Там часто отвечает на вопросы Richard Hammerl, главный технический специалист CadSoft, то есть подфорум почти так же хорош, как полноценная профессиональная поддержка SparkFun В 2003 г. Nathan Seidle основал SparkFun Electronics с целью «сделать электронику доступной для среднего человека». На этом сайте продаются средства разработки и наборы, например платы Arduino, и там также есть статьи, связанные с разработкой. Список учебных руководств включает пайку SMT, программирование, робототехнику и, конечно, EAGLE. Nathan Seidle написал ряд статей, посвященных EAGLE, и у SparkFun есть свои сценарии для EAGLE, программы и настройки выходных файлов для процессора CAM. Форум SparkFun очень активен, и на его подфорумах обсуждают самые разные темы и разработку беспроводных радиочастотных устройств, и проекты с GPS, и сроки поставок у изготовителей. На подфоруме PCB Design Questions многие пользователи EAGLE оставляют вопросы и получают ответы YouTube Если искать EAGLE и PCB или CadSoft на YouTube, то найдется много роликов, посвященных работе с EAGLE. Некоторые уже устарели, но все вместе они будут удобным введением в эту сложную тему CadSoft Естественно, рекомендуется главный сайт CadSoft, где представлено много документации по EAGLE. На сайте особо интересна ссылка Downloads, по ней можно найти и загрузить дополнительные библиотеки, разные ULP и готовые проекты EAGLE.

28 32 Представление EAGLE 1.6. Заключение Автор начал работать в EAGLE примерно в 2003 году, и уже тогда программа радовала своими возможностями, однако огорчала ее нестабильность (программа «вылетала» по крайней мере три раза за час). Пользователи на форумах возмущались нестабильностью EAGLE и обменивались способами борьбы с ошибками. CadSoft сосредоточился на решении проблем со своим программным обеспечением, и в течение десяти лет большинство проблем было решено. Сейчас вместо жалоб пользователи яростно защищают приложение. Автор преданный пользователь EAGLE, и цель написания этой главы объяснить, в чем прелесть этой программы. В EAGLE есть полный комплект инструментов проектирования, включая редактор схем, редактор плат, редакторы компонентов и процессор CAM. В библиотеках тысячи и тысячи электронных компонентов. Программа стабильна, работает быстро, а если возникают проб лемы, то для их решения есть множество онлайн-ресурсов. Одна из причин популярности EAGLE щедрость его лицензий. Пакет можно бесплатно испытать и продолжить непрерывно его использовать. Если же понадобятся дополнительные возможности, то можно купить лицензию, причем достаточно дешево.

Разработка и апробация алгоритма коррекции ошибок в системах автоматизации проектирования печатных плат Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИМ ВЕСТНИК ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИИ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ март-апрель 2016 Том 16 № 2 ISSN 2226-1494 http://ntv.i1mo.ru/

SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL OF INFORMATION TECHNOLOGIES, MECHANICS AND OPTICS March-April 2016 Vol. 16 No 2 ISSN 2226-1494 http://ntv.ifmo.ru/en

УДК 658.512.011.56

РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ АЛГОРИТМА КОРРЕКЦИИ ОШИБОК В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Е.Б. Романова3

а Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация Адрес для переписки: [email protected] Информация о статье

Поступила в редакцию 20.01.16, принята к печати 03.02.16 doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-2-303-310 Язык статьи — русский

Ссылка для цитирования: Романова Е.Б. Разработка и апробация алгоритма коррекции ошибок в системах автоматизации проектирования печатных плат // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 2. С. 303-310. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-2-303-310

Аннотация

Предмет исследования. Разработан и представлен метод коррекции ошибок проектирования печатных плат в системах автоматизированного проектирования. Контроль технологических параметров печатных плат осуществляется с помощью программы Design Rule Check (DRC). Программа DRC контролирует соблюдение правил проектирования (минимальные зазоры и ширину проводников, параметры контактных площадок и переходных отверстий, параметры полигонов и др.), а также проверяет трассировку цепей, короткие замыкания, наличие объектов вне контура печатной платы и другие ошибки проектирования. Результатом работы программы DRC является сформированный отчет об ошибках. Для качественного изготовления плат DRC-ошибки должны быть исправлены, что обеспечивается созданием безошибочного DRC-отчета. Метод. В результате опытной эксплуатации программ P-CAD, Altium Designer и KiCAD выявлена проблема цикличности коррекции DRC-ошибок. Для ее решения проведен анализ DRC-ошибок, изучены способы их коррекции. Предложено объединять DRC-ошибки в группы. Группы ошибок включают типы ошибок, последовательность коррекции которых не влияет на время коррекции. Предложен алгоритм коррекции DRC-ошибок. Основные результаты. Определена наилучшая последовательность коррекции DRC-ошибок. Алгоритм апробирован в системах автоматизации проектирования печатных плат P-CAD, Altium Designer и KiCAD. Апробация проведена на двух- и четырехслойных тестовых платах (цифровых и аналоговых). Проведено сравнение времени коррекции DRC-ошибок с применением алгоритма с тем же временем без применения алгоритма. Показано, что экономия времени коррекции DRC-ошибок возрастает c количеством типов ошибок в пределах до 3,7 раз. Практическая значимость. Использование предложенного алгоритма позволяет сократить время проектирования печатных плат и повышает качество проектирования. Рекомендуется применение разработанного алгоритма при количестве типов ошибок от 4 и более. Предложенный алгоритм можно использовать в различных типах современных системах автоматизации проектирования печатных плат. Ключевые слова

печатные платы, САПР, DRC, Design Rule Check, коррекция ошибок, Altium Designer Благодарности

Автор выражает благодарность профессору кафедры проектирования и безопасности компьютерных систем Университета ИТМО С.А. Арустамову за критические замечания и советы, которые помогли значительно улучшить качество данной статьи.

DEVELOPMENT AND TESTING OF ERRORS CORRECTION ALGORITHM IN ELECTRONIC DESIGN AUTOMATION E.B. Romanovaa

a ITMO University, 197101, Saint Petersburg, Russian Federation Corresponding author: [email protected] Article info

Received 20.01.16, accepted 03.02.16 doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-2-303-310 Article in Russian

For citation: Romanova E.B. Development and testing of errors correction algorithm in electronic design automation. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2016, vol. 16, no. 2, pp. 303-310. doi: 10.17586/2226-1494-2016-162-303-310

Abstract

Subject of Research. We have developed and presented a method of design errors correction for printed circuit boards (PCB) in electronic design automation (EDA). Control of process parameters of PCB in EDA is carried out by means of Design Rule Check (DRC) program. The DRC program monitors compliance with the design rules (minimum width of the conductors and gaps, the parameters of pads and via-holes, the parameters of polygons, etc.) and also checks the route tracing, short circuits, the presence of objects outside PCB edge and other design errors. The result of the DRC program running is the generated error report. For quality production of circuit boards DRC-errors should be corrected, that is ensured by the creation of error-free DRC report. Method. A problem of correction repeatability of DRC-errors was identified as a result of trial operation of P-CAD, Altium Designer and KiCAD programs. For its solution the analysis of DRC-errors was carried out; the methods of their correction were studied. DRC-errors were proposed to be clustered. Groups of errors include the types of errors, which correction sequence has no impact on the correction time. The algorithm for correction of DRC-errors is proposed. Main Results. The best correction sequence of DRC-errors has been determined. The algorithm has been tested in the following EDA: P-CAD, Altium Designer and KiCAD. Testing has been carried out on two and four-layer test PCB (digital and analog). Comparison of DRC-errors correction time with the algorithm application to the same time without it has been done. It has been shown that time saved for the DRC-errors correction increases with the number of error types up to 3.7 times. Practical Relevance. The proposed algorithm application will reduce PCB design time and improve the quality of the PCB design. We recommend using the developed algorithm when the number of error types is equal to four or more. The proposed algorithm can be used in different types of modern EDA. Keywords

printed circuit boards, EDA, DRC, Design Rule Check, errors correction, Altium Designer Acknowledgements

The author thanks Sergey Arustamov, Professor of Computer Systems Design and Security Department (ITMO University), for critical remarks and advice that have improved significantly the quality of this paper.

Введение

Одним из завершающих этапов проектирования печатных плат (ПП) является контроль технологических параметров. В системах автоматизированного проектирования (САПР) ПП контроль технологических параметров осуществляется с помощью программы Design Rule Check (DRC). Программа DRC — это высокопроизводительный автоматизированный программный модуль, который проверяет логическую и физическую целостность проектов ПП1.

Использование этого модуля при проектировании ПП необходимо для контроля минимальных зазоров, минимальной ширины проводников, коротких замыканий и других нарушений. Работа программного модуля DRC в САПР ПП включает в себя два основных этапа: установка ограничений (зазоров, ширин проводников и др.) и настройка проверки правил (набор правил, которые должны быть проверены перед отправкой в производство). После настройки выполняется проверка, в результате которой создается список ошибок. Ошибки должны быть проанализированы и устранены.

В области автоматизированного проектирования ПП имеется множество исследований и разработок. В частности, опубликованы результаты применения различных САПР ПП. Разработка ПП в современных САПР ПП рассматривается в трудах Zhang [1], Wu [2], Dilip [3], Zhai [4] и других. Публикации о DRC-ошибках появились еще в 70-х годах XX века, современные обсуждения описаны в трудах O’Riordan [5], Pais [6], Page [7], Ismail [8] и др. Несмотря на достаточно большое количество публикаций по данной тематике, способы коррекции DRC-ошибок в литературе представлены неудовлетворительно, а последовательность коррекции DRC-ошибок решается, как правило, каждым проектировщиком индивидуально, поэтому проблема является актуальной, и способы ее решения нуждаются в детальной проработке и опубликовании в научной литературе.

Целью настоящей работы является разработка алгоритма коррекции DRC-ошибок в САПР ПП. Для разработки алгоритма необходимо предварительно проанализировать DRC-ошибки и осуществить анализ способов коррекции DRC-ошибок. Анализ и коррекция DRC-ошибок занимает много времени — от десятков минут до нескольких суток. Ошибки могут быть связаны между собой — одна ошибка в топологии ПП может порождать несколько ошибок в отчете. Таким образом, возможна ситуация, когда после исправления одной ошибки в топологии ПП количество ошибок в отчете будет снижено на 2 и более. Анализ и коррекция DRC-ошибок в САПР печатных плат представлены в [9]. Для ускорения процесса проектирования ПП необходимо исправлять ошибки в определенной последовательности. Коррекция ошибок по порядку (последовательно по списку ошибок) нередко приводит к ситуации, когда после исправления очередной ошибки исправленная предыдущая ошибка появляется снова. Например, исправляя сначала ошибки трассировки, а потом ошибки размещения, нередко приходится исправлять одну и ту же ошибку трассировки дважды (до исправления ошибки размещения и после исправления ошибки размещения). Использование алгоритма, предложенного в данной работе, поможет избежать многократного исправления одной ошибки. Существует большое количество правил проектирования, например, в САПР ПП Altium Designer их более 50. В соответ-

1 Howie J. Design Rule Checking [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://techdocs.altium.com/display/ADOH/Design+Rule+Checking, свободный. Яз. англ. (дата обращения 20.09.2015).

ствии с правилами проектирования ошибки в DRC-отчете группируются по типам (наименование типа ошибки, обычно, похоже на наименование правила). В некоторых САПР ПП типы правил разбиты на категории, например в Altium Designer существует 10 категорий правил. На первом этапе исследований DRC-ошибки корректировались по категориям, но в результате исследований наблюдалась цикличность ошибок, а также последовательность коррекции некоторых категорий не влияла на время коррекции ошибок, поэтому было сформировано 6 групп ошибок: размещения, трассировки, производства, электрических, сверхвысокочастотных (СВЧ), целостности сигналов. Группы ошибок включают такие типы ошибок, последовательность коррекции которых не влияет на время коррекции ошибок. Две группы идентичны категориям в Altium Designer: High Speed (СВЧ) и Signal Integrity (целостность сигналов). Эти категории правил узкоспецифичны и в DRC-проверке многих проектов ПП не используются, такие правила устанавливать (задавать) не нужно. В работе предлагается алгоритм коррекции DRC-ошибок, позволяющий сократить время проектирования и улучшить качество проектирования ПП, использование которого возможно в распространенных пакетах программ, таких как P-CAD, Altium Designer и KiCAD. Предложенный алгоритм коррекции DRC-ошибок апробирован на нескольких десятках проектов ПП.

Коррекция DRC-ошибок является неотъемлемым процессом проектирования ПП и занимает продолжительное время. Повышение скорости этого процесса является актуальной научной задачей, так как сокращение сроков проектирования позволяет снизить трудозатраты на проектирование изделия и повысить конкурентоспособность изделия. В настоящей работе предлагается повысить скорость за счет применения алгоритма коррекции DRC-ошибок. Применение алгоритма позволит корректировать DRC-ошибки в оптимальной последовательности (наиболее быстро). Каждый опытный разработчик ПП непременно использует алгоритм коррекции DRC-ошибок. И каждый разработчик методом проб и ошибок пытается выработать свой оптимальный алгоритм коррекции DRC-ошибок. До сих пор алгоритм коррекции DRC-ошибок не был предложен в связи с большим разнообразием (уникальностью) проектов ПП и сложностью универсализации такого алгоритма. Создание алгоритма стало возможным с повышением функциональности САПР ПП, в современных САПР ПП четко разграничены категории правил проектирования, что существенно облегчает процесс алгоритмизации коррекции DRC-ошибок. В работе разработан универсальный алгоритм коррекции DRC-ошибок, применение которого позволит сократить время проектирования и улучшить качество проектирования различных ПП — двухслойных и четырехслойных; цифровых и аналоговых.

Алгоритм коррекции DRC-ошибок

Алгоритм коррекции DRC-ошибок представлен на рис. 1. Основная цель алгоритма — это исправление DRC-ошибок в проекте печатной платы в кратчайшие сроки.

Перед началом проектирования ПП рекомендуется отключить проверку правил, не используемых в текущем проекте, т.е. изменить настройки DRC. Потом нужно разработать топологию ПП (разместить компоненты на ПП и трассировать проводники). В конце проектирования надо запустить DRC-проверку — в результате будет сформирован отчет об ошибках. При наличии ошибок их необходимо исправить в следующей последовательности.

1. Коррекция ошибок размещения компонентов (посадочных мест, деталей, вырезов в плате, запретных для размещения зон). Ошибками размещения могут быть нарушение зазоров между компонентами, пересечение компонентов, расположение компонентов за краями ПП.

2. Коррекция скоплений ошибок. Под скоплением ошибок подразумевается несколько ошибок, расположенных близко друг к другу. После коррекции скоплений ошибок рекомендуется снова выполнить DRC-проверку (вернуться в начало алгоритма).

3. Если плата включает СВЧ-узлы и были установлены правила для высокоскоростных цепей, то необходимо исправить ошибки в категории High Speed.

4. Коррекция электрических ошибок — неразведенных связей, коротких замыканий и нарушений зазоров между электрическими объектами в слоях металлизации.

5. Коррекция ошибок трассировки — трассировки дифференциальных пар, трассировки в заданных слоях, ширины проводников, стилей переходных отверстий, стилей соединений контактных площадок и переходных отверстий с полигонами, и других.

6. Коррекция ошибок, влияющих на производство — нарушений зазоров в защитной маске; нарушений зазоров между объектами шелкографии; нарушений, связанных с тестовыми точками и других.

7. Коррекция ошибок целостности сигналов, в том числе нарушение допустимых пределов — импеданса цепи, выбросов на заднем и переднем фронтах импульса сигнала, времени задержки заднего и переднего фронтов сигнала и др.

Экспериментальное исследование предложенного алгоритма

В процессе разработки новой ПП проектировщик ставит себе задачу не нарушать правила проектирования (в этом ему помогает включение функции DRC-online), поэтому при корректном размещении и

трассировке (с соблюдением правил проектирования) количество ошибок не превышает нескольких десятков, а количество типов ошибок обычно не превышает 2-3. Применение разработанного алгоритма в этом случае ненамного ускоряет процесс проектирования. Но при высоком уровне сложности 1111 (многослойные 1111 с количеством компонентов от 300 и более) количество типов БЯС-ошибок увеличивается (5 и более), и тогда уже актуально применение алгоритма. При модификации проекта 1111 проектировщик вносит изменения в схему, а затем изменения автоматизировано переносятся в топологию 1111. Количество ошибок может составить 50 и более, а среднее количество типов ошибок 4-15.

Рис. 1. Блок-схема алгоритма коррекции DRC-ошибок

Применение разработанного алгоритма коррекции DRC-ошибок в этом случае может существенно сократить сроки проектирования ПП. В импортируемой топологии ПП (например, из P-CAD в Altium Designer) присутствует очень много DRC-ошибок (более 500) и большое количество типов ошибок (более 10).

Это связано с тем, что правила проекта импортируются неверно [10]. Перед БЯС-проверкой импортируемых проектов рекомендуется проверить и, при необходимости, изменить основные правила (категории правил: размещения, электрические и трассировки), а затем выполнить БЯС-проверку. Количество ошибок заметно уменьшится, но все же даже в несложных проектах (несколько десятков компонентов на плате) количество ошибок может достигать 100 и более, а количество типов ошибок — 7 и более. В этом случае, кроме использования разработанного алгоритма, можно рекомендовать коррекцию исходного файла топологии ПП (подготовка к экспорту).

При разработке и апробации алгоритма в течение 5 лет было произведено около 30 модификаций 1111 и около 50 экспортов проектов из различных САПР 1111. Результаты экспериментов представлены в таблице. В таблице представлены минимальные и максимальные значения: времени коррекции БЯС-ошибок по порядку Ш (/пшт и /пшах), времени коррекции БЯС-ошибок по алгоритму /а (/ашш и /ашах) и отношений Д=/п//а (Д/шт и Д/шах). Из таблицы видно, что с ростом количества типов ошибок отношение времени коррекции БЯС-ошибок по порядку ко времени коррекции БЯС-ошибок по алгоритму увеличивается, т.е. чем больше типов БЯС-ошибок, тем существеннее эффект применения алгоритма.

Параметры Количество типов DRC-ошибок

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

tnmin, мин 1 3 7 11 13 30 44 51 57 61 62 123 195 248 307 358 477

Zemin, мин 1 3 6 8 9 18 25 27 29 28 27 52 83 100 115 125 147

Atmin 1,00 1,00 1,17 1,38 1,44 1,67 1,76 1,89 1,97 2,18 2,30 2,37 2,35 2,48 2,67 2,86 3,24

tnmax, мин 5 10 29 48 65 81 103 122 142 172 200 230 321 398 491 586 823

tamax, мин 5 9 17 24 30 36 42 48 55 59 67 74 102 120 144 161 223

Atmax 1,00 1,11 1,71 2,00 2,17 2,25 2,45 2,54 2,58 2,92 2,99 3,11 3,15 3,32 3,41 3,64 3,69

Таблица. Время коррекции DRC-ошибок в САПР ПП

Коррекция DRC-ошибок в Altium Designer

В качестве одного из примеров модификации проекта в Altium Designer 15.0.7 был использован проект module1.prjpcb. Первая версия этого проекта включала двухслойную ПП со следующими параметрами: габариты платы — 82*63,5 мм2, количество компонентов — 97, количество проводников — 1442, количество переходных отверстий — 65 (рис. 2). Модификация схемы в файле module 1.schdoc включала удаление 5 компонентов и их связей, коррекцию подключений 7 электрических связей, добавление 2 электрических связей, замену посадочного места одного резистора. После автоматизированного внесения изменений в module1.pcbdoc и запуска DRC-проверки количество DRC-ошибок составило 90. В отчете было сформировано 5 типов ошибок. Коррекция DRC-ошибок по порядку была выполнена за 29 мин. Коррекция DRC-ошибок по разработанному алгоритму была выполнена за 20 мин. Таким образом, время исправления DRC-ошибок сократилось в 1,45 раза, — это значение входит в диапазон отношений Atmin-Atmax(1,44-2,17), указанный в таблице (для 5 типов ошибок).

Рис. 2. Топология печатной платы module1.PcbDoc

В качестве одного из примеров экспорта был использован файл moduleA.pcb — это модель двухслойной ПП, спроектированная в САПР P-CAD. Параметры этой ПП: габариты платы — 98×67,5 мм2, количество компонентов — 37, количество проводников — 578, количество переходных отверстий — 37 (рис. 3). После экспорта в Altium Designer и запуска DRC-проверки в топологии ПП было обнаружено более 500 ошибок. В DRC/Rules были скорректированы правила категорий Placement, Electrical и Routing. После этого в топологии ПП было обнаружено 334 ошибки. В отчете было сформировано 9 типов ошибок. Коррекция DRC-ошибок по порядку была выполнена за 57 мин. Коррекция DRC-ошибок по разработанному алгоритму была выполнена за 29 мин.еу-соЖ1ге-хШпх_5213. Первая версия этого проекта включала четырехслойную ПП со следующими параметрами: габариты платы — 157,48*91,44 мм2, количество компонентов — 162, количество проводников — 534, количество переходных отверстий — 253 (рис. 4).

Рис. 4. Топология печатной платы kit-dev-coldfire-xilinx_5213.kicad_pcb

Модификация схемы kit-dev-coldfire-xilinx_5213.sch включала удаление 4 компонентов и их связей, коррекцию подключений 6 электрических связей, добавление 2 электрических связей, замену посадочного места одного конденсатора. После внесения изменений в файл kit-dev-coldfire-xilinx_5213.kicad_pcb количество DRC-ошибок составило 29. В отчете было сформировано 5 типов ошибок. Стоит отметить, что KiCAD, P-CAD, EAGLE и другие САПР ПП среднего уровня обладают меньшим функционалом, чем Altium Designer (Altium Designer является САПР высокого уровня), и количество проверяемых наруше-

ний в этих САПР значительно меньше (примерно в 2 раза) [11-14]. Например, в этих САПР не производится проверка антенн, и их приходится искать на плате самостоятельно, посредством визуального контроля. Коррекция 5 типов DRC-ошибок, найденных системой KiCAD по порядку заняла 26 мин. Еще 30 мин было затрачено на исправление 2 типов ошибок, не выявленных системой KiCAD (исправление антенн и пересечение компонентов на плате), т.е. всего было затрачено 56 мин на исправление 7 типов ошибок. Коррекция 7 типов DRC-ошибок в KiCAD по разработанному алгоритму заняла 30 мин. Таким образом, в целом время коррекции DRC-ошибок сократилось в 1,87 раза — это значение входит в диапазон отношений Atmin-Atmax (1,76-2,45), указанный в таблице (для 7 типов ошибок).

Если в САПР ПП автоматизированно не проверяются типы ошибок, указанные в алгоритме, то их надо искать самостоятельно и корректировать в последовательности, соответствующей алгоритму. В данном примере коррекция по алгоритму заняла намного меньше времени, чем по порядку. Это объясняется тем, что при коррекции по порядку коррекция ошибок размещения порождала новые ошибки зазоров и пересечений, в том числе возникали электрические ошибки, исправленные ранее (т.е. некоторые электрические ошибки приходилось корректировать повторно). При коррекции по алгоритму сначала были скорректированы ошибки размещения, что позволило избежать повторной коррекции электрических ошибок.

Анализ результатов

Из таблицы видно, что экономия времени коррекции DRC-ошибок (At) возрастает c количеством типов ошибок и варьируется в пределах от 1 до 3,69. Таблица составлена по результатам экспериментов в Altium Designer, P-CAD и KiCAD. Можно предположить, что в других САПР ПП зависимость примерно такая же. Имеется, конечно, и прямая зависимость времени коррекции от количества ошибок, но в данной работе она детально не рассматривается, так как время коррекции однотипных ошибок не зависит от того, был применен алгоритм или нет, потому что обычно DRC-ошибки в отчете группируются по типам. Но, если сначала исправлять группу ошибок трассировки, а затем группу ошибок размещения (т.е. в наихудшем порядке), то время коррекции ошибок по алгоритму может быть сокращено существенно (когда коррекция большого количества ошибок размещения порождает новые ошибки трассировки).

В современных многофункциональных САПР ПП (Altium Designer, Mentor Graphics Expedition, CADSTAR) разработанный алгоритм побуждает проектировщика объединять ошибки по типам и планировать последовательность коррекции ошибок. В САПР ПП с ограниченной функциональностью (KiCAD, P-CAD, EAGLE, DipTrace), помимо вышесказанного, применение алгоритма дает возможность определить, какие именно ошибки надо искать самостоятельно (посредством визуального контроля). Стоит отметить, что с ростом количества слоев ПП, количества компонентов, количества проводников и количества переходных отверстий количество DRC-ошибок и типов DRC-ошибок будет возрастать, и разница во времени (с использованием алгоритма и без) будет более существенна (время сократится в 5 и более раз). По результатам экспериментов можно рекомендовать применение разработанного алгоритма при количестве типов ошибок от 4 и более.

Заключение

В работе предложен алгоритм коррекции DRC-ошибок. Предложенный алгоритм коррекции DRC-ошибок имеет отличительное преимущество по сравнению с традиционными подходами — разработана последовательность коррекции DRC-ошибок с учетом совокупности всех типов ошибок. Практическая значимость для разработчиков печатных плат заключается в том, что применение предложенного алгоритма позволяет сократить время проектирования печатных плат и повысить качество проектирования печатных плат, что в итоге повышает конкурентоспособность изделия.

Разработанный алгоритм был успешно применен при коррекции DRC-ошибок в нескольких десятках печатных плат в различных системах автоматизации проектирования печатных плат. На основании экспериментов можно сделать вывод, что применение алгоритма актуально при количестве типов ошибок от 4 и более. Стоит отметить, что в экспериментах использовались двух- и четырехслойные печатные платы цифровых, аналоговых и смешанных устройств; проверка выполнялась без анализа целостности сигналов и без ошибок сверхвысокочастотных узлов. В будущем планируется продолжить эксперименты в данном направлении для многослойных печатных плат (с количеством слоев более четырех) и сверхвысокочастотных устройств с использованием анализа целостности сигналов. На основе разработанного алгоритма можно увеличить функциональность DRC-проверки в существующих системах автоматизации проектирования печатных плат, что повысит эффективность ее использования.

Литература

1. Zhang L., Peng X.F., He L., Wan W.L. Complete design of circuit board based on Altium Desinger summer 09 // Applied Mechanics and Materials. 2013. V. 423-426. P. 2679-2683. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.423-426.2679

2. Wu T., Wang S.-X. Application of EDA technology in the education of automatic control system design // Communications in Computer and Information Science. 2011. V. 218. N 5. P. 240-244. doi: 10.1007/978-3-642-23357-9_43

3. Dilip Save Y., Rakhi R., Shambhulingayya N.D., Srivastava A., Das M.R., Choudhary S., Moudgalya K.M. Oscad: an open source EDA tool for circuit design, simulation, analysis and PCB design // Proc. 20th Int. Conf. on Electronics, Circuits, and Systems. 2013. P. 851-854. doi: 10.1109/ICECS.2013.6815548

4. Zhai X.J., Bensaali F. Improved number plate character segmentation algorithm and its efficient FPGA implementation // Journal of Real-Time Image Processing. 2015. V. 10. N 1. P. 91-103. doi: 10.1007/s11554-012-0258-5

5. O’Riordan D. Capturing and applying design intent // Electronic Engineering Times. 2006. N 8. P. 14351444.

6. Pais A.P.V., Anido M.L., Oliveira C.E.T. Developing a distributed architecture for design rule checking // Proc. 44th IEEE 2001 Midwest Symposium on Circuits and Systems. Dayton, OH, 2001. V. 2. P. 678-681. doi: 10.1109/MWSCAS.2001.986279

7. Page T. Implementation of sample design rules in a commercially used PCB design application // Advances in Manufacturing Technology. 2000. V. XIV. P. 125-129.

8. Ismail M., El Shamy R.S., Madkour K., Hammouda S., Swillam M.A. Toward new design-rule-check of silicon photonics for automated layout physical verifications // Proceedings of SPIE — The International Society for Optical Engineering. 2015. V. 9367. Art. 93671K. doi: 10.1117/12.2078357

9. Романова Е.Б., Сумцов А.В. Анализ и коррекция DRC-ошибок в САПР печатных плат // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58. № 10. С. 840-846. doi: 10.17586/0021-3454-2015-58-10-840-846

10. Романова Е.Б. Импорт проектов из P-CAD в Altium Designer // Технологии в электронной промышленности. 2012. № 3(55). С. 18-19.

11. Арустамов С. А., Гатчин Ю.А., Романова Е.Б. Анализ функциональных возможностей САПР PCAD-2006 на основе опыта ее эксплуатации // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2009. № 1 (59). С. 114-120.

12. Кузнецова О.В., Коробейников А.Г., Романова Е.Б. Сравнительный анализ P-CAD 2006 и Altium Designer 2012 // Кибернетика и программирование. 2013. № 6. С. 17-27. doi: 10.7256/23064196.2013.6.10324

13.Charras J.P., Tappero F. KiCad. Pcbnew [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.kicad-pcb.org/en/pcbnew.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 20.09.2015).

14. EAGLE. Manual Version 7. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cadsoftusa.com/fileadmin/journalist/Documents/V7.3_manual_en.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 20.09.2015).

Романова Ева Борисовна — кандидат технических наук, доцент, доцент, Университет ИТМО,

Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, [email protected]

Eva B. Romanova — PhD, Associate professor, Associate professor, ITMO University, Saint

Petersburg, 197101, Russian Federation, [email protected]

Использование программы Eagle для создания и разводки печатной платы

Одной из важнейших задач современного образования является развитие умений творческой деятельности учащихся и формирование их творческого мышления.

Большие возможности для развития творческой деятельности и творческих способностей школьников заложены в программе образовательной области «Технология». Развитию познавательной активности школьников способствует широко применяемый в образовательной области Технология» метод проектов, подразумевающий самостоятельную творческую работу учащихся, выполняемую под руководством учителя. Учителю необходимо разрабатывать такие виды творческой деятельности, результатом которой могут стать работы, конкурентноспособные на Всероссийской олимпиаде школьников по технологии, выставках и конкурсах научно-технической направленности.

Таким направлением проектной деятельности являются работы на основе компонентов современной электронной техники. Одним из этапов работы является разработка и изготовление печатных плат.

Цель данной работы: показать учащимся возможности современных систем проектирования печатных плат, попробовать свои силы и проявить интеллектуальный потенциал в создании новых объектов творческой деятельности.

Метод реализации: личностно ориентированное обучение в рамках подготовки к реализации технологического профиля обучения.

Cadsoft EAGLE — это комплексное средство для разработки печатных плат, начиная с создания принципиальной электрической схемы и заканчивая созданием печатной платы и её трассировкой. В программе реализованы три модуля: Программа включает в себя графический редактор схем (Schematic Editor), редактор печатных плат (Layout Editor), весьма гибкий и удобный редактор библиотек (Library Editor) и автотрассировщик (Autorouter). Кроме этого программа имеет довольно большую библиотеку, содержащую множество стандартных и достаточно распространённых электронных компонентов, например микроконтроллеры, таким образом, не нужно будет самому рисовать изображение компонента на схеме и создавать футпринт для печатной платы.

Разработка печатной платы состоит из нескольких этапов:

  1. Создание электрической схемы соединений
  2. Изображение очертаний платы (ее формы и размеров)
  3. Расположение деталей на плате
  4. Проведение соединений между выводами деталей (дорожек)

Рассмотрим эти действия.

Запускаем Eagle. Начнем с главного окна проектов.

Там древовидная структура.

Libraries — библиотеки компонентов. Тут много всего, но вот в рабочую среду их включать будем выборочно. Зеленая точка возле имени библиотеки означает, что она включена в среду и доступна в поиске/выборе элементов. Вручную все точки выключать не надо, достаточно из контекстного меню выбрать пункт Use None, а потом включить нужные выборочно.

Наиболее распространенные библиотеки:

74хх-eu.lbr библиотека стандартной логики.
atmel.lbr контроллеры AVR
con-berg.lbr USB разъем.
crystal.lbr всякие кварцы
diode.lbr диоды
docu-dummu.lbr примитивы основных элементов. Понадобятся для создания своих компонетов
holes.lbr стандартные отверстия под крепеж.
ic-package.lbr Просто некие микросхемы в корпусах.
jumpers.lbr Разные джамперы.
microchip.lbr Контроллеры PIC
pinhead.lbr Штырьковые разьемы.
rcl.lbr Тут все резисторы, конденсаторы и индуктивности.

Ввод схемы

Для ввода схемы исполльзуется Schematic Editor. Перед тем как начинать работать с проектом, необходимо чётко определиться, какие компоненты и в каких корпусах для этого необходимы.

Открываем Control Panel. Жмём File\New\Schematic. При этом откроется окно с будущей схемой.

Выбираем компоненты для нашей схемы, используя кнопку ADD. Выбрав компонент, нажатием левой кнопки мышки устанавливаем его на рабочее поле (лист). При желании компонент можно поворачивать по часовой стрелке на 90 градусов правой кнопкой мышки.
Расставляем компоненты в соответствии с нашими желаниями, используя кнопку MOVE (правая кнопка и здесь используется для поворота).

Соединяем выводы компонентов, используя кнопку WIRE. Правая кнопка мыши используется в этом случае для выбора угла изгиба линии соединения.
Дабы придать схеме законченный вид, каждому элементу присваиваем имя (напр., R1, DD3 и т.д.). Используем для этого кнопку NAME. В большинстве случаев программа расставляет имена автоматически, по мере установки компонентов на рабочее поле. Здесь необходимо обратить внимание на недопустимость ввода русских символов и пробелов. Кроме компонентов, имена можно присваивать и соединениям: это пригодится позднее, при трассировке платы.

Расставляем номиналы — в основном это касается пассивных элементов: резисторов, конденсаторов, катушек. Для этого предназначена кнопка VALUE. 
Вот и всё, схема готова!

Теперь рассмотрим создание принципиальной схемы и печатной платы на конкретном примере. В качестве примера используем схему светодиодного светильника, который был представлен на заключительном этапе первого Московского фестиваля научно-технического творчества и молодежных инициатив.

Схема состоит из нескольких светодиодов и гасящих резисторов.

1) Определяемся с необходимыми деталями и библиотеками, в которых они находятся. Для данного проекта нам понадобятся следующие детали:

  • 4 постоянных резистора;
  • 10 светодиодов;
  • 1 диод;
  • 1 пара выводов для подпайки проводов;

Ищем по библиотекам выбранные компоненты. Диод MBR0520LT — в библиотеке diode.lbr. Светодиоды LED5MM находятся в led.lbr, постоянные резисторы — в rcl.lbr, пара выводов для подпайки проводов называется 22-23-2021 и расположена в con-molex.lbr.

При выборе компонентов следует сразу выбирать и его Package, т.к. при создании печатной платы из схемы его «упаковка» переносится автоматически (особенно это касается микросхем).

2) Проводим первый этап конфигурации проекта - выбираем сетку кнопкой GRID (по умолчанию её значение установлено 0.1 дюйма, шаг — в дюймах, изображение — линиями, а её видимость выключена).

Возможные варианты:

  • Сетка может быть включена\выключена;
  • Сетка может иметь вид линий\точек;
  • Единицы проекта: милы, миллиметры, микроны, дюймы;

Значения сеток могут быть любыми, однако я рекомендую для рисования схем 0.05 дюйма. Следует особо выделить, что во всём проекте должны участвовать только сетки, кратные 0.1 дюйма (0.05, 0.025, 0.0125, 0.00625) — иначе могут возникнуть затруднения на любом этапе работы. На первых порах также рекомендую включить кнопкой DISPLAY все слои, а заодно установить сетку 0.05 дюйма и сделать её видимой.

3) Нажимая кнопку ADD, достаём и выкладываем на рабочем поле вышеперечисленные компоненты из вышеперечисленных библиотек. Приблизительно в таком порядке:

4) Остаётся только правильно соединить все элементы схемы. Нажимая на Wire, соединяем выводы компонентов.

После завершения соединений схемы получаем картинку, аналогичную изображённой на рисунке. Схема готова, теперь можно приступать к созданию чертежа печатной платы.

Создаём плату из схемы

Для создания платы используется Layout Editor

Мы имеем принципиальную схему «светильника».

Для начала работы с платой необходимо нажать кнопку переключения из Schematic в Layout:

После ее нажатия, EAGLE сообщает нам, что платы, соответствующей нашей схеме, нет. И при этом предлагает создать её из схемы. Отвечаем «Yes» и получаем вот такое окно:

С помощью команд рисования изобразим очертания платы.

Теперь расставим компоненты так, чтобы соединения между выводами деталей как можно меньше пересекались друг с другом.

И в завершение работы, соединим выводы деталей между собой с помощью соединительных линий — так называемых дорожек.

Для этого следует использовать кнопку:

Вот что получится в итоге: готовая плата.

Литература.

  1. Технология: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений / под редакцией В.Д. Симоненкою.-М.: Вентана-Граф, 2005.-288 с.
  2. Технология: Учебник для учащихся 10 класса общеобразовательных учреждений / под редакцией В.Д. Симоненкою.-М.: Вентана-Граф, 2006.-288 с.
  3. Богатырев А.Н. Электрорадиотехника: Учеб. Для 8-9 кл. общеобразовательных учреждений.-М.: Прсвещение, 1996. — 224 с.
  4. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR — от простого к сложному. М.: СОЛОН, 2004 г.

Чертеж печатной платы EAGLE CAD — очень полезное легкое программное обеспечение

Ссылка для скачивания:http://download.csdn.net/detail/fzxy002763/4169994

Он содержит установочные файлы, трещины и файл ULP для преобразования печатной платы.

Сначала мы открываем программу, чтобы увидеть


В китайской версии кнопок не так много. Слева несколько вариантов быстрого доступа, а вверху — несколько меню (Здесь eagle CAD удобнее по двум причинам: во-первых, его легко рисовать, легко и легко изучить, а во-вторых, его библиотека очень мощная, которая в основном содержит 80% пакетов на рынке, особенно часть печатной платы, поэтому мне она особенно нравится. Используйте его библиотеку для преобразования в Protel, избавляя от проблем с библиотекой пакетов для рисования.)


Вот выбор пакетов, зная, что имя лучше всего использовать полное имя,Когда вы знаете часть, вам нужно использовать подстановочный знак *, который не может быть опущен по умолчанию


Некоторые основные функциональные кнопки, включая маршрутизацию, шину, метку, идентификатор и т. Д., Должны быть простыми в использовании, если вы можете использовать программное обеспечение protel.


Это кнопка для переключения на схему печатной платы, прямое переключение на печатную плату через принципиальную схему, а затем выполнение подключения.


Здесь через плату, преобразованную двумя кварцевыми генераторами, мы можем подключить их вручную и автоматически (Макет здесь нужно раскладывать самостоятельно, функции автоматического макета рекламы нет, поэтому надо немного расставить, автоматическая разводка еще еле проходима)


Некоторые кнопки, которые будут использоваться, в том числе контактные площадки, шины, медь, проводка и т. Д., На самом деле, вы часто можете видеть, что многие из демонстраций, представленных ti, нарисованы с помощью eagle cad. Это может быть дешевле. Мы можем обратиться к ti Дается демонстрационная плата msp430f5438, и проводка в порядке. С помощью этого программного обеспечения вы можете напрямую генерировать файлы кулачков, чтобы открыть плату


Создание печатных плат для мелкосерийного производства

На Хабре много статей по настройке и сопровождению IP телефонии и сопутствующего оборудования. Встречаются статьи и по разработке печатных плат. Есть статьи и о том, как самому сделать печатную плату при помощи ЛУТ технологии. Например, «ЛУТ на виниле или домашняя Arduino Mini». Есть описание разных систем проектирования печатных плат: Cadence, Eagle , DipTrace или описание отдельных процессов при разработке печатных плат, таких как передача информаци из Altium в AutoCAD.

Хочу представить статью о том, как происходит постановка на производство печатной платы на основе опыта фирмы и собственного опыта по другим работам. Моей задачей является модернизация существующей платы для усовершенствования существующих качеств и, возможно, открытия новых, доселе не виданных для нее горизонтов.

За основу была взята плата ЦПУ с кодовым названием «G20».

Данная плата в последствии стала основной для многих разработок фирмы. Она будет использоваться с пристегнутыми платами в разных конфигурациях. Несколько разработчиков работает над проектами для этих плат, каждый ведет свою плату-надстройку и основную.

Когда-то давно, еще до меня, в моей фирме разработали замечательную плату, благодаря продуманной конструкции, послужившую коркой для многих устройств фирмы. Выбор остановили на процессоре Atmel ARM9 G20, в качестве ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема, FPGA в англ. литертуре) для связи с другими платами используется Cyclone III от Altera. Cвязь между ПЛИС и ЦПУ — по параллельной шине, которая совместима с шиной памяти процессора.

Процессор работает на частоте 400 МГц, на плате установлена память две микросхемы SRAM 512Mбит через 32 разрядную шину. Также на плате установлен fast ethernet 10/100 и 2 host USB, которые могут использоваться как для загрузки программы, так и для подключения к Wi-Fi, сетевого адаптера и прочих устройств. Так же в схему заложена микросхема PRI, обеспечивающая поток Е1/Т1 на случай подключения к телефонной сети.

На плате установлены разъёмы для подсоединения вспомогательных плат. Одна плата может быть подсоединена сверху (в виде мезонина), и две по бокам. Разъёмы двухрядные с шагом 2,54 мм, с пайкой в отверстие. Их плюсом является доступность, как по цене, так и по наличию в магазине, на базаре, в закромах. Тоже касается и ответных частей. Минус — они большие, за счет большого шага между контактами у них меньше соединительных линий, компоненты с монтажом в отверстия занимают место для трассировки во всех слоях платы, а разъёмы для верхней платы разграничивают плату на три части. Монтаж в отверстия позволяет ставить разъём как вверх так и вниз. Хотя на практике все платы ставятся поверх основной.


Фото сделано телефоном, по-быстрому, так как в архиве есть только фото в коробке готвого изделия.

Для этой платы были разработаны несколько типов плат субмодулей, которые конструктивно можно назвать мезонинами. Так же платы могут посредством переходников присоединятся по бокам от платы.

Одним из таких модулей является плата GSM на четыре или восемь каналов. Съёмный мезонин позволил разработать платы на различных GSM модулях от разных фирм и выпустить платы на несколько диапазонов (GSM, UMTS, WCDMA). А так же устанавливать платы для традиционной телефонии и создания мини АТС с расширенными функциями. Есть версия с SIM банком на 100 SIM карточек.

Разнесение функций на несколько плат позволило отлаживать платы отдельно друг от друга и впоследствии выпустить усовершенствованные модели мезонинов.

Так же плата служит для отладки и тестирования отдельных программных модулей для будущих систем. К её контактам можно подключить EvBoard и начать отладку до изготовления собственной платы.

Со временем возможностей основной платы перестало хватать и решено было разрабатывать новую плату взамен существующей. Использование параллельной шины накладывало свои ограничения на скорость обмена и количество одновременно нагружаемых плат. Это позволило составить требования к новой плате.

Плата должна иметь больше оперативной памяти, раздельную шину между памятью и ПЛИС, возможность использования быстрых последовательных каналов для связи с платами, по возможности наличие PCIe. На этапе выбора компонентов добавились дополнительные требования: встроенный программатор для ПЛИС, два разъёма Ethernet, USB-hub, HDMI, совместимость со старыми платами. Часть интерфейсов была заложена ввиде отдельных разъёмов для подключения устройств при помощи шлейфа.

После анализа доступных процессоров выбор пал на iMX6 от Freescale. По сравнению с конкурентами на него была открыта вся документация, у него была вменяемая документация и рекомендации доступные без длительного подписания NDA, пригодный к «простой» пайке BGA корпус, «нормальная» шина памяти, поддержка плавающей запятой и ряд других преимуществ. За ядро ARM Cortex-A9, поддержку плавающей запятой и другие плюшки, голосовал не я. Таким образом, получили компромисс современных мобильных технологий и возможностей нашего производства.

Схему взяли от одного из отладочных комплектов и переработали под свои нужды.

Выбор соединительных разъёмов для боковых плат тоже являются компромиссом между желанием получить много сигналов параллельных и последовательных и ценой на разъёмы. Цена за пару которых может переваливать за 60 у.е. Решено было остановится на торцевом разъёме PCIe. В будущем это позволит сэкономить на одном разъёме в паре плат. При этом разъём удовлетворит как передаче быстрых сигналов до 3.125 ГГц, которые присутствуют в Cyclone GX.

Так как у нас нет необходимости использовать E-Ink дисплей, то на параллельную шину процессора повесили ПЛИС, дополнительно соединили PCIe шину процессора и гигабитную шину ПЛИС через высокоскоростной ключ. Теперь у нас процессор может отдавать PCIe либо в ПЛИС, либо на один из боковых разъёмов. Помимо PCIe x1 с процессора на разъёмы выведены 4 гигабитных канала на каждую сторону. В дальнейшем планируется использовать их для “быстрых” соединений.

3D моделирование внутри пакета проектирования позволяет «не закрыть» важные разъёмы другими платами.

Дальше нужно было уместить все в нужные нам размеры платы, но при этом оставить возможность доработки платы на месте для случая «это паяем, это не паяем». Такой подход позволяет делать сложную плату у контрактного производителя, а у себя допаивать интерфейсы под заказчика. В итоге заказчик не платит за то, чем нем пользуется. Эти ограничения не позволяют сделать все миниатюрным в размере 0201 и разместить максимально близко друг к другу. К тому же иногда приходится выводить сигналы наружу для возможности запаять перемычку. Это плата за универсальность.

Приходится искать другие пути по минимизации занимаемой площади.

Так, например, конденсаторы одного номинала и напряжения могут занимать больше места по высоте или по площади. Многие микросхемы выпускаются в разных типах корпусов и могут при одинаковой функциональности существенно экономить место.


Можно оценть различия SOIC и QFN корпусов DC-DC преобразователей. По сравнению с ними корпуса DDPAK и TO220 просто гиганты.

У Texas Instruments есть различные типы step-down DC-DC. Но современные преобразователи способны работать на более высоких частотах и требуют меньшей величины индуктивности. Если величина тока 1-2 А, то можно найти индуктивности и 12 … 18 мкГн в приемлемых по размерам корпусам. А если нужно обеспечить ток 5 А и более, то размеры индуктивности становятся слишком большими. Выбор другого преобразователя позволит перейти к индуктивностям 1 … 2 мкГн и вписаться в габаритные показатели. Причем не только по площади и высоте, но и по весу компонентов.

При проектирование печатной платы необходимо учитывать влияние компонентов друг на друга и стараться отделять чувствительные к помехам цепи от источников помех. Которыми, кстати, являются импульсные DC-DC преобразователи. Поэтому применение экранированных индуктивностей, схем компенсации и размещение источников вторичного питания подальше от чувствительных цепей может спасти кучу нервов в дальнейшем. Когда невозможно разнести элементы на плате, приходится ухищряться разными способами ограничивая влияние сигналов внутри платы.


Здесь показана область земляного слоя вблизи ВЧ разъёмов внутри слоя питания на плате PCI GSM шлюза.


Вырез на внутреннем слое земли для уменьшения взаимного влияния цифровых и ВЧ шумов на плате PCI GSM шлюза.

Стоит заметить, что трассировка печатной платы для производства ЛУТом и для производства на заводе отличается.
Так же будем иметь различия в требованиях монтажа компонентов.
При малых партиях или единичном производстве прототипов требования монтажников могут быть вроде: «мне нужна плата и компоненты, если есть трафарет для монтажа SMD компонентов — давайте». Часто достаточно карты монтажа компонентов, где иногда разным цветом указано, какие компоненты куда ставить, а иногда просто указаны позиционные обозначения. Без указания точных координат. Ниже представлен кусок такого сборочного чертежа.

Если мы собираемся делать сложные платы или простые, но большого объёма, то стоит обратить внимание на серьезных контрактных сборщиков. У них есть оборудование как для монтажа, так и для проверки собранных плат. У них и требований больше. К качеству печатных плат, трафарету, компонентам и даже трассировке.

На печатных платах могут потребоваться технологические зоны по краям для движения платы по конвейеру. Их размеры зависят от производителя и для наших производителей достаточно 3 … 5 мм. Если на краю платы компоненты не монтируются, то технологические зоны можно не использовать. Плата будет перемещаться по конвейеру, опираясь на свои края. Если плата имеет неровные контуры, то для нормального движения по конвейеру нужно будет выровнять контуры при помощи технологических зон.

Так же может потребоваться дополнительная оснастка для нанесения паяльной пасты. Для проектов с элементами поверхностного монтажа обычно это трафарет. Если планируете делать большую партию плат или плата будет не единичной, то лучше сразу доработать библиотечные компоненты “под производство”.

Под термином “под производство” я имею ввиду как монтажное производство так и производство самих плат.
Для монтажников важно, чтоб все компоненты имели правильные посадочные места.
Посадочное место под компонент обычно чуть больше чем припаиваемый элемент, чтоб оставались зазоры на случай неточностей позиционирования. Но и слишком большими их делать не стоит. На больших площадках мелкий компонент может увести в сторону и получим брак монтажа. К тому же на большой площадке может быть слишком много паяльной пасты и при расплавлении выкипающий флюс поднимет компонент боком. Если же контактная площадка большая, а отверстие под трафарет уменьшить, то припой может растечься по площадке и не достанет до ножки компонента.

Для компонентов с шагом между выводами менее 0,5 мм рекомендуют делать открытие в трафарете под паяльную пасту меньше контактной площадки, чтоб паяльная паста не выдавливалась установленным на нее компонентом и при оплавлении не образовывались короткие замыкания и перемычки.


На рисунке красным показана граница открытия паяльной маски, сиреневым — контактная площадка, черным — открытие в трафарете под паяльную пасту.

Сейчас очень много компонентов выпускаются во все меньших и меньших по размеру корпусах и, несмотря на повышающуюся эффективность, перед разработчиками стоит задача отводить тепло от микросхем. Так, если размеры корпуса малы, то через крышку отвести необходимое количество тепла не получается и придумали «ход конем» — припаивать донышко микросхемы к плате, а уже плата отводит тепло через слои меди.

На практике у меня была возможность убедится в эффективности такого метода охлаждения, когда в микросхемах с не припаянным брюшком включалась термозащита от перегрева, и когда после припайки температура микросхем снизилась, а платы повысилась и даже стали греться разъёмы, так как сброс тепла происходил на земляной слой, к которому были припаяны и корпуса разъёмов.

Так вот, нужно внимательно читать рекомендации к проектированию посадочных мест для таких микросхем, так как у некоторых из них нет другого контакта с землей, кроме «брюшка». И если не положить под контакт паяльную пасту, то электрически микросхема не будет подсоединена к земле. Для микросхем с небольшим количеством ножек термопад под корпусом небольшой величины, а у больших микросхем нужно быть осторожным. Производители указывают в рекомендациях какую контактную площадку и какое отверстие в трафарете под паяльную пасту нужно делать. Иногда в документации указывается просто 60 — 70% от площади термопада, а иногда даются рекомендации на разделение большого окна в трафарете на несколько маленьких, тогда при нанесении паяльной пасты она не будет выдавливаться шпателем из больших отверстий. Так же рекомендуют поступать и с большими контактными площадками под другие компоненты, например, для больших индуктивностей.

Для того чтоб система установки компонентов смогла правильно установить компонент, ей нужна точка отсчёта на плате и координаты установки компонентов с углом поворота. Подробнее об этом можно почитать поискав информацию о реперных знаках на печатных платах или PCB fiducials. Файл с координатми готовится в программе проектирования печатной платы автоматически.

У меня на выходе получается подобный файл c табуляциями.

Заголовок:

$HEADER$
BOARD_TYPE PCB_DESIGN
UNITS MM
$END HEADER

Часть с компонентами:

$PART_SECTION_BEGIN$
R303 RC0402FR-0768KL 270.00 120.30 39.10 BOTTOM YES
C580 CC0402-KR-X5R-5BB-104 180.00 38.40 88.50 BOTTOM YES
VT3 NDS331N 90.00 56.80 26.40 TOP NO

C282 CC0402-KR-X5R-7BB-104 180.00 128.10 26.20 BOTTOM YES
VS2 BZT52C-3V3 90.00 71.40 27.10 BOTTOM YES
U23 MCIMX6Q4AVT08AC 0.00 106.00 45.90 TOP NO
$PART_SECTION_END$

Координаты с репеерными знаками:

$FIDUCIAL_SECTION_BEGIN$
BOARD 42.50 8.00 BOTTOM
BOARD 177.00 8.00 BOTTOM
BOARD 183.40 113.50 BOTTOM
BOARD 183.40 113.50 TOP
BOARD 177.00 8.00 TOP
BOARD 42.50 8.00 TOP
U23 94.50 57.40 TOP
U23 117.50 34.40 TOP
U10 22.70 87.00 TOP
U10 38.70 109.00 TOP
U18 52.50 69.50 TOP
U18 81.50 98.50 TOP
$FIDUCIAL_SECTION_END$

Для плат малого размера требуется объедение мелких плат в групповую заготовку или панель. Это требование есть как у производителей подложек печатных плат, так и у монтажников. На монтаж отдаются координаты компонентов для одной платы, шаг плат в заготовке и угол поворота платы в заготовке.

Поворачивать платы в основном приходится для уменьшения площади заготовки при кривом контуре платы. Но и прямоугольные платы могут быть повёрнуты в панели. Однажды на монтажном производстве потребовали увеличить технологический отступ с 5 до 30 мм для одной стороны платы, так как там очень близко к раю плату необходимо было поставить компоненты с мелким шагом. При объединении плат в панель проблемный край плат был развернут в середину панели и технологический отступ остался со всех сторон 5 мм. Это позволило уже на производстве печатной платы разместить две панели на одном большом листе стеклотекстолита. При этом заказчик платы не переплачивал за отходы плат.


Панель для изготовления плат газового счётчика.

После монтажа панели платы могут быть разъединены на монтажном производстве, либо легко отделены у нас. Далее идёт проверка, прошивка, настройка, корпусирование и предпродажная подготовка.

Это не все этапы подготовки плат и устройств к производству. Можно добавить еще минимизацию списка компонентов, проверку на технологичность, разработку корпуса и размещение компонентов на плате и другие операции, но я постарался описать те действия, которые мне приходилось делать.

P.S. Для новой платы фото еще нет, так как он еще не приехала. На основе схемы новой платы сейчас делается плата в габаритах старой и без лишних наворотов в виде дисплея дорогой ПЛИС и прочего.

Автор: McSava

Источник

Разработка печатной платы — Студопедия

Как нужно разработать микросхему указано в ПРИЛОЖЕНИЕ 1 в диссертации кравцова. МК ATmega32L

Печатные платы можно разработать EAGLE . P-CAD и тд

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Разработка печатной платы

Для разработки трехфазного импульсного источника тока, схемы и печатной платы использовалось САПР P-CAD [12].

P-CAD 2006 включает в себя следующие программные модули: P-CAD Library Executive, P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Autorouters, Symbol Editor, Pattern Editor, InterPlace PCS, Relay, Signal Integrity.

Утилита Library Executive (Администратор библиотек) состоит из программы Library Manager (Менеджер библиотек), редактора символов элементов Symbol Editor и редактора посадочных мест Pattern Editor электрорадиоэлементов (ЭРЭ) на ПП.

P-CAD Schematic — графический редактор электрических схем. Он предназначен для разработки электрических принципиальных схем и может применяться для создания условных графических обозначений (УГО) отдельных ЭРЭ (файлы с расширением .sch).

P-CAD PCB — графический редактор ПП. Предназначен для проектирования конструкторско-технологических параметров ПП. К ним относятся: задание размеров ПП, ширина проводников, ве­личина зазоров, размер контактных площадок, диаметр переход­ных отверстий (ПО), задание экранных слоев, маркировка, разме­щения ЭРЭ, неавтоматическая трассировка проводников и форми­рование управляющих файлов технологическим оборудованием.

P-CAD Autorouters предназначен для автоматической трассировки проводников ПП. Включает два автотрассировщика: программу Quick Route для проектирования рисунка ПП не очень сложных электрических схем и бессеточный трассировщик Shape-Based Router, предназначенный для проектирования многослойных ПП с высокой плотностью расположения ЭРЭ.

Symbol Editor — редактор символов элементов (файлы с расширением .sym). Предназначен для создания условных графических обозначений символов ЭРЭ электрических схем.

Pattern Editor — редактор посадочных мест (файлы с расширением .pat). Предназначен для разработки посадочных мест для конструктивных ЭРЭ на ПП.

InterPlace PCS — программа интерактивного размещения ЭРЭ.

Relay — программа просмотра ПП, расстановки ЭРЭ на ней, задания основных атрибутов, контроля технологических ограничений.

Signal Integrity — программа анализа электрических параметров ПП.

SPECCTRA — программа размещения ЭРЭ на ПП, ручной, интерактивной и автоматической трассировки проводников. Благодаря бессеточной технологии является очень эффективным трассировщиком ПП высокой степени сложности и с высокой плотностью размещения ЭРЭ. Информация о ПП в SPECCTRA передается через редактор РСВ.

3.1.1 Порядок проектирования печатных плат

Проектировщик узла ПП РЭС обычно вместе с техническим заданием на проектирование получает на бумажном носителе исходную электрическую схему. При этом состав электронной библиотеки с условными схемными обозначениями элементов в проектном подразделении может быть либо неполным, либо вообще отсутствовать. В этом случае такая библиотека должна пополняться силами сотрудников самого подразделения. Поэтому проектировщик должен владеть всем арсеналом средств системы (от создания условных графических элементов схем до получения рисунка печатной платы) и уметь в нужный момент использовать тот или иной программный модуль.


В одном из вариантов использования модулей системы P-CAD 2001 при выполнении процедур проектирования узлов печатных плат порядок выполнения следующий:

1. Создание условных графических обозначений отдельных элементов электрических схем с помощью редактора символов Р-CAD Symbol Editor.

2.Разработка посадочных мест для всех конструктивных электрорадиоэлементов (ЭРЭ) электрической принципиальной схемы с помощью редактора корпусов P-CAD Pattern Editor.

3.Упаковка выводов конструктивных элементов (создание компонентов) средствами программы P-CAD Library Executive.

4.Разработка схемы электрической принципиальной с помощью графического редактора P-CAD Schematic.

5. Формирование контура печатной платы и размещение конструктивных элементов на ней с помощью графического редактора печатных плат P-CAD PCB.

6. Трассировка проводников печатных плат:

— в ручном и интерактивном режимах средствами графического редактора печатных плат P-CAD PCB;

— в автоматическом режиме программами модуля P-CAD Autorouters, вызываемым из управляющей оболочки Р-CAD РСВ.


На рисунке 3.1 показана работа в САПР P-CAD Schematic [12].

Рисунок 3.1 — Работа в САПР P-CAD Schematic

На рисунке 3.2 показана Работа в САПР P-CAD Library Executive [12].

Рисунок 3.2 — Работа в САПР P-CAD Library Executive

Для создания корпусов электронных компонентов, применяется встроенный модуль менеджера библиотек P-CAD Library Executive. На рисунке 3.3 показана разработка печатной платы в P-CAD PCB.

Рисунок 3.3 — Разработка печатной платы в P-CAD PCB.

На рисунке 3.4 показана печатная плата вид сверху.

Рисунок 3.4- Печатная плата вид сверху

На рисунке 3.5 показана печатная плата вид снизу .

Рисунок 3.5- Печатная плата вид снизу

На рисунке 3.6 показана печатная плата вид сверху с контуром деталей.

Рисунок 3.6- Печатная плата вид сверху с контуром деталей

На рисунке 3.7 показана печатная плата с расположением компонентов.

Рисунок 3.7- Печатная плата с расположением компонентов

3.1.2 Выбор метода изготовления печатной платы

Печатная плата (ПП) – это изделие, которое состоит из плоского изоляционного основания с отверстиями, пазами, вырезами и системой токопроводящих полосок металла (проводников), которые используют для установки и коммутации электрорадиоизделия и функциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.

В производстве радиоэлектронной аппаратуры применяют односторонние, двухсторонние, многослойные и платы на гибких основаниях. Основание печатных плат изготавливают из плоского изоляционного материала; стеклотекстолита, пенопласта и другие. Наибольшее применение здесь получили фольгированные стеклотекстолиты. В фольгированных стеклотекстолитах используется фольга с двух сторон или с одной, толщиной 35 или 50 мм. Изготовление печатных плат состоит в том, чтобы на поверхности печатных плат создать проводники и некоторые печатные радиодетали (катушки индуктивности, конденсаторы, переключатели разъемы). Выводы радиоэлементов вставляют в отверстие печатной платы, для большей прочности подгибают, а затем соединяют с проводником и пайкой.

В качестве материала для основания печатной платы использовался стеклотекстолит как один из наиболее распространенных и простых материалов. Для изготовления печатной платы необходимо вырезать по размеру чертежа кусок стеклотекстолита. Снять заусеницы напильником. Наложить заранее приготовленный чертеж на плату, загнуть края бумаги и закрепить их на обратной стороне. Далее производится процесс сверления прямо по чертежу и без кернения. Лучшее решение — наличие соответствующего сверлильного станка. Все отверстия, включая и крепежные, сверлятся одним (наименьшим) диаметром. Далее необходимо проверить сверление на «просвет» так как обязательно найдутся не просверленные отверстия. Досверлить. После этого со стеклотекстолита очень аккуратно снимается чертеж платы (опасность представляют заусеницы от сверления). Далее производится рассверливание крепежных и остальных, больших по диаметру, отверстий.

После произведенных операций, производится зачистка поверхности платы мелкой шкуркой. Этот процесс необходим для удаления заусениц от сверления и для лучшего сцепления краски рисунка с поверхностью. По возможности не касайтесь зачищенной поверхности пальцами, чтобы не оставались жировые отпечатки. После зачистки необходимо произвести обезжиривание платы при помощи спирта (в крайнем случае, ацетоном, но следить за тем, чтобы не оставались белые порошкообразные разводы). После этого касаться пальцами можно только торцевых поверхностей.

Вычерчивание производится нитрокраской, с растворенным в ней порошком канифоли (обеспечивает на какое-то время после высыхания пластичность для корректировки и не дает краске «отстать» в случае травления горячими растворами). Рисование производится стеклянными рейсфедерами (которые в наше время найти весьма проблематично). Перед тем как начать рисовать дорожки печатного монтажа, необходимо вычертить монтажные площадки для пайки элементов. Наносятся они при помощи стеклянного рейсфедера или остро заточенной спички вокруг каждого отверстия, диаметром примерно 3 мм. Далее необходимо дать им высохнуть. После этого нужно обрезать их при помощи циркуля до нужного диаметра. Далее обрезанные излишки подчищаются шилом или скальпелем. В результате получаются ровные круглые площадки одного диаметра, которые остается только соединить дорожками, согласно начерченному ранее чертежу печатной платы. Далее, после просушивания, рисуется вторая сторона. После чего производится корректировка дорожек и ошибок. Причем следует отметить, чтобы выровнять край дорожки, нужно сначала обрезать кромку по линейке (лучше металлической), а затем удалить излишки выцарапыванием. Если подчищать дорожку сразу, то в зависимости от степени пересушенности краски можно получить «сколы» еще хуже первоначальных. Проверить соответствие рисунка на плате с рисунком на чертеже.

Травление надо производить в пластмассовой или фарфоровой посуде. Во время травления плату необходимо переворачивать и помешивать раствор. Работая с раствором хлорного железа необходимо соблюдать осторожность. Раствор практически невозможно смыть с одежды и предметов. При попадании на кожу, промыть содовым раствором. После травления плату промыть в холодной проточной воде. Под тонкой струей воды снять лак при помощи безопасного лезвия (счищать). Высушенную плату необходимо подчистить от лишних соединений и расплывшегося лака. Если дорожки близко друг к другу, то можно расширить просвет. После этого плата еще раз обрабатывается мелкой шкуркой.

Далее поверхности платы покрываются кисточкой жидким канифольным флюсом. Лужение производится очищенной от проводов луженой экранной оплеткой. Предварительно оплетка пропитывается канифолью и в небольшом количестве припоем. Далее оплетка прижимается к поверхности дорожки паяльником и медленно равномерно (подбирается экспериментально) проводится по длине дорожки. Если все условия выполнены правильно, то в результате Вы получите ровную белую луженую дорожку. После того как все дорожки на всех сторонах обработаны, производится промывка платы спиртом. Промывка ацетоном нежелательна, так как припой с ацетоном дает со временем токопроводящее химическое соединение в виде белого налета по краям площадок и дорожек, а при достаточной плотности монтажа есть опасность ненужных гальванических связей. После промывки проводится сверление (очистка) отверстий для установки радиокомпонентов.

Простое проектирование печатных плат: советы и рекомендации по EAGLE CAD

Большинство любителей и многие профессионалы используют EAGLE CAD в качестве повседневного инструмента для проектирования схем и компоновки печатных плат. Я поделюсь с вами самыми важными советами и рекомендациями по использованию EAGLE CAD, которые сделают мою работу намного проще и быстрее.

Добро пожаловать в серию советов и рекомендаций EAGLE CAD!

Ознакомьтесь с другими нашими статьями EAGLE CAD здесь:

Совет № 1. Держите одну руку на клавиатуре, а другой на мыши

Я вижу, что многие друзья и коллеги используют мышь в качестве основного инструмента для маршрутизации и выбора инструментов на боковой панели, но это намного проще и быстрее в использовании командную строку всякий раз, когда вы можете.

Используя клавиатуру, вы пропустите время, затрачиваемое на поиск нужного значка и перемещение указателя мыши вперед и назад.

Мой совет: держите одну руку на мыши, чтобы выполнять проводку и т. д. внутри рабочей области редактора, а другой рукой используйте клавиатуру, чтобы писать команды и выбирать инструменты. Мой совет использовать клавиатуру не только для выбора инструментов. Вы увидите другие преимущества использования клавиатуры в EAGLE CAD в оставшейся части этой серии.

Может быть трудно запомнить написание и название каждого инструмента.Хорошей новостью является то, что в командной строке требуется только наименьшая допустимая орфография, чтобы выбрать инструмент для вас, поэтому вам не нужно записывать слово целиком.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблице ниже показаны наиболее часто используемые инструменты и соответствующие им самые короткие команды.Чтобы избежать дублирования, общие инструменты схемы и платы не будут перечислены дважды:

.

 

Редактор схем

Название инструмента Команда (все приняты для редактора команд)
Добавить элемент на схему а,объявление,добавить
Сеть нетто,нетто
Переместить Переместить, переместить
Копия Полицейский, копия
Имя н,на,нам,имя
Значение в, ва, значение
Этикетка л, ла, лаборатория, этикетка, этикетка
Текст Т, текс, текст

 

Редактор форума

Название инструмента Команда (все приняты для редактора команд)
Маршрут маршрут,маршрут,маршрут
Рипап ри, рип, рипу, рипап
Через Ви, через
Рацнест р,ра,рац,растс,рацн,рацне,рацнест

 

Другие полезные и эксклюзивные способы использования клавиатуры могут быть сопоставлены, как показано ниже (пока только два примера):

 

1- Текстовый инструмент:

Когда вы выбираете текстовый инструмент, вы пишете свое предложение во всплывающем окне, а затем перетаскиваете его куда хотите.Но что, если вы хотите добавить больше?

В этом случае просто запишите свое предложение и нажмите клавишу ввода без необходимости снова выбирать значок текстового инструмента.

 

 

2- Показать инструмент:

Этот инструмент используется исключительно с клавиатурой. Вам нужно ввести имя элемента, используя командную строку, чтобы выделить его. Например:

> Показать R1

или

>Показать R1* (чтобы показать все элементы, начинающиеся с R1)

Это относится также к именам сигналов.


 

 

3- Другие:

Чтобы держать вас в напряжении (и чтобы все было организовано), я не буду рассказывать о других инструментах, которые используются исключительно с командной строкой, а не о соответствующих советах/хитростях.

Совет № 2. Эффективно используйте мышь

В EAGLE CAD есть множество практических применений мыши, а не только ее использование в качестве указателя:

 

1- Изменение слоя с помощью кнопки прокрутки:

Допустим, вы разводите свою печатную плату.Многие люди использовали для изменения слоя объекта с помощью раскрывающегося меню слоев.

Однако с помощью мыши можно изменить слой, нажав кнопку прокрутки.

 

 

2- Изменение стиля изгиба проволоки:

Изменение стилей изгиба проводов — один из наиболее распространенных процессов при трассировке.

Сложный способ — менять стили, каждый раз выбирая стиль изгиба провода на верхней панели инструментов. Самый простой способ — нажать правую кнопку мыши.

Вы можете увидеть практику двух последних использований мыши на гифке ниже:

 

Совет № 3: Нажмите RATSNEST, чтобы узнать, сколько сигналов еще не проложено

При нажатии RATSNEST в левом нижнем углу редактора отображается количество неразведенных проводов (эфирных).

Эта функция очень полезна для перепроверки того, что вы не пропустили ни одного эфира, тем более, что иногда вы можете не заметить их при визуальном поиске.

 

Совет № 4: подружитесь со Справочным руководством

Всякий раз, когда вы хотите узнать больше об используемом инструменте, нажмите F1 и прочтите о нем!

В руководстве вы найдете действительно полезные скрытые способы использования каждого инструмента.


 

А теперь о «фишках»!

Трюк №1: изменение ширины провода, не двигая мышью

Вы можете изменить ширину провода, не заходя в меню ширины! Просто напишите номер ширины и нажмите Enter, пока держите провод.

 

Уловка № 2: спрячьте любые непроложенные провода, которые вы хотите

Самый раздражающий сигнал, создающий ощущение незавершенности и сложности, — это сигнал GND.

Вы можете скрыть его или любой другой сигнал с помощью команды RATSNEST в следующей форме:

>рацнесть !

Например:

>рацнесть ! ЗЕМЛЯ

Чтобы снова сделать его видимым, просто опустите ‘!’:

>ratsnest GND

 

Трюк №3: отключите полигоны

Допустим, вы нарисовали полигон власти, такой как VCC или GND, и теперь вам нужно изменить некоторые маршруты.В этом случае многоугольники становятся очень раздражающими, потому что всякий раз, когда вы нажимаете RATSNEST, полигон снова заполняет плату.

Вы можете продолжать работать без полигонов, пока не захотите снова включить их. Не удаляя их, вы можете просто включать или выключать их по своему усмотрению.

Чтобы отключить полигоны, выберите ripup tool, ripup polygon, затем напишите эту команду:

>отключить полигон

Чтобы включить их, введите эту команду:

>установить поли на


20 20
Команда инструмента (все принято для редактора команд)
Добавить элемент на схему A, AD, добавить
NET NE, NET
MOVE MOV, MOVE
копия Cop, копия
NA, NAM, имя
значение V, VA, значение
этикетка L, LA , Лаборатория, лабо, этикетка
Ext T, Tex, Text
Название инструмента Команда (все принято для командного редактора)
Маршрут ROU, RURT, маршрут
RIPUP
RI, RIP, RIPU, RIPUP
VI VI, VIA
R, RA, RAST, RASTS, RATSN, RARSNE, RATSNEST

Следующая статья в серии: Более простое проектирование печатных плат: советы и рекомендации по EAGLE CAD, часть 2

Дизайн печатной платы EAGLE

В этом модуле мы познакомим вас с редактором схем EAGLE.При работе с EAGLE, как и с другим программным обеспечением для проектирования печатных плат, вы работаете с привязываемой сеткой. Это делает работу легкой и аккуратной. Схемы, как правило, жесткие и прямоугольные с точки зрения выполненных соединений. Схема — это просто логическая компоновка или представление вашей схемы. Только после того, как мы перейдем к редактору компоновки доски, где вы сможете дать волю своему творчеству и художественному воображению.

Еще одна уникальная и лично наша любимая функция EAGLE — это встроенный CLI (интерфейс командной строки) или текстовые команды.Если вы, как и мы, ненавидите пользоваться мышью и считаете, что использование горячих клавиш и клавиатуры — это самый быстрый и эффективный способ работы с любым программным обеспечением, тогда вы обязательно полюбите EAGLE! Встроенные командные строки EAGLE означают, что, в отличие от традиционных горячих клавиш, вы можете вводить свои команды в (почти всегда) активный CLI для изменения инструментов (например, перемещать, копировать, удалять, изменять, через, группировать и т. д.). Теперь вы должны быть настроены скептически — технически горячая клавиша на быстрее, чем печатать — и мы согласны.Но текстовые команды EAGLE позволяют одновременно настраивать инструмент (например, изменить верхнюю часть слоя, проложить 10 милов, повернуть R45 и т. д.). Использование традиционных горячих клавиш быстрее, но если вы хотите изменить настройки или инструмента в традиционных программах, вам обычно все еще требуется щелкнуть, но с EAGLE вы можете объединить конфигурации настроек для инструмента в одной текстовой команде. Это означает, что вы даже можете создавать свои собственные макросы и сценарии для последовательного выполнения нескольких команд — однако мы не рассматриваем эту функцию во введении, так что следите за более продвинутыми уроками)! Поначалу к текстовым командам EAGLE непривычно привыкать, но это мощный инструмент.

Мы покажем вам, как добавлять детали и как правильно соединять их вместе с помощью инструмента net . Как и в любом схематическом чертеже, мы вводим символы питания для создания узлов (например, GND, VCC, 5 В, 3,3 В и т. д.), которые соединяют ваши шины питания вместе и очищают ваши схемы.

Начнем с введения в интерфейс схемы EAGLE. Как раскрыть и настроить сетку. Вводить текстовые команды через EAGLE CLI (интерфейс командной строки)

Демонстрация того, как начать добавлять детали к схеме и как соединить символы схемы компонентов вместе, чтобы создать полную схему.Мы познакомим вас с мощью библиотек Project in a Box EAGLE и с тем, как метаданные помогают вам узнать о ваших компонентах благодаря легкому доступу к таблицам данных и связыванию вас с дистрибьютором, чтобы купить ваши компоненты без мучительного поиска. Кроме того, мы кратко комментируем различные виды компонентов и стандарты их упаковки.

Мы закончили создание нашей схемы печатной платы, и интерфейс схемы выполнил свою роль абстракции в процессе проектирования печатной платы.Далее мы исследуем материальные и практические аспекты проектирования печатных плат — топологию платы!

Обзор Autodesk EAGLE 9 и поддерживаемые типы файлов

версия
9 (по состоянию на 7/16/2021)
, Mac, Linux
лицензия коммерчески
категории производительность

Основные характеристики

  • Кроссплатформенная программа проектирования печатных плат
  • Редактор схем для создания принципиальных схем
  • Редактор макетов на основе слоев для создания прототипов печатных плат
  • Программирование на пользовательском языке (ULP) позволяет пользователям разрабатывать и устанавливать пользовательские функции
  • .
  • Моделирование SPICE позволяет пользователям тестировать схемы перед экспортом в виде файлов печатных плат

Обзор программного обеспечения

Скриншот Autodesk EAGLE 9

Autodesk EAGLE — это кроссплатформенное приложение CAD, которое инженеры и любители используют для проектирования печатных плат (PCB).Он доступен как в бесплатной, так и в платной версии, при этом бесплатная версия включает несколько конструктивных ограничений, связанных с количеством листов, количеством слоев и площадью платы, которую может содержать проект печатной платы.

В EAGLE проектировщики схем сначала используют Редактор схем программы для разработки принципиальной схемы, которую часто называют схемой. Затем дизайнеры используют редактор компоновки EAGLE для переноса схемы, описанной в их схеме, на копию реальной печатной платы. Редактор компоновки основан на слоях, что означает, что дизайнеры могут легко добавлять и соединять детали на одном слое печатной платы, не затрагивая детали, размещенные на другом слое.При необходимости дизайнеры также могут соединять детали между слоями.

При разводке своих печатных плат проектировщики могут воспользоваться функцией EAGLE Autorouter, которая автоматически оптимизирует пути цепей. Они также могут выбирать из множества деталей, доступных в библиотеке деталей EAGLE. Если в EAGLE нет той части, которую ищет дизайнер, он, скорее всего, сможет найти и загрузить эту часть в Интернете или создать ее самостоятельно с помощью редактора библиотек EAGLE.

Опытные пользователи могут использовать функциональность EAGLE User Language Programming (ULP) для написания и запуска программ, расширяющих возможности EAGLE.В то время как большинству пользователей, скорее всего, никогда не понадобится создавать или запускать программу ULP, разработчикам, умеющим программировать на C, понравится возможность создавать свои собственные пользовательские функции EAGLE. Многие существующие программы ULP, сохраненные в виде файлов .ULP, также доступны для загрузки с веб-сайта EAGLE.

После того, как дизайнер закончит создание своей печатной платы, он может протестировать плату с помощью функции моделирования SPICE от EAGLE. Когда разработчик удовлетворен производительностью своей схемы, он может экспортировать свой прототип в виде файла .файл печатной платы и отправьте его производителю печатных плат, который будет использовать файл для сборки реальной физической печатной платы.

Резюме

Autodesk EAGLE — полезное приложение для проектирования печатных плат. Он предоставляет инструменты, необходимые независимым дизайнерам, небольшим инженерным фирмам и любителям для создания прототипов печатных плат. Бесплатная версия EAGLE идеально подходит для любителей, в то время как те, кто хочет работать без ограничений бесплатной версии, безусловно, почувствуют, что они получают свои деньги.

Основной тип файла

.BRDEAGLE печатная плата

Поддерживаемые типы файлов

6
Расширение
Тип файла
.
.
.Cam . Cam . Cam
.DRU Правила дизайна Eagle
. EPF Проект EAGLE
.SCH Файл схемы EAGLE
.SCR Файл сценария
1 .ULP Языковая программа пользователя EAGLE

Дополнительные связанные типы файлов

5
Расширение

0

9 Тип файла

.
.
Gerber Нижний слой файл данных
. GBO Gerber Нижний накладной файл данных
.GBP Gerber Нижний паянт Файл
.GBS Файл данных нижней припойной маски Gerber
.GML Gerber Mill Payer Pile
.GPI Gerber PhotoPlotter Информационные файл
.GTL Gerber Топ-файл данных
. GTO Gerber Top Outlay файл данных
. GTP Файл данных припойной пасты Gerber
.GTS Файл данных припойной маски Gerber
.PCB Файл проекта печатной платы

Обновлено 16.07.2021

EAGLE CAD Board Layout Tutorial (Easy Guide for Dummies!) — Siytek

Хотите изготовить печатную плату, но не знаете, с чего начать? Цель этого очень быстрого и простого руководства — помочь вам начать проектирование печатных плат!

Возможно, вы только что начали изучать, как превратить новые творческие идеи в работающие электронные проекты.

Возможно, вы уже знаете о программном обеспечении для проектирования EAGLE и о том, что сообщество производителей и большинство любителей выбирают его для проектирования печатных плат.

Возможно, у вас даже есть готовая первая схема, и вы застряли на следующем шаге, превратив ее в плату.

В предыдущих двух уроках этой серии мы рассмотрели процесс создания схемы и процесс создания пользовательского библиотечного компонента.

Чтобы создать новую плату, нам сначала нужна готовая схема.Если вы пришли сюда со своей собственной готовой схемой, отлично!

Если у вас еще нет готовой схемы, я бы порекомендовал вам пройти первые уроки из этой серии.

  1. Как превратить схему EAGLE в плату
  2. Как разместить компоненты на плате
  3. Как использовать EAGLE Ratsnest
  4. Как вручную развести дорожки в EAGLE
  5. Как использовать EAGLE Autorouter
      8 Как использовать EAGLE Autorouter
        8 Создайте плоскость заземления в проекте EAGLE Board
      • Что дальше…?

Как превратить схему EAGLE в доску

В этом уроке мы будем использовать ранее созданную схему, но вы можете использовать свою собственную.

Прежде всего откройте схему. Затем щелкните инструмент BRD в левой части верхней панели инструментов, чтобы создать новую плату.

Откроется новое окно редактирования платы с компонентами, готовыми к размещению.

В EAGLE редакторы схем и плат почти как две отдельные программы, однако они должны оставаться согласованными. Важно держать оба файла открытыми одновременно, чтобы предотвратить проблемы.

Как разместить компоненты на плате

При создании новой доски вы увидите кучу компонентов и пустое место на доске.

Компоненты, размещенные на схеме, будут размещены и должны быть размещены в области платы.

На этом этапе вы можете использовать инструмент перемещения, чтобы изменить размер платы, но обычно я предпочитаю сначала размещать компоненты на большем, чем необходимо, пространстве, чтобы иметь свободное место для их перемещения во время определения макета.

Сначала мы воспользуемся инструментом перемещения, чтобы разместить компоненты в нужном месте.

Выберите инструмент перемещения на левой панели инструментов, а затем щелкните исходную точку (+) компонента, чтобы поднять его.

Переместите его в нужное место и щелкните, чтобы разместить. Если вы используете образец схемы из предыдущего руководства, вы можете разместить компоненты, как показано на следующем снимке экрана.

Как использовать EAGLE Ratsnest

Возможно, у вас уже есть идея, где вы хотели бы разместить компоненты на плате, однако мы должны продумать, как будут проложены дорожки, чтобы выполнить все электрические соединения, указанные в схема.

Каждое соединение показано в так называемом ratsnest .Каждая контактная площадка, требующая подключения, имеет желтую линию между собой и точкой, к которой она должна подключаться.

При проведении трассы между контактной площадкой и точкой ее соединения желтая линия исчезает. Цель состоит в том, чтобы разместить компоненты, а затем проложить трассы до тех пор, пока не исчезнет ratsnest и трассировка не будет завершена на 100%.

Иногда, когда размещается много компонентов, ratsnest может стать очень сложным и запутанным.

Вы можете упростить его на любом этапе, нажав кнопку ratsnest на левой панели инструментов.

Вы также можете захотеть скрыть крысиное гнездо на некоторых этапах проектирования, так как иногда оно может мешать.

В проекте платы в EAGLE есть разные слои, каждый из которых содержит разные данные, относящиеся к дизайну платы.

ratsnest также относится к собственному слою и поэтому может быть скрыт.

Сначала нажмите кнопку слоя в крайнем левом углу верхней панели инструментов. Это откроет окно видимых слоев.

Чтобы показать или скрыть слой, щелкните значок маленького глаза рядом со слоем.Если глаза нет, слой будет скрыт. Скрытие слоя без разводки скроет ratsnest.

Как прокладывать трассы вручную в EAGLE

Теперь, когда у нас есть представление о ratsnest и о том, как его использовать, мы можем начать прокладывать трассы.

Во-первых, мы научимся прокладывать трассы вручную. Хотя EAGLE поставляется с довольно качественным автоматическим трассировщиком, я всегда нахожу, что лучшие результаты достигаются при ручном трассировании. Однако у автоматического маршрутизатора есть свое применение, но об этом позже.

Прежде чем мы начнем трассировку, мы должны выбрать предпочитаемые единицы измерения. Это будет зависеть от личных предпочтений.

Чтобы изменить единицы измерения, щелкните инструмент сетки в левой части верхней панели инструментов. Для этого урока я оставлю интервал сетки по умолчанию равным 50 милам.

Если вы предпочитаете метрическую систему, вы можете изменить ее в раскрывающемся списке единиц измерения. Если вы довольны настройками, нажмите ok .

Теперь, когда мы установили сетку и единицы измерения, мы можем начать разводку трасс.

Сначала выберите инструмент route airwires на левой панели инструментов. Выбрав инструмент, можно изменить параметры трассировки на панели инструментов в верхней части экрана.

В этом примере я изменил трассировку 6 mil по умолчанию на трассу 20 mil.

Обратите внимание, что вы также можете указать единицы измерения при вводе значений в параметры EAGLE. Независимо от настроек сетки, мы все еще можем ввести здесь 0,5 мм, и EAGLE преобразует его в исходные единицы.

После установки ширины дорожки щелкните контактную площадку, которую вы хотите подключить. Сеть будет выделена, показывая области, где мы могли бы соединить трассу.

Пока трасса генерируется и следует за указателем мыши, вы можете щелкнуть, чтобы разместить, а затем продолжить трассировку, что дает вам контроль над тем, куда трассируется трасса.

В конечном итоге нам нужно направить трассировку на одну из выделенных контактных площадок, чтобы установить соединение. Как только соединение будет установлено, соответствующий воздушный провод исчезнет, ​​и будет размещена трассировка.

Поздравляем! Вы заложили свою первую трассировку печатной платы! Теперь мы можем повторить это с каждым из трех других светодиодов.

Итак, мы успешно развели первые три трассы, которые показаны красным цветом, что указывает на то, что они расположены на верхнем слое.

Однако также возможно провести дорожки на нижней стороне печатной платы. Это очень необходимая часть проектирования печатной платы, и она позволяет нам пересекать существующие дорожки на другом слое .

В проекте печатной платы может быть гораздо больше слоев, а Pro-версия EAGLE поддерживает до 16 различных слоев.

Однако бесплатная версия позволяет использовать только верхний и нижний слои. Обычно этого достаточно для большинства базовых проектов и не является ограничением для самых увлеченных.

Чтобы нарисовать трассировку на нижнем слое, просто выберите нижний слой из выпадающего списка и затем нарисуйте трассу так же, как и раньше.

Обратите внимание, как можно пересекать трассы на нижнем слое без возникновения ошибки.

Это возможно, потому что синие дорожки будут изготавливаться на нижней стороне платы, а соединения между слоями будут выполняться с помощью металлизированных сквозных отверстий.

В этом первом примере мы воспользовались металлизированным сквозным отверстием в плате, которое будет просверлено для установки светодиода.

Так как это отверстие проходит через всю плату, его можно соединить как с верхней, так и с нижней стороны.

А как насчет компонентов для поверхностного монтажа? В этом примере все они размещены на верхней боковой поверхности платы без сквозных отверстий.

Также возможно переместить дорожку с верхней на нижнюю сторону и наоборот в любой точке платы с помощью сквозного отверстия.

Переходное отверстие — это металлизированное сквозное отверстие, которое обычно меньше металлизированного сквозного отверстия компонента и служит только в качестве точки перехода между слоями.

При производстве печатных плат диаметр сверла обычно указывается в метрических единицах. EAGLE по умолчанию использует переходное отверстие 13,77 мил, что соответствует диаметру отверстия 0,35 мм.

Кажется очень маленьким, но на самом деле это очень распространенный размер и его легко сверлить! Отверстия Via можно просверливать механически до диаметра примерно 0,1 мм и даже меньше при использовании лазерного сверления.

Тем не менее, рекомендуется по возможности сохранять размер больше 0,3 мм в диаметре, чтобы снизить затраты, поскольку нет необходимости делать плату более сложной в производстве, чем это необходимо.

Обратите внимание, что в EAGLE можно вводить как метрические, так и имперские единицы, независимо от того, что установлено в качестве операционных единиц. Давайте установим размер переходного отверстия равным 0,4 мм, введя его в поле на верхней панели инструментов.

Обратите внимание, что когда вы нажимаете , введите , значение изменится на операционную единицу, в данном случае на имперское значение 15.74 мил.

Затем установите слой поверх слоя и начните рисовать дорожку от неподключенного вывода на светодиоде 3. Щелкните левой кнопкой мыши чуть ниже светодиода, чтобы привязать дорожку к этому месту на плате, а затем измените слой. до снизу .

Обратите внимание, что трассировка будет следовать за курсором, когда вы переходите к нижнему слою, вы можете игнорировать это, так как это просто особенность EAGLE.

После того, как вы изменили слой на нижний , вы сможете разместить сквозное отверстие.Точка, в которой вы поместите отверстие, будет точкой перехода трассы к нижнему слою.

В этом примере мы можем разместить переходное отверстие в конце только что нарисованной верхней дорожки, а затем пересечь соседнюю верхнюю дорожку, используя нижний слой.

Оказавшись на другой стороне соседней трассы, мы можем вернуться к верхней части платы и продолжить трассировку трассы.

Наиболее бдительные из вас, возможно, заметили, что не нужно было возвращаться на верхний уровень, чтобы подключить светодиод, и требовалось только одно переходное отверстие!

То, как вы прокладываете дорожки и оптимизируете дизайн, зависит исключительно от вас… и, на мой взгляд, это добавляет креативности и азарта процессу! Это всего лишь пример для демонстрации инструментов.

Как обновить плату на основе отредактированной схемы EAGLE

Время от времени будет необходимо вносить изменения в конструкцию в процессе размещения компонентов и разводки дорожек.

Возможно, вы заметили ошибку, которую нужно исправить, или нужно что-то добавить в дизайн.

В этом примере уже может быть очевидно, что мы не добавили в конструкцию блок питания. Поэтому мы можем вернуться в редактор схем, чтобы добавить его.

Нажатие кнопки sch/brd на верхней панели инструментов приведет к открытию схемы.

Во время проектирования платы важно, чтобы обе платы оставались открытыми, чтобы плата и схема оставались конгруэнтными. Невыполнение этого требования приведет к ошибке , аннотация вперед/назад выполняться не будет.

Добавим в конструкцию разъем питания DCJ0202. Найдите компонент в редакторе компонентов и добавьте его на схему. При необходимости вы можете вернуться к предыдущему учебнику по проектированию схем в EAGLE, чтобы узнать, как это сделать.

Обратите внимание, что сети не обязательно должны быть физически соединены зелеными линиями, чтобы быть соединенными.Простое присвоение цепям одного и того же имени приведет к тому, что они будут соединены внутри схемы платы.

В этом случае создание второго Vcc и GND внутри проекта соединит цепи с существующими цепями с тем же именем.

Нажмите кнопку sch/brd еще раз, чтобы вернуться в редактор плат. Теперь вы увидите новое посадочное место компонента и связанный с ним ratsnest. Вы можете разместить компонент в нужном месте.

Как использовать автотрассировщик EAGLE

До сих пор мы разводили некоторые дорожки, соединяя светодиоды с соответствующими резисторами.Для трассировки оставшихся трасс воспользуемся автотрассировщиком.

Инструмент автотрассировки рассчитает маршруты для оставшихся трасс и автоматически разместит их на доске. Он может дать несколько разных решений и разных уровней оптимизации.

Автотрассировщик будет работать в пределах профиля платы, поэтому на данном этапе нам нужно использовать инструмент move для изменения размера профиля платы.

Просто выберите инструмент move и щелкните либо по центру, либо по углам профиля доски, чтобы изменить форму и размер.

Далее нам нужно настроить что-то под названием классов сети . Это позволит нам указать автотрассировщику ширину для разных групп цепей.

Поскольку это наш первый базовый проект, мы просто настроим класс цепей по умолчанию и установим общую ширину трассы на 20 мил.

Нажмите Edit > Net Classes , чтобы открыть диалоговое окно. Затем щелкните вкладку rules и установите ширину 20 мил, а затем нажмите ok .

После настройки класса цепей мы можем открыть автотрассировщик, щелкнув инструмент автотрассировщик на боковой панели инструментов.

Мы не будем слишком углубляться в настройку, и в большинстве случаев для простых конструкций стандартные настройки автотрассировщика будут работать нормально. На первом экране оставляем все как есть и нажимаем продолжить .

Откроется диалоговое окно вариантов трассировки. Просто нажмите start , чтобы начать автотрассировку.

После завершения работы автотрассировщика вы можете выбрать один из нескольких вариантов маршрута. Нажмите на различные варианты маршрутизации, чтобы просмотреть различные решения.

На следующем скриншоте мы видим первую оптимизацию маршрута.

При сравнении мы видим, что вторая оптимизация маршрута имеет некоторые отличия, особенно в отношении нажимных переключателей.

Для простого проекта может быть сложнее увидеть преимущества различных оптимизаций. Однако по мере развития вашего дизайна вы обнаружите, что различные оптимизации становятся более актуальными и полезными.

Поздравляем! Вы успешно завершили автотрассировку, и теперь плата подключена на 100%.

В левом нижнем углу экрана вы должны увидеть сообщение о том, что маршрутизация завершена на 100%.

Как создать плоскость заземления в дизайне платы EAGLE

Последнее, что нам нужно сделать, чтобы закончить плату, это залить неиспользуемые области медью. Этот медный поток обычно называют плоскостью, и обычно рекомендуется подключать его к сети GND.

Чтобы создать плоскость, выберите инструмент polygon на левой панели инструментов.Щелкните в одном углу доски поверх профиля, чтобы начать рисовать линию.

Нажмите на соседний угол, чтобы нарисовать первую линию, повторите для каждого оставшегося угла, пока не дойдете до первого угла.

Как только вы щелкнете по углу, где вы начали, будет размещен квадратный многоугольник. EAGLE спросит у вас имя сети. Назовите сеть GND, чтобы соединить плоскость с сетью GND.

Чтобы упростить редактирование сложной платы, EAGLE по умолчанию не рисует плоскость.Чтобы нарисовать самолет, просто нажмите кнопку ratsnest в левом меню.

Если вы хотите удалить флуд, чтобы лучше видеть детали на плате, вы можете использовать инструмент ripup . Выберите инструмент ripup и щелкните по краю многоугольника.

Что дальше…?

Большое Вам спасибо! Вы успешно завершили обучение и, надеюсь, теперь у вас есть представление об основных инструментах, необходимых для создания макета платы в EAGLE.

Существует множество других более совершенных инструментов, которые становятся все более актуальными по мере усложнения конструкции платы. Мы рассмотрим их в следующих уроках.

Возможно, вам интересно, как превратить вашу замечательную новую плату в настоящую печатную плату?!

В следующем уроке мы рассмотрим CAM-процессор и шаги, необходимые для вывода всех данных, необходимых для заказа печатной платы у производителя плат.

Следующий выпуск серии учебных пособий EAGLE появится очень скоро…

12 лучших дизайнеров Autodesk Eagle (EagleCAD) для найма в апреле 2022 г.

Часто задаваемые вопросы по найму дизайнеров Autodesk Eagle (EagleCAD)

Начав с 16-разрядного приложения для Microsoft DOS в 1988 году, EAGLE в настоящее время является одним из самых популярных приложений для автоматизации проектирования электроники.Легко применимый редактор графических макетов или EAGLE был разработан CadSoft Computer GmbH и теперь работает в операционных системах Windows, Linux и Mac. В программе есть редактор схем для создания легко читаемых электронных представлений; редактор компоновки для проектирования печатных плат; и автотрассировщик для автоматического соединения трасс. Как одна из наиболее широко известных программ САПР, EAGLE используется многими крупными компаниями, включая SparkFun, популярный сайт по изготовлению электроники своими руками.

В Cad Crowd мы гордимся тем, что принимаем лучших фрилансеров EAGLE CAD со всего мира.Наши участники имеют различный опыт работы в разных отраслях, что позволяет им предлагать решения для различных уровней задач проектирования САПР. Cad Crowd — это пространство, где собираются только лучшие инженеры, чертежники и дизайнеры, чтобы оказать свои услуги.

EAGLE существует уже более двух десятилетий и используется студентами, любителями и электронными фирмами для проектирования печатных плат. Программа приобрела довольно много поклонников из-за простоты использования. Тем не менее, даже самые простые в использовании программы требуют помощи знающего человека, чтобы максимизировать эффективность и удобство использования дизайна.Такой уровень таланта можно найти только здесь, в Cad Crowd. Благодаря кадровому резерву, охватывающему весь земной шар, у вас есть доступ к профессионалам с широким спектром специальностей, которые могут выполнять проекты вовремя и в рамках бюджета.

Вы получаете только лучшие услуги EAGLE CAD здесь, в Cad Crowd. Мы позаботимся о том, чтобы вы связались с высококвалифицированным, предварительно квалифицированным дизайнером, который обладает необходимым опытом для воплощения ваших проектных идей в жизнь. Все дизайнеры Cad Crowd прошли проверку и обладают необходимыми навыками, необходимыми для выполнения любого дизайн-проекта.

Cad Crowd является домом для лучших фрилансеров в мире. Вы можете выбрать внештатного дизайнера EAGLE CAD, просто просмотрев страницу его профиля на сайте. Когда вам понравится то, что вы видите, вы можете нанять их напрямую, связавшись с ними на их личной странице.

Вы также можете нанять фрилансера из Cad Crowd, проведя конкурс дизайнеров. Это вариант, который дает вам множество вариантов от разных дизайнеров. Вы просто указываете, что вы хотите от конкретного проекта, и ждете заявок от дизайнеров со всего мира.Как только вы получите материалы, все, что вам нужно сделать, это сузить их до одного варианта. С конкурсом дизайна вы получаете возможность просмотреть варианты дизайна, прежде чем остановиться на том, который соответствует вашим требованиям.

EAGLE — это лишь один из многих инструментов проектирования САПР, которыми наше сообщество проектировщиков и инженеров умеет умело пользоваться. Cad Crowd гордится тем, что является домом для глобального пула талантливых людей, которые могут найти решение любой проблемы, возникшей на их пути. Как родина талантливых и компетентных инженеров, мы позаботимся о том, чтобы удовлетворить ваши потребности.

Как создать Arduino UNO с помощью конструктора печатных плат Eagle?

Добро пожаловать в мир проектирования печатных плат. Проектирование печатных плат — это почти «торговый навык» — иногда, так сказать, больше искусство, чем наука — вам потребуется некоторое время, чтобы развить свой навык, но оно того стоит.

Хорошей идеей будет начать с создания существующих моделей. Часть процесса обучения проектированию печатных плат заключается не только в том, чтобы правильно оформить проект на бумаге, но и в том, чтобы научиться работать с производителем печатных плат после завершения проектирования.Почти всегда производитель печатных плат берет ваш проект, а затем хочет внести дополнительные изменения, чтобы сделать его «технологичным». Чаще всего выходные данные программ САПР не «читаются производителем» и потребуют некоторой корректировки после проектирования со стороны производителя печатной платы.

Начать с Arduino UNO — неплохая идея. Arduino — это аппаратное обеспечение с квазиоткрытым исходным кодом. При условии, что вы уважаете их торговую марку и не пытаетесь перепродать их товары без надлежащей лицензии, вам разрешено копировать и производить столько Arduino UNO для личного использования, сколько вы хотите.Вы просто не можете продавать их на коммерческой основе без лицензии компании Arduino.

Перейдите на официальный веб-сайт Arduino, перейдите на эту страницу https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno, прокрутите вниз и нажмите ссылку «Eagle Files in .ZIP», чтобы загрузить файл «Sort of». -исходные аппаратные файлы.

Stack Exchange/Overflow не ответит на вопросы типа «какой пакет САПР лучше», но в этом случае, поскольку Arduino предлагает файлы в формате EagleCAD, я бы посоветовал вам начать с EagleCAD.Вы можете экспортировать формат EagleCAD в другие пакеты САПР, но это выходит за рамки возможностей новичка. Вы можете скачать EagleCAD на официальном сайте http://www.cadsoftusa.com/

Как только вы установите Eagle и загрузите файл .ZIP, сообщите нам об этом, и мы сможем работать над следующими шагами, чтобы открыть проект в первый раз. По сути, вы можете разархивировать файлы в папку проекта EagleCAD, перейти в EagleCAD и попробовать открыть файл .brd или .sch.

Существует файл .brd, представляющий физическую компоновку платы, а также файл .brd.sch схематический файл, который представляет электрическую схему и все соединения. Файл .brd и файл .sch должны оставаться «согласованными», чтобы EagleCAD мог выполнять проверку ошибок между ними. Например, если вы поместите резистор на схему и подключите к нему сигналы, EagleCAD будет ожидать, что резистор и электрические медные дорожки в файле .brd будут «согласовываться» с тем, что вы поместили на схему. ВСЕГДА обращайте внимание на любые предупреждения, где говорится, что .brd и .sch несовместимы — они ДОЛЖНЫ быть согласованными, должны должны быть.

Начните работу и отправьте ответ, мы можем помочь вам создать выходные файлы, необходимые для отправки производителю печатных плат для производства вашей первой печатной платы. Есть много доступных компаний по быстрому изготовлению прототипов печатных плат в небольших количествах, которые могут помочь вам изготовить вашу первую печатную плату.

Учебные пособия и упражнения по проектированию печатных плат Eagle

Индустрия автоматизированного проектирования (CAD) включает проектирование печатных плат (PCB). Большинство людей, разбирающихся в технологиях, скорее всего, видели печатную плату.Однако они, вероятно, не знали, что это было на самом деле. Проще говоря, печатная плата — это физическая плата с электрическими компонентами, которая выполняет одну или несколько электронных операций .

Я поделюсь своим опытом в проектировании схем печатных плат и плат с помощью инструмента Eagle PCB. Этот учебник по печатной плате Eagle покажет новичку, как преобразовать схему (на бумаге или макете) в макет печатной платы, чтобы ее можно было изготовить.


Какие учебные пособия доступны?

Будет доступно четыре категории обучающих программ.Учебники будут последовательно добавляться в каждую категорию. Чтобы получать уведомления о новых уроках, не забудьте подписаться ниже.

Категории:

  • Основы PCB Softwares
  • новый дизайн детали схема 7
  • дизайн макета

Обязательно ознакомьтесь с списком тем, которые вы будете учиться , какое программное обеспечение будет использоваться и почему, и как организованы учебные пособия.



Учебники для основам PCB Softwares


6
Описание
Описание

0
1
1 Учебное пособие
Определения и аббревиатуры в PCB Дизайн
Существует большое количество жаргона, которое происходит с печатными платами.В этом руководстве рассматриваются определения и аббревиатуры.
  • Общие определения и аббревиатуры
  • схематические определения и аббревиатуры
  • 7

  • Как добавить библиотеки компонентов
  • Как создать схему
3 Учебное пособие
Параметры и меню в окне схемы
меню и их опции
  • Пояснение к верхней панели инструментов (т.е. сохранение, открытие и создание)
  • Пояснения к левой панели инструментов (т. е. добавить деталь, добавить соединения, добавить текст)

  • Учебные пособия по созданию НОВОЙ детали в библиотеке Eagle

    61 Учебные пособия по библиотеке Описание
    1

    Новинка!


    Учебное пособие
    Как создать НОВЫЙ символ
    В этом учебном пособии рассматривается процесс создания нового символа .Кроме того, рассматриваются следующие темы:
    • Как создать новую библиотеку
    • Как добавить символ в библиотеку
    • Как нарисовать символ
    • Как добавить электрические выводы и изменить их свойства
    2

    Новинка!


    Учебное пособие
    Как создать НОВЫЙ пакет
    В этом учебном пособии описан процесс создания нового пакета . Кроме того, рассматриваются следующие темы:
    • Как добавить новую упаковку в библиотеку
    • Как определить размеры упаковки по таблицам данных
    • Как нарисовать упаковку и добавить медные контактные площадки
    • Дополнительные советы и рекомендации по дизайну упаковки
    3

    Скоро!


    Учебное пособие
    Как объединить символ и корпус для создания устройства и добавить его на схему
    После изучения того, как создавать символ и корпус, последним шагом в проектировании детали является создание устройства.Устройство сочетает в себе символ и упаковку. Рассматриваются следующие темы:
    • Как добавить новое устройство в библиотеку
    • Как назначить выводы символа медным контактам корпуса
    • Как добавить часть устройства в схему Eagle

    Учебные пособия Для схемы CAD Design

    Описание Описание
    Описание

    0
    1
    1 1 Учебное пособие
    Добавьте часть в схему
    Этот учебник охватывает, как добавить часть в схему.Приведен пример с добавлением резисторов и конденсаторов. Другие затронутые аспекты:
    • Объяснение различных опций при добавлении детали
    • Доступные типы деталей
    • Размер посадочного места (0402, 0603, среди прочего) резисторов, конденсаторов и т. д.
    2

    Новинка!


    Учебное пособие
    Как рисовать электрические соединения
    В этом учебном пособии рассматривается электрическое соединение деталей.Темы обсуждали:
    • Как соединить две части вместе
    • Как добавить соединение между двумя частями
    5


    6 Описание
    6
    учебные пособия
    Описание

    Какое программное обеспечение для печатных плат будет использоваться в учебных пособиях?

    Я выбрал Eagle PCB, потому что он широко используется сообществом начинающих (DIY) и имеет ряд готовых библиотек компонентов, например.грамм. резисторы, интегральные схемы, среди прочего, доступны. Однако вы можете использовать любое программное обеспечение для печатных плат, и будут применяться те же принципы.

    В этих уроках я планирую помочь вам в создании полноценной печатной платы, которую вы сможете применить в своих проектах.


    Чему я научусь?

    Из всей серии руководств вы узнаете, как:

    • Настраивать программное обеспечение для печатных плат для создания проектов, схем, добавления библиотек и т. д.
    • Определения важных опций и меню добавить компоненты и выполнить электрические соединения
    • Как маркировать и добавить текст для ясностие. Проверка электрических правил.
    • Как эффективно разместить электрические компоненты на печатной плате при выборе правильных компонентов, т.е. размеры резисторов
    • Как и где изготовить вашу печатную плату после доработки
    • И многое другое!

    Как организованы учебные пособия?

    Как правило, каждое руководство будет состоять из:

    • пояснений задач и их важности при проектировании печатных плат
    • изображений и пояснений по шагам вместе с видео и/или изображениями, чтобы вы могли учиться во время практики.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.