pakiedypakiedycad/eda cad/eda w praktyce inżynierskiejneo.dmcs.p.lodz.pl/cadeda/cadeda3.pdf ·...
TRANSCRIPT
1
PakiedyPakiedy CAD/EDA CAD/EDA
w praktyce inżynierskiejw praktyce inżynierskiej
dr inż. Piotr Pietrzakdr inż. Piotr Pietrzak
Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych
Politechniki Politechniki ŁŁódzkiejódzkiej
[email protected]@dmcs.pl
pok. 54, tel. 631 26 20pok. 54, tel. 631 26 20
www.dmcs.p.lodz.plwww.dmcs.p.lodz.pl
Projekt schematu ideowego (1)Projekt schematu ideowego (1)
Realizacja schematu ideowegopolega na „przetłumaczeniu”poszczególnych elemetów schematublokowego na „język elektroniki”,czego wynikiem jest schematpołączeń różnego typu elementówpodzespołów elektronicznych orazelektryczno-mechanicznych.
Niekiedy, wygodnie jest przedstawićschemat każdego blokufunkcjonalnego na osobnej karcie.
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
D D
C C
B B
A A
Title
Number RevisionSize
A2
Date: 2004-09-28 Sheet of File: E:\Proj ekty\..\Previous Backup of schemat.SchDrawn By :
SDC_O0033
SDC_O01 32
SDC_O0231
SDC_O0330
SDC_O0429
SDC_O05 28
SDC_O0627
SDC_O0723
SDC_O0822
SDC_O09 21
SDC_O1020
SDC_O1119
VDD24
VDD38
GNDD 10
GNDD34
INT_I8
MASH_I40
VDCP2
VDCM3
VREF9
SMODI39
S011
S112
VP27
CLK13
VP14
Reset14
TOUT 1
SMODO18
SHMERECK01
IC1SC00
SC01SC02SC03SC04
SC05SC06SC07SC08
SC09SC10SC11
SC00
SC01SC02
SC05SC04
SC03
SC06SC07
SC08SC11
SC10SC09
1 23 4
5 67 89 1011 12
13 1415 1617 1819 20
21 2223 2425 2627 28
29 3031 3233 3435 36
37 3839 4041 4243 44
45 4647 4849 50
HEADER 25X2
J3AIGND
ACH0ACH1ACH2ACH3
ACH4ACH5ACH6ACH7
AISENSEDAC1OUTAOGNDDIO0
DIO1DIO2DIO3DGND
EXTSTRPFI1/TRIG2PFI3/GPCTR1_S
+5V
GPCTR1_OPFI6/WFTRIGPFI8/GPCTR0_O
GPCTR0_O
AIGND
ACH8ACH9ACH10ACH11
ACH12ACH13ACH14ACH15
DAC0OUT
DGNDDIO4
DIO5DIO6DIO7+5V
SCANCLKPFI0/TRIG1PFI2/CONVPFI4/GPCTR1_G
PFI5/UPDATEPFI7/STARTSCANPFI9/GPCTR0_G
FREQ_OUT
ACH0
ACH1ACH2ACH3
ACH4ACH5
ACH6ACH7
ACH8
ACH9ACH10
ACH11
S1S2
SMODI
DIO0DIO1
DIO2
DIO3
DIO7
S2S1
SMODISMODO
J21 Q2
2Q13
CKD4 CKU5
Q36
Q4 7
J49
J310
PSE11
CRY12BORR13
RST14
J115
SN74LS193N (16)
IC6
J21 Q2
2Q13
CKD4 CKU5
Q36
Q4 7
J49
J310
PSE11
CRY12BORR13
RST14
J115
SN74LS193N (16)
IC7
J21 Q2
2Q13
CKD4 CKU5
Q36
Q4 7
J49
J310
PSE11
CRY12BORR13
RST14
J115
SN74LS193N (16)
IC8
J21 Q2
2Q13
CKD4 CKU5
Q36
Q4 7
J49
J310
PSE11
CRY12BORR13
RST14
J115
SN74LS193N (16)
IC9
Fout=F/{2*[n(IC1)+1]*[n(IC2)+1]*[n(IC3)+1]*[n(IC4)+1]}
CLR11
CLK13
D12
D212
CLK211
SET14
SET210
CLR213
Q1 5
Q16
Q29
Q2 8
SN74LS74N
IC10
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
SW DIP-8SW3
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
SW DIP-8SW2
S44
S43
S42
S41
S34
S33
S32
S31
S24
S23
S22
S11
S21
S14
S13
S12
S11S12
S13S14
S21S22
S23S24
S31S32
S33S34
S41S42
S43S44
VDD
1 2
74HCU04N
IC11A
3 4
74HCU04N
IC11B
48MHz
X1
40p
T1
82p
C7
22pC8
1uH
L1
1M
R40
12
3
HEADER 3
JP2
ACH12
IOUT1 11
IOUT212
RFB 9
XFER17
VREF8
VDD20
GNDD10
GNDD3
DI16
DI25
CS1
WR12
WR218
DI416DI34
DI07
DI713DI6
14
ILE19
DI515
DAC0832
IC5
V12D
1
2345
678
16
15141312
11109
SW DIP-8
SW1
RS0RS1RS2
RS3RS4RS5RS6
RS7 RS0
RS1RS2RS3RS4
RS5RS6RS7
RS0
RS1
RS2
RS3
RS4
RS5
RS6
RS7
22k
R13
22k
R14
22k
R15
22k
R16
22k
R17
22k
R18
22k
R19
22k
R20
22kR36
22k
R35
22kR34
22k
R33
22kR32
22k
R31
22kR30
22k
R29
22kR28
22k
R27
22kR26
22k
R25
22kR24
22k
R23
22kR22
22k
R21
S44
S43
S42
S41
S34
S33
S32
S31
S24
S23
S22
S11
S21
S14
S13
S12
GN
D2
IN1 OUT 3
7805IC16
GND3VDD2
RESET7
WDO8
PFO 5MR
1
PFI4
WDI6
ADM705
IC12
2,5V ref
DZ1
SW-PB
RESET
8k2
R11
VDD
VCC
5k
R3
5k
R6
2k
R5
2k
R4
2k
R1
2k
R222p
C2
22p
C1
V12A
V12D
V12D
11k 1%R10
11k 1%
R9
22p
C4
VCC
11k 1%R8
22k 1%
R7
22p
C3
16k2
R12
1uC37
100nC5
100nC6
10Hz FILTER
VDD
100nC18
100nC11
100nC12
100nC13
100nC14
100nC15
100nC16
100nC17
100nC19
100nC20
100nC21
100nC22
100nC23
100nC24
100nC25
100nC26
100nC27
100nC28
GN
D2
IN1
OUT3
7812IC15
V12D
V12A
220uC29
220uC30
220uC34
100nC32
100n
C3610uTC35
VDD
123
HEADER 3
JP1
VDD
VDDVDDVDDVDD
OUT7
IN-6
IN+5
OPA2350
IC2B
OUT1
IN-2
IN+3
V+
8V
-4
OPA2350
IC2A
OUT 1IN-
2
IN+3
V+
8V
-4
OPA2350
IC4A
OUT 7IN-
6
IN+5
OPA2350
IC4B
EN11
EN219
IN1.12
IN1.24
IN1.36
IN1.48
IN2.117
IN2.215
O1.118
O1.216
O1.3 14
O1.312
O2.13
O2.25
IN2.313
IN2.411
O2.3 7
O2.49
74LS244
IC13
EN11
EN219
IN1.12
IN1.24
IN1.36
IN1.48
IN2.117
IN2.215
O1.118
O1.216
O1.314
O1.3 12
O2.13
O2.25
IN2.313
IN2.411O2.3
7
O2.4 9
74LS244
IC14
SMODO
OUT 1IN-
2
IN+3
V+
8V
-4
OPA2350
IC3A
OUT 7IN-
6
IN+5
OPA2350
IC3B
ACH14ACH15
VCC
OUT6
IN-2
IN+3
V+
7V
-4
OPA350
IC17
VCC
ACH13
5 6
74HCU04N
IC11C
89
74HCU04N
IC11D
1011
74HCU04N
IC11E
1213
74HCU04N
IC11F
BNCINT
BNCMASH
V12DV12A VDD VDD VDD VDD VDDVDDVDDVDDVDDVDDVDDVDDVCC VCC VCC VCC
FREQ
10uTC31
220uC33
VCC
12
HEADER 3
J1 AOGND
DGND
AIGND
RES2
R81
RES2R80
RES2
R90
RES2
R91
Opracowanie schematu ideowego wymaga przyjęcia pewnych rozwiązań układowych. Oprócz wyboru elementów aktywnych (diod, tranzystorów, układów scalonych) i konfiguracji ich pracy, konieczne jest wyznaczenie parametrów pozostałych elementów układu.
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– siatkisiatki
Siatka obwodów drukowanych jest układem linii poziomych i pionowychrozmieszczonych w stałych odległościach od siebie ułatwiającychrozmieszczanie komponentów i prowadzenie ścieżek.
Podstawowa odległość między liniami (raster, podziałka siatki) wynosi:2,500 mm – dla siatki metrycznej 2,540 mm – dla siatki calowej (100mil)
SiatkaWartość rastra [mm] w układzie
metrycznym calowym
Podstawowa
Pośrednia
Wtórna
2,500
1,250
0,625
2,540
1,270
0,635
Ścieżki prowadzi się po liniach siatki.
Zmiany kierunku przebiegu ścieżek dokonuje się w węzłach siatki.
Stosowanie siatki ułatwia montaż elementów elektronicznych na płytkach.
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– siatkisiatki
Widoczność siatek
Szybka konfiguracja wybranych parametrów siatki globalnej (G, L)
Konfiguracja parametrów aktualnie wykorzystywanej siatki
Manager siatek (dodawanie siatek użytkownika, siatki dla podzespołów, siatkipolarne)
Opcje siatek dostępne w opcjach dokumentu
Praktyczne aspekty korzystania z siatek w czasie rozmieszczaniapodzespołów oraz ścieżek obwodu drukowanego
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– zarządzanie warstwamizarządzanie warstwami
Warstwy (Layers) serwera PCBreprezentują fizyczną lub logicznąpowierzchnię, na którejumieszczane są obiekty
Menu Board Layers and Colors
umożliwia określenie widocznościposzczególnych warstw w czasieedycji dokumentu PCB
Filtrowania warstw względemtypów można dokonywać przyużyciu polecenia Manage Layer
Sets
W projekcie mogą występować:• warstwy elektryczne – sygnałowe (32) i płaszczyznowe (16)• mechaniczne – ogólnego przeznaczenia (16)• specjalne – sitodruku, masek lutowniczych, past, wierceń, rejonów
zabronionych układu wielowarstwowego, łącząca, błędów DRC, siatek,otworów
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– zarządzanie warstwami`zarządzanie warstwami`
Określenia liczby używanych warstw elektrycznych oraz grubościwarstwy miedzi dla każdej z nich dokonuje się w Layer Stack Manager
Nowe warstwy (Layer) i płaszczyzny (Plane) dodawane są zawszepod aktualnie wybraną warstwą (pozaBottom Layer)
Warstwy Top Layer i Bottom Layer występują zawsze, takżew przypadku projektu płytki drukowanej jednowarstwowej.
2
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– reguły projektowereguły projektowe
Reguły projektowe określają zasady, które muszą być przestrzegane podczasrealizacji obwodu drukowanego. Ich przestrzeganie gwarantuje poprawnośćwykonania projektu i poprawną realizację płytki przez producenta.
W środowisku Altium wbudowane są narzędzia, służące do weryfikacjizgodności projektu ze zdefiniowanymi uprzednio regułami, działające„on-line”, w trakcie procesu projektowania.
Reguły projektowe należyokreślić przed przystąpieniemdo prac projektowych.
Ich zmiana w trakcie realizacjiprojektu może wymagaćponownego poprowadzeniawszystkich połączeń.
W systemie Altium Designer
można zdefiniować wielereguł tego samego typuodnoszących się do różnychobiektów lub klas obiektów
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– reguły projektowe elektrycznereguły projektowe elektryczne
Minimum 0,2 mm odległości między padami i ścieżkami na warstwie miedzi
Ścieżki należące do różnych sieci nie mogą się krzyżować na tej samej warstwie
Nie może występować nieciągłość ścieżki
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– reguły projektowe połączeńreguły projektowe połączeń
Grubości ścieżek minimum 0,2 mm (dotyczy również warstwyopisowej)
Linie obróbki mechanicznej grubości 0,2 mm
Opisy elementów (wykonane ścieżkami prowadzonymi na warstwieopisowej) powinny być tak przygotowane, aby ścieżki nie przechodziłyprzez punkty lutownicze
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– reguły projektowe połączeńreguły projektowe połączeń
Wybór warstw sygnałowych, na których będą realizowane połączenia
Jednoznacznie określona czytelnośćwarstw (najlepiej za pomocą literki „R” umieszczonej poza obrysem płytki)
Sposób zmiany kierunku ścieżekoraz odległość tej zmiany odpunktu prostopadłego przecięciaścieżek powinny zostać określone
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– reguły projektowe połączeńreguły projektowe połączeń
Autorouter prowadzi ścieżki w kolejnościokreślonej przez wartośćRouting Priority
Dla Autoroutera należy określić strategię dlatopologii realizowanych połączeń
Przelotki (via) definiowane osobnym wiertłem – min. średnica 0,5 mm
Średnice otworów podawane jakośrednice finalne, jakie zamawiający chce otrzymać
Pady większe od średnic o minimum 0,4 mm na stronę
W niektórych przypadkach nie jest wskazane umieszczanie przelotek na padach
Konfiguracja PCB Konfiguracja PCB –– reguły projektowe dla wytwarzaniareguły projektowe dla wytwarzania
Maksymalna liczba użytych narzędzi: 9
Otwory niemetalizowane bez padów lub przynajmniej z padem mniejszym od finalnej średnicy otworu
Niedopuszczalne jest umieszczanie otworów nakładających się na siebie
Jeśli występują otwory metalizowane i niemetalizowane o tej samej średnicy to należy definiować je osobnym narzędziem
Średnice otworów podawane jako średnice finalne,jakie zamawiający chce otrzymać
Pady większe od średnic o minimum 0,4 mm na stronę
3
Reguły projektowe Reguły projektowe –– powierzchnie ekranów i zasilaniapowierzchnie ekranów i zasilania
Należy określić parametry połączenia padu z powierzchnią miedzi oraz odległość od padów należących do innych sieci
Reguły projektowe Reguły projektowe –– metody weryfikacjimetody weryfikacji
Wybrane reguły mogą być sprawdzane w czasie projektowania (on-line) lub poprzez uruchomienie weryfikacji poprawności płytki obwodu drukowanego przez użytkownia.
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– rozkłady pół lutowniczych rozkłady pół lutowniczych ((footprintsfootprints))
Biblioteki elementów PCBBiblioteki elementów PCB
Rozkład (mapa) pól lutowniczych (footprint) stanowi fizyczne powiązaniewyprowadzeń symbolicznej reprezentacji komponentu na schemacieideowym z wyprowadzeniami jego rzeczywistej realizacji w postaciobudowy
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– przykłady rozkładów pól przykłady rozkładów pól lutowniczychlutowniczychRezystory, kondensatory i diody:
Rezystory, kondensatory i diody MELF:
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– przykłady rozkładów pól przykłady rozkładów pól lutowniczychlutowniczych
Elementy aktywne SOT
Kondensatory tantalowe
Układy MSOP (raster) Układy SO
4
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– przykłady rozkładów pól przykłady rozkładów pól lutowniczychlutowniczychUkłady QFP (raster)
Układy TSOP (raster)
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– nazwy obudów układów nazwy obudów układów scalonychscalonych
SO Small Outline
SOM - Small Outline Medium
SOL - Small Outline Large
SOP - Small Outline Package (SO)
SOJ and SOLJ - Small Outline J-Lead
VSOP - Very Small Outline Package
SSOP - Shrink Small Outline Package
QSOP - Quarter Small Outline Package
TSOP - Thin small outline package
PLCC - Plastic Leaded Chip Carrier
LCC (LCCC) - Leadless Ceramic Chip Carrier
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– nazwy obudów układów nazwy obudów układów scalonychscalonych
FP - flat pack
QFP - Quad Flat Pack
PQFP - Plastic Quad Flat Pack
CQFP - Ceramic Multilayer QFP
CERQUAD - Ceramic Quad Flat Pack
MQUAD® - Metal Quad Flat Pack
MQFP - Metric Quad Flat Pack
TQFP - Thin Quad Flat Pack
TAPEPAK® - Molded Carrier Ring
BQFP - Bumpered Quad Flat Pack
LQFP - Low Quad Flat Pack
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– nazwy obudów układów nazwy obudów układów scalonychscalonych
Bibliografia (wybrane pozycje)• TopLine Corporation, www.topline.tv• WALSIN Technology Corporation, www.passivecomponent.com• Ryszard Kisiel, Montaż powierzchniowy - podstawy projektowania i
technologii, Krajowa Izba Gospodarcza Elektroniki i Telekomunikacji 1999
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– realizacjarealizacja
Projekt obrysu obudowy elementu możnawykonać ręcznie lub posłużyć się jednym zdwóch kreatorów
W przypadku ręcznej edycji reprezentacjiobudowy komponentu należy skorzystać ztych samych narzędzi, które stosowane są wedytorze PCB
Rozkład wyprowadzeń oraz opis obudowyelementu zawsze wykonujemy dla warstwyTop bez względu na to, na której warstwieelement zostanie umieszczony w projekcie
Środek pierwszego wyprowadzeniakomponentu powinien mieć współrzędne 0,0
Istnieje możliwość wyekstrahowaniabiblioteki PCB z istniejącego projektu
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– realizacjarealizacja
Component Wizard
Umożliwia zautomatyzowane zaprojektowanie reprezentacji graficznejwszystkich najpopularniejszych obudów zarówno przeznaczonych domontażu powierzchniowego, jak i przewlekanego
5
Biblioteki elementów PCB Biblioteki elementów PCB –– realizacjarealizacja
IPC Footprint Wizard
Institute for Printed Circuits (IPC) opracował standard Generic
Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern Standard,który stanowi próbę standaryzacji rozkładu pół lutowniczych dlaelementów dla elementów przeznaczonych do montażu przewlekanego.
IPC Footprint Wizard pozwala wykonać projekt rozkładu półlutowniczych dla układów scalonych typu SO, BGA i PQFP
Od schematu do obwodu drukowanegoOd schematu do obwodu drukowanego
Do realizacji obwodu drukowanego można przystąpić po kompilacjischematu ideowego układu i weryfikacji jego poprawności
Nową płytkę obwodu drukowanego można utworzyć ręcznie lubkorzystając z kreatora
Przeniesienia elementów oraz konfiguracji połaczeń można dokonaćzarówno z poziomu programu Schematic, jak i PCB przy użyciupolecenia Update PCB Document... lub Import Changes From... zmenu Design
Przydatnym narzędziem umożliwiającym nawigację po realizowanymprojekcie płytki obwodu drukowanego jest panel roboczy PCB