Система P-CAD 2000 призначена проектуванню друкованих плат для аналогових, цифрових і цифро-аналогових пристроїв. Ця програма працює в середовищі Windows. В неї входять основні модулі представлені на малюнку 4.1.

Малюнок 4.1 - Структура системи P- CAD 2000

Кожен блок - це окремий напрям в системі P-CAD 2000.

Schematic - редактор електричних схем;

РСВ - редактор друкованих плат;

Library Executive - менеджер бібліотек;

Symbol Editor - редактор символів і редактор корпусів;

Pattern Editor - редактор посадочних місць ЕРЕ;

Технологія автоматизованого проектування МПП включає перелік проектних процедур і порядок їх виконання. Проектна процедура - частина процесу проектування, що закінчується отриманням проектного рішення. Проектне рішення - опис або оцінка проектованого об'єкту або його складової частини, достатні для розгляду і ухвалення висновку про закінчення проектування або шляхи його продовження. Основними проектними процедурами розробки електронної апаратури є: ведення бази даних ЕРЕ і конструктивов, що несуть, створення принципової електричної схеми пристрою, компоновка і розміщення ЕРЕ на друкарській платі, трасування друкарських провідників і їх контроль, і так далі

Наступній малюнок відображає схему процесу автоматизованого проектування БДП.

Малюнок 4.2 - Схема процесу автоматизованого проектування БДП

Нижче приведений короткий опис технології проектування БДП.

1. Виділення на локальному диску простору - створення теки проекту, в яку заноситься на всі початкові, проміжні і вихідні дані проекту.

2. Аналіз схеми електричної принципової. Звертаємо увагу в першу чергу на наявність в інтегральних бібліотеках ЕРЕ системи проектування умовних графічних позначень (УГО) тих компонентів, які задіяні в електричній схемі. Якщо УГО потрібних ЕРЕ не існує, то їх необхідно створити.

3. Існує два способи опису схеми електричної: текстовий і графічний.

При використанні текстового способу опису схеми за допомогою текстового редактора опису схеми буде сформовано у форматі alt, який може бути сприйнятий будь-якою версією редактора РСВ - проектування друкарських плат.

При використанні графічного редактора Schematic для розробки електричних схем, що є початковими даними для конструювання друкованих плат, відкривається можливість опису ієрархічних структур і багатосторінкових схем.

4. Етап упаковки електричної схеми на друкарську.

При створенні конструктивної друкованої плати необхідно задати межу області установки ЕРЕ і розташування друкарських провідників і контактних майданчиків, а також структуру друкарської плати.

а

б

Малюнок 4.3 - Приклад розробки багатолистової електричної схеми:

а - лист 1; б - лист 2.

Малюнок 4.4 - Конструкція друкарської плати

Після виконання упаковки схеми на друкарську плату розміщуються ЕРЕ.

Малюнок 4.5 - Результат упаковки схеми на друкарську плату

5. Конструкторське проектування плат реалізується на основі проектних процедур: розміщення ЕРЕ і трасування друкарських з'єднань.

Можна використовувати як ручні так і інтерактивні методи розміщення ЕРЕ на БДП. Модуль автоматичного розміщення є тільки в програмі Specctra. Це пов'язано з тим, що складно формалізувати вимоги до розміщення ЕРЕ, наприклад: облік доступу до них для кріплення друкарської плати, регулювання або заміни, необхідність в елементах охолоджування і подібне.

Малюнок 4.6 - Результат виконання процедури розміщення ЕРЕ

Перед тим, як приступити до проектування БДП, необхідно описати для плати три групи даних:

ь загальні реквізити;

Розміщення - це визначення оптимального положення ЕРЕ на друкованій платі з урахуванням відповідних вимог й обмежень. Метою розміщення варто вважати максимальне зниження перекручувань сигналів і полегшення наступного трасування друкованих з'єднань. Тому в процесі розміщення виконується мінімізація сумарної довжини зв'язків.

Автоматичні алгоритми розміщення успішно виконують оптимізацію розміщення ЕРЕ по сумарній довжині зв'язків, але вони не враховують такі фактори, як: взаємний вплив ЕРЕ один на одного через магнітні й теплові поля (розмістити ближче один одному або, навпаки, розмістити на платі подалі один від одного); напрямок потоку охолоджувального повітря, особливості установки друкованої плати в несучому конструктиві, зручність настроювання й експлуатації й ін. Тому система ACCEL EDA має крім автоматичних алгоритмів розміщення ЕРЕ, які в більшості випадків не можуть урахувати всі вимоги до розміщення, і інтерактивні (ручні) алгоритми розміщення. Автоматичне й інтерактивне розміщення виконується в модулі SPECCTRA, а в модулі ACCEL PCB - тільки інтерактивне розміщення ЕРЕ.

Одним з найважливіших етапів розробки електронної апаратури є конструкторське проектування. Вихідними даними для нього є результати схемотехнічного проектування, тобто схеми ЕЗ. У свою чергу, результати конструкторського проектування, тобто конструкторська документація та файли управління технологічним устаткуванням є основою технологічного проектування.

На першому місці конструкторського проектування стоїть задача компонування, у процесі вирішення якої однозначно визначаються відповідності між функціональним і конструктивним розподілом електронної апаратури. Задача компонування має два основних аспекти: а) покриття схеми корпусами ЕРЕ, б) розбивка схеми на підсхеми. Задача покриття виникає на етапі введення опису електричної схеми й складається в призначенні схемним макросам (вентилям) номерів виводів корпусів. Задача розбивки схеми на підсхеми виникає при розподілі ЕРЕ по блоках елементів, об'єднавчим панелям, несущим конструктивам. Для рішення завдань компонування використаються інтерактивні алгоритми: користувач вказує для схемного елемента тип корпуса й номер секції, а програма ACCEL Schematic за цими даними визначає номера виводів корпуса.

На другому місці конструкторського проектування є розміщення, а на третьому - трасування друкованих з'єднань.

4.5 Трасування друкованих з'єднань на БДП

Малюнок 4.8 - Хвильовий алгоритм будування траси

В пакет ACCEL EDA входять наступні автотрасирувальники:

ь Quick Route - придатний для швидкого розведення найпростіших двошарових ДП.

ь PRO Route 2/4 - для двошарових ДП без обмеження числа ЕРЕ або чотирьохшарових ДП при обмеженні в 4000 загальних виводів.

ь PRO Route - для 32-шарових БДП без обмеження числа виводів.

ь SPECCTRA - для розміщення ЕРЕ й трасування друкованих з'єднань в автоматичному й інтерактивному режимах. Проектує плати до 256 шарів.

ь Shape-Based Router - безсітковий автотрасирувальник складних ДП.

4.5.1 Технологія безсіточного трасування

Автотрасирувальник Shape-Based Router. Він призначений для ручного, інтерактивного та автоматичного трасування багатошарових ДП з високою щільністю розміщення компонентів. Особливо ефективний для компонентів з планарними контактами, виконаних у різних системах одиниць вимірювання. Shape-Based Router обробляє ДП, що мають:

ь менше 30 шарів;

ь менше 4000 компонентів;

ь менше 5000 контактів в одному компоненті;

ь менше 1000 ланцюгів;

ь менше 16 000 електричних з'єднань у проекті.

4.5.1.1 Ручне трасування

Ручне трасування друкованних з'єднань або редагування вже протрасованих трас може бути виконаноза допомогою команди Tools/ Manual route. Перед початком роботи на друкованій платі повинні бути розміщені компоненти й визначені з'єднання між контактами компонентів по команді

З допомогою команди Place/Connection перед початком роботи з ДП розміщуємо компоненти та визначені з'єднання між контактами компонентів, а також завантажуємо отриману раніше інформацію про з'єднання командою Utils/Load Netlist. Перевірку на наявність всіх шарів для трасування виконуємо командою Options/Layers і настроюємо шари трасування. Трасування проводиться тільки в сигнальних шарах.

Траса на ДП фіксується з допомогою клацання лівої кнопки миші в місцях початку траси, її зламів і кінця траси. Якщо буде якась помилка на ДП, то вона позначиться маркерами (кружками). Перехід траси з одного шару на іншій з автоматичною вставкою перехідного отвору проводиться при натисканні клавіші номера сигнальних шарів. Клавіша L дозволяє переключати сигнальні шари. Якщо потрібно видалити останній сегмент траси, необхідно визвати контекстне меню з допомогою мишки, де нажати Undo. Якщо ж потрібно перервати трасування, де знаходиться курсор (при натиснутої лівої клавіші миші), можна скористатися клавішею / (слеш). Ця клавіша або перериває прокладку траси, або показує найкоротший шлях до контакту. Цей найкоротший шлях називається оптимізацією частково виконаного трасування, і цей режим включається прапорцем Optimize Partial Route команди Options/Configure.

В процесі виконання ручного трасування при натисненні правої кнопки миші з'являється контекстне меню, де дозволяється виконати такі операції:

ь Lock - припинення прокладання траси (траса залишається недорозведеної).

ь Exit - завершення прокладки траси (траса залишається нерозведеної);

ь Finish -- автоматичне завершення траси програмою;

4.5.1.2 Інтерактивне трасування

З допомогою команди в меню, Tools, можна зробити інтерактивне трасування.

ь Autorowte Connection (автоматичне трасування 1 з'єднання) --послідовно вказуємо порядок трасування з'єднань.

ь Autoroute Net (автоматичне трасування 1 ланцюга) -- після вибору потрібного ланцюга буде зроблено її трасування.

ь Autoroute Component (автоматичне трасування всіх зв'язків компонента) - вибір компонента проводиться вказівкою мишею на один з його виводів.

ь Autoroute Area (автоматичне трасування в обраній області) -- необхідно окреслити область друкованої плати, після чого всі з'єднання, що починаються або закінчуються в цій області, будуть проведені автоматично.

Для з'єднання контактів треба клацнути по контакту, до якого підходить потрібний зв'язок. Від контакту до контакту буде прокладена траса з можливими переходами з шару у шар.

При інтерактивному трасуванні виконуються задані атрибути ланцюгів:

ь Width - ширина траси;

ь Viastyle - стиль перехідного отвору;

ь Clearance - розмір будь-якого зазору;

ь Padtopadclearance - зазор між контактами компонента;

ь Padtolineclearance - зазор між контактом і лінією траси;

ь Linetolineclearance - зазор між лініями трас;

ь Viatopadclearance - зазор між контактною площадкою та перехідним отвором;

ь Viatolineclearance - зазор між контактною площадкою та лінією траси;

ь Viatoviaclearance - зазор між контактними площадками.

Якщо результати трасування не задовільняють користувача, то можна виконати наступні команди:

ь Unroute All Nets - видалення всіх прокладених ланцюгів.

ь Unroute Conflicts - видалення всіх ланцюгів, що мають позначення на друкованій платі конфліктні точки.

ь Unroute Net - видалення всієї траси одного ланцюга.

ь Unroute Connections - видалення траси, що з'єднує дві контактні площадки.

ь Unroute Segment - видалення сегмента ланцюга.

Перед остаточним проведенням ланцюга для інтерактивного трасування рекомендується виконати команду Tools/Sketch Route. Далі вказується один з контактів ланцюга та не відпускаючи ліву клавішу миші, малюється передбачувана траса, що після відпускання клавіші миші проводиться остаточно з дотриманням всіх установлених правил трасування.

4.5.1.3 Автоматичне трасування

Після виконання команди Tools/Start Autorouter трасування проводиться автоматично, і в цей час, в рядку станів відображається хід роботи програми:

ь назва трасування;

ь число розведених ланцюгів;

ь кількість введених перехідних отворів;

ь наявність конфліктів і інше.

Перед початком трасування система виконує аналіз друкованої плати й вибирає підходящу стратегію трасування. У випадку появи повідомлення One or more connection cannot be routed (одне або більше з'єднань не може бути проведено) проаналізуйте текстовий файл *.LOG, внесіть потрібні виправлення й почніть трасування заново. На початкових етапах трасування програма Shape-Based Router прокладає траси з порушенням технологічних зазорів і навіть із перетинанням трас на одному шарі. Такі конфлікти вказуються на екрані кружечками жовтих кольорів. На наступних проходах конфлікти усуваються, а якщо це не вдається зробити трасировальнику, то результати трасування разом з конфліктами, що залишилися, передаються в редактор РСВ Editor і редагуються самим користувачем.

За допомогою команди Tools/Pause Autorouter, можна зупинити автотрасування і знову ж його відновити по команді Tools/Restart Autorouter, а також повністю припинити за командою Tools/Stop Autorouter.