Системы автоматизированного проектирования

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Магнитогорский государственный  технический университет им. Г. И. Носова

 

Кафедра электроники и микроэлектроники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине:

«Системы автоматизированного проектирования»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил  студент гр. 210106                                                      Дондуков. А.Г.

 

Проверил                                                                                        Завьялов. Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитогорск

2013

 

Содержание

 

1. Анализ задания

2. Формирование компонентов средствами САПР конструкторско-технологического назначения

2.1 Формирование библиотек системы  ACCEL EDA

2.2 Создание электрической схемы

2.3 Расчет размеров ПП

3. Конструкторско-технологическое проектирование печатного модуля с применением САПР конструкторско-технологического назначения

3.1 Формирование списка соединений

3.2 Автоматическая трассировка схемы

Выводы

Перечень использованных источников

 

 

1. Анализ задания

 

Вариант задания 

 

Рисунок 1.1 – Вариант задания

 

Анализируя  исходное задание, было определенно  количество необходимых элементов, их габаритные размеры, а так же посадочные места. Прочие элементы использовались в соответствии с заданием. По итогам работы была составлена таблица, содержащая все компоненты, используемые в схеме электрической принципиальной.

Таблица 1.1 – Конструктивные параметры электрорадиоэлементов

Наименование элемента	Тип элемента	Схемный символ	Описание элемента	Корпус, посадочное место	Количество
Резистор	МЛТ-0,25		10 кОм		6
Резистор	МЛТ-1		10 кОм		1
Резистор переменный	СП-1		20 кОм		1
Конденсатор	К10-17		0,1нФ		3
Светоизлучающий диод	АЛ307		U=2В		2
Полевой транзистор	КП103Х		S=3.8мА/В		1
Транзистор	КТ315Г		f=270 МГц		2
Транзистор	КТ805А		f=20 МГц		1
Стабилитрон	КС133А		U=3.3В		1
Микросхема	К140УД9		12вывод.		1

 

 

2. Формирование компонентов средствами САПР конструкторско-технологического назначения

 

2.1 Формирование библиотек системы  ACCEL EDA

 

Компоненты хранятся в библиотеках  системы. Система ACCEL EDA поддерживает два вида библиотек:

• интегрированные библиотеки компонентов;
• отдельные библиотеки символов и корпусов компонентов.

Для формирования необходимых компонентов средствами САПР, изначально создаю свою библиотеку, куда буду заноситься все используемые элементы. Чтобы сформировать определённый компонент необходимо создать как  символ данного используемого элемента, так и его корпус, размеры которого определила выше и занесла в таблицу 1.1. Символ компонента можно сформировать самостоятельно или же использовав уже существующую библиотеку, которую можно открыть в Symbol Editor.Однако создание символа логики микросхемы требовало иного подхода, а именно,- создание символики самостоятельно. Для этого так же использовалось приложение Symbol Editor. Рисование контура изображения символа производим при помощи команд Place/line и Place/Arc, для создания вывода символа выбираем команду Place/Pin, где устанавливаем тип и длину выводов. Для ввода текста используем команду Place/Text, при использовании закладки Place/Attribute устанавливаем атрибуты символа (RefDes и Type). После чего производим проверку правильности создания символа, используя команду Utils/Validate. Когда проверка будет успешно завершена, необходимо сохранить созданный символ в библиотеку, которая была создана заранее. Следующим этапом создания компонента является формирование его корпуса, который осуществляется в Pattern Editor. Аналогично формированию символа компонента, корпус так же можно либо создавать самостоятельно, либо использовать уже сформированный и хранящийся в библиотеке, только в последнем случае необходимо учитывать размеры создаваемого корпуса. В данном случае для конденсатора К53-1А (С4, С5) использовался уже готовый корпус, который необходимо было лишь сохранить в собственную библиотеку (то есть скопировать из исходной библиотеки P-CAD). Для конденсаторов К53-16А (С1, С2, С3) корпуса создавались самостоятельно с учетом их габаритных размеров, выписанных из справочников, для решения данной задачи использовались команды аналогичные тем, которые использовались при создании символа,- Place/line и Place/Arc, только лишь с учетом того, что контур корпуса формируется в слое Top Silk, а контакты в слое Top. Завершение создания корпуса компонента аналогично формированию символа. Для всех остальных компонентов (о которых не говорилось выше) корпуса так же создавались самостоятельно. После того как были сформированы и символы всех элементов, и их корпуса необходимо создать сам компонент, то есть как бы совместить две выше созданных составляющих компонента. Данная операция производится в Library Manager в закладке Component/New. В появившемся окне выбираем необходимый корпус, количество входящих в него элементов и символ, первоначально подключив свою библиотеку, где хранятся все требуемые, для создания печатного блока, элементы. Затем, выбрав закладку Pins View, заполняем таблицу выводов. Создав новый компонент и проверив его на ошибки, сохраняем его в своей библиотеке.

 

2.2 Создание электрической схемы

 

После настройки  конфигурации графического редактора  P-CAD Schematic и при наличии в библиотеке всех символов компонентов, содержащихся в заданной электрической схеме (текущем проекте), можно приступать к созданию последней. Последовательность действий при этом такова:

• Загружается графический редактор P-CAD Schematic.
• Настраивается конфигурация редактора. При настройке щелкается кнопка Edit Title Sheets, затем в заставке Titles в области Title Block необходимо щелкнуть кнопку Select, выбрать файл с готовой форматкой и щелкнуть кнопку Открыть. Закрываются все предыдущие окна. На экране появляется изображение форматки с полями.
• Загружаются нужные библиотеки командой Library Setup, добавляются их имена в область Open Libraries после нажатия кнопки Add.
• Размещаются библиотечные элементы в поле форматки выполнением команды Place/Part, и в появившемся диалоговом окне выбирается требуемый символ.

 

Рисунок 2.1 – Схема электрическая принципиальная

 

2.3 Расчет размеров ПП

 

После того как выполнены все предыдущие пункты, необходимо рассчитать размеры  печатной платы.

Площадь печатной платы определяется следующим  образом:

 

,

 

где – количество элементов -го типа;

 – площадь, занимаемая элементом  -го типа; – количество типов элементов.

Полученное  значение используют для определения  размеров печатной платы.

S_m = (180+78,5+24+216+907,46+39,25+28,26+36+1074,665+78,5+117+37,5) 1.5= 4225мм²

a*b =90*45 мм

Печатную  плату изготавливаем из стеклотекстолита толщиной 2 мм. На рисунке показаны габаритные размеры печатной платы.

 

Рисунок 2.3 – Габаритные размеры печатной платы

 

 

3. Конструкторско-технологическое проектирование печатного модуля с применением САПР конструкторско-технологического назначения

 

Одним из результатов выполнения первого  рассчетно-графического задания является формирование графического изображения  схемы электрической. Опираясь на полученный результат, необходимо после верификации  схемы, которая в свою очередь  выполняется по команде Utils/Erc, произвести генерацию списка соединений.

 

3.1 Формирование списка соединений

 

Список  соединений включает в себя информацию о соединении вывода компонента с определённой цепью. Данная информация используется при упаковке схемы на печатную плату, то есть при размещении корпусов компонентов на монтажно-коммутационном поле. Список соединений формируется после выполнения команды Utils/Generate Netlist, предварительно подключив необходимую нам библиотеку(Library/Setup).

Для того, чтобы оптимально разместить элементы на монтажно-коммутационное поле, необходимо сформировать так  называемую таблицу смежности компонентов, которая включает в себя количество электрических связей между последними.

 

Таблица 3.1– Таблица смежности

	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	1
		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	2
			0	1	0	0	1	0	0	1	1	1	0	1	1	1	0	1	2
				0	0	0	1	0	0	1	1	1	0	1	0	1	0	1	1
					0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0
						0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
							0	0	0	1	1	1	0	1	0	0	0	1	1
								0	0	0	0	0	1	0	1	1	0	0	2
									0	0	0	0	1	1	0	0	0	0	1
										0	1	1	1	1	1	0	0	1	1
											0	1	0	1	0	0	0	1	1
												0	0	1	0	0	2	1	1
													0	1	1	1	0	0	0
														0	0	0	0	1	1
															0	1	1	0	0
																0	0	0	0
																	0	0	0
																		0	2
																			0

 

После настройки конфигурации и определения всех параметров проекта  можно приступать непосредственно  к разработке печатной платы, открыв приложение PCB. В последнем перед размещением компонентов на плату устанавливаем шаг сетки рабочего поля, - 1.25 мм, так как компоненты имеют планарные выводы. Затем в слое Board рисуем контур печатной платы. Поскольку у нас уже существует принципиальная электрическая схема, то производим упаковку схемы на печатную плату. Последнее производится с помощью команды Utils/Load Netlist, загрузив файл списка соединений печатной платы, который был сформирован в графическом редакторе Schematic. Теперь размещаем компоненты на монтажном поле в соответствии с созданной нами ранее таблицы смежности. Результат данной работы представлен на рисунке 3.1

 

Рисунок 3.1 – Размещение компонентов на монтажном поле

 

3.2 Автоматическая трассировка схемы

Сохранив полученный результат, открываем закладку Route, где выбираем необходимый нам трассировщик, в данном случае использовался Quick Route. Полученный результат отрассированого печатного модуля можно редактировать для его оптимизации. В данном случае некоторые трассы прокладывались вручную для уменьшения количества слоёв. Для этого удалялись уже существующие трассы между некоторыми компонентами и создавались новые, таким образом добились однослойной печатной платы, что упрощает её конструкцию, а естественно и уменьшает затраты на производство. На рисунке 3.2 представлен графический вид отрассированного печатного модуля.

 

 

 

Рисунок 3.2 – Графический вид оттрассированной печатной платы.

 

 

        Выводы

 

В результате работы сформирована исходная информация для изготовления печатного модуля средствами САПР конструкторско-технологического назначения.

Программные средства ACCEL EDA (P-CAD) позволяют автоматизировать весь процесс проектирования электронных средств, начиная с ввода принципиальной схемы (ПС), ее моделирования, упаковки схемы на печатную плату (ПП), интерактивного размещения радиоэлектронных компонентов (РЭК) на ПП и автотрассировки соединений, вплоть до получения конструкторской документации и подготовки информации для производства плат на технологическом оборудовании.

В результате выполнения расчетно-графического задания была сформирована исходная информация для изготовления печатного модуля средствами САПР конструкторско-технологического назначения.

Был произведён анализ элементной и конструкторско-технологической  базы электрических устройств, а  так же определены габаритные размеры всех необходимых элементов, включенных в исходную схему электрическую принципиальную. Сформировано графическое изображение схемы. По итогам определения посадочных мест компонентов рассчитаны размеры печатной платы.