Автоматизированное проектирование печатных плат в среде OrCAD 16.6
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Проектирование. Конструирование
Издательство:
Российский университет транспорта
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 155
Дополнительно
Система OrCAD 16.6 широко применяется для автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры на персональных компьютерах. В учебном пособии рассматриваются основные возможности OrCAD 16.6 и
принципы работы с данной САПР для разработки печатных плат. Изложенный материал позволит освоить указанную систему и использовать ее для автоматизации проектирования средств вычислительной техники.
Учебное пособие предназначено для студентов IV курса направления "Информатика и вычислительная техника".
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» Кафедра «Вычислительные системы и сети» Т.Г. ШАХУНЯНЦ, К.Е. ПАНЬКИНА АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В СРЕДЕ OrCAD 16.6 Учебное пособие по дисциплине «Автоматизированное проектирование средств вычислительной техники» МОСКВА – 2018
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» Кафедра «Вычислительные системы и сети» Т.Г. ШАХУНЯНЦ, К.Е. ПАНЬКИНА АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ В СРЕДЕ OrCAD 16.6 Учебное пособие для студентов IV курса направления «Информатика и вычислительная техника» Москва – 2018
УДК 681.3
Ш-32
Шахунянц Т.Г., Панькина К.Е. Автоматизированное
проектирование печатных плат в среде OrCAD 16.6: Учебное
пособие. – М.: РУТ (МИИТ), 2018. – 155 с.
Система
OrCAD
16.6
широко
применяется
для
автоматизированного
проектирования
радиоэлектронной
аппаратуры на персональных компьютерах. В учебном пособии
рассматриваются
основные
возможности
OrCAD
16.6
и
принципы работы с данной САПР для разработки печатных плат.
Изложенный материал позволит освоить указанную систему и
использовать ее для автоматизации проектирования средств
вычислительной техники.
Учебное пособие предназначено для студентов IV курса
направления "Информатика и вычислительная техника".
Рецензенты:
к.ф.м.н., доцент, зав.каф. математики и информатики
ЧОУВО моск.унив.им.С.Ю.Витте Кубова Р.М.,
д.т.н. Сидоренко В.Г. РУТ (МИИТ).
©РУТ (МИИТ), 2018
СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………...4 1. Общие положения………………………………………………6 1.1 Функциональные возможности………………………………6 1.2 Основные модули САПР OrCAD…………………………….6 2. Среда OrCAD Capture……………………………………….. 8 2.1 Вид экрана……………………………………………………..8 2.2. Создание и выбор типа проекта OrCAD…………………....9 2.3 Менеджер проектов………………………………………….15 2.4 Команды обзора……………………………………………...17 2.5 Размещение объектов………………………………………..17 2.6 Выбор объектов……………………………………………...18 2.7 Настройка конфигурации графического редактора схем Or- CAD Capture……………………………………………………...18 3. Создание библиотечного элемента………………………...20 4. Создание принципиальной схемы проекта в среде OrCAD Capture………………………………………………….35 4.1 Настройка конфигурации проекта…………………………..35 4.2 Размещение символов компонентов на схеме в OrCAD Capture…………………………………………………………….47 4.3 Задание позиционных обозначений компонентов в автомати- ческом режиме…………………………………………………....54 4.4 Размещение символов «земли» и источников питания…....61 4.4.1 Размещение символов отсутствия соединений…………..65 4.4.2 Размещение символов соединителей страниц………....…65 4.5 Размещение электрических цепей……………………….….66 4.6 Размещение линий групповой связи (шин)………………...68 4.7 Размещение графических объектов и текста…………….....69 4.8 Просмотр страницы схемы…………………………….…….71 4.9 Панель поиска компонентов PSpice…………………….…..74 4.10 Сохранение схемы………………………………….………74 5. Моделирование работы схемы в среде PSpice…….……..75 5.1 Общие сведения о системе PSpice………………….………75 5.2 Подготовка схемы к моделированию в среде PSpice….….78 5.3 Установка входных сигналов схемы……………………….78
5.4 Задание профиля моделирования и файла задания на моделирование…………………………………………………..84 5.5 Процесс выполнения моделирования схемы в среде PSpice……………………………………………………………..87 5.6 Просмотр результатов моделирования……………………..88 6. Разработка и редактирование печатной платы в среде Or- Cad PCB Editor………………………………………………….90 6.1 Экспорт схемы в среду проектирования печатной платы PCB Editor……………………………………………………………...90 6.2 Настройка параметров создания печатной платы………..100 6.3 Размещение компонентов на печатной плате…………….101 6.4 Установка границы печатной платы……………………....102 6.5 Автоматическое размещение компонентов на печатной плате………………………………………………….105 6.6 Ручное размещение компонентов на печатной плате……109 6.7 Трассировка электрических соединений печатной платы…………………………………………………………….111 6.8 Автоматическая трассировка электрических соединений на печатной плате………………………………………………….111 6.9 Интерактивная трассировка электрических соединений на пе- чатной плате…………………………………………………….115 6.10 Проверка печатной платы………………………………...120 6.11 Добавление слоев на печатную плату в OrCAD PCB Editor……………………………………………121 7. Создание корпуса элемента в OrCAD PCB Editor..124 8. Оформление конструкторско-технологической документа- ции………………………………………………………………132 9. Вывод результатов проектирования на периферийные устройства……………………………………………………...136 9.1 Вывод схемы на печать…………………………………….136 9.2 Вывод чертежей платы на печать………………………….138 10. Получение файлов GERBER для последующего производ- ства печатных плат....................................................................139 11. Приложение………………………………………………...142 11.1 Типовые ошибки и методы их решения……………….....142
11.1.1 Устранение ошибок после выполнения команды ToolsDesign Rules Check………………………………………142 11.1.2 Устранение ошибок Unconditional reference…………...146 11.2 Перечень компонентов К155 серии и их зарубежных анало- гов………………………………………………………………...147 Литература……………………………………………………….154
Введение Проектирование современной электронной аппаратуры пред- ставляет собой итерационный процесс, состоящий из этапов функционального проектирования, разработки принципиальной схемы и печатной платы, изготовления, испытаний и внесения изменений в первоначальный проект. Значительное снижение стоимости и уменьшение времени разработки достигается применением систем сквозного проекти- рования электронных устройств. Системы сквозного проектирования содержат средства разра- ботки и моделирования принципиальных схем, печатных плат и подготовки конструкторско-технологической документации. Си- стема автоматизированного проектирования электронных устройств OrCAD является примером системы сквозного проек- тирования, которая поставляется компанией Cadence Design Sys- tems, Inc, являющейся с 1988 года одной из крупнейших разра- ботчиков программного обеспечения для автоматизации проек- тирования электронной аппаратуры. В данном учебном пособии рассматриваются основные прин- ципы работы с САПР OrCAD 16.6. Изложенный материал позво- лит освоить данную систему и использовать ее для автоматиза- ции проектирования средств вычислительной техники. При написании учебного пособия использовались материалы [1]÷[4].
1. Общие положения 1.1 Функциональные возможности Система автоматизированного проектирования OrCad 16.6 представляет собой комплекс взаимосвязанных модулей, позволяющих осуществить сквозное проектирование радиоэлектронной аппаратуры, начиная с создания электрических принципиальных схем и заканчивая разработкой печатной платы (ПП) с получением соответствующей конструкторско-технологической документации. Процесс проектирования состоит из нескольких этапов: 1. Создание библиотеки образов радиоэлектронных компонентов (РЭК) для проектирования электрических принципиальных схем и печатных плат. (В случае наличия всех необходимых элементов в стандартных библиотеках этот пункт опускается). 2. Создание и редактирование электрических принципиальных схем. 3. Проверка разработанной схемы. 4. Схемотехническое моделирование. 5. Размещение компонентов на плате. 6. Трассировка электрических соединений. 7. Проверка разработанной печатной платы. 8. Моделирование переходных процессов печатной платы. 9. Получение конструкторско-технологической документации. 1.2 Основные модули САПР OrCAD Система OrCAD 16.6 включает в себя несколько модулей: - OrCAD Capture – графический редактор для создания электрических принципиальных схем из моделей элементов. Он
позволяет разрабатывать принципиальные схемы на основе существующих библиотек образов радиоэлектронных компонентов (РЭК), а также создавать новые библиотеки образов РЭК (символов). Файлы документов типа OrCAD Cap- ture имеют расширение .dsn. - OrCAD PCB Editor – топографический редактор или, иными словами, — графический редактор печатных плат (ПП). Он служит для создания печатной платы и размещения на ней образов конструктивов РЭК (корпусов), имеющихся в соответствующих библиотеках образов РЭК, а также для создания новых образов конструктивов РЭК. Файлы документов типа OrCAD PCB Editor имеют расширение .brd. - OrCAD Capture CIS – графический редактор, аналогичный предыдущему и имеющий доступ к постоянно обновляемым каталогам компонентов, содержащим более 200 000 наименований. - OrCAD PSpice AD and Advanced Analysis – программа моде- лирования аналоговых, а так же смешанных аналого-цифровых устройств. (Personal computer Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis – программа моделирования для персональных компьютеров с акцентом на интегральные схемы). Файлы документов типа OrCAD PSpice AD and Advanced Analysis имеют расширение .sim;.cir;.out. - OrCAD PCB Router (SPECCTRA) – программа для автомати- ческого и интерактивного размещения и трассировки печатных плат. Файлы документов типа OrCAD PCB Router имеют расши- рение .rte;.plc;.do. - GerbTool - Это полнофункциональная CAM-программа, кото- рая позволяет просматривать, редактировать, расширять управ- ляющие Gerber-файлы.
2. Среда OrCAD Capture 2.1 Вид экрана После запуска программы OrCAD Capture появляется главное окно, представленное на рис. 2.1. Рис. 2.1. Главное окно OrCAD Capture. В верхней части экрана располагается меню команд, активизируемых щелчком мыши на имени меню. Панели инструментов содержат пиктограммы для наиболее употребительных команд. Название пиктограммы можно узнать, подведя к ней курсор. Большую часть экрана занимает рабочее окно, предназначенное для разработки принципиальных схем или отдельных их компонентов.
Справа от рабочего окна находятся панель инструментов с расположенными на ней пиктограммами возможных действий, необходимых проектировщику при создании схемы. В самой нижней части экрана расположена строка состояний. 2.2. Создание и выбор типа проекта OrCad Проекты, созданные с помощью программы OrCAD Capture, заносятся в файлы с расширением .opj (по терминологии, приня- той в программе, проект называется Project). Они содержат ссыл- ки на имена всех используемых файлов: файлов отдельных схем (*.dsn, по принятой терминологии файлы схем называются Design, в переводе также «проект»), библиотек, текстовых VHDL- файлов, файлов отчетов о проекте и др. Для создания нового проекта выполняется команда FileNew Project, после чего в открывшемся диалоговом окне (рис. 2.2) в строке Name указывается имя проекта (символы кириллицы не допускаются, если предполагается моделирование), а на строке Location - имя подкаталога расположения проекта (при этом для просмотра файловой структуры удобно пользоваться кнопкой Browse). Далее в средней части этого окна выбирается тип проек- та. Для проектирования принципиальных схем с последующим их моделированием и разработкой печатных плат необходимо создать проект типа Analog or Mixed-Signal Circuit. Ниже описывается этот и другие возможные типы проектов.
Рис. 2.2. Выбор типа проекта. 1. Analog or Mixed-Signal Circuit — разработка аналоговых, цифровых принципиальных схем, моделируемых с помощью программы PSpice A/D и дальнейшая разработка печатной платы с помощью OrCAD PCB Editor. В начале создания проекта предусмотрена загрузка одного из стандартных шаблонов проектов или ранее созданного проекта, выбрав его имя или указав путь до него в изображенном на рис. 2.3(а) диалоговом окне (вариант Create based upon an existing pro- ject). Эту функцию удобно использовать для копирования существующего проекта или создания нового проекта на основе уже существующего. При выборе данного пункта, выбранный проект копируется в новый проект. Также есть возможность создания «пустого» проекта, выбрав пункт Create a blank project. Так как этот тип проекта подразумевает интеграцию программы PSpice A/D в OrCAD Capture, то в следующем диалоговом окне (рис. 2.3, б) будет предложено выбрать программный про-
дукт, который будет использован для реализации этих функций. В данном диалоговом окне необходимо будет выбрать пункт PSpice A/D и нажать кнопку OK. Отличие PSpice от PSpice A/D в типе лицензии на программный продукт. В PSpice A/D доступно моделирование аналого- цифровых устройств, в PSpice только цифровых. Примечание. В диалоговом окне на рис. 2.3 (б) есть возможность установки выбранного продукта для использования по умолчанию: Use as default. Если выбрать данный параметр, то при создании других проектов данного типа данное диалоговое окно не будет выводиться на экран. Рис. 2.3, а. Выбор прототипа проекта.