Технологии в электронной промышленности №4'2006

Пакет CADSTAR. Урок 7. Редактор печатных плат системы CADSTAR: подготовка проекта к работе

Юрий Потапов
Сергей Прокопенко


Ранее мы научились рисовать простые схемы и передавать данные в редактор печатных плат. Сегодня мы приступаем к изучению основных приемов по разработке печатных плат в системе CADSTAR. Первое, что мы сделаем, — научимся выполнять технологические настройки проекта печатной платы: переключать единицы измерения; добавлять электрические и неэлектрические слои; определять правильную форму и размер площадок для защитной паяльной маски и трафарета для нанесения паяльной пасты; задавать параметры переходных отверстий, в том числе глухих и скрытых; изменять стили текстовых надписей. Далее мы научимся рисовать и редактировать контур печатной платы, а также сохранять проект в виде технологического шаблона, который можно использовать при работе над другими проектами.


Открытие проекта печатной платы в CADSTAR и настройка единиц измерения

Для работы нам потребуется специальный пример. Если читатель последовательно изучает данные уроки, то у него должен сохраниться созданный ранее проект CADSTAR, полученный в процессе передачи данных из редактора схем в редактор печатных плат. Если по каким-либо причинам такой проект отсутствует, воспользуемся готовым учебным файлом Chapter2.pcb, входящим в комплект стандартной поставки программы CADSTAR.

1. Выполним команду меню File | Open и в появившемся окне выберем файл Chapter2.pcb. Откроется окно редактора печатных плат с выбранным проектом. Можно видеть, что все компоненты здесь размещены в левом нижнем углу печатной платы, так как их точки привязки по умолчанию будут помещены в точку начала координат (ХО, Y0). Заметим, что в этом проекте уже имеется заданный по умолчанию набор технологических параметров. Наша задача — научиться изменять его согласно собственным требованиям.

Прежде всего, изменим единицы измерения.

2. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на поле с указанием единиц измерения в строке состояния. На экране появится диалоговое окно Units, показанное на рис. 1.

3. В выпадающем списке Units выберем пункт Thousandths of an inch (тысячные доли дюйма).

4. В поле Linear в ячейку Number of Decimal Places введем значение 0, что ограничит точность линейных размеров элементов прорисовываемой топологии до целых значений тысячных долей дюйма.

Рис. 1. Выбор единиц измерения

5. В поле Angular в ячейку Number of Decimal Places введем значение 1, что ограничит точность угловых размеров элементов прорисовываемой топологии до одной десятой доли градуса.

6. Нажмем копку ОК.

Настройка слоев

Прежде чем приступать к изменению настроек слоев, следует пояснить общие принципы управления слоями в системе CADSTAR. Все слои в редакторе печатных плат делятся на физические и логические. Физические слои соответствуют сторонам пластин ламината, из которого изготовляется плата. Непосредственно в редакторе печатных плат графическая информация размещается на логических слоях, которые бывают двух типов: электрические и неэлектрические. Чтобы сделать печатную плату пригодной для производства, пользователь задает соответствие между физическими и логическими слоями.

На рис. 2 приведено соответствие слоев четырехслойной печатной платы из примера, с которым мы работаем. Проект имеет четыре физических слоя: два наружных слоя (1 и 4) и два внутренних слоя питания и заземления (2 и 3). Внутренним физическим слоям соответствует по одному логическому электрическому слою GND (Power) и VCC (Power).

Наружным физическим слоям соответствует сразу несколько логических слоев: одному электрическому (например, Top Elec) и ряду неэлектрических слоев, описывающих шелкографию (Top Silk), защитную маску (Top Solder Resist), точки приклеивания (Top Glue Spot), трафарет для нанесения паяльной пасты (Top Paste), точки размещения компонентов (Top Plasement) и их контуры (Top Assembly). Кроме того, в проекте имеется служебный слой Drill Drawing, содержащий информацию о точках сверления отверстий.

Пример соответствия слоев печатной платы в CADSTAR
Рис. 2. Пример соответствия слоев печатной платы
Окно управления слоями проекта печатной платы в CADSTAR
Рис. 3. Окно управления слоями проекта печатной платы
Рис. 4. Настройка параметров слоя

Заметим, что физический слой может содержать не более одного электрического слоя. Кроме того, мы можем задать толщину и материал слоя печатной платы. В дальнейшем эта информация будет использоваться модулем Field Solver (анализ полей) при расчете импеданса проводников для подготовки данных для трассировки с помощью программы P.R. Editor XR HS, а также модулями ЕМС Adviser и SI Verify, выполняющими анализ электромагнитной совместимости и целостности сигналов. Позднее мы рассмотрим этот вопрос более подробно.

Приступим к настройкам параметров для верхнего и нижнего электрических слоев.

1. Выполним команду меню Settings | Layers. На экране появится диалоговое окно Layers (рис. 3), показывающее в поле Logical Layers список заданных в проекте логических слоев. Помимо этого, здесь, в поле Physical Layers, задается минимальное и максимальное число физических слоев. Нетрудно видеть, что сейчас печатная плата может иметь максимум четыре физических слоя.

2. В поле Show Layers of Type (показывать слои по типам) включим галочки напротив типов слоев Electrical и Powerplane. В списке логических слоев будут отображаться только четыре слоя: Top Elec, GND, VCC и Bottom Elec.

3. Выполним щелчок левой кнопки мыши на имени слоя Top Elec и нажмем кнопку Change.

На экране появится диалоговое окно Layers — Top Elec (рис. 4) со списком параметров слоя. Здесь задаются:

  • Layer Name — имя данного логического слоя, помогающее нам идентифицировать его в процессе проектирования печатной платы.
  • Layer Description — вспомогательная информация о данном слое (в нашем примере не используется).
  • Layer Type — тип слоя: электрический (Electrical), неэлектрический (Non-electrical), внутренний слой питания или заземления (Powerplane), конструкционный (Construction) и слой документации (Documentation). Под конструкционными слоями подразумеваются неметаллические слои печатной платы: слои текстолита, ламината, препрега.
  • Layer Sub Type — подтип слоя — позволяет использовать более подробную классификацию для неэлектрических слоев (например, шелкография, сборочный, защитная маска и т. д.). Данный параметр активен только для неэлектрических слоев.
  • Physical Layer — номер физического слоя, которому соответствует данный логический слой.

Примечание: только один электрический слой может соответствовать физическому слою. Слои документации не нуждаются 6 наличии соответствия физическому слою.

  • Swap Layer — зеркальный слой, который используется для переноса графики при операции перемещения компонентов с одной стороны печатной платы на другую.
  • Routing Bias — предпочтительное направление прокладки проводников на данном слое при автоматической трассировке. Может иметь следующие значения: горизонтальное (X), вертикальное (Y), произвольное (Unbiased), запрет трассировки (Anti-Route) и запрет переходных отверстий (Obstacle).
  • Thickness — толщина слоя печатной платы.
  • Material — материал слоя печатной платы.
  • Embedding — направление положения препрегового слоя: Below (препрег ниже), Above (препрег выше), None (слой с препрегом не контактирует).

Примечание: параметры Thickness, Material, Embedding используются при трассировке высокоскоростных печатных плат и при анализе электромагнитной совместимости с помощью программы ЕМС Adviser.

  • Reference Plane — признак опорного слоя. Данный параметр используется программой SI Verify для определения электрического слоя с большими областями заливки медью, соединенными с цепями питания или заземления. Если галочка включена, модуль Field Solver использует данный слой в качестве заземляющего слоя при расчетах параметров соседних слоев, что очень сильно влияет на качество результатов.
  • Variant Layer — признак слоя для отображения вариантов проекта печатной платы. Параметр может быть включен только для слоя, показывающего контуры компонентов, при этом в таблице слой будет помечен буквой V.

4. В выпадающем списке Routing Bias выберем значение Y, что соответствует преобладающему вертикальному направлению трассировки.

5. В выпадающем списке Swap Layer выберем слой Bottom Elec в качестве зеркального.

6. Убедимся, что все остальные настройки выполнены, как показано на рис. 4, и нажмем кнопку ОК.

7. В окне Layers выполним двойной щелчок на имени слоя Bottom Elec.

На экране появится диалоговое окно Layers — Bottom Elec со списком параметров слоя.

8. В выпадающем списке Routing Bias выберем значение X, что соответствует преобладающему горизонтальному направлению трассировки.

9. В выпадающем списке Swap Layer выберем слой Top Elec в качестве зеркального.

10.  В поле Physical Layer введем значение 4 и нажмем кнопку ОК.

Рис. 5. Настройка стиля контактной площадки
Рис. 6. Требуемые параметры стиля КП
Рис. 7. Измененные настройки стиля КП

Настройка стилей контактных площадок

Стили контактных площадок в редакторе печатных плат CADSTAR настраиваются в окне Assignments. Каждый стиль (стек контактной площадки, падстек) включает описание формы и размера контактной площадки на определенном слое. Стили могут быть простые, когда графика контактной площадки одинаковая на всех слоях, и сложные, когда графическое изображение площадки на разных слоях отличается как по форме, так и по размеру. Ниже мы выполним упражнение, в ходе которого перенастроим имеющийся в проекте простой стиль контактной площадки, а именно изменим ее форму на слоях защитной маски Solder Resist и паяльной пасты Paste. 1. Выполним команду меню Settings | Assignments или нажмем кнопку на панели инструментов.

2. В появившемся окне редактора CADSTAR Assignments перейдем на вкладку Pads и в таблице выберем стиль (Pad Code) Circle 75/39.

В правой части окна будет отображаться графика данного стиля контактной площадки (рис. 5), причем одинаковая для всех слоев печатной платы. То есть данный стиль является простым, о чем свидетельствует отсутствие значка в графе Pad Code рядом его именем. Именование данного стиля Circle 75/39 производилось в соответствии с размером контактной площадки (75 mils) и диаметром отверстия (39 mils). Изменим стиль таким образом, чтобы площадка на слоях защитной маски имела размер 100 тысячных долей дюйма, а на слоях формирования трафарета для нанесения паяльной пасты отсутствовала вовсе (рис. 6).

3. Убедимся, что в списке стилей выделен стиль Circle 75/39, и нажмем кнопку Add Reassignment.

В таблице под выбранным стилем появится новая строка с аналогичным именем Circle 75/39, показанным серым цветом (неактивным).

4. В этой строке в графе Layers в выпадающем списке выберем слой Top Paste, а в графе Size введем значение 0.

5. Снова нажмем кнопку Add Reassignment и в появившейся новой строке в графе Layers зададим слой Bottom Paste, а в графе Size введем значение 0.

6. Снова нажмем кнопку Add Reassignment и в появившейся новой строке в графе Layers зададим слой Top Solder Resist, а в графе Size введем значение 100.

7. Снова нажмем кнопку Add Reassignment и в появившейся новой строке в графе Layers зададим слой Bottom Solder Resist, а в графе Size введем значение 100.

В результате проделанных манипуляций в описание стиля контактной площадки будет добавлено четыре строки, как показано на рис. 7. Эти строки задают форму площадки на четырех логических слоях Тор Paste, Bottom Paste, Top Solder Resist и Bottom Solder Resist. На всех остальных слоях печатной платы площадка будет иметь размер по умолчанию 75 тысячных долей дюйма. Как и требовалось, теперь на слоях паяльной пасты площадка будет вырожденной (иметь нулевой размер), а на слоях защитной маски обеспечивать окна с зазором 12,5 тысячных дюйма (рис. 8). Отметим, что подобные настройки типичны для контактных площадок компонентов, монтируемых в отверстия. Контактные площадки для компонентов для поверхностного монтажа описываются иначе: окно в трафарете для нанесения паяльной пасты имеет размер несколько меньший, чем область металлизации.

Рис. 8. Графика КП на слое защитной маски

В нашем проекте для поверхностного монтажа используется стиль контактных площадок Rectangle 30x60, который мы изменим так, чтобы зазор окна трафарета относительно области металлизации составил 5 mils. 8. В таблице стилей выберем стиль (Pad Code) Rectangle 30x60.

В графе Size задается ширина площадки. Длина площадки не задается явно, а вычисляется из нескольких значений, смысл которых показан на рис. 9. Кроме того, для этого стиля ранее уже были сделаны дополнительные настройки, о чем свидетельствует наличие значка в графе Pad Code рядом его именем.

Рис.9. Расчет длины прямоугольной КП

Рис. 10. Расчет размеров окна трафарета для нанесения паяльной пасты
Рис. 11. Параметры термобарьера контактной площадки
Рис. 12. Выделение стиля текстовой надписи

9. Выполним щелчок левой кнопки мыши на значке.

Для данного стиля контактных площадок в таблице уже задан специальный размер 38 mils на слое Top Solder Resist.

10. Убедимся, что в списке стилей выделен стиль Rectangle 30x60, и нажмем кнопку Add Reassignment.

11.  В этой строке в графе Layers в выпадающем списке выберем слой Top Paste, а в графе Size введем значение 20. То есть, уменьшив размер площадки на 10 mils, мы обеспечиваем требуемый зазор 5 mils (рис. 10).

12. Снова нажмем кнопку Add Reassignment и в появившейся новой строке в графе Layers зададим слой Bottom Paste, а в графе Size введем значение 20.

13. Снова нажмем кнопку Add Reassignment и в появившейся новой строке в графе Layers зададим слой Bottom Solder Resist, а в графе Size введем значение 38. Последнее, что мы сделаем — научимся настраивать термобарьеры (рис. 11) и зазоры для контактных площадок на случай, если они попадают на области сплошной металлизации.

14.  В таблице стилей выберем стиль (Pad Code) Circle 75/39.

15. В графу Clearance напротив данного стиля введем значение 15. Это означает, что если контактная площадка попадает на область сплошной заливки, принадлежащей другой цепи, то между металлизацией и контактной площадкой будет обеспечен зазор 15 тысячных дюйма.

16. В графу Relief Width напротив этого стиля тоже введем значение 15. Таким образом, если контактная площадка попадает на область сплошной заливки, принадлежащей той же цепи, то между металлизацией и контактной площадкой будут располагаться контакты шириной 15 тысячных дюйма.

17.  Включим опцию Show Thermals, расположенную в правой части окна Assignments. В окне Assignments будет показан вид только что настроенного нами термобарьера контактной площадки.

18. Для сохранения всех сделанных нами настроек нажмем кнопку ОК и закроем окно Assignments.

Настройка стилей текстовых надписей

Система CADSTAR допускает использование на схемах и печатных платах двух типов шрифтов: TrueType и системный (CADSTAR), входящий в стандартный комплект поставки пакета. Далее мы выполним упражнение, в ходе которого научимся создавать стили текстовых надписей и настраивать их параметры.

1. Выполним команду меню Settings | Assignments .

2. В появившемся окне Assignments перейдем на вкладку Text.

Нам необходимо создать стиль под названием Annotation, который в таблице должен следовать сразу после стиля Errors. Обратите внимание, что стиль Errors является заданным по умолчанию и его имя не может быть изменено, о чем свидетельствует его серый (неактивный) цвет.

3. Чтобы выделить стиль Errors, выполним щелчок левой кнопкой мыши на крайнем левом поле в строке с его описанием (рис. 12).

4. Нажмем кнопку Add Assignment. В таблице стилей появится новая строка с заданными по умолчанию параметрами.

5. В пустой графе Text Code этой строки введем название нового создаваемого стиля Annotation и нажмем клавишу Enter.

Все остальные параметры текстовых стилей в таблице изменить невозможно, так как они настраиваются в диалоговом окне Font. 6. Выполним двойной щелчок левой кнопки мыши на любой ячейке строки стиля Annotation, например, на ячейке Height (высота).

На экране откроется диалоговое окно Font (рис. 13).

Рис. 13. Настройка параметров шрифта

7. В списке Font выберем системный шрифт (Cadstar Font).

8. В поле Height введем значение 100 — высоту букв шрифта в тысячных долях дюйма.

9. В поле Aspect Ratio выключим опцию Use Default и в ставшем активном поле Width введем значение 75 — ширину букв шрифта в тысячных долях дюйма.

10.  В поле Line Width введем значение 10 — толщину линий, используемых для прорисовки букв.

Обратите внимание, что все перечисленные выше размеры букв задаются в текущих единицах измерения, а именно — в тысячных долях дюйма. Если бы в качестве единиц изменения в редакторе были выбраны миллиметры, то все параметры задавались бы в них. Кроме того, размеры букв задаются с учетом надстрочных и подстрочных символов, а также межбуквенного интервала (рис. 14).

11. Убедимся, что все настройки в окне Font выполнены, как показано на рис. 13, и нажмем кнопку ОК.

В окне Assignments описание созданного нами стиля Annotation автоматически обновится (рис. 15).

12. Для сохранения всех сделанных настроек нажмем кнопку ОК и закроем окно Assignments.

В качестве упражнения самостоятельно создайте и настройте стиль текста, использующий шрифт TrueType.

Настройка стилей переходных отверстий печатной платы в CADSTAR

Далее нам необходимо настроить стили переходных отверстий, которые будут использоваться в проекте, чтобы обеспечивать меж-слойные переходы. Такие отверстия добавляются на печатную плату автоматически в процессе автотрассировки или вручную, нажатием клавиши L.

Переходные отверстия описываются двумя параметрами:

  • Via Code — стиль переходного отверстия, определяющий форму и размер. В нашем примере мы будем использовать только переходные отверстия типа Circle 40/20 (круглая площадка диаметром 40 mils и отверстие с диаметром сверловки 20 mils).
  • Layer Pair Code — тип переходного отверстия или, другими словами, пара слоев, описывающая, с какого на какой слой осуществляется переход. Для нашего примера в дополнение к имеющемуся по умолчанию типу Through Hole (сквозному переходному отверстию) мы добавим два новых типа: Layer Pair Code 0, который будет связывать слои Top Elec (верхний слой) и слой GND (земли); а также Layer Pair Code 1, который будет связывать слои Top Elec (верхний слой) и слой УСС (питания).

Не следует путать стиль и тип переходного отверстия печатной платы: стиль описывает его размер, а тип — связываемые слои (рис. 16). Обратите внимание, что отверстия типов LPC = 0 и LPC = 1 на рисунке связывают выводы компонентов непосредственно со слоями питания и «земли». Такие переходные отверстия, обеспечивающие несквозное соединение наружного слоя с внутренним, называются глухими (blind). Имеется еще одна разновидность переходных отверстий: скрытые (buried) переходные отверстия (рис. 17), обеспечивающие несквозное соединение между двумя внутренними слоями печатной платы, но в нашем проекте мы их использовать не будем.

Основные параметры шрифта в CADSTAR
Рис. 14. Основные параметры шрифта в CADSTAR
Полностью описанный новый стиль текста в CADSTAR
Рис. 15. Полностью описанный новый стиль текста в CADSTAR
Стили и типы используемых в проекте переходных отверстий печатной платы в CADSTAR
Рис. 16. Стили и типы используемых в проекте переходных отверстий печатной платы в CADSTAR
Разновидности несквозных переходных отверстий печатной платы в CADSTAR
Рис. 17. Разновидности несквозных переходных отверстий печатной платы в CADSTAR

Примечание: на практике необходимо проконсультироваться с изготовителем печатных плат и уточнить, допускает ли используемая им технология изготовления применение глухих и/или скрытых отверстий. Производитель может не принимать заказы с использованием таких переходных отверстий, или стоимость печатных плат с их использованием может быть неприемлемой.

Проверим, какие стили и типы переходных отверстий используются в проекте по умолчанию.

1. Выполним команду меню Setting | Defaults.

2. В появившемся диалоговом окне Defaults перейдем на закладку Routes (рис. 18). Здесь в поле Routing Layers задаются используемые по умолчанию стиль (Via Code) и типы (Layer Pair Code) переход-

ных отверстий. Понятно, что по умолчанию система будет использовать сквозные переходные отверстия с круглыми контактными площадками диаметром 40 mils, с диаметром сверления 20 mils (стиль Circle 40/20). Таким образом, для данной пары если система не обнаружит слоев корректно определенного для автоматического использования типа переходного отверстия, то на печатную плату будет добавлено сквозное переходное отверстие диаметром 40 thou, соединяющее верхний и нижний слои.

3. Нажмем кнопку ОК и закроем окно Defaults. Выполним настройку типов переходных отверстий.

4. Выполним команду меню Settings | Assignments .

5. В появившемся окне Assignments перейдем на вкладку Layer Pair.

Здесь приведена таблица заданных в проекте типов переходных отверстий. Пока в таблице присутствует только один тип Through Hole (сквозное).

6. Нажмем кнопку Add Assignment. В таблице появится новая строка с заданными по умолчанию параметрами.

7. В пустой графе Layer Pair Code этой строки введем название нового создаваемого типа 0 и нажмем клавишу Enter.

8. В графе Maximum Physical Layer в выпадающем списке выберем слой GND. Стиль (Via Code) Circle 40/20 оставим без изменения.

9. Снова нажмем кнопку Add Assignment. В таблице появится еще одна новая строка.

Настройки используемых по умолчанию стиля и типа переходных отверстий печатных плат
Рис. 18. Настройки используемых по умолчанию стиля и типа переходных отверстий печатных плат

10.  В пустой графе Layer Pair Code этой строки введем название нового создаваемого типа 1 и нажмем клавишу Enter.

11.  В графе Maximum Physical Layer в выпадающем списке выберем слой VCC. Стиль (Via Code) Circle 40/20 оставим без изменения. В итоге мы получим таблицу, показанную на рис. 19. Обратите внимание на включенные галочки Auto Selectable напротив каждого из приведенных здесь типов переходных отверстий. Эта опция позволяет системе автоматически выбирать и применять такие типы переходных отверстий, чтобы добиться наилучшего использования свободного пространства на слоях. Например, когда в нашем проекте печатной платы переходное отверстие должно соединить цепь со слоем «земли», система автоматически использует переходное отверстие типа Layer Pair Code 0, которое соединит верхний сигнальный Тор Elec слой со слоем GND. В противном случае, для межслойного перехода будет использовано сквозное отверстие типа Through Hole.

12. Для сохранения всех сделанных нами настроек нажмем кнопку ОК и закроем окно Assignments.

Сохранение проекта печатной платы в CADSTAR

Прежде чем продолжить работу с проектом печатной платы в CADSTAR, полезно его сохранить.

Сначала добавим к проекту комментарий, который позднее поможет вам или вашим коллегам понять, что именно вы делали в данном проекте и какова была цель его создания.

1. Выполним команду меню File | Properties. Откроется диалоговое окно Properties (рис. 20), в котором имеется большая панель для ввода текста.

2. В поле Design Title введем текст Course Design Technology Set Up, как показано на рисунке, или любой другой комментарий, в том числе и на русском языке, а затем нажмем кнопку ОК.

Следует помнить, что 10 первых строк данного текстового комментария будут присутствовать в любом текстовом отчете, генерируемом системой CADSTAR, поэтому комментарии должны быть достаточно лаконичными.

3. Выполним команду CADSTAR меню File | Save As.

4.  В появившемся диалоговом окне выберем папку, в которой сохраним новый проект, и укажем имя файла проекта, например, selftch2.pcb.

5. Нажмем кнопку «Сохранить».

Сохранение проекта в качестве технологического шаблона

Сделанные нами настройки технологии печатной платы могут быть использованы и при создании других проектов. Для этого необходимо сохранить текущий проект как технологический шаблон (Template).

Первое, что нам надо сделать, — удалить из проекта все имеющиеся в нем компоненты, поскольку нам не надо сохранять их как часть шаблона.

1. Нажмем комбинацию клавиш Ctrl+A и выделим все имеющиеся на печатной плате компоненты.

2. Выполним команду меню Edit | Delete или нажмем клавишу Delete.

3. В появившемся окне нажмем кнопку Yes и подтвердим свое намерение удалить все компоненты.

Все компоненты и связи между ними будут удалены. Теперь мы можем сохранить пустой проект в качестве шаблона.

4. Выполним команду меню File | Save As Template.

5. В появившемся диалоговом окне Save As Template (рис. 21) введем имя для технологического шаблона, например Technology 1, и нажмем кнопку ОК.

Теперь, если мы выполним команду меню File | New, то в окне New на вкладке РСВ Design наряду со стандартными будет присутствовать созданный нами технологический шаблон Technology 1. Обратите внимание, что после того, как мы сохраним в качестве шаблона проект, открытый в редакторе печатных плат, он будет называться Technology l.pcb.

6. Закроем его, выполнив команду меню File | Close.

Таблица типов переходных отверстий печатной платы в CADSTAR
Рис. 19. Таблица типов переходных отверстий печатной платы в CADSTAR
 Ввод в проект печатной платы в CADSTAR текстового комментария
Рис. 20. Ввод в проект печатной платы в CADSTAR текстового комментария
Сохранение проекта печатной платы в CADSTAR как технологического шаблона
Рис. 21. Сохранение проекта печатной платы в CADSTAR как технологического шаблона

Создание контура печатной платы в CADSTAR

Перед тем как разместить компоненты или сделать трассировку проводников на печатной плате, необходимо задать ее контур. Для начала проделаем ряд упражнений, чтобы освоить приемы рисования в редакторе печатных плат CADSTAR, и нарисуем относительно простой контур платы (рис. 22). Напомним, что все размеры на рисунке приведены в дюймах.

Контур печатной платы в CADSTAR
Рис. 22. Контур печатной платы, который мы будем рисовать в качестве упражнения

1. Выполним команду меню File | Open и в появившемся окне выберем сохраненный ранее файл selftch2.pcb или проект Chapter3.pcb, входящий в состав стандартной поставки пакета CADSTAR. Если все предыдущие упражнения были сделаны правильно, то оба этих файла получатся идентичными и будут содержать все необходимые технологические настройки.

Для упрощения позиционирования курсора будем использовать наиболее удобный крупный шаг сетки. Чтобы иметь возможность рисовать контур без прокручивания (скроллинга) изображения, установим режим отображения, когда конур масштабируется таким образом, чтобы полностью помещаться в рабочем окне.

2. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на поле Grid в строке состояния.

3. В появившемся окне Grids (рис. 23) в выпадающем списке Name выберем строку Current Working Grid.

4. В поля X Step и Y Step введем значения 50 и нажмем кнопку ОК.

Рис.23. Настройка сетки для рисования контура печатной платы

5. Выполним команду меню View | View All или нажмем кнопку И на панели инструментов.

6. Выполним команду меню View | Zoom Out , чтобы в окне редактора был показан несколько больший участок рабочего поля.

7. Выполним команду меню View | Frame View .

8. Поместим указатель мыши в точку с координатами Х500 и Y1000 и нажмем левую кнопку мыши.

9. Удерживая левую кнопку мыши нажатой, переместим указатель мыши на 2 дюйма влево и вверх.

Как мы помним, относительная позиция курсора отображается в строке состояния справа от абсолютной.

Перейдем к выбору цвета, которым будет отображаться контур печатной платы. Также надо убедиться, что данный цвет является разрешенным (Pickable), то есть доступным для выделения мышью. В противном случае мы не сможем перемещать, изменять и поворачивать элементы контура.

1. Выполним команду Settings | Colours.

2. В появившемся диалоговом окне Colours в списке Category с помощью мыши выделим строку Board Outline (рис. 24).

3. Проверим, что в строке Board Outline параметры Set Visible и True Size установлены в состояние Yes.

Если это не так, воспользуемся кнопками в нижней части окна для установки соответствующего параметра или выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на значении параметра в таблице.

4. Нажмем кнопку Change Colours.

5. В появившемся диалоговом окне Colours — Board Outline (рис. 25) зададим для контура печатной платы желтый цвет и нажмем кнопку ОК. Наша следующая задача — удостовериться, что желтый цвет является разрешенным для выделения.

6. В окне Colours нажмем кнопку Pickable Colours.

7. В появившемся диалоговом окне Colours — Pickable Colours (рис. 26) для желтого цвета параметр Pickable должен быть установлен

в состояние Yes. Если нет — выделим строку с желтым цветом, нажмем кнопку Pickable Yes и нажмем кнопку ОК. 8. Закроем окно Colours, нажав кнопку ОК.

Теперь мы полностью готовы к рисованию контура.

Система CADSTAR предлагает пользователю различные режимы привязки рисуемых объектов к ранее нарисованным фигурам, что значительно упрощает поиск концов и середины линий, центров окружностей и дуг, пересечений и т. д. Кнопки выбора этих режимов расположены на панели инструментов Snap.

1. Выполним команду меню View | Toolbars Snap и включим отображение панели Snap на экране.

2. Нажмем на этой панели четыре кнопки: Ends of Lines (концы линий), Centres of Lines (середины линий), Perpendicular Junctions (перпендикулярные соединения линий) и Intersection of Lines (пересечения линий), как показано на рис. 27.

3. Выполним команду меню Add | Shape Defaults или нажмем кнопку на панели инструментов.

Настройка параметров отображения контура печатной платы в CADSTAR
Рис. 24. Настройка параметров отображения контура печатной платы в CADSTAR
Настройка цвета для отображения контура печатной платы в CADSTAR
Рис. 25. Настройка цвета для отображения контура печатной платы в CADSTAR
Настройка разрешенных цветов в CADSTAR
Рис. 26. Настройка разрешенных цветов в CADSTAR
Панель инструментов Snap в CADSTAR
Рис. 27. Панель инструментов Snap в CADSTAR

4. В появившемся на экране диалоговом окне Defaults перейдем на вкладку Shape (рис. 28), в поле Туре выберем опцию Board и в выпадающем списке Code выберем стиль линий Line 1.

Обратите внимание, что для контура печатной платы все остальные настройки будут неактивными, а опция Closed всегда включенной, так как он должен быть обязательно замкнутым.

5. Нажмем кнопку ОК и закроем окно Defaults.

6. Включим ортогональный стиль рисования, для чего выполним команду меню Tools Options и в открывшемся окне Options на закладке Interaction в поле Add Segment Mode включим опцию Two Segment — 90 Degrees и нажмем кнопку ОК.

7. Выполним команду меню Add | Shape Polygon .

8. Переместим указатель мыши в точку с координатами Х1000 и Y1000 и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

9. Контролируя относительные координаты курсора в поле строки состояния, сдвинем курсор право на 500 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Примечание: в случае если точное позиционирование курсора с помощью мыши затруднено {например, из-за мелкого шага или неудачно подобранного масштаба отображения), для его перемещения можно использовать клавиши стрелок на клавиатуре.

Настройка линий для рисования контура печатной платы в CADSTAR
Рис. 28. Настройка линий для рисования контура печатной платы в CADSTAR

Мы нарисовали первый горизонтальный сегмент АВ контура печатной платы. Система предлагает нам нарисовать следующий сегмент. Редактор печатных плат CADSTAR предоставляет пользователю возможность использовать вспомогательные конструкционные линии, которые по окончании рисования автоматически удаляются.

1. Наведем курсор на правый конец только что нарисованного сегмента, нажмем правую кнопку мыши и в появившемся контекстном меню выберем команду Add Vertical Construction Line.

На экране появится вертикальная пунктирная линия, проходящая через точку, в которой находится курсор.

2. Контролируя относительные координаты курсора в поле строки состояния, сдвинем курсор вверх на 250 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши — таким образом мы нарисуем первый вертикальный сегмент ВС.

3. Нажмем правую кнопку мыши и в появившемся контекстном меню выберем команду Add Horizontal Construction Line.

На экране появится горизонтальная пунктирная линия, проходящая через точку, в которой находится курсор.

4. Сдвинем курсор вправо на 500 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши, нарисовав второй горизонтальный сегмент CD.

5. Сдвинем курсор вверх на 750 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши, в результате у нас получится второй вертикальный сегмент DE.

Конец следующего горизонтального сегмента (точка F) не попадает в узел установленной сетки (50 mils), так как его длина должна быть 575 mils.

6. Не выходя из режима рисования, наберем на клавиатуре команду G 25 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.

Новое значение шага сетки будет отображаться в строке состояния рядом с полем текущих единиц измерения.

7. Сдвинем курсор влево на 575 тысячных долей дюйма, выполним щелчок левой кнопкой мыши и нарисуем третий горизонтальный сегмент EF.

Последняя введенная точка соединяется с начальной точкой наклонной линией, которую мы не сможем нарисовать в ортогональном режиме. Поскольку этот наклонный сегмент является последним, мы можем позволить системе дорисовать его автоматически.

8. Выполним двойной щелчок левой кнопки мыши на точке F.

Система автоматически завершит прорисовку контура и удалит вспомогательные конструкционные линии. Теперь, когда нами создан базовый объект контура, мы получили возможность изменять его, перемещая имеющиеся сегменты и добавляя новые. Для начала переместим два имеющихся сегмента контура, как показано на рис. 29. Старое положение сегментов показано пунктиром.

1. Выключим маркеры редактирования, для чего выполним команду меню Tools | Options и в открывшемся окне Options на закладке Interaction в поле Interaction выключим опцию Enable Resize Markers и нажмем кнопку ОК.

2. Нажмем кнопку Select на панели инструментов.

3. Наведем указатель мыши на вертикальный сегмент DE, нажмем левую кнопку мыши и, удерживая ее нажатой, переместим сегмент влево на 250 mils, после чего отпустим кнопку.

4. Аналогичным образом захватим и переместим горизонтальный сегмент CD вниз на 350 mils.

Обратите внимание, что пользователь может перемещать горизонтальные линии только в вертикальном направлении и, наоборот, вертикальные линии только в горизонтальном направлении. Приступим к добавлению выступов к правому вертикальному сегменту, как показано на рис. 30.

1. Прежде всего убедимся, что на чертеже нет выделенных объектов, для чего выполним команду меню Edit | Deselect All или введем с клавиатуры команду D и нажмем клавишу Enter.

Новый контур печатной платы в CADSTAR
Рис. 29. Новый контур печатной платы в CADSTAR (старый показан пунктиром)
Добавление выступов на правый сегмент печатной платы в CADSTAR
Рис. 30. Добавление выступов на правый сегмент
Добавление в CADSTAR к контуру печатной платы дуг и окружностей
Рис. 31. Добавление к контуру печатной платы дуг и окружностей в CADSTAR

2. Нажмем кнопку Edit Segment на панели инструментов и с помощью мыши выберем правый вертикальный сегмент контура.

В точке выделения система сделает излом, который будет перемещаться за указателем мыши.

3. Чтобы точно позиционировать угол А (рис. 30), обнулим относительные координаты, для чего наведем курсор на правый верхний угол контура, введем с клавиатуры команду Z и нажмем клавишу Enter.

4. Переместим курсор на 75 mils вниз от правого верхнего угла контура и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

5. Переместим курсор на 100 mils вправо и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Угол А создан.

6. Переместим курсор на 400 mils вниз и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

7. Переместим курсор на 100 mils влево и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Первый выступ создан.

8. Переместим курсор на 75 mils вниз и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Угол В создан.

9. Переместим курсор на 100 mils вправо и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

10.  Переместим курсор на 400 mils вниз и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

11.  Переместим курсор на 100 mils влево и выполним щелчок левой кнопкой мыши. Второй выступ создан.

12.  Для выхода из режима редактирования сегмента выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на точке последнего излома.

Итак, мы завершили прорисовку всех прямых линий контура. Теперь нам предстоит добавить в контур несколько дуг и окружностей.

Сначала мы создадим кривую, обозначенную на рис. 31, буквой С.

1. Выполним команду меню Actions | Modify Arc и с помощью мыши выберем наклонную линию.

2. Сдвинем указатель мыши вправо, отслеживая радиус и угол рисуемой дуги в строке состояния.

3. Добьемся, чтобы дуга С выглядела, как показано на рис. 31 и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

4. Снова выполним команду меню Actions Modify Arc и приступим к рисованию дуги D.

5. Сдвинем указатель мыши вправо, отслеживая радиус и угол рисуемой дуги в строке состояния.

Текущий шаг сетки не позволяет нам точно прорисовать дугу диаметром 75 mils и углом 180°.

6. Введем с клавиатуры команду G 12.5 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.

7. Сдвинем курсор так, чтобы угол дуги составил 180°, и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

Теперь мы приступим к добавлению на печатную плату круглых вырезов в пакете CADSTAR.

1. Выполним команду меню Add | Shape Defaults или нажмем кнопку Н на панели инструментов.

2. В появившемся на экране диалоговом окне Defaults перейдем на вкладку Shape, в поле Туре выберем опцию Cutout и нажмем кнопку ОК.

3. Выполним команду меню Add | Shape | Circle или нажмем кнопку Add Circle на панели инструментов Shape.

В строке состояния появится подсказка Select shape in which cutout should be created (выберите объект, в котором должен быть сделан вырез).

4. С помощью мыши укажите нарисованный нами контур печатной платы.

В строке состояния появится подсказка Select position for centre of circle (задайте местоположение центра окружности).

5. Переместите курсор в нужную точку чертежа и выполните щелчок левой кнопкой мыши.

6. Перемещайте курсор вниз, пока значение радиуса окружности в строке состояния не станет равным 37,5 mils и выполните щелчок левой кнопкой мыши.

В порядке упражнения добавьте на чертеж две оставшихся окружности, не забывая сначала указывать объект, в котором они будут присутствовать в виде вырезов.

Теперь мы можем приступить к добавлению на чертеж скосов и сглаживаний, как показано на рис. 32. Отметим, что прямые углы в редакторе печатных плат CADSTAR могут видоизменяться с помощью скосов и сглаживаний до тех пор, пока сегменты, составляющие угол, продолжают оставаться ортогональными один другому.

1. Выполним команду меню View | Frame View  и изменим масштаб так, чтобы нижний горизонтальный выступ контура отображался наилучшим образом.

2. Введем с клавиатуры команду G 25 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.

3. Выполним команду меню Actions | Mitre Corner.

4. Наведем указатель мыши на левый нижний угол выступа и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

5. Перемещением курсора добьемся, чтобы срез имел размеры 25 на 25 mils, и щелчком левой кнопки мыши завершим создание среза.

6. Аналогичным образом добавим срез к правому нижнему углу выступа.

7. Выполним команду меню View | Frame View  и изменим масштаб так, чтобы нижний вертикальный выступ контура отображался наилучшим образом.

8. Выполним команду меню Actions | Fillet Corner.

9. Наведем указатель мыши на нижний угол выступа и выполним щелчок левой кнопкой мыши.

10. Перемещением курсора добьемся, чтобы радиус закругления составил 75 mils, и щелчком левой кнопки мыши завершим создание скругления.

11. Аналогичным образом добавим скругле-ние к верхнему углу выступа.

Далее мы рассмотрим редактирование нарисованного контура печатной платы с помощью специальных маркеров. Как мы помним, перед началом рисования мы их выключили.

1. Включим маркеры редактирования, для чего выполним команду меню Tools | Options и в открывшемся окне Options на закладке Interaction в поле Interaction включим опцию Enable Resize Markers и нажмем кнопку ОК.

2. Нажмем кнопку Select на панели инструментов.

3. С помощью мыши выберем нарисованный нами контур печатной платы.

Добавление к контуру печатной платы скосов и сглаживаний в CADSTAR
Рис. 32. Добавление к контуру печатной платы скосов и сглаживаний в пакете редактирования печатных плат CADSTAR
Использование маркеров редактирования в CADSTAR
Рис. 33. Использование маркеров редактирования в CADSTAR
Измерение размеров объектов на чертеже в CADSTAR
Рис. 34. Измерение размеров объектов на чертеже в CADSTAR

Контур будет окружен пунктирным прямоугольником с маленькими залитыми квадратиками (маркерами) по углам. Аналогичные, но не залитые маркеры появятся на точках излома контура. Залитые маркеры используются для изменения размеров всего объекта. Не залитые маркеры служат для изменения формы контура (рис. 33).

4. С помощью мыши захватим один из залитых маркеров и потянем его наружу от объекта.

Объект пропорционально увеличивается, а коэффициент масштабирования в процентах отображается в строке состояния в поле относительных координат.

5. Сделаем объект приблизительно на 30% больше и отпустим маркер.

6. Теперь с помощью мыши захватим один из не залитых маркеров любого из прямолинейных сегментов и переместим в произвольном направлении.

Итак, на месте маркера появился излом, вершина которого может быть перемещена в нужную нам точку. К новым образованным сегментам добавились новые маркеры редактирования. Обратите внимание, что маркеры, расположенные на дугах или окружностях, позволяют менять лишь их радиус.

Измерение расстояний на чертеже печатной платы в CADSTAR

Система CADSTAR имеет специальный инструмент, служащий для измерения размеров нарисованных объектов.

1. Выполним команду меню Actions | Measure Tool.

2. Выполним щелчок в нужном месте объекта и переместим указатель мыши.

На экране появится размер со стрелками, показывающий расстояние между стартовой точкой и текущим положением курсора (рис. 34).

3. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на другой точке чертежа.

На экране появится диалоговое окно Measurement Tool, показанное на рис. 35. Расстояние между двумя выбранными точками отображается следующими способами: по прямой (Measured Distance); по вертикали и горизонтали (X Distance и Y

Distance) и манхеттеновское расстояние (Manhattan Distance) как сумма расстояний по вертикали и горизонтали. Кнопка Convert позволяет преобразовать сделанное измерение в условное обозначение размера со стрелками и значением. В нашем примере мы не будем использовать эту кнопку, так как простановку размеров мы будем изучать на следующих занятиях.

4. Нажмем кнопку ОК и закроем окно Measurement Tool.

5. Нажмем клавишу Escape и выйдем из режима измерения расстояний.

Использование окна Shape Properties

Для любого нарисованного на чертеже объекта мы можем получить его описание в виде набора его координат по осям X и Y, что является альтернативным методом проверки точности размеров нашего объекта.

Прежде всего проверим, что окно Shape Properties отображается на панели управления редактором. Если это не так, то включим его.

Рис. 35. Результат измерения расстояния между двумя точками чертежа
Рис. 36. Чертеж контура печатной платы для самостоятельного упражнения

1. Выполним команду меню View | Windows Shape Properties и включим отображение окна.

2. Щелкнем на окне Shape Properties, чтобы оно стало активным.

3. Нажмем кнопку Select на панели инструментов.

4. Выберем любую точку в нарисованном нами на контуре.

В окне свойств объекта появится таблица, содержащая набор координат X и Y, описывающая наш объект. Мы можем сделать точные изменения объекта простым редактированием этих значений.

5. Введем новое значение X в строке Line To и нажмем клавишу Enter.

Можно видеть, что форма объекта изменилась. Значения в таблице, более удобные для понимания, можно получить, если включить режим отображения относительных координат (опция Relative). В этом случае в строке Line To будет отображаться реальная длина линий.

Итак, на данном занятии мы научились задавать основные технологические настройки проекта печатной платы, стили контактных площадок, стили и типы переходных отверстий, стили текстовых надписей.

Кроме того, на примере прорисовки простого контура печатной платы мы освоили основные приемы рисования и редактирования объектов на чертеже.

В качестве самостоятельного упражнения мы рекомендуем нарисовать другой контур печатной платы для нашего учебного проекта. В ходе выполнения упражнения пользователю потребуется выполнить следующие действия:

    1. Удалить ранее нарисованный контур печатной платы.

    2. Нарисовать новый контур согласно чертежу, представленному на рис. 36, используя функции Add Rectangle, Edit Segment и Mitre Corner.

    3. Добавить к контуру печатной платы вырез в виде окружности.

    4. Добавить в проект комментарий Board Outline Added и сохранить его под новым именем.

    Другие статьи по этой теме


     
    ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

    Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
    Хорошо
    Нормально
    Плохо