Технологии в электронной промышленности №8'2008

Пакет CADSTAR. Урок 23. Редактор печатных плат системы CADSTAR: трассировщик P.R.Editor XR. Расстановка тестовых точек и перемычек

Юрий Потапов

Сергей Прокопенко


На предыдущем занятии мы научились создавать шаблоны трассировки топологических посадочных мест SMD-компонентов. Сегодня мы рассмотрим расстановку тестовых точек и перемычек.

Расстановка тестовых точек

В общем случае тестовые точки можно добавлять в проект как отдельные объекты в редакторе печатных плат системы CADSTAR. Тем не менее, добавление тестовых точек непосредственно в процессе трассировки топологий имеет ряд преимуществ. Программа P.R.Editor XR имеет возможность автоматического добавления в проект тестовых точек и работает по следующему алгоритму. Сначала программа анализирует контактные площадки компонентов, проверяет их на соответствие требованиям к тестовым точкам и назначает одну из них в качестве тестовой точки для каждой цепи. Если после этого в проекте останутся цепи без назначенных тестовых точек, то в качестве них будут использоваться соответствующие требованиям переходные отверстия. Если и после этого ряд цепей не будет иметь тестовых точек, то они будут добавлены принудительно.

Следует помнить, что программа P.R.Editor XR, будучи только трассировщиком, не может добавлять в проект новые компоненты. Поэтому тестовыми точками могут быть только три вида объектов: существующие контактные площадки, переходные отверстия и специальные однослойные контактные площадки, которые добавляются в топологию исключительно для того, чтобы она соответствовала требованиям электротестирования. Так как тестовые точки не являются реальными компонентами, они не могут иметь назначенных текстовых имен.

К размещаемым в проекте тестовым точкам предъявляется ряд требований. Во-первых, тестовые точки должны размещаться в узлах сетки Testpoint Grid.

Если в проекте шаг сетки переходных отверстий Via Grid задан 100 милс, а шаг сетки Testpoint Grid — 200 милс, то после назначения переходного отверстия тестовой точкой оно будет перемещаться по плате только с шагом 200 милс. Во-вторых, тестовые точки должны соответствовать требованиям на зазоры между краями двух тестовых точек, между тестовой точкой и краем платы, а также между тестовой точкой и контуром компонента. Кроме того, может быть задано минимальное расстояние между центрами двух тестовых точек.

Если существующая контактная площадка или переходное отверстие не попадает в сетку размещения тестовых точек или не соответствует требованиям к зазорам, то ее нельзя использовать в качестве тестовой точки.

Проделаем ряд упражнений. Для работы нам потребуется специальный пример Testpt.pcb, который входит в комплект стандартной поставки программы CADSTAR.

  1. Находясь в редакторе плат системы CADSTAR, выполним команду меню File/Open, в появившемся окне выберем папку Self Teach и в ней файл Testpt.pcb, после чего нажмем кнопку Open («Открыть»). Откроется окно редактора печатных плат с выбранным проектом.

  2. Выполним команду меню View/View All или нажмем кнопку на панели инструментов.

  3. Выполним команду меню Tools/PREditor XR.

  4. В появившемся на экране диалоговом окне RIF Export Option нажмем кнопку OK.

  5. В появившемся на экране окне отчета нажмем кнопку Close и закроем его.
    На экране откроется окно программы P.R.Editor XR, в котором будет отображаться выбранный нами проект печатной платы. Видно, что выбранный нами проект полностью разведен, и мы будем добавлять тестовые точки в готовую топологию. Однако следует помнить, что в общем случае наилучший результат будет получен, если тестовые точки будут добавляться в ходе процесса трассировки.

  6. Выполним команду меню Configure/Routing/Testpoints.
    На экране появится диалоговое окно Testpoints, показанное на рис. 1. Данное окно разделено на две части. В левой части отображаются списки имеющихся в проекте стилей контактных площадок и переходных отверстий, а в правой — стили, назначенные для использования в качестве «чистых» тестовых точек, а также стили, объекты которых можно использовать в качестве назначенных тестовых точек (Usable pads). Добавление стилей объектов в поле Usable pads осуществляется путем выбора их в любом из трех списков, расположенных в левой части диалогового окна. Удаление стилей из списка Usable pads выполняется выбором в нем соответствующей строки.
    Рис. 1. Настройки тестовых точек

    Если какой-либо из объектов уже используется в проекте в качестве тестовой точки, то его стиль из списка Usable pads не может быть удален.
    Все операции с тестовыми точками выполняются с помощью команд меню из раздела Routing/Testpoint, а также соответствующих кнопок на панели инструментов Testpoint:
    • • Allocate Testpoint. Этот инструмент пытается разместить нужное число тестовых точек на всех выбранных цепях, где это можно сделать с соблюдением правил зазоров и совмещения с сеткой. Программа будет следовать от одной контактной площадки к другой через переходные отверстия. Если ей не удается разместить достаточное количество тестовых точек с использованием имеющихся объектов, то она будет добавлять ко всем сегментам цепей «чистые» тестовые точки на наружных слоях или тестовые точки с межслойным переходом, если они размещены на внутренних слоях.
      Все тестовые точки, размещенные по этому методу, будут соответствовать ограничениям зазоров и сеток. Этот инструмент может использовать в качестве тестовых точек только незафиксированные переходные отверстия при условии, что они находятся в узлах сетки Testpoint Grid и имеют подходящий стиль, или их стиль может быть изменен на указанный в поле Both Layer.

    • • Mark/Unmark Testpoint. Этот инструмент позволяет изменить статус назначения тестовой точки для любой выбранной контактной площадки или переходного отверстия, если это не противоречит общим настройкам. Если объект ранее уже был тестовой точкой, то данное назначение с него будет снято. Для контактных площадок присвоение статуса заключается в присвоении атрибуту pin_test каждой из них соответствующего значения (Top, Bottom и Both). Для переходных отверстий статус тестовой точки определяется внутренним параметром. Контактным площадкам или переходным отверстиям будет присвоен статус тестовой точки только в случае, если они не зафиксированы, и их стили есть в списке Used pads.
      А статус тестовой точки будет присвоен только в том случае, если объекты не нарушают правил зазоров для тестовых точек и попадают в узлы сетки Testpoint Grid.
      «Чистые» тестовые точки (однослойные контактные площадки) при этом будут удалены.

    • • Change Via to Testpoint. Этот инструмент будет превращать обычное незафиксированное сквозное или «слепое» переходное отверстие в тестовую точку с использованием стиля, заданного в поле Both Layer.
      Заметим, что этот инструмент отличается от рассмотренного ранее Mark/Unmark Testpoint тем, что он не просто изменяет статус объекта, а изменяет его стиль на заданный в поле Both Layer. Разумеется, инструмент требует, чтобы объект был размещен в узлах сетки Testpoint Grid.

    • • Clear Testpoint. Этот инструмент снимает статус тестовой точки со всех выделенных и незафиксированных объектов, а также удаляет любые «чистые» тестовые точки (однослойные контактные площадки).

    Выполним в окне Testpoints нужные нам настройки.

  7. Выполним щелчок левой кнопкой мыши в пустом поле Both Layers в правой части окна.

  8. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на имени стиля DIP-1 в списке Through Hole Pads в левой части окна.
    Выбранный стиль будет добавлен в поле Both Layers и список Usable Pads.

  9. Выполним щелчок левой кнопкой мыши в пустом поле Top Layer в правой части окна.

  10. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на имени стиля Oblong 3060L(min) в списке Surface Mount Pads в левой части окна.
    Выбранный стиль будет добавлен в поле Top Layer и список Usable Pads. Отметим, что это самый простой способ задания стилей «чистых» тестовых точек, позволяющий избежать возможных ошибок. В общем случае имена стилей в текстовые поля Pads For Added Testpoints можно ввести с клавиатуры.

  11. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на имени стиля VIA_v (via) в списке Vias в левой части окна.
    Выбранный стиль будет добавлен в список Usable Pads.

  12. Удерживая нажатой клавишу Ctrl, с помощью мыши выберем в списке Through Hole Pads стили DIP, DIP-1, PGA55 и PGA55_1 Выбранные стили будут добавлены в список Usable Pads.

  13. Удерживая нажатой клавишу Ctrl, с помощью мыши выберем в списке Layers оба представленных здесь слоя — 2 (Component) и 14 (Solder).

  14. Убедимся, что все настройки в окне Testpoints выполнены, как показано на рис. 1, и нажмем кнопку OK.

  15. Выполним команду меню Configure/Grids.

  16. В появившемся окне Grids в поле Testpoint Grid введем шаг сетки размещения тестовых точек 10 милс и нажмем кнопку OK.

  17. Выполним команду меню Configure/Spacing.

  18. В появившемся окне Spacing Rules на закладке Net-Net зададим зазоры между тестовыми точками (Test Point), тестовыми точками и краем платы (Profile), тестовыми точками и компонентами (Component), равные 30 милс (рис. 2), и нажмем кнопки Apply и Close.
  19. Рис. 2. Задание зазоров для тестовых точек

  20. Выполним команду меню View/Toolbars/ Testpoint для отображения панели инструментов управления тестовыми точками.

  21. Выполним команду меню Select/All или нажмем комбинацию горячих клавиш Ctrl+A.

  22. Выполним команду меню Edit/Unfix или нажмем кнопку на панели инструментов и разблокируем все объекты топологии.

  23. Выполним команду меню Routing/Testpoint/ Allocate или нажмем кнопку на панели инструментов.
    Программа начнет добавление в проект тестовых точек. Часть тестовых точек (круглых) будет назначена для уже имеющихся в проекте контактных площадок и переходных отверстий. К некоторым цепям были добавлены «чистые» тестовые точки в виде прямоугольных контактных площадок. По окончании процесса программа сформирует отчет, показанный на рис. 3. Однако для нас больший интерес будет представлять отчет о цепях, к которым согласно нашим установкам тестовые точки добавлены не были, а значит, их тестирование невозможно.
  24. Рис. 3. Отчет о завершении расстановки тестовых точек

  25. Выполним команду меню Utilities/Reports/ Testpoint и c помощью мыши зададим окно охвата вокруг всей топологии.
    На экране появится окно отчета Testpoints (рис. 4), в котором для всех выбранных цепей отображается информация о добавлен-ных тестовых точках. Значение 1/1 в столбце Number означает, что к данной цепи была назначена одна тестовая точка и нужна была всего одна тестовая точка. Запись 0/1* означает, что программе не удалось добавить к данной цепи тестовую точку (добавлено 0, а нужна была 1). В общем случае число тестовых точек для конкретной цепи назначается атрибутом net_testpoins. Если он не задан, то считается, что для данной цепи нужна только одна тестовая точка. При задании числа, которое больше 1, к цепи будет добавлено соответствующее количество тестовых точек. При задании числа 0 тестовые точки к цепи добавлены не будут. Обратите внимание, что в окне Testpoints по умолчанию в пяти столбцах задано отображение следующих параметров тестовых точек: число (Number), тип (Type), слой (Layer) и координаты центра (X_Coord и Y_Coord). Данные, отображаемые в каждом столбце, могут быть изменены выбором нужного параметра из выпадающего списка, расположенного в его верхней части. Помимо перечисленных выше пяти параметров здесь могут быть отображены: On_grid (Y или N в зависимости от того, расположена ли тестовая точка в узлах сетки Testpoint Grid или нет), Error (расстояние до ближайшего объекта) и Near_Pad (номер ближайшего вывода компонента). При отображении параметра Error, если ошибки нет, то в соответствующей ячейке выводится значение «> зазор» (в нашем случае «>30»), если ошибка есть, то в соответствующей ячейке выводится значение расстояния до ближайшего критического объекта со звездочкой (например, «19*»). Быстро отыскать на топологии цепи без назначенных тестовых точек можно с помощью инструмента Locate.
  26. Рис. 4. Отчет о назначенных тестовых точках

  27. Выполним команду меню Edit/Locate/ Untestable Nets или нажмем кнопку на панели инструментов. Система автоматически изменит масштаб отображения таким образом, чтобы в окне оптимально отображалась первая цепь без назначенных тестовых точек (рис. 5). Ясно, что указанная цепь соединяет две планарных контактных площадки, ни одна из которых не могла быть назначена в качестве тестовой точки, согласно сделанным нами настройкам. Добавить к данной цепи «чистую» тестовую точку системе помешало взаимное расположение соседних цепей и требование обеспечения заданных зазоров.
  28. Рис. 5. Просмотр цепей без назначенных тестовых точек

  29. Последовательно нажимая левую кнопку мыши, просмотрим еще несколько цепей без назначенных тестовых точек, после чего нажмем клавишу ESC и выйдем из данного режима. Рассмотрим, как работает функция Mark/ Unmark Testpoint.

  30. Выполним команду меню Configure/Routing/ Testpoints.

  31. В появившемся окне Testpoints сделаем так, чтобы в списке Layers был выделен только один слой 14 (Solder), и нажмем кнопку OK.

  32. Выполним команду меню View/Frame или нажмем кнопку на панели инструментов.

  33. С помощью мыши зададим окно охвата таким образом, чтобы на экране оптимально отображалась микросхема в корпусе PGA, например U12.

  34. Выполним команду меню Routing/Testpoint/ Mark/Unmark или нажмем кнопку на панели инструментов.

  35. Выполним щелчок левой копкой мыши на одном из выводов микросхем U12, например A14. Система выдаст сообщение о том, что указанный объект находится вне сетки Testpoint Grid (рис. 6).
  36. Рис. 6. Сообщение об ошибке

  37. Нажмем кнопку OK и закроем окно.

  38. Выполним команду меню Utilities/Item Properties или нажмем кнопку |?| на панели инструментов.

  39. Выполним щелчок левой копкой мыши на выводе A14 микросхемы U12. В появившемся окне Via/Pin легко видеть, что указанная контактная площадка располагается в сетке, кратной 1 милс, а поле Testability пустое.

  40. Нажмем кнопку Close и закроем окно.

  41. Выполним команду меню Configure/Grids.

  42. В появившемся окне Grids в поле Testpoint Grid введем шаг сетки размещения тестовых точек 1 милс и нажмем кнопку OK.

  43. Выполним команду меню Routing/Testpoint/ Mark/Unmark или нажмем кнопку на панели инструментов.

  44. Снова выполним щелчок левой копкой мыши на выводе A14 микросхемы U12. Система не выдаст никаких сообщений. Проверим, изменился ли статус контактной площадки как тестовой точки. Это можно сделать через просмотр свойств объекта, но мы воспользуемся другим методом.

  45. Выполним команду меню Select/Select или нажмем кнопку на панели инструментов и выделим вывод A14 микросхемы U12.

  46. Выполним команду меню Utilities/Reports/ Testpoint. На экране появится окно отчета Testpoints, в котором в списке цепей Net_Name будет присутствовать только одна цепь D12, но с двумя записями о тестовых точках (рис. 7).
    Значок звездочки в столбце Number будет сигнализировать нам об ошибке, которая заключается в том, что для данной цепи требуется одна тестовая точка, а задано две (записи 1/1* и 2/1*). Первая из них задана нами только что, о чем свидетельствует запись U12-A14 в столбце Type, указывающая на номер вывода и позиционное обозначение микросхемы. Из столбца Layer видно, что тестовая точка расположена на нижней стороне платы (bottom). Вторая точка в виде прямоугольной SMD контактной площадки на верхнем слое была создана программой автоматически, когда в начале занятия мы запустили процедуру добавления тестовых точек на всей плате. Удалим ее.
  47. Рис. 7. Отчет о назначенных тестовых точках для конкретной цепи

  48. Не закрывая окно Testpoints, выполним команду меню Select/Select или нажмем кнопку на панели инструментов.

  49. С помощью мыши выделим расположенную недалеко от вывода A14 прямоугольную контактную площадку, добавленную программой к цепи D12 в качестве тестовой точки.

  50. Выполним команду меню Routing/Testpoint/ Clear или нажмем кнопку на панели инструментов.
    Система удалит ранее созданную тестовую точку вместе с подходящим к ней проводником. Обратите внимание, содержимое окна Testpoints пока не изменилось.

  51. Не закрывая окно Testpoints, выполним команду меню Select/Select или нажмем кнопку на панели инструментов и снова выделим вывод A14 микросхемы U12.
    Теперь в окне отчета для данной цепи будет присутствовать только одна запись, соответствующая тестовой точке на контактной площадке вывода A14 микросхемы U12.

  52. Нажмем кнопку Close и закроем окно.
    В качестве самостоятельного упражнения несколько раз выполните операцию Mark/ Unmark Testpoint и посмотрите, как она работает. Обратите внимание, что если в настройках Testpoint изменить слой с 14 (Solder) на 2 (Component), то система перестанет назначать данную контактную площадку в качестве тестовой точки, так как в этом случае будет нарушаться ограничение на зазор между тестовой точкой и компонентом.
    Нам остается рассмотреть лишь функцию преобразования переходного отверстия в тестовую точку со сменой стиля.

  53. Выполним команду меню View/View All или нажмем кнопку на панели инструментов.

  54. Выполним команду меню View/Frame или нажмем кнопку на панели инструментов.

  55. С помощью мыши зададим окно охвата таким образом, чтобы на экране оптимально отображалась микросхема U37, расположенная в середине верхней части платы (рис. 8а).

  56. Выполним команду меню Routing/Testpoint/ Convert Via to Testpoint или нажмем кнопку на панели инструментов.

  57. Выполним щелчок левой копкой мыши на переходном отверстии у цепи, соединенной с выводом 12 микросхемы U37.
    Система заменит указанное переходное отверстие на тестовую точку со стилем DIP-1, который задан в поле Both Layers в окне настроек Testpoints (рис. 8б). Сделано это будет только в том случае, если новый объект соответствует всем требованиям к тестовым точкам (попадает в сетку и не нарушает зазоров).
    Остается добавить, что, так как программа P.R.Editor XR является только программой трассировки, никаких других действий с тестовыми точками кроме расстановки она не выполняет. Полученная в результате топология передается в систему CADSTAR и уже из нее делается генерация файлов, управляющих аппаратурой электроконтроля.
    В завершение данного упражнения нам остается только выйти из трассировщика P.R.
    Editor XR без сохранения текущих результатов.
  58. Рис. 8. Преобразование переходного отверстия в тестовую точку

  59. Выполним команду меню File/Exit.

  60. В появившемся окне Save нажмем кнопку Discard.

Расстановка перемычек

Проволочные перемычки представляют собой специальные двухвыводные компоненты, основная цель которых — связывание двух частей одной цепи в местах, где трассировка затруднена. Использование перемычек позволяет существенно сократить стоимость печатных плат за счет сокращения количества используемых слоев. В системе CADSTAR в качестве перемычек можно использовать двухвыводные компоненты, название которых (Reference Name) должно обязательно начинаться с префикса из восьми символов JUMPERNF. В стандартную поставку продукта входит библиотека, содержащая несколько перемычек, которыми мы и воспользуемся.

Проделаем упражнение, которое научит нас трассировать проводники с использованием перемычек. Для работы нам потребуется специальный пример Chapter 9.pcb, который входит в комплект стандартной поставки программы CADSTAR.

  1. Находясь в редакторе плат системы CADSTAR, выполним команду меню File/Open, в появившемся окне выберем папку Self Teach и в ней файл Chapter 9.pcb, после чего нажмем кнопку Open («Открыть»).
    Откроется окно редактора печатных плат с выбранным проектом.

  2. Выполним команду меню View/View All или нажмем кнопку на панели инструментов.

  3. Выполним команду меню Tools/PREditor XR.

  4. В появившемся на экране диалоговом окне RIF Export Option нажмем кнопку OK.

  5. В появившемся на экране окне отчета нажмем кнопку Close и закроем его (рис. 7).
    На экране откроется окно программы P.R.
    Editor XR, в котором будет отображаться выбранный нами проект печатной платы (рис. 8).

  6. Выполним команду меню View/Frame или нажмем кнопку на панели инструментов.

  7. С помощью мыши зададим окно охвата таким образом, чтобы на экране оптимально отображалась микросхема OA1, расположенная в правом нижнем углу платы.
    К выводу 3 операционного усилителя здесь подходит проводник цепи GND, горизонтальный сегмент которой проложен на слое 8 (Bottom Elec) и отображен красным цветом (рис. 9а). Удалим этот сегмент и на его месте разместим проволочную перемычку.

  8. Выполним команду меню Select/Select или нажмем кнопку .

  9. Наведем указатель мыши на горизонтальный сегмент проводника и выполним щелчок правой кнопкой мыши.

  10. В появившемся на экране контекстном меню выберем команду Unfix.

  11. Снова выполним щелчок правой кнопкой мыши на этом проводнике и появившемся контекстном меню выберем команду Unroute.
    Система удалит указанный сегмент проводника.

  12. Выполним команду меню Routing/Manual Route или нажмем кнопку на панели инструментов.

  13. Наведем указатель мыши на нижний конец левого вертикального проводника цепи GND и выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши.

  14. В появившемся на экране окне Select со списком слоев (рис. 9б) выберем слой 1 (Top Jumper) и нажмем кнопку OK.
    Система перейдет в режим добавления перемычки.

  15. Сдвинем указатель мыши вправо, как показано на рис. 9в, и выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши.
    На экране появится окно Select Part со списком доступных системе перемычек.

  16. В окне Select Part выберем JUMPER-LEAD-1.0 (1270) и нажмем кнопку OK.
    Примечание. Окно Select Part появляется только в том случае, если для указанной длины в библиотеке есть несколько вариантов перемычек.
  17. Рис. 9. Добавление перемычек

  18. В появившемся на экране окне Select со списком слоев выберем слой 2 (Top Elec) и нажмем кнопку OK.
    Система перейдет в режим ручной трассировки.

  19. Завершим рисование оставшейся части проводника на нижнем конце правого вертикального сегмента.
    В итоге мы получили вариант трассировки цепи GND, показанный на рис. 9г. Добавленная перемычка представляет собой обычный компонент. В качестве самостоятельного упражнения добавьте на плату еще несколько перемычек. Обратите внимание, что если перемычка добавляется на ту же сторону платы, где расположен исходный проводник (монтажная перемычка), то она будет иметь SMD контактные площадки. Кроме того, такая перемычка при размещении сама разорвет исходный проводник.
    В завершение данного упражнения нам остается только выйти из трассировщика P.R.Editor XR без сохранения текущих результатов.

  20. Выполним команду меню File/Exit.

  21. В появившемся окне Save нажмем кнопку Discard.

На следующем занятии мы рассмотрим основные примеры добавления в проект областей металлизации.

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

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

Ремонт квартир под ключ
Ремонт квартир под-ключ! Материал Включен! Звоните
seobat.ru
Семейная фотосессия в подарок в Москве
Семейная социальная сеть. Семейный телеканал
prophotoday.ru
Ремонт квартир
Ремонт и отделка квартир. Ремонт квартир и офисов
slavmasters.com